礦井通風技術及通風系統(tǒng)優(yōu)化設計探討

摘要：現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展使得我國的經濟水平正在不斷提升，礦產資源作為推進我國經濟建設的不可或缺的重要能源，其受開發(fā)力度正在不斷增加，與之相對應的，礦井的數(shù)量也正在不斷地增加，因而這就要求有關單位能夠運用更為科學合理的技術，以此來全面提高生產效率以及生產安全性。本文針對礦井通風技術以及其系統(tǒng)優(yōu)化設計方式作出了簡要探析，首先針對性地分析了礦井通風技術的概述，而后簡要敘述了礦井通風技術的發(fā)展歷程，最后則是簡要敘述了有關于礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化方案以及最終評價結果比對，以求能夠為有關單位提供借鑒作用。

關鍵詞：礦井通風技術;通風系統(tǒng);發(fā)展歷程;優(yōu)化方案

一、前言

現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展使得各行業(yè)對礦產資源的需要越發(fā)提高，因而使得礦井開采力度不斷增加，在此種嶄新的社會背景之下，礦井通風技術逐漸受到行業(yè)內外的廣泛重視[1]。礦井通風技術將會對礦井的正常生產帶來不可或缺的影響，其不僅能夠為礦井內部提供大量新鮮的空氣，而且還能行之有效調控礦井內部的溫度，從而有效降低挖礦事故的發(fā)生概率，保障有關礦井作業(yè)人員的生命安全。就目前來看，我國在礦井通風方面的技術已經越發(fā)成熟，但是在實際操作的過程中卻還存有些許不足之處，仍然需要對整體工作流程作出優(yōu)化革新處理。

二、礦井通風技術概述

礦井通風技術的主要目標是為礦井內部提供大量新鮮空氣并排除礦井內部的廢氣，此項技術從屬于礦井作業(yè)的核心組成部分。礦井通風技術主要依托于計算機技術，通過科學合理的互聯(lián)網系統(tǒng)來建設相應的通風工程體系，而后結合計算機所擁有的優(yōu)秀效能，實現(xiàn)對礦井內部的灰塵以及風流的凈化，以此來保障礦井內部擁有大量新鮮空氣[2]。礦井通風技術將會對空氣的正常流通以及礦井內部溫度控制帶來重要影響，借助于通風系統(tǒng)來將礦井內部的污濁空氣全部排出，同時還需要保持足夠穩(wěn)定的空氣供給，以此來保障礦井內部時刻都有充足的新鮮空氣，行之有效地避免工作人員因空氣污濁而中毒的問題的出現(xiàn)。通風系統(tǒng)主要由兩部分構成，分別是通風網絡以及通風設計。結合通風的動力的差異來看，可以將系統(tǒng)區(qū)分為機械化通風系統(tǒng)以及自然通風系統(tǒng)，后者需要良好的外界環(huán)境做支撐方可，同時其穩(wěn)定性也并不高，所以并非是通風系統(tǒng)的首選，也正是因為如此，現(xiàn)下業(yè)界通常使用機械化通風系統(tǒng)[3]。

（一）行之有效地推進礦井通風技術的應用必須滿足的條件

1. 擁有獨立通風系統(tǒng)。

2. 擁有專門工作于井下爆破庫的通風系統(tǒng)。

3. 設計回風巷的固定點。

這樣便可以構成足夠完整的通風系統(tǒng)，從而為安全施工提供良好的支撐作用。就目前來看，我國的礦井通風技術已經趨近于成熟，但是對通風系統(tǒng)的技術應用以及設計尚且存有不足之處，尤其是在施工過程中，常常會降低當前礦井可獲得經濟效益。礦井通風系統(tǒng)的正常運作往往需要大量能源作為支撐方可，如果通風線路的設計不夠合理的話，那么將會導致風機的工作效率嚴重降低，甚至還會間接增加當前礦井的生產成本。

（二）有關于礦井通風技術的優(yōu)化的研究主要在于以下幾點

1. 有關于礦井降溫技術的研究，此種技術能夠提高通風效率，對調控礦井內部溫度而言，意義非凡。

2. 動態(tài)網絡優(yōu)化技術，通過此種技術的不斷優(yōu)化，結合當前礦井的具體工作情況，有針對性地調整礦井內部的網絡分布情況。

3. 關于降低通風系統(tǒng)的經濟成本的有關研究，用以利用最少的資金來達成最好的效果。

三、礦井通風系統(tǒng)設計的特征以及其發(fā)展

（一）礦井通風系統(tǒng)設計的特征

礦井通風系統(tǒng)的設計優(yōu)劣將會直接關系礦井內部的安全生產狀況，從屬于礦山正常工作的核心特征[4]。礦井通風系統(tǒng)的核心功能是將各種新鮮空氣輸送到相應的礦井內部，用以排除各種有毒、有害的危險氣體，全面保障礦井內部的安全生產。礦井通風系統(tǒng)的設計將會為礦井中提供大量質量良好的空氣，同時還能夠提供更為干凈的生產環(huán)境，可以保證工作人員的生命安全以及生產安全。由此可見，全面推進礦井通風系統(tǒng)的建設的重要性，其需要符合安全性、經濟性、簡單性以及先進性等重要特征。

隨著各種科學技術的不斷進步，礦井通風系統(tǒng)也受到了不斷地優(yōu)化革新。由于礦物資源逐漸趨于枯竭狀態(tài)，因此金屬物的地下采礦資源變得越發(fā)稀缺，各種采掘范圍正在不斷擴大，始終保持在地下通道之中，隨著開發(fā)范圍的不斷增加，相應的開墾地將會被廢止，隨之而來的就是現(xiàn)有通風系統(tǒng)的廢止。如此就會導致礦井內部的工作人員的生命健康受到影響，甚至還會嚴重威脅隧道內部的采礦工作的正常運作。

（二）礦井通風技術的發(fā)展

現(xiàn)如今，我國礦井技術的發(fā)展已經趨于成熟，其發(fā)展歷程主要可以被概括為以下兩個階段：首先，傳統(tǒng)的通風系統(tǒng)的作業(yè)階段，此階段的通風系統(tǒng)主要將大風扇作為核心通風工具，并結合不同礦井的物資開采情況來設計出完全不同的分區(qū)通風系統(tǒng)，主要可以被分為統(tǒng)一以及分區(qū)通風這兩大重要體系[5]。

前者主要利用在非煤礦井的開采中國，對于開采范圍相對較小并且深度較大的礦井來講，此種方法顯然是極為重要的，系統(tǒng)將會更為有效地集中風力，降低通風系統(tǒng)的管理難度，提高整體管理水準。

分區(qū)通風系統(tǒng)主要用于礦井作業(yè)點相對分散的區(qū)域之中，其應用將會使得礦井內部的通風系統(tǒng)更為分散，將通風系統(tǒng)設置在各個區(qū)域之中，避免通風阻力過大的問題出現(xiàn)，切實有效地降低系統(tǒng)的運行成本，提高當前礦井內部的各個分散作業(yè)區(qū)的通風水準。在20世紀80年代，我國礦井普遍采用此種通風技術，但是由于其無法隨時停止，因此往往會產生諸多資源浪費問題[6]。

由此可見，傳統(tǒng)的礦井通風系統(tǒng)并不適用所有形態(tài)的礦井作業(yè)，隨著社會的發(fā)展，我國對于礦產資源的開發(fā)越發(fā)增強，礦井通風系統(tǒng)獲得嶄新發(fā)展，離心式通風機便是最具代表性的通風技術，其能夠行之有效地控制礦井內部的通風系統(tǒng)，低負荷時的高效運作將會切實降低所需要投入的經濟成本。結合煤礦井的實際通風需求，軸流式扇風機開始被廣泛應用其中，其不僅僅占據空間小，而且還具有較高的經濟效益，此種通風設備還融合相應的德國軸承監(jiān)控系統(tǒng)，其為我國煤礦開采與生產工作帶來了巨大的幫助。

四、礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化設計

（一）某礦井通風系統(tǒng)評價

本地區(qū)某礦井所使用的通風系統(tǒng)為抽出式礦井通風系統(tǒng)（如下圖1），本文主要選取8項評價指標作分析，主要包含此礦井的三個生產中斷以及開拓中段，最終獲得的調查結果如表1所示。根據表格數(shù)據結果來看，此礦井的通風系統(tǒng)主要包含下列不足之處：

1. 本礦井通風系統(tǒng)的主要風扇的工作效率明顯地下，因而導致風機裝置難以和相應的通風網絡做匹配，嚴重影響礦井內部的正常生產。

2. 本礦井的進風量為25.5 m3/s，和實際的通風量需求并不相同，礦井內部的廢氣難以被有效排出，嚴重影響工作人員的安全。

3. 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)較不穩(wěn)定，此礦井內部的通風裝置的完善程度明顯不高，因此導致風流波動頻繁，甚至還頻頻出現(xiàn)漏風問題，無法滿足整體生產需求[7]。

（二）礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化方案

在設計礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化方案的過程中，需要深度切合當前礦井工程內部的通風系統(tǒng)所存有的問題，需要嚴格按照經濟性、安全性以及穩(wěn)定性的原則來進行改造優(yōu)化[8]?，F(xiàn)將礦井內部的通風系統(tǒng)的作出如下改造：

1. 按照礦井內部的開采情況來選取中央邊界式通風系統(tǒng)以及兩翼對角式通風系統(tǒng)。

2. 增添相應的回風巷，以此來完成分區(qū)通風工作，全面提高風流的穩(wěn)定性，按照礦井的實際工作需要來控制風流量，以此來解決生產過程中通風不暢的問題。

3. 采取局部通風設備，以此來完成通風工作，契合反向風門手段，全面提高現(xiàn)下礦井開采安全度。

（三）礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化方案的實際效果

在針對性地對礦井通風系統(tǒng)做改造處理后，明顯發(fā)現(xiàn)此礦井有效解決了以往回風巷內部堆積石塊的問題，更換的主要風扇則是能夠有效滿足礦井內部風力系統(tǒng)的實際需求，在輔助風扇的幫助下，礦井內部的風流量逐漸趨于平穩(wěn)狀態(tài)，使得礦井內部的通風網絡系統(tǒng)更為穩(wěn)定，具體的應用效果如表2所示。

五、結束語

總之，礦井通風的核心任務為“三防”，只有采用最為科學合理的通風方案，才能夠持續(xù)為礦井內部提供新鮮空氣，盡可能地避免出現(xiàn)井內事故問題。在最近幾年，隨著我國對礦產資源的需求的不斷提升，礦井作業(yè)安全受到了業(yè)內外的廣泛重視，針對此種社會現(xiàn)象，礦井通風技術正在受到不斷優(yōu)化與改進。通過對礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化以及工作形式的改善處理，能夠極為有效地提高內部工作效率以及安全性，以更短時間締造出更多經濟效益。

參考文獻：

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[7]尹土兵，舒榮華，張鳴魯.基于最小能量原理的平衡圖調節(jié)法在礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化中的應用[J].安全與環(huán)境學報， 2016，16（05）：120-124.

[8]康雪，韓文驥，梁軍，姚亞虎.礦井通風在線監(jiān)測及動態(tài)分析預警系統(tǒng)在打通一礦的應用[J].山東科技大學學報（自然科學版）， 2015，34（06）：52-57.

通訊作者：李金剛，1977年11月，男，漢族，河南濮陽人，現(xiàn)任陜西鑫元科工貿股份有限公司安全環(huán)保健康部經理，安全工程師，本科學歷無學位。研究方向：礦山安全、應急救援、安全培訓、安全管理及職業(yè)衛(wèi)生培訓。