芻議煤炭礦井內(nèi)通風(fēng)阻力和通風(fēng)動力

吳江杰（云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院采礦教研室,云南 曲靖 655001）

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芻議煤炭礦井內(nèi)通風(fēng)阻力和通風(fēng)動力

吳江杰
（云南能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院采礦教研室,云南 曲靖 655001）

摘 要:煤礦井內(nèi)通風(fēng)，對煤礦開采施工的安全與效率，有著重要影響。為了保障施工安全，提升開采效率。所以文章針對煤炭礦井內(nèi)，通風(fēng)阻力產(chǎn)生的原因，和降低空氣阻力的對策進(jìn)行分析。同時，針對自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)效果的調(diào)整與優(yōu)化，提出了幾點(diǎn)看法。希望為煤礦行業(yè)，設(shè)計(jì)與工作人員，提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)阻力；通風(fēng)動力；煤炭礦井

0 引言

通風(fēng)系統(tǒng)在礦井中，能起到改善工作環(huán)境、稀釋有害物質(zhì)，調(diào)節(jié)井內(nèi)濕度與溫度的作用，在礦井建設(shè)設(shè)計(jì)中，具有重要作用。我國煤礦開采技術(shù)，相比國外水平，還有所不足。并且工人施工條件較差，施工安全性較低。故而，本文對礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。

1 造成煤炭礦井的通風(fēng)阻力的原因

煤炭礦井中，不同的通風(fēng)流動狀態(tài)，會導(dǎo)致不同的通風(fēng)阻力現(xiàn)象。通常情況下，引發(fā)風(fēng)阻問題的原因主要有以下兩種。

由于井巷壁面與巷內(nèi)流通空氣之間，會形成摩擦，從而對空氣的正常流通，形成阻礙作用。這種阻礙作用被即為摩擦阻力，這種阻力對礦井通風(fēng)的影響最為明顯。

巷道面積的驟然變化，以及轉(zhuǎn)角、交匯、分叉等局部位置，會對流通沖動空氣，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性的阻力，這種阻力即為局部阻力。

2 降低空氣阻力的對策

2.1 降低摩擦阻力

（1）摩阻系數(shù)與礦井結(jié)構(gòu)有關(guān)，為了在不影響礦井整體結(jié)構(gòu)的前提下，減少其摩阻系數(shù)，應(yīng)首選針對礦井的支護(hù)方式進(jìn)行改造。在設(shè)計(jì)過程中，對鋼帶、錨索、砌碹等結(jié)構(gòu)，應(yīng)確保其質(zhì)量達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并以光面爆破的方式，保證井壁的光滑程度與平整度，使空氣流通時，所受到的摩擦阻力降低。此外，還需保證支架的整齊，并對損壞的支架，及時的采取手段修復(fù)。修復(fù)時，需注意修整好底板、兩幫等結(jié)構(gòu)，從而最大限度的降低摩阻系數(shù)。

（2）由風(fēng)阻公式可以看出，巷道風(fēng)量與摩擦阻力之間，存在正相關(guān)關(guān)系。所以風(fēng)量越大，所造成的通風(fēng)阻力也就越大，而通風(fēng)效率的損失也就越大。因此，應(yīng)結(jié)合具體的生產(chǎn)特點(diǎn)，選擇最為適宜的通風(fēng)量。在初期掘進(jìn)時，控制局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，并對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。使井巷內(nèi)富裕風(fēng)量下降。同時，防止井內(nèi)風(fēng)量集中而產(chǎn)生的紊流問題。

（3）井巷斷面周長越長，則通風(fēng)的摩擦阻力越大。而井巷斷面面積越大，則通風(fēng)的摩擦阻力越小。因此，在對井巷斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)時，應(yīng)對周長與面積以及實(shí)際使用情況進(jìn)行綜合考慮。由于同面積下，圓形設(shè)計(jì)，具有最小周長。因此，應(yīng)盡量采取圓形斷面。而大巷、斜井等結(jié)構(gòu)，因考慮其使用的方便性，故而采用僅次于圓形結(jié)構(gòu)的拱形斷面，從而降低斷面周長，提升通風(fēng)流暢性。

（4）巷道越長，則發(fā)生紊流情況的幾率就越高，通風(fēng)摩擦阻力也就越大。因此，在滿足工作需要的前提下，應(yīng)盡量減少巷道長度。對采空區(qū)，以及廢棄管巷，應(yīng)及時予以封閉。

2.2 降低局部阻力

局部阻力，通常是由井巷內(nèi)，局部結(jié)構(gòu)的變化和損壞所引起，從而導(dǎo)致通風(fēng)流向、流速發(fā)生改變。所以，應(yīng)對產(chǎn)生風(fēng)阻的局部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行改善和優(yōu)化，避免風(fēng)力沖擊現(xiàn)象與渦流現(xiàn)象，提高風(fēng)力流動效率。

（1）保障空氣流動的流暢性，首先應(yīng)改善井巷結(jié)構(gòu)，使巷內(nèi)斷面積的變化量盡量降低，避免出現(xiàn)面積突變現(xiàn)象，防止風(fēng)力受到結(jié)構(gòu)性阻礙和沖擊。其次，對于鐵風(fēng)橋，要對其直徑進(jìn)行控制，使之盡量減少。設(shè)計(jì)時，合理設(shè)置調(diào)風(fēng)窗。最后，對其他產(chǎn)生風(fēng)阻的局部結(jié)構(gòu)，也應(yīng)予以改良。

（2）對面積不同的兩巷道之間，應(yīng)采取圓滑連接、光滑過渡的方式。對巷道轉(zhuǎn)彎位置，需增加弧度過渡結(jié)構(gòu)。在滿足生產(chǎn)需求的條件下，盡量減少巷道匯合與分叉的情況。

（3）生產(chǎn)中備用材料和工具，應(yīng)按照生產(chǎn)需求向井巷中運(yùn)送，不可將大量材料和工具堆積在井巷內(nèi)部。日常做好檢查工作，及時清理各種阻力物。

3 提高通風(fēng)動力的措施

為了保證井巷具有良好的通風(fēng)狀況，克服各種通風(fēng)阻力，因此需要為井巷提供一定的風(fēng)壓。礦井通風(fēng)的壓力來源有兩種，分別是自然風(fēng)壓以及機(jī)械風(fēng)壓。

3.1 自然風(fēng)壓的利用

自然風(fēng)壓是礦井所在位置，由自然環(huán)境條件所生成的風(fēng)壓。因此，在設(shè)計(jì)時，應(yīng)對當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件與地形環(huán)境，做好充分考慮，并結(jié)合氣候規(guī)律，對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到節(jié)能目的。此外，還可以在你復(fù)雜井巷內(nèi)，通過鉆孔的形式，構(gòu)成通風(fēng)回流，增加自然風(fēng)壓的利用率。為了應(yīng)對非常情況，可有自然風(fēng)代替通風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)力供給。

3.2 調(diào)整工況點(diǎn)

采用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)力供給時，通過對工況點(diǎn)的調(diào)整和優(yōu)化，能有效提升通風(fēng)效率，并降低電能消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。

所謂工況點(diǎn)，是指在特定的風(fēng)阻與轉(zhuǎn)速條件下，通風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)工作參數(shù)。當(dāng)風(fēng)力無法滿足開采需要時， 可采用增風(fēng)調(diào)節(jié)方式，首先減少總風(fēng)阻，并對外部漏風(fēng)位置，采取封堵措施。而當(dāng)井巷內(nèi)富裕風(fēng)量較高時，則通過減風(fēng)調(diào)節(jié)方式，避免井內(nèi)通風(fēng)紊流。以軸流式機(jī)器為例，可以首先對其進(jìn)行增阻調(diào)節(jié)，而后提高外部漏風(fēng)量。

而實(shí)際工作中，在無法對風(fēng)阻進(jìn)行調(diào)整的情況下，還可以通過改變風(fēng)機(jī)的特性，從而提升通風(fēng)效率。仍以軸流風(fēng)機(jī)為例，對葉片的安裝角度，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，則能實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)整。而通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，或調(diào)整傳動比等形式，都能有效調(diào)整風(fēng)量。對于離心式風(fēng)機(jī)，可通過安裝前導(dǎo)器，并針對前導(dǎo)器的葉片，進(jìn)行調(diào)整。從而達(dá)到調(diào)整風(fēng)量的目的。

4 總結(jié)

通過提高井壁光滑程度，改善并優(yōu)化井內(nèi)結(jié)構(gòu)，在保證礦井?dāng)嗝婷娣e的前提下，盡量縮短斷面周長，縮短井巷長度等方法，能有效降低井內(nèi)通風(fēng)阻力。而合理的利用自然風(fēng)壓，并結(jié)合開采需要，對通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，則既能保證經(jīng)濟(jì)性，又能提高通風(fēng)動力。

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DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.062