井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響因素分析

袁文甲

（西山煤電集團(tuán)公司 東曲礦，山西 古交 030200）

通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的重要保障，尤其是在保證生產(chǎn)、防范災(zāi)害方面發(fā)揮著重要的作用。通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接關(guān)乎著生產(chǎn)人員的生命安全、礦井的生產(chǎn)及效益，它能夠有效地向各用風(fēng)地點(diǎn)供應(yīng)足量的新鮮空氣，同時也稀釋并排除了熱量、瓦斯等有害物質(zhì)，給井下的生產(chǎn)人員提供安全保障并創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。另外即使發(fā)生事故，也能通過穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)有效地為井下人員提供足量的空氣，甚至是傳遞水和食物。因此，穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)對礦井的安全生產(chǎn)非常重要。

1 井下通風(fēng)系統(tǒng)概述

通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的總稱。通常情況下，井下通風(fēng)系統(tǒng)是專業(yè)的通風(fēng)機(jī)和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)組成的，通過對風(fēng)流加以引導(dǎo)，使風(fēng)從井口進(jìn)入到礦井，然后由各個通風(fēng)機(jī)將風(fēng)在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中按照一定的方向進(jìn)行引導(dǎo)，使風(fēng)進(jìn)入到用風(fēng)場所，最后到達(dá)回風(fēng)井中。穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)保證了風(fēng)場的用風(fēng)，而很多事故的發(fā)生都是由于通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定造成的。因此，分析和找出影響通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，將會降低安全生產(chǎn)事故的發(fā)生率，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

2 井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

井下通風(fēng)系統(tǒng)的功率和效果是隨著環(huán)境而不斷變化的，包括地質(zhì)條件的不同、工作面的轉(zhuǎn)移等。前一階段的穩(wěn)定，并不代表現(xiàn)階段也穩(wěn)定，應(yīng)進(jìn)行對比分析，考慮過去、當(dāng)前的情況以及對今后進(jìn)行預(yù)測，全方位的分析可以有效地保障通風(fēng)系統(tǒng)的工作效率及安全生產(chǎn)。目前，在國內(nèi)礦井生產(chǎn)中普遍存在著通風(fēng)系統(tǒng)使用的風(fēng)機(jī)效率低、風(fēng)量調(diào)節(jié)能力差、通風(fēng)阻力較大、風(fēng)流速度不穩(wěn)定等一系列的問題。另外，礦井中風(fēng)機(jī)的安裝位置、數(shù)量、網(wǎng)路的設(shè)置以及自然風(fēng)壓等對通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性同樣產(chǎn)生一定的影響。

2.1 通風(fēng)網(wǎng)路對通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

礦井的通風(fēng)動力在固定的時候，通風(fēng)網(wǎng)路的設(shè)置、巷道的設(shè)置往往會對風(fēng)量有影響。通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以是串聯(lián)及并聯(lián)組成的風(fēng)路網(wǎng)，在這種情況下要對風(fēng)流進(jìn)行方向的改變只能對動力機(jī)組進(jìn)行改變。井下往往也要考慮由于風(fēng)路及巷道引起的風(fēng)阻問題，通風(fēng)阻力不穩(wěn)定性，經(jīng)常由于自然環(huán)境的改變，如氣壓的變化而發(fā)生風(fēng)阻從小至無限大，從而對井下通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響。

2.2 通風(fēng)動力對通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

通風(fēng)機(jī)組的性能、物理風(fēng)壓是否與風(fēng)阻有效地匹配，能夠改變礦井內(nèi)總的阻力、風(fēng)量。而對于較小規(guī)模的礦井，尤其是采用一臺或者數(shù)量較少的通風(fēng)機(jī)組進(jìn)行通風(fēng)，受到物理風(fēng)壓和風(fēng)阻的影響就會更顯著，能夠明顯地改變通風(fēng)機(jī)的工作性能。對于大型和中型的礦井，一般采用多臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，但應(yīng)合理地設(shè)計不同風(fēng)機(jī)之間的配合，若設(shè)計不合理，致使風(fēng)機(jī)之間不能有效地進(jìn)行配合，不但不能起到增風(fēng)的效果，反而會造成通風(fēng)機(jī)組的穩(wěn)定性下降。針對井下巷道增設(shè)的輔助用風(fēng)機(jī)，對改變通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也至關(guān)重要。如通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行時，主風(fēng)機(jī)和輔助風(fēng)機(jī)已串聯(lián)運(yùn)行時，若輔助風(fēng)機(jī)的功率過大，可引起與之相連通的分支內(nèi)出現(xiàn)風(fēng)流停止，甚至發(fā)生逆風(fēng)。還應(yīng)注意在巷道中物理風(fēng)壓的影響，物理風(fēng)壓與風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓同時對通風(fēng)巷道的風(fēng)阻、風(fēng)量和風(fēng)向起著重要作用。因?yàn)槲锢盹L(fēng)壓是隨時發(fā)生變化的，若物理風(fēng)壓與風(fēng)機(jī)風(fēng)壓作用一致時，會使風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓都顯著增大，反之則削弱了風(fēng)機(jī)的工作效率，甚至使風(fēng)反向流動。

2.3 井下作業(yè)對通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

井下作業(yè)包括施工、開采、運(yùn)輸?shù)?，大型施工、運(yùn)輸設(shè)備在巷道進(jìn)行移動，能夠使設(shè)備正前方空氣壓力增強(qiáng)，同時使設(shè)備后方形成負(fù)壓帶，從而形成風(fēng)流。由于設(shè)備的移動方向會造成固定的風(fēng)向，也會對通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向、風(fēng)流等造成影響，從而影響井下通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外井下的爆破作業(yè)對通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響更大，井下爆破作業(yè)能夠產(chǎn)生巨大的沖擊波，是改變風(fēng)流方向及流量等的重要因素。爆破甚至能夠引起巷道坍塌，使通風(fēng)系統(tǒng)分支的風(fēng)阻出現(xiàn)明顯變化，而且爆破產(chǎn)生的有毒氣體會使井下空氣質(zhì)量迅速變化。

2.4 井下事故對通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

大面積坍塌、瓦斯爆炸及火災(zāi)等是井下易發(fā)生的主要事故，發(fā)生這些重大事故時，對井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成了極大的威脅，同時井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的改變又會加劇事故的惡化。井下的重大事故能夠造成漏風(fēng)、風(fēng)阻變化，瓦斯爆炸還有可能直接摧毀風(fēng)路，對通風(fēng)機(jī)組的傷害也是直接的，造成風(fēng)流停滯，甚至是反向運(yùn)行。尤其是井下發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)對空氣的動力，導(dǎo)致風(fēng)壓的變化，使風(fēng)路的風(fēng)流發(fā)生改變，對風(fēng)機(jī)造成損毀，長時間易造成風(fēng)向及風(fēng)量的變化。

3 建 議

通過分析可知，上述因素會對井下通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。因此，為確保通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定，就要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)采取措施，減少影響井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的因素。

3.1 建立穩(wěn)定性的風(fēng)路

礦井應(yīng)根據(jù)自身情況，參照不同的動力通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。通風(fēng)風(fēng)阻受人為的控制，應(yīng)根據(jù)礦井內(nèi)部對風(fēng)路的不同要求進(jìn)行風(fēng)路推動。對于普通的風(fēng)路會遇到多個風(fēng)機(jī)的影響，因此，在井口對風(fēng)機(jī)安裝時應(yīng)注意結(jié)合風(fēng)路的設(shè)計及大環(huán)境對通風(fēng)的要求。在平緩位置安裝單個風(fēng)機(jī)，避免震動造成的風(fēng)流不穩(wěn)。而多個風(fēng)機(jī)應(yīng)結(jié)合井下風(fēng)網(wǎng)的設(shè)計，考慮長度及角度，確保風(fēng)阻和風(fēng)流維持平衡，從而提高風(fēng)路的穩(wěn)定性。

3.2 選擇適合的風(fēng)機(jī)性能

不同的礦井應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇適合的風(fēng)機(jī)性能，使其發(fā)揮重要的作用，如可以對主風(fēng)機(jī)根據(jù)季節(jié)不同，采取負(fù)壓通風(fēng)，提高輸送風(fēng)力的效果，同時減少能耗，即使在外部環(huán)境惡劣時，依然能夠迅速地將風(fēng)流推送到指定位置，促進(jìn)了井下通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3.3 充分考慮物理風(fēng)壓的影響

物理風(fēng)壓能夠造成井下不同位置的風(fēng)出現(xiàn)溫度差異，而過高的風(fēng)溫會使井下的溫度不斷升高，一旦超過安全溫度，極易發(fā)生瓦斯爆炸。因此，要充分考慮物理風(fēng)壓的影響，在風(fēng)路設(shè)計及動力機(jī)組的設(shè)置方面應(yīng)結(jié)合礦井的氣候及地理環(huán)境，減少物理風(fēng)壓對井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。

3.4 設(shè)計合理的風(fēng)網(wǎng)

在對風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)充分考慮風(fēng)道之間的協(xié)調(diào)問題，包括角度、尺寸等要充分符合礦井整體風(fēng)道的大小及數(shù)量。合理的風(fēng)道角度、尺寸、大小和數(shù)量，能夠確保風(fēng)流速度和風(fēng)力的穩(wěn)定，是井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的可靠保障。

4 結(jié) 論

影響井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素有很多種，礦井在進(jìn)行總體的設(shè)計時，應(yīng)該考慮到井下通風(fēng)系統(tǒng)的復(fù)雜多變性，一個安全穩(wěn)定的井下通風(fēng)系統(tǒng)，對于保障生產(chǎn)人員生命安全，維護(hù)礦井的正常生產(chǎn)，提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有著重大的意義。因此，應(yīng)該找出影響井下通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素，根據(jù)相關(guān)要求和實(shí)際生產(chǎn)情況，提出整改措施，優(yōu)化井下通風(fēng)系統(tǒng)，保證煤礦安全生產(chǎn)。

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