煤礦常見通風(fēng)技術(shù)的分析與研究

摘 要：通風(fēng)條件與礦井安全有著直接的聯(lián)系，煤礦企業(yè)必須從安全、發(fā)展的角度將通風(fēng)安全作為重點(diǎn)，加強(qiáng)煤礦通風(fēng)技術(shù)的研究力度，降低安全事故幾率，保證礦井生產(chǎn)發(fā)揮更高的經(jīng)濟(jì)效益。文章結(jié)合煤礦生產(chǎn)條件，對煤礦均壓通風(fēng)技術(shù)、B型通風(fēng)技術(shù)和通風(fēng)瓦斯氧化技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：煤礦；通風(fēng)技術(shù)；應(yīng)用

隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，安全問題受到廣大企業(yè)和施工人員的廣泛關(guān)注。針對煤礦安全管理而言，井內(nèi)通風(fēng)條件是最重要的環(huán)節(jié)。煤礦生產(chǎn)過程中，為了降低井內(nèi)瓦斯?jié)舛龋涌炜諝饬鲃?，保障人身安全，需要?yīng)用可靠的通風(fēng)技術(shù)。鑒于此，文章對煤礦生產(chǎn)中幾種常見的通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行了分析。

1 煤礦均壓通風(fēng)技術(shù)

煤礦通風(fēng)的主要目的是要降低井內(nèi)空氣中瓦斯的含量，一般將風(fēng)壓調(diào)節(jié)裝置安裝在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，用以改善風(fēng)壓，避免通風(fēng)巷道兩端出現(xiàn)較大的風(fēng)壓差，可以保證端口間的風(fēng)壓始終維持在相對平衡的狀態(tài)，這個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)壓的過程稱為均壓通風(fēng)技術(shù)[1]。當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，煤層內(nèi)的瓦斯擴(kuò)散速率可以被有效抑制，只有很少量的瓦斯進(jìn)入到采煤工作面，保證采煤工作面空氣質(zhì)量滿足要求，提高工作的安全性。應(yīng)用均壓通風(fēng)技術(shù)的過程中，需要注意以下兩點(diǎn)。

第一，保證風(fēng)機(jī)兩端有足夠的絕對風(fēng)壓。如果風(fēng)機(jī)兩端的風(fēng)壓不能保持平衡，瓦斯將很容易進(jìn)入到采煤工作面，對煤炭安全生產(chǎn)造成較大的影響，因此保證風(fēng)機(jī)兩端有均勻的風(fēng)壓是技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)。風(fēng)機(jī)均壓通風(fēng)技術(shù)具有操作簡便、安全可靠、維護(hù)方便的優(yōu)勢，但偶然會出現(xiàn)主風(fēng)機(jī)出現(xiàn)負(fù)壓等情況，為了控制瓦斯含量，保證良好通風(fēng)，必須將通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓控制在穩(wěn)定狀態(tài)。

第二，應(yīng)用風(fēng)窗和風(fēng)機(jī)聯(lián)合均壓技術(shù)。如果只單獨(dú)應(yīng)用風(fēng)窗均壓或者風(fēng)機(jī)均壓將無法保證達(dá)到最佳的均壓效果，應(yīng)用風(fēng)窗和風(fēng)機(jī)聯(lián)合均壓技術(shù)可以對風(fēng)路上的風(fēng)量進(jìn)行控制，在應(yīng)用的過程中需要注重管理和操作問題。

2 B型通風(fēng)技術(shù)要點(diǎn)分析

2.1 B型通風(fēng)技術(shù)

在實(shí)際采煤過程中發(fā)現(xiàn)一部分采煤工作面具有易燃特點(diǎn)，并且瓦斯含量較高。近年來采礦專家將研究重點(diǎn)集中在礦井通風(fēng)、流體力學(xué)和瓦斯移動規(guī)律等方面，總結(jié)出應(yīng)用B型通風(fēng)技術(shù)的“一通三防”，“通”即應(yīng)用可靠的通風(fēng)技術(shù)，“防”即對瓦斯和火災(zāi)的防治，該項(xiàng)技術(shù)成為通風(fēng)安全管理的重點(diǎn)。應(yīng)用B型通風(fēng)技術(shù)時(shí)將通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷布置在工作面進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)中，保證與采煤工作面構(gòu)成并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，在回風(fēng)巷的頂板設(shè)置瓦斯排放道。保證回風(fēng)巷增阻，加強(qiáng)對聯(lián)絡(luò)巷風(fēng)壓調(diào)節(jié)的控制，抑制瓦斯涌出，保證工作面高頂上的隅角瓦斯按照一定的通道運(yùn)行。傳統(tǒng)生產(chǎn)過程中一般應(yīng)用U型通風(fēng)模式避免采煤工作面內(nèi)出現(xiàn)風(fēng)流短路和嚴(yán)重的漏風(fēng)問題，一般不會將聯(lián)絡(luò)巷布置在采煤工作面內(nèi)。應(yīng)用U型通風(fēng)模式雖然可以增加工作面內(nèi)的通風(fēng)量，但是不能避免工作面上隅角涌出瓦斯的問題，應(yīng)用B型通風(fēng)技術(shù)很好地解決了這一問題，在保證井內(nèi)通風(fēng)量的同時(shí)，避免出現(xiàn)明顯的通風(fēng)死角，保證瓦斯及時(shí)排出，實(shí)現(xiàn)了工作面控制質(zhì)量和生產(chǎn)環(huán)境的優(yōu)化，保障生產(chǎn)過程的安全[3]。

2.2 抑制瓦斯涌出

第一，抑制新采煤面涌出瓦斯。及時(shí)增加回風(fēng)巷內(nèi)的局部通風(fēng)阻力，應(yīng)用B型通風(fēng)技術(shù)可以減小風(fēng)門進(jìn)風(fēng)壓力，避免在采煤工作面形成明顯的風(fēng)門，保證在絕對靜壓的情況下提高不同點(diǎn)位的風(fēng)流，可以對新采煤面涌出的瓦斯進(jìn)行抑制。

第二，抑制巷道瓦斯涌出。針對較長采煤工作面而言，巷道瓦斯抑制成為安全管理的重點(diǎn)，應(yīng)用B型通風(fēng)技術(shù)可以抑制巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛壬摺?yīng)用該項(xiàng)通風(fēng)技術(shù)的過程中，需要及時(shí)保證巷道內(nèi)絕對靜壓，如果增阻前不同點(diǎn)位風(fēng)流的絕對靜壓值大于回風(fēng)巷內(nèi)不同點(diǎn)位風(fēng)流的絕對靜壓，回風(fēng)巷內(nèi)的瓦斯含量也會增大。因此為了提高生產(chǎn)安全性，必須在回風(fēng)巷的巷口位置設(shè)置相應(yīng)的增阻風(fēng)窗。

第三，抑制采空區(qū)瓦斯涌出。應(yīng)用B型通風(fēng)技術(shù)可以避免在采煤工作面內(nèi)形成明顯的漏風(fēng)區(qū)域，減緩漏風(fēng)區(qū)域的形成，可以借助微孔滲流帶替代紊流帶，保證一部分瓦斯逐漸向采礦區(qū)冒落帶轉(zhuǎn)移，從而抑制采空區(qū)瓦斯的溢出，避免瓦斯危害，為采空區(qū)創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境。

3 煤礦通風(fēng)瓦斯氧化技術(shù)

我國每年的瓦斯排放量相當(dāng)于130億立方米甲烷，數(shù)量十分驚人。為了提高資源利用率，同時(shí)保證煤礦生產(chǎn)安全，需要尋求有效的方法對瓦斯氣體進(jìn)行利用，這也成為近年來工業(yè)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。瓦斯氧化技術(shù)可以變廢為寶，保證井內(nèi)生產(chǎn)安全，提高環(huán)保效益，體現(xiàn)出煤礦生產(chǎn)過程中的綠色經(jīng)濟(jì)效益。解決了礦井內(nèi)的瓦斯通風(fēng)問題，不僅可以消除安全隱患，還可以提高生產(chǎn)效益[2]。

3.1 甲烷氧化過程中提高減排效益

如果瓦斯中的甲烷含量低于0.3%，并且其中沒有混入較高濃度的雜質(zhì)氣體，可以直接應(yīng)用甲烷氧化方法之后清潔排放，提高減排效益。如果每臺氧化裝置的處理能力達(dá)到每小時(shí)60000立方米，每年甲烷的處理能力可以達(dá)到180萬噸，相當(dāng)于降低了20000噸二氧化碳的排放。

3.2 氧化造熱

如果瓦斯中甲烷的含量在0.5%左右，并且瓦斯含有較高的熱量需求時(shí)，可以將氧化過程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行重新利用，在降低污染物排放的過程中，可以節(jié)約煤炭的使用量，經(jīng)濟(jì)效益較高。如果每臺氧化裝置的處理能力達(dá)到每小時(shí)60000立方米，每年甲烷的處理能力高達(dá)220萬立方米，相當(dāng)于節(jié)約1200噸優(yōu)質(zhì)煤。

3.3 利用氧化實(shí)現(xiàn)冷、熱、電聯(lián)合

如果瓦斯中甲烷的含量超過0.5%時(shí)，或者可以借助摻雜一定濃度的瓦斯氣體將甲烷的含量提高到0.5%以上，可以應(yīng)用冷熱電三者聯(lián)合供應(yīng)技術(shù)。生產(chǎn)過程中應(yīng)用熱蒸汽實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)驅(qū)動，應(yīng)用余熱實(shí)現(xiàn)裝置的制冷，剩下的部分氣體可以滿足城市供暖需求。在這個(gè)過程中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，還可以實(shí)現(xiàn)冷熱電的聯(lián)合效益。如果有6臺60000立方米每小時(shí)的氧化裝置，可以為1500kW的汽輪機(jī)供汽，處理甲烷約135萬立方米甲烷，節(jié)約7000t原煤。在供電為1100千瓦情況下，制冷量高達(dá)4300萬kW，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。

瓦斯中甲烷氧化技術(shù)具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，符合新世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展理念，應(yīng)用前景十分廣闊。

4 提高通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

為了提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，必須保證通風(fēng)系統(tǒng)足夠穩(wěn)定。在實(shí)際生產(chǎn)過程中需要重點(diǎn)對影響風(fēng)流的問題進(jìn)行分析，目前通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的相互影響成為影響風(fēng)流的重要問題。針對通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整問題，一般應(yīng)用角聯(lián)分支方法，風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的穩(wěn)定性問題應(yīng)用雙角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)解決。在多臺風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的過程中，需要重點(diǎn)考慮不同風(fēng)機(jī)的性能和穩(wěn)定性要求，在布置井內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的過程中一般應(yīng)用分區(qū)并聯(lián)系統(tǒng)，避免形成較多的角聯(lián)風(fēng)道。另外，必須在日常通風(fēng)管理過程中加強(qiáng)控制，防治出現(xiàn)反向風(fēng)流和短路的問題。

5 結(jié)束語

通風(fēng)條件的優(yōu)劣直接影響到煤礦生產(chǎn)安全，因此在科學(xué)布置通風(fēng)系統(tǒng)的同時(shí)，不斷加強(qiáng)對通風(fēng)技術(shù)的研究。針對煤礦企業(yè)而言，必須在重視考慮經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)重點(diǎn)研究通風(fēng)安全技術(shù)，加大資金、技術(shù)和管理投入，積極開展科學(xué)研究工作，從理論和實(shí)踐方面進(jìn)行瓦斯通風(fēng)研究，積極探新能源再生技術(shù)，正確處理有害氣體，變廢為寶，促進(jìn)煤礦產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]魯忠良，李玉江，楊楠珂，等.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，14（8）：105.

[2]俞啟香，王凱，楊勝強(qiáng)，等.中國采煤工作面瓦斯涌出規(guī)律及其控制研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，29（1）：9.

[3]鄔如梁.自動化控制技術(shù)在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2013，32（4）：62.