礦井通風(fēng)阻力計算與均壓防滅火技術(shù)研究

王志東

摘? ? 要：社會高速發(fā)展的同時，礦業(yè)的發(fā)展加快了開采中機械的使用，增加了礦山開采的深度，但這一情況需要解決的問題是，礦山的通風(fēng)系統(tǒng)需進一步優(yōu)化，并確保安全技術(shù)應(yīng)用的水平。即通風(fēng)系統(tǒng)可為井下的工作人員提供空氣，促進礦井的空氣流通，而安全技術(shù)的保證可提高開采的效率，保證人員安全，故礦井通風(fēng)系統(tǒng)必須實現(xiàn)設(shè)計的進一步優(yōu)化，確保礦井的通風(fēng)順暢。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng)阻力計算;均壓防滅火技術(shù)

1? 引言

均壓防滅火是預(yù)防和控制煤炭自燃的有效措施。其目的是“減少壓力，防止風(fēng)和火，擋風(fēng)和泄漏，以風(fēng)制火”，從而達到利用通風(fēng)防止煤自燃和煤滅火的目的。與傳統(tǒng)滅火技術(shù)相比，均壓防滅火技術(shù)投資小、效率高、見效快，是根據(jù)煤礦發(fā)火區(qū)的實際情況，然后通過調(diào)壓井口風(fēng)機、連通管等通風(fēng)設(shè)施，將通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)壓重新分布輸入煤易發(fā)火區(qū)，從而達到減小漏風(fēng)通道處風(fēng)壓的目的。均壓通風(fēng)技術(shù)是高瓦斯礦井常用的通風(fēng)方式，通過在井下相應(yīng)位置布置調(diào)壓設(shè)備，引起氣壓發(fā)生變化，最終使井下空氣發(fā)生相對流動現(xiàn)象。采用均壓通風(fēng)技術(shù)可以有效提高工作面及巷道的風(fēng)流量及流速，使高濃度瓦斯隨風(fēng)流經(jīng)由回風(fēng)井排出。

2? 礦井通風(fēng)系統(tǒng)

該系統(tǒng)是礦井開采必需的系統(tǒng)，由通風(fēng)機、通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成。運作原理是，風(fēng)從風(fēng)井進入到礦井后，根據(jù)氣壓的高低，把氣流送到礦井的各個位置，在整個礦井內(nèi)形成一個循環(huán)，當(dāng)它的循環(huán)結(jié)束后，從回風(fēng)口回到地面。井內(nèi)的風(fēng)流有兩種，一是自然風(fēng)，二是機械風(fēng)，兩者的區(qū)別是發(fā)出風(fēng)流的動力，前者是在自然環(huán)境中受氣壓影響產(chǎn)生，但自然氣壓提供的動力較少，空氣氣流不穩(wěn)定，多用于礦井內(nèi)的輔助處理，后者是用機械操作，設(shè)備是通風(fēng)機，具體方式是扇風(fēng)機通電后，改變礦井內(nèi)的氣壓，形成壓強，空氣流體在壓強的影響下，促進了風(fēng)在礦井內(nèi)的流動，讓風(fēng)流在井內(nèi)順利流動。而有關(guān)部門給出的規(guī)定中，已經(jīng)指明礦井的通風(fēng)為機械通風(fēng)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)開啟后，會讓自然風(fēng)與機械風(fēng)同時流通。其目前使用的現(xiàn)狀是，可從多個位置進入空氣，比如風(fēng)筒、風(fēng)橋等，循環(huán)后的空氣排出方式是中央式、混合式等，實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)和排氣方式的融合。通風(fēng)機的運行方式是，采用抽出式、壓入式等，向礦井內(nèi)輸送空氣。

3? 通風(fēng)阻力測定

3.1? 選擇測定線路及布置測點：

測點布置原則。礦井通風(fēng)阻力測定中測點位置的選擇至關(guān)重要，最終通過布置測點繪制的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖能真實反映礦井通風(fēng)狀況。測點位置一般選取在風(fēng)流的匯合和分岔處，且測點與測點間不易太近，相鄰點可根據(jù)實際情況進行合并，否則實際計算中難以準(zhǔn)確計算測點間阻力。為后續(xù)計算和繪制礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的方便、快捷，應(yīng)對所布置的測點應(yīng)進行合理的標(biāo)號。測點的選擇要遵循一定的原則，測風(fēng)點應(yīng)選擇巷道平整規(guī)則、測點前后無堆積的雜物、巷道支護良好且無強烈渦流風(fēng)流相對穩(wěn)定的斷面處。對于確實不易測定風(fēng)速的斷面，應(yīng)該根據(jù)實際情況在測點前或測點后測定，通過測點間風(fēng)量的加減確定測點風(fēng)量。測點位置應(yīng)盡量遠離主要風(fēng)門和井筒，減小因風(fēng)門開啟和箕斗提升過程中對壓力造成的影響。

3.2? 測量路線的選擇

礦井通風(fēng)阻力測定路線應(yīng)選擇在從進風(fēng)井到回風(fēng)井的通風(fēng)路線最長、通過的風(fēng)量最大井包括主要用風(fēng)的采掘工作面和具有較多井巷類型、支護形式的一條主風(fēng)流路線。對于有多個風(fēng)井或采掘工作面的礦并應(yīng)選擇多條主測路線。另外對于主測線路沒有包括的重要井巷和需要特別關(guān)注的地點，還要增加一些輔助的測定路線。對于風(fēng)量變化較小、距離相近的巷道河以進行必要的簡化合并從而降低測量工作量、提高測量效率。對于大規(guī)模、復(fù)雜的礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用分區(qū)測量的方法河以使問題得到簡化是一種很實用的方法。

3.3? 優(yōu)化井下布置，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)

對于井下作業(yè)活動應(yīng)該進一步優(yōu)化，形成集約化生產(chǎn)格局，對于存在火災(zāi)隱患的區(qū)域，定期對火災(zāi)事故進行檢查，盡可能消除其中存在的火災(zāi)事故，確保采礦活動可以有序開展，提升煤礦開采效益。同時，為了能夠進一步降低礦井火災(zāi)隱患，應(yīng)該充分發(fā)揮井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)勢，進一步優(yōu)化和改造通風(fēng)系統(tǒng)。將中央式通風(fēng)系統(tǒng)修改成中央和對角式混合通風(fēng)系統(tǒng);礦井分區(qū)域采集，確保每一個開采區(qū)域具備獨立的通風(fēng)系統(tǒng)，能夠及時將開采區(qū)域內(nèi)高溫氣體排出，引入新鮮空氣，促使作業(yè)區(qū)域內(nèi)通風(fēng)充足，作業(yè)更加靈活，為區(qū)域作業(yè)活動提供更加堅實的安全保障，提升井下作業(yè)安全，維護人員生命財產(chǎn)安全。

3.4? 測量數(shù)據(jù)處理方法的選擇

礦并通風(fēng)阻力測定由于受觀測者、觀測條件和環(huán)境及測量儀器等因素的影響，測量數(shù)據(jù)難免會存在誤差。直接利用測量量的數(shù)據(jù)進行計算，結(jié)果往往很難符合礦井實際。測量平差是根據(jù)某種最優(yōu)化準(zhǔn)則，處理一組存在測量誤差的數(shù)據(jù)，計算待求量的最佳估值及精度的方法。利用目前較成熟的平差處理軟件可以對測量的數(shù)據(jù)進行平差處理，完成對阻力測定數(shù)據(jù)的誤差處理。礦井通風(fēng)阻力測量得到的數(shù)據(jù)很多，尤其是對復(fù)雜的礦井測量數(shù)據(jù)更多，對測量數(shù)據(jù)的處理，也是一項很復(fù)雜的工作。手工計算處理數(shù)據(jù)多，較麻煩，效率低，易出錯，不利于一般技術(shù)人員操作。開發(fā)專業(yè)的通風(fēng)阻力測量數(shù)據(jù)處理軟件，又因開發(fā)者的設(shè)計思路、目的不同設(shè)計出的軟件，因人而異，而不具很好推廣價值。因此，綜合目前常用的通風(fēng)阻力測定方法，充分考慮測量的各種可能性，開發(fā)出一套完善的通風(fēng)阻力軟件，依然是一項艱巨的任務(wù)。

4? 均壓防滅火技術(shù)

4.1? 實施要求

（1）為實現(xiàn)本巷道和相鄰巷道的風(fēng)壓調(diào)節(jié)相適應(yīng)，可以通過改變原有通風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)煤礦井下大面積風(fēng)壓調(diào)節(jié)目的。（2）通過將采空區(qū)周圍區(qū)域設(shè)置為風(fēng)側(cè)，可以保證采空區(qū)附近巷道之間的風(fēng)壓差接近0。

4.2? 調(diào)節(jié)依據(jù)

單封閉法或注漿法在采空區(qū)不能達到理想的防火和滅火效果，煤礦要根據(jù)本礦區(qū)內(nèi)采空區(qū)的實際特點采取有效的防滅火措施，從根本上解決大面積采空區(qū)滲漏問題，進一步降低采空區(qū)外滲漏率，防止浮煤自燃。

4.3? 采用閉區(qū)均壓的辦法

采用閉區(qū)均壓法消除3#煤層兩側(cè)的泄漏壓差。使用閉區(qū)均壓防滅火的突出特點是設(shè)備投資少，工作量較小且防滅火效果顯著。壓力調(diào)節(jié)風(fēng)窗面積由下式求得：

S=1.095QF/（0.5×0.919FP+0.712Q）

式中：

S——壓力調(diào)節(jié)風(fēng)窗面積，m2;

Q——通風(fēng)機風(fēng)量，m3/min;

F——防火墻面積，m2;

P——氣室壓力，MPa。

4.4? 采用開區(qū)均壓的辦法

（1）均壓參數(shù)計算。由于保持工作面原有風(fēng)量不變的調(diào)節(jié)，則調(diào)壓值為：

[Δhme]=[hλ]=[hω]

式中：

[Δhme]——調(diào)壓值，Pa;

[hλ]——輔助通風(fēng)機的工作風(fēng)壓，Pa;

[hω]——調(diào)節(jié)風(fēng)窗對風(fēng)流所產(chǎn)生的阻力，Pa。調(diào)整風(fēng)窗的設(shè)置。

（2）調(diào)節(jié)風(fēng)窗開啟面積的計算。

[Sω]=Q[×]S/（Q+0.759S[×][h0.5ω]）

（3）通風(fēng)機的選型。風(fēng)機和風(fēng)窗點的選型是相同的，通過壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在保持原有礦井通風(fēng)量的同時，在各點的通風(fēng)線路上安裝輔助風(fēng)扇并增加風(fēng)扇風(fēng)壓，從而可以克服礦井的通風(fēng)阻力。因此，根據(jù)工作面通風(fēng)阻力和風(fēng)量，通風(fēng)機選用DJ60-II-8型正交軸型防爆風(fēng)機。

5? 結(jié)束語

綜上所述，在煤礦井下作業(yè)中，為了能夠有效降低火災(zāi)事故出現(xiàn)幾率，維護人員生命財產(chǎn)安全，就需要保證礦井下良好的通風(fēng)，通過對礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)的選擇，建立安全、可靠的井下通風(fēng)系統(tǒng)，排出有害氣體，降低瓦斯?jié)舛?，避免遇到明火出現(xiàn)火災(zāi)事故，改善井下作業(yè)環(huán)境，促使作業(yè)活動可以有序開展。只有這樣，在滿足井下作業(yè)人員氧氣需求的同時，還可以避免火災(zāi)事故出現(xiàn)，提升煤礦開采量，帶來更大的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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