自然風(fēng)壓對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響分析及防治

任立斌

摘 要：本文對(duì)自然風(fēng)壓在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，并針對(duì)案例礦井中進(jìn)行通風(fēng)機(jī)低負(fù)壓運(yùn)轉(zhuǎn)的改造項(xiàng)目進(jìn)行論述。針對(duì)改造項(xiàng)目中不同時(shí)期產(chǎn)生的自然風(fēng)壓以及通風(fēng)系統(tǒng)改造后對(duì)礦井通風(fēng)情況的影響結(jié)果進(jìn)行論證，提出了在井筒間空氣柱的相互作用下，井下受到回風(fēng)井筒溫差以及自然風(fēng)壓大小等產(chǎn)生的影響，出現(xiàn)的風(fēng)流路線、風(fēng)量增大或減小等情況，需要采用主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓調(diào)高的方式進(jìn)行主副井溫差的控制的意見。

關(guān)鍵詞：自然風(fēng)壓;礦井通風(fēng)系統(tǒng);系統(tǒng)防治

在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，傳統(tǒng)采用中央并列模式，這是針對(duì)返風(fēng)現(xiàn)象以及自然風(fēng)壓的情況，對(duì)礦井通風(fēng)進(jìn)行調(diào)整的工作，以防止礦井冬季冷空氣加劇，造成通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定運(yùn)行情況。針對(duì)礦井主井反風(fēng)情況發(fā)生的原因以及產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析，應(yīng)提出針對(duì)性的治理措施。

1 自然風(fēng)壓工作原理

當(dāng)?shù)V井自然風(fēng)壓與主要通風(fēng)機(jī)方向一致的時(shí)候，往往產(chǎn)生自然因素?zé)o法抗拒的力量回風(fēng)側(cè)空氣柱以及礦井。進(jìn)風(fēng)側(cè)的空氣柱在自然因素的影響下，容易發(fā)生重量變化?？諝庾⒅亓康拇笮?，取決于空氣柱的溫度和高度。在標(biāo)高差和氣溫差的井下聯(lián)通相到之間產(chǎn)生自然風(fēng)壓，影響通風(fēng)系統(tǒng)的產(chǎn)生。例如當(dāng)?shù)V井自然風(fēng)壓方向與主要通風(fēng)機(jī)的方向相反的時(shí)候，往往出現(xiàn)一定的通風(fēng)阻力，降低風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力。

礦井自然風(fēng)壓作用一致的時(shí)候，通過礦井自然風(fēng)壓計(jì)算，可以得到相應(yīng)的數(shù)值。冬季自然風(fēng)壓為正，夏季自然風(fēng)壓為負(fù)，此時(shí)需要保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行，就要對(duì)自然風(fēng)壓進(jìn)行調(diào)整。例如在冬天自然風(fēng)壓過大的時(shí)候，容易出現(xiàn)解凍現(xiàn)象，主立井和副立井出現(xiàn)回流或者是停滯。風(fēng)流容易造成自然風(fēng)壓變化過大，為了防止風(fēng)流回流或者停滯，減少礦井安全隱患，因此在主井反風(fēng)等原因上進(jìn)行分析。[1]

2 主井反風(fēng)造成的危害

以某煤礦井下自然風(fēng)壓情況為例，目前礦井中總風(fēng)量為2000立方米每分鐘，機(jī)械負(fù)壓較小，而冬季受到自然風(fēng)壓影響較大，井口房采用半封閉式布置，使用鋼繩芯進(jìn)行膠帶輸送機(jī)的運(yùn)行，再加上主井機(jī)電設(shè)備多，礦井主要運(yùn)輸系統(tǒng)，立井為輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，在主副井運(yùn)行的過程中，由于密度差和垂高差加大了自然風(fēng)壓。由于反風(fēng)風(fēng)量?jī)H為正常通風(fēng)期間風(fēng)量50%左右，反風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺日；仫L(fēng)流中瓦斯?jié)舛雀叱?倍以上，含有高濃度瓦斯的回風(fēng)流經(jīng)過井筒著火點(diǎn)，發(fā)生瓦斯爆炸或爆燃幾率大大增加，甚至?xí)V毀人亡;火災(zāi)期間，如保持礦井正常通風(fēng)，有害氣體會(huì)沿風(fēng)流迅速蔓延，受災(zāi)范圍人員脫險(xiǎn)獲救的概率幾乎為零;火災(zāi)如得不到及時(shí)控制，火風(fēng)壓會(huì)引起井下風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，大大增加井下發(fā)生瓦斯爆炸或爆燃的概率。

3 主井反風(fēng)安全技術(shù)治理措施

對(duì)于主立井的溫度進(jìn)行降低，為了防止主井設(shè)備發(fā)生損壞，在主井口的流入口安裝空調(diào)，住井口采用半封閉式，降低竹節(jié)井的溫度，打開主副立井、聯(lián)絡(luò)巷的風(fēng)門，增加副井入口，風(fēng)流溫度，減少空氣密度差，在冬季時(shí)對(duì)風(fēng)流進(jìn)行加熱增高，風(fēng)流濕度。副井口增大暖風(fēng)機(jī)供熱量，購買鍋爐專工暖風(fēng)機(jī)和功率較大的熱風(fēng)幕懸掛在副井口，改造副井口，對(duì)副井口進(jìn)行合理加熱設(shè)備的布置。

4 通風(fēng)系統(tǒng)在井下申請(qǐng)基建過程中的應(yīng)用

某煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)是由眾多井巷及通風(fēng)設(shè)施相互聯(lián)系而構(gòu)成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在某個(gè)生產(chǎn)時(shí)期具有一定的獨(dú)立性、完整性和穩(wěn)定性。巷道貫通會(huì)破壞原先的平衡和穩(wěn)定狀態(tài)，部分井巷的風(fēng)流方向、風(fēng)速及風(fēng)量產(chǎn)生突變，很可能出現(xiàn)因風(fēng)速超限而導(dǎo)致煤塵飛揚(yáng)，因采空區(qū)或密閉內(nèi)的瓦斯大量涌出、循環(huán)風(fēng)及不合理的串聯(lián)通風(fēng)的形成、無風(fēng)或微風(fēng)井巷的出現(xiàn)等原因，導(dǎo)致出現(xiàn)瓦斯迅速超限的嚴(yán)重隱患。

首先進(jìn)行了井下空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置，由回風(fēng)格柵和風(fēng)管空調(diào)器等組成的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置為通風(fēng)風(fēng)投排出的方式，格柵的有效通風(fēng)面積。根據(jù)廠家的實(shí)驗(yàn)，得到的相應(yīng)數(shù)值為通過格柵門的降噪達(dá)到30DB，建筑中回風(fēng)不暢，容易導(dǎo)致附近密閉內(nèi)瓦斯外泄并積聚，井下振壓過大，出現(xiàn)井門難以打開的問題，因此設(shè)置為格柵的回風(fēng)量，格柵的具體形式和尺寸經(jīng)過技術(shù)論證，風(fēng)機(jī)的改造采用整機(jī)更換的方案，改造后可帶來雙重效果：一是高效節(jié)能，二是提高風(fēng)機(jī)的出力。[2]

經(jīng)過調(diào)研，決定采用高效率的AN軸流風(fēng)機(jī)替代現(xiàn)有的對(duì)旋風(fēng)機(jī)，對(duì)葉輪進(jìn)行大中修，與對(duì)旋風(fēng)機(jī)相比，AN軸流風(fēng)機(jī)的效率高，而且高效區(qū)范圍寬，設(shè)備可靠性高，制造質(zhì)量好，具有很好的節(jié)能效果，是煤礦主抽風(fēng)機(jī)的最佳產(chǎn)品。[3]

通過技術(shù)方案的比較，選用最新研制的AN軸系列礦用軸流風(fēng)機(jī)，該系列礦井通風(fēng)機(jī)是最新產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使風(fēng)機(jī)在容易期和困難期的效率都在高效區(qū)運(yùn)行，代表了目前世界通風(fēng)設(shè)備先進(jìn)技術(shù);采用反轉(zhuǎn)返風(fēng)，無負(fù)偏差，返風(fēng)量較大，風(fēng)機(jī)性能按國際最高標(biāo)準(zhǔn)考核，全壓效率較高曲線準(zhǔn)確性高;能在現(xiàn)場(chǎng)方便地更換葉片，采用葉片粗調(diào)，轉(zhuǎn)速細(xì)調(diào)的方式，能確保備用風(fēng)機(jī)的安全性返風(fēng)時(shí)間較短;經(jīng)過改造制造的軸流通風(fēng)機(jī)應(yīng)用情況良好，該風(fēng)機(jī)的葉片可以停機(jī)調(diào)節(jié)，從而達(dá)到熱源分布不均衡的進(jìn)風(fēng)井之間節(jié)能的目的。[4]

5 結(jié)語

不同時(shí)期自然風(fēng)壓變化及其對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的影響有不同，自然風(fēng)壓大小主要受進(jìn)、回風(fēng)井筒溫差影響，溫差大自然風(fēng)壓就大，反之亦然;自然風(fēng)壓對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)為井筒間空氣柱的相互作用，與自然風(fēng)壓方向相同的風(fēng)流路線風(fēng)量增大、相反的風(fēng)流路線則風(fēng)量減小;適當(dāng)提高主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓，并將主、副井溫差控制在5℃以上時(shí)，本文結(jié)合礦井實(shí)例，通過及時(shí)預(yù)防、控制問題的探討，提出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)風(fēng)井的風(fēng)流溫度、風(fēng)速，并及時(shí)調(diào)節(jié)其供暖熱風(fēng)量的方法.該方法能夠迅速減小進(jìn)風(fēng)回路中的風(fēng)流溫差，可形成逐漸增加的平均風(fēng)流溫度差，在短期內(nèi)讓主井風(fēng)流狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了有效防控，快速解決了主井風(fēng)流反向現(xiàn)象，保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]董飛.自然風(fēng)壓在淮北地方小煤礦的控制和利用[J].中國西部科技，2007，（10）：155，154.

[2]陳治全.煤礦井下降溫裝置：中國，CN201721009553.9[P].2018-02-23.

[3]顧春.探究煤礦礦井通風(fēng)[J].華章，2011，（15）：332.

[4]劉少輝，王繼超.一種煤礦大型絞車液壓站自動(dòng)風(fēng)冷散熱裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].中國機(jī)械，2015，（6）：169-170.