煤礦通風(fēng)系統(tǒng)及其重要性研究

程應(yīng)強(qiáng)

摘 要：簡(jiǎn)要介紹了通風(fēng)系統(tǒng)在煤礦安全生產(chǎn)中的重要性，論述了通常情況下煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)成和關(guān)鍵要素，以及引進(jìn)的國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)在通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，并大體呈現(xiàn)了我國(guó)當(dāng)前煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)情況。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng)；煤礦；有毒氣體；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：TD724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）18-0049-01

1 通風(fēng)系統(tǒng)的重要性

礦井通風(fēng)的任務(wù)是向井下作業(yè)場(chǎng)所連續(xù)不斷地輸送新鮮空氣，以沖淡并排出井下煤巖層中涌出或在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一切有毒、有害、有窒息性、可燃燒或爆炸性的氣體、粉塵和水蒸氣，進(jìn)而調(diào)節(jié)井下的氣候條件，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，保證機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保障作業(yè)人員的健康和安全，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。煤礦井下常見(jiàn)的通風(fēng)設(shè)施和通風(fēng)構(gòu)筑物有礦井主扇風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)、風(fēng)筒、風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗、風(fēng)橋、風(fēng)墻、風(fēng)幛、測(cè)風(fēng)站等，這些由通風(fēng)動(dòng)力、各巷道構(gòu)成的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和控制風(fēng)流的一切設(shè)備設(shè)施，總稱為通風(fēng)系統(tǒng)。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)礦井的安全生產(chǎn)具有決定性作用，是安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

2 通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)成和關(guān)鍵要素

2.1 通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)成

礦井通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)設(shè)施和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。風(fēng)流從入風(fēng)井口進(jìn)入礦井后，經(jīng)過(guò)井下各用風(fēng)場(chǎng)所，然后進(jìn)入回風(fēng)井，經(jīng)回風(fēng)井口排出礦井。風(fēng)流所經(jīng)過(guò)的整個(gè)路線被稱為礦井通風(fēng)系統(tǒng)，分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。按照排放類型，可將礦井通風(fēng)系統(tǒng)分為一般型、降溫型、防火型、排放瓦斯型、防火及降溫型、排放瓦斯及降溫型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯與防火及降溫型8種，依次為1～8八個(gè)等級(jí)。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)及要素

2.2.1 建立合理、安全、經(jīng)濟(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)

合理、安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的通風(fēng)系統(tǒng)要遵守“通風(fēng)可靠，抽采達(dá)標(biāo)，監(jiān)控有效，管理到位”十六字原則，做到系統(tǒng)簡(jiǎn)單化、設(shè)施可靠化、通風(fēng)分區(qū)化、網(wǎng)絡(luò)低壓化及合理化、通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)匹配等管理目標(biāo)。

2.2.2 各項(xiàng)關(guān)鍵要素和技術(shù)指標(biāo)

各項(xiàng)先進(jìn)、合理性指標(biāo)分別為：①礦井風(fēng)量，包括進(jìn)風(fēng)量、有效風(fēng)量和排風(fēng)量。進(jìn)風(fēng)量主要是大巷的風(fēng)量，排風(fēng)量是總回的風(fēng)量。礦井有效風(fēng)量/主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量×100%=有效風(fēng)量率。每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4 m3。②礦井風(fēng)壓。它是指進(jìn)回風(fēng)兩側(cè)空氣柱質(zhì)量不同而產(chǎn)生的壓差，測(cè)風(fēng)壓的主要目的是關(guān)注井下的自然通風(fēng)能力。③礦井風(fēng)量供需比，即礦井實(shí)際進(jìn)風(fēng)量與理論需要進(jìn)風(fēng)量之間的比例。④?chē)嵜猴L(fēng)量，即每生產(chǎn)1 t煤實(shí)際需要的進(jìn)風(fēng)量。⑤礦井等積孔。等積孔就是用一個(gè)與井巷或礦井風(fēng)阻值相當(dāng)?shù)睦硐肟椎拿娣e值（m2）來(lái)衡量井巷或礦井通風(fēng)的難易程度的抽象概念。它是反映井巷或礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)量依存關(guān)系的數(shù)值。等積孔愈大，表示其通風(fēng)愈容易；反之，等積孔愈小，表示通風(fēng)愈困難。⑥礦井通風(fēng)方式。礦井進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井的布置方式一般根據(jù)煤層瓦斯的含量、煤層埋藏的深度和儲(chǔ)存條件、沖擊層厚度等選擇。

各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分別為：①主要通風(fēng)機(jī)功率，即通風(fēng)系統(tǒng)中主要通風(fēng)機(jī)的理論功率；②主要通風(fēng)機(jī)效率，指通風(fēng)系統(tǒng)中主要通風(fēng)機(jī)的實(shí)際通風(fēng)效率，是與主要通風(fēng)功率的比值；③噸煤主要通風(fēng)機(jī)電耗，即生產(chǎn)1 t煤所需要的主要通風(fēng)機(jī)耗電量；④?chē)嵜和L(fēng)電耗，是生產(chǎn)1 t煤通風(fēng)系統(tǒng)所需要的總電量損耗，是反應(yīng)通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效率的重要指標(biāo)。

穩(wěn)定、可靠性指標(biāo)分別為：①風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，主要指在規(guī)定的服務(wù)期限內(nèi)，承受規(guī)定范圍內(nèi)的通風(fēng)任務(wù)時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的安全性、可靠性和可維護(hù)性；②用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流的穩(wěn)定性，指礦井、采區(qū)和工作面，包括高效區(qū)和低效區(qū)，風(fēng)量、風(fēng)壓等的持續(xù)供給性，包括質(zhì)和量；③礦井的抗災(zāi)能力，指礦井在突發(fā)事故時(shí)所表現(xiàn)出的緊急通風(fēng)能力，如短時(shí)間內(nèi)改變礦井、采區(qū)、工作面風(fēng)流的方向、大小的能力，往往是降低礦井災(zāi)難損失的重要措施之一。

2.3 通風(fēng)機(jī)的合理選擇

衡量風(fēng)機(jī)性能的標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)，分別是最高效率值、高效區(qū)的范圍和性能可調(diào)性。

最高效率值是通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)的理論效率，在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，通風(fēng)機(jī)的效率等特性與實(shí)際工況往往不一致，表現(xiàn)為主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力高、與電機(jī)不匹配、工況點(diǎn)與風(fēng)機(jī)最優(yōu)通風(fēng)范圍有一定差距、低效區(qū)較大、工況區(qū)處于低效區(qū)而致通風(fēng)機(jī)低效運(yùn)行等，還存在風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)不合理、礦井外部漏風(fēng)、調(diào)節(jié)方法不合理等客觀因素。實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)最大通風(fēng)效率的辦法是，準(zhǔn)確預(yù)算風(fēng)機(jī)服務(wù)年限內(nèi)的最大、最小工作壓力，選擇性能優(yōu)良的風(fēng)機(jī)和電機(jī)。性能優(yōu)良的表現(xiàn)就是要看其可調(diào)性，包括調(diào)節(jié)量、調(diào)節(jié)期、調(diào)節(jié)效果、調(diào)節(jié)設(shè)施的投資和回收期、調(diào)節(jié)的可靠性和調(diào)節(jié)設(shè)施是否易于維護(hù)等。而要實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還要設(shè)計(jì)合理、符合實(shí)際的通風(fēng)系統(tǒng)。

3 通風(fēng)系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題及改善意見(jiàn)

3.1 常見(jiàn)問(wèn)題

通風(fēng)系統(tǒng)中的常見(jiàn)問(wèn)題主要有：①通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)施多。多點(diǎn)同時(shí)作業(yè)、一巷多用和缺少專用回風(fēng)巷等現(xiàn)象很常見(jiàn)。通風(fēng)構(gòu)筑物多，風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗、密閉、風(fēng)橋的設(shè)置隨意性和重復(fù)性大，交叉通風(fēng)多。②通風(fēng)阻力大，風(fēng)質(zhì)、風(fēng)量不達(dá)標(biāo)。很多礦區(qū)超通風(fēng)能力開(kāi)采，或者對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)故障不予重視，造成風(fēng)流短路，漏風(fēng)嚴(yán)重。以回風(fēng)阻力為例，回風(fēng)段阻力應(yīng)占總阻力的30%，但我國(guó)大多數(shù)礦井回風(fēng)段通風(fēng)阻力占總阻力的50%～70%. ③通風(fēng)線路長(zhǎng)。我國(guó)大部分礦井的通風(fēng)線路在10 km以上，不能保證有毒氣體能夠及時(shí)排出。④通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定、阻力分布不合理、通風(fēng)設(shè)施不可靠、串聯(lián)通風(fēng)等。

3.2 改善建議

改善意見(jiàn)包括：①堅(jiān)決按照“合理、經(jīng)濟(jì)、安全”的原則和標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建礦井通風(fēng)系統(tǒng)，按部就班，實(shí)事求是。②推廣使用礦井分區(qū)化、風(fēng)機(jī)小型化、采區(qū)大型化的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。最理想的情況為采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)盡可能獨(dú)立化。③通風(fēng)設(shè)施的構(gòu)筑要做到設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、使用、維護(hù)、拆除程序化、標(biāo)準(zhǔn)化、責(zé)任化、經(jīng)濟(jì)化。④運(yùn)用新科技改善人工調(diào)節(jié)帶來(lái)的不確定性，引進(jìn)Fortran CAD系統(tǒng)、Fortran 77Dbase-3系統(tǒng)等通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，發(fā)展綜合集成技術(shù)，重視決策支持系統(tǒng)，完善電子監(jiān)控體系等。

〔編輯：王霞〕