淺談礦井通風(fēng)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)風(fēng)窗作用

朱鵬程

摘要 :從理論上分析礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)中調(diào)節(jié)風(fēng)窗的作用機理 ,通過雙鴨山礦業(yè)集團煤礦通風(fēng)系統(tǒng) 改造實例說明風(fēng)窗的安設(shè)引起礦井風(fēng)量及風(fēng)壓發(fā)生變化 ,從而加快局部地點瓦斯涌出等一系列問題 ,提出在礦井設(shè)計及實際生產(chǎn)中 ,科學(xué)設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗 ,在保證用風(fēng)地點風(fēng)量基礎(chǔ)上 ,確保安全生產(chǎn)的觀點 。

關(guān)鍵詞 :調(diào)節(jié)風(fēng)窗、風(fēng)阻、主要通風(fēng)機

中圖分類號：TS737文獻標識碼： A

一、概況

近年來 ,煤礦生產(chǎn)形勢發(fā)展迅速 ,隨著煤礦井下生產(chǎn)的進行 ,礦井各巷道風(fēng)阻變化較大 ,在主要通風(fēng)機工作狀態(tài)不變的情況下 ,工況點發(fā)生變化 ,即風(fēng)量減少 ,風(fēng)壓增大 ,為確保安全生產(chǎn), 必須不斷對礦井風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量進行調(diào)節(jié) 。調(diào)節(jié)風(fēng)窗是采區(qū)內(nèi)的主要通風(fēng)設(shè)施 , 通過改變窗口的開口流通面積實現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié) 。 而調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié)性能直接影響通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量調(diào)節(jié)效果 。 要合理設(shè)計和運用調(diào)節(jié)風(fēng)窗進行風(fēng)量調(diào)節(jié) , 就必須研究其調(diào)節(jié)特性 ,達到有效調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的 ,減少影響安全生產(chǎn)的因素 。

在風(fēng)量調(diào)節(jié)措施中 , 工作面風(fēng)量能否滿足需求是重點問題 ,通風(fēng)系統(tǒng)局部風(fēng)量調(diào)節(jié)應(yīng)慎重對待 ,在調(diào)節(jié)過程中常常達不到預(yù)期效果 , 若對調(diào)節(jié)方法理解不深則會導(dǎo)致調(diào)阻設(shè)施位置選擇不當(dāng) , 造成通風(fēng)困難 ,增加了通風(fēng)電耗 , 或使風(fēng)流紊亂 , 這些都會使礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性降低 。在礦井設(shè)計 、 通風(fēng)系統(tǒng)日常管理及優(yōu)化工作中 , 都應(yīng)對風(fēng)量調(diào)節(jié)措施進行詳盡的研究和分析。

二、 風(fēng)窗調(diào)節(jié)對礦井總風(fēng)量的影響

風(fēng)窗調(diào)節(jié)法使風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻增加 , 如果主要扇風(fēng)機特性曲線不變 ,總風(fēng)量會減少 。 因此 ,在一定條件下可能達不到風(fēng)量調(diào)節(jié)的預(yù)期效果 。

增加調(diào)節(jié)風(fēng)窗后 ,對礦井總風(fēng)量的影響很大 ,如圖[ 1 ]1所示 ,已知主扇風(fēng)壓曲線 I和兩分支的風(fēng)阻曲線 R1 、 R2, 并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)阻曲線 R。R 與 I交點a即為主要扇風(fēng)機實際工況點 , 自 a 作垂線和橫坐標相交 , 得出礦井總風(fēng)量 Q。從 a 作水平線和 R1 、R2 交于 b 、c兩點 , 由這兩點作垂線分別得兩風(fēng)路的風(fēng)量 Q1 和 Q2 。 如 1 風(fēng)路中安設(shè)風(fēng)阻為 Rk 的調(diào)節(jié)風(fēng)窗 , 則該風(fēng)路的總風(fēng)阻為 R ′ 1= R1+ Rk 。在圖上繪出 R ′ 1 曲線 , 并繪出 R ′1 和 R2 并聯(lián)的風(fēng)阻曲線R ′ 。 由 R ′ 與 I的交點 a 得出調(diào)節(jié)后的礦井總風(fēng)量Q ′ 。 由 a ′ 作水平線交 R ′ 1 和 R2 于 b 和 c , 自這兩點得出風(fēng)量分別為 Q ′ 1 和 Q ′2。

據(jù)圖 1可見 ,當(dāng)主要扇風(fēng)機性能不變時 ,由于礦井總風(fēng)阻增加 ,使總風(fēng)量減少 ,其減少值為 Δ Q = Q Q ′ , m3/ s ;安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門的分支中風(fēng)量也減少 ,其減少值為 Δ Q1= Q1 - Q ′ 1, m3/ s ; 另一分支風(fēng)量增加 ,其增加值為 Δ Q2=Q ′ 2 - Q2, m3/ s 。 從圖中可以分析 ,通風(fēng)網(wǎng)路中安沒調(diào)節(jié)風(fēng)窗以后 , 1 分支風(fēng)路減少的風(fēng)量并未全部增加到另一風(fēng)路中去 ,而是減少的多、 增加的少 , 兩者之間的差值等于總風(fēng)量的減少值。 這個差值越大 ,總風(fēng)量減少越多 ,則調(diào)節(jié)風(fēng)量的效果越差。 如果礦井通風(fēng)系統(tǒng)總風(fēng)阻很大 ,則風(fēng)阻曲線較陡 ,那么調(diào)節(jié)風(fēng)量工作就更加困難 ,所以服務(wù)年限長的礦井往往風(fēng)阻較大 ,必要時需要進行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化。

三、風(fēng)窗位置的選擇

調(diào)節(jié)風(fēng)窗在風(fēng)網(wǎng)中用來分配風(fēng)量 , 保證各主要用風(fēng)地點的風(fēng)量需求 , 在礦井通風(fēng)設(shè)施中處于重要地位 。 但一些礦井 ,尤其是服務(wù)年限長的礦井 ,在礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)工作中 ,只針對調(diào)風(fēng)而工作 ,對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的長遠服務(wù)意識淡薄 , 設(shè)置的風(fēng)窗不隨生產(chǎn)布局的改變而調(diào)整 ,由于時間的積累和生產(chǎn)的進行 ,礦井通風(fēng)阻力增長很快 ,不但消耗了大量電能 ,而且為生產(chǎn)安全帶來了隱患 。 ,風(fēng)窗的設(shè)置不是一勞永逸的 ,要隨生產(chǎn)布局的變化而改變 , 在設(shè)置過程中應(yīng)考慮風(fēng)窗位置對生產(chǎn)和安全的影響 。

不可因為風(fēng)窗的設(shè)置而增大礦井內(nèi)部漏風(fēng)或出現(xiàn)瓦斯積聚等現(xiàn)象 。 風(fēng)窗設(shè)置應(yīng)有利于減小采空區(qū)兩端漏風(fēng)壓差 ,有利于預(yù)防自燃發(fā)火。

井下在風(fēng)窗設(shè)置時應(yīng)考慮瓦斯涌出情況。如圖 2所示 ,某礦雙巷布置的工作面在上區(qū)段采完后 ,采下區(qū)段工作面時需風(fēng)量小 ,所以在回風(fēng)巷 A、 B密閉間 ① 處設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗 ,致使 A 點壓力升高而 B點壓力降低 ,采空區(qū)漏風(fēng)嚴重 ,瓦斯在壓力差作用下從采空區(qū)涌出 ,造成瓦斯在密閉后積聚 ,而后將風(fēng)窗移到 ② 處 ,瓦斯積聚現(xiàn)象消失 。

圖 2 調(diào)節(jié)風(fēng)窗對采空區(qū)瓦斯的作用

四、調(diào)節(jié)風(fēng)窗安設(shè)時應(yīng)注意的問題

調(diào)節(jié)風(fēng)窗的設(shè)置涉及到礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ,整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)在正常生產(chǎn)時是基本穩(wěn)定的 ,牽一發(fā)而動全身 ,風(fēng)窗的設(shè)置會牽動整個礦井風(fēng)流壓力的變化 , 在風(fēng)窗安設(shè)時盡量減少對礦井安全生產(chǎn)的影響 ,應(yīng)注意如下問題 。

( 1 )調(diào)節(jié)風(fēng)門應(yīng)盡量安設(shè)在回風(fēng)巷道中 , 以免妨礙運輸；

( 2 )在復(fù)雜的風(fēng)網(wǎng)中 , 要注意調(diào)節(jié)風(fēng)窗位置的選擇 ,防止重復(fù)設(shè)置 ,避免增大風(fēng)壓和電耗 ;

( 3 ) 每一個風(fēng)窗的設(shè)置應(yīng)考慮對周圍支路風(fēng)量 、 風(fēng)壓的影響 ;

( 4 )每增設(shè)一處風(fēng)窗 , 需對整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行分析 ,防止風(fēng)阻的無謂增加 ;

( 5 )風(fēng)窗的安設(shè)以不會帶來安全隱患為前提 。

五、結(jié)束語

本文分析了調(diào)節(jié)風(fēng)窗在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的作用 ,提出了風(fēng)窗設(shè)置對安全生產(chǎn)的影響 ,調(diào)節(jié)風(fēng)窗作為一種通風(fēng)構(gòu)筑物 , 對礦井生產(chǎn)的作用是明顯和直接的 ,為保證通風(fēng)系統(tǒng)合理 、 風(fēng)量能夠滿足需求 , 避免出現(xiàn)瓦斯積聚或漏風(fēng)造成煤炭自燃等相關(guān)災(zāi)害 ,必需充分發(fā)揮調(diào)節(jié)風(fēng)窗在通風(fēng)系統(tǒng)中的作用 。

參考文獻

[ 1 ]周茂增. 礦井通風(fēng). 北京 :煤炭工業(yè)出版社. 1993 .

[ 2 ]張國樞. 礦井實用通風(fēng)技術(shù). 北京 : 煤炭工業(yè)出版社1992 .

[ 3 ]張國樞. 通風(fēng)安全學(xué). 徐州 : 中國礦業(yè)大學(xué)出版社.2007 .

[ 4 ]黃元平. 礦井通風(fēng). 徐州 : 中國礦業(yè)大學(xué)出版社. 1986 .