降低礦井通風(fēng)阻力技術(shù)研究

摘 要：為了提高礦井進(jìn)風(fēng)總量穩(wěn)定性，從礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方向、通風(fēng)阻力測(cè)定、降低通風(fēng)阻力建議三個(gè)方面進(jìn)行討論，針對(duì)降低礦井通風(fēng)阻力，總結(jié)提高礦井風(fēng)量分配合理性、完善礦井通風(fēng)方案兩點(diǎn)策略，為今后礦井管理提供有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：瓦斯;礦井;通風(fēng)阻力技術(shù);通風(fēng)機(jī)

井下的作業(yè)環(huán)境有限，期間還會(huì)形成毒害氣體，所以井下通風(fēng)工作非常重要，如果礦井通風(fēng)不到位，不僅會(huì)影響到工作人員的人身安全，還會(huì)發(fā)生爆炸。因此，工作現(xiàn)場(chǎng)放置礦井通風(fēng)系統(tǒng)，可以降低礦井通風(fēng)阻力，及時(shí)更換井下空氣。但是井下通風(fēng)的相關(guān)工作面臨通風(fēng)阻力高、礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行效率低等諸多問(wèn)題，如果不及時(shí)解決，會(huì)增加個(gè)礦井耗電量，影響礦井作業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，由此可見(jiàn)礦井通風(fēng)阻力技術(shù)研究的重要性。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方向

礦井管理與開采過(guò)程中，通風(fēng)工作非常必要，為了降低巷道礦井通風(fēng)阻力，技術(shù)人員也從諸多方面著手研究，對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合采礦現(xiàn)場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，總結(jié)通風(fēng)系統(tǒng)的方向。例如某礦井在2005年投入使用，年生產(chǎn)力超過(guò)450萬(wàn)t/a，采用立井結(jié)構(gòu)，水平開采標(biāo)高超過(guò)-555m。礦井的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為中央并列模式，進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)包括主井、副井，回風(fēng)系統(tǒng)則以中央風(fēng)井為主。工作人員在組織開采工作時(shí)，為了將進(jìn)風(fēng)量控制在規(guī)范數(shù)值內(nèi)，礦井底部位置放置了具有調(diào)節(jié)功能的風(fēng)門增阻。在采礦總量的限制下，該礦井通風(fēng)量一致保持基本水平，長(zhǎng)此以往降低了礦井風(fēng)量，2018年該礦區(qū)的需風(fēng)量與實(shí)際供風(fēng)量相差3000m3/min，與實(shí)際開采需求嚴(yán)重不符。所以，結(jié)合該礦井主通風(fēng)機(jī)、主通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行限制，結(jié)合通風(fēng)需求，需要切實(shí)提升礦井風(fēng)量，從時(shí)間、溫濕度、壓力值等方面著手降低礦井通風(fēng)阻力。

2 礦井通風(fēng)阻力測(cè)定

2.1 選擇測(cè)定方法

測(cè)定礦井的通風(fēng)阻力，主要采用氣壓計(jì)法，在副平硐口的監(jiān)測(cè)基點(diǎn)放置通風(fēng)阻力檢測(cè)儀，采集大氣壓力值，監(jiān)測(cè)時(shí)間以5min為準(zhǔn)。通風(fēng)阻力檢測(cè)儀按照提前預(yù)設(shè)好的測(cè)定路線獲取測(cè)定時(shí)間、測(cè)點(diǎn)溫濕度、絕對(duì)壓力值等數(shù)據(jù)，再采用礦用激光測(cè)距儀對(duì)巷道中寬、中高數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，判斷巷道形狀與采用的支護(hù)形式。最后采用礦用風(fēng)速表，記錄各個(gè)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速，完成初步測(cè)定[1]。

2.2 確定測(cè)定路線與測(cè)點(diǎn)

布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，需要繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖紙，實(shí)時(shí)獲取礦井通風(fēng)情況。通常礦井測(cè)點(diǎn)位置多設(shè)置在風(fēng)流匯集與分岔處，測(cè)點(diǎn)之間要保持一定距離，鄰近測(cè)點(diǎn)按照現(xiàn)場(chǎng)情況決定是否合并，再計(jì)算測(cè)點(diǎn)之間的阻力。現(xiàn)場(chǎng)所布置測(cè)點(diǎn)要按照順序標(biāo)號(hào)，為測(cè)定工作提供方便。

測(cè)風(fēng)點(diǎn)位置的確定要保證巷道平整性、規(guī)范性，測(cè)點(diǎn)作業(yè)前、后現(xiàn)場(chǎng)不能有雜物堆積，保證巷道支護(hù)效果，且不能有強(qiáng)烈的渦流風(fēng)流，斷面位置要保證未定性。針對(duì)測(cè)定風(fēng)速難度較大的斷面，需要在測(cè)點(diǎn)前、后實(shí)施測(cè)定，調(diào)整測(cè)點(diǎn)之間的風(fēng)量獲得準(zhǔn)確量數(shù)值。要求選定的測(cè)點(diǎn)位置不能距離關(guān)鍵風(fēng)門、井筒過(guò)近，避免因?yàn)轱L(fēng)門開啟、箕斗提升導(dǎo)致的壓力問(wèn)題。

制定測(cè)定路線方面，必須要選擇合適的阻力，一方面獲得準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果，另一方面削減不必要的工作流程[2]。一般通風(fēng)系統(tǒng)圖紙上會(huì)設(shè)置主要路線、次要路線。測(cè)定通風(fēng)阻力時(shí)，地面大氣壓受時(shí)間因素的影響而發(fā)生改變，因此確定礦井通風(fēng)阻力測(cè)定路線要格外注意以下兩個(gè)問(wèn)題：①最終選定的路線行程不能過(guò)長(zhǎng);②巷道標(biāo)高出現(xiàn)變化，要盡可能的縮小兩端測(cè)點(diǎn)測(cè)量時(shí)間差。

3 降低巷道礦井通風(fēng)阻力的建議

3.1 提高礦井風(fēng)量分配合理性

某礦井測(cè)定風(fēng)量過(guò)程中，進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)數(shù)值見(jiàn)表1。分析表1中的數(shù)據(jù)，可以確定礦井采用中央并列的通風(fēng)形式，通風(fēng)系統(tǒng)中連接的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量較多，井下系統(tǒng)漏風(fēng)處數(shù)量技術(shù)較大，是礦井通風(fēng)的重要影響因素。

另外，通風(fēng)阻力也是礦井風(fēng)量的重要影響因素。同樣以該礦井為例，北翼系統(tǒng)通風(fēng)線路長(zhǎng)度有限，所以通風(fēng)難度較低。對(duì)比發(fā)現(xiàn)南翼系統(tǒng)通風(fēng)難度較大，所以工作人員使用氣壓計(jì)作為測(cè)定的主要方法，了解該礦井通風(fēng)阻力分布，降低井巷風(fēng)阻摩擦。礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力分布數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

通過(guò)表2數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該礦井中的通風(fēng)巷道整體情況較好，運(yùn)行的通風(fēng)設(shè)施也相對(duì)全面。組織采礦作業(yè)時(shí)，工作人員必須要實(shí)時(shí)關(guān)注礦井主通風(fēng)機(jī)性能，這是通風(fēng)能力的直接決定因素，如果發(fā)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)性能下降的現(xiàn)象，要及時(shí)采取相關(guān)措施加以優(yōu)化。

3.2 完善礦井通風(fēng)方案

立足于礦井通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，結(jié)合工作人員總結(jié)的礦井阻力測(cè)定數(shù)據(jù)，為了降低礦井通風(fēng)阻力，提出以下建議：①位于礦井主井片底處的控制風(fēng)門需要及時(shí)拆除，將主、副井聯(lián)可以獲得一個(gè)并聯(lián)結(jié)構(gòu)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)。期間為了提高風(fēng)流速度，主井進(jìn)風(fēng)量以50003/min為最佳;②位于礦井現(xiàn)場(chǎng)南翼膠帶回風(fēng)巷、聯(lián)絡(luò)巷需要有效銜接，組成并聯(lián)結(jié)構(gòu)回風(fēng)系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)可以降低總通風(fēng)阻力，獲得更高的風(fēng)量;③位于礦井北翼回風(fēng)巷調(diào)節(jié)風(fēng)門位置要進(jìn)行調(diào)整，將其放置在北翼膠帶回風(fēng)巷，使回風(fēng)可以在北回風(fēng)巷的作用下進(jìn)入回風(fēng)井，達(dá)到降低通風(fēng)阻力的目的[3]。

按照礦井巷道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，工作人員要制定多種技術(shù)方案，并且組織模擬操作，總結(jié)模擬操作結(jié)果。提出的第一點(diǎn)建議在落實(shí)之后，礦井的總進(jìn)風(fēng)量得以顯著提升，風(fēng)機(jī)靜壓也會(huì)隨之降低[4]。位于采區(qū)的巷道斷面整體較大，所以會(huì)降低局部風(fēng)阻;第二點(diǎn)建議的實(shí)施可以將采區(qū)風(fēng)量情況優(yōu)化，但是礦井阻力方面并沒(méi)有顯著的效果;第三點(diǎn)建議主要是調(diào)整礦井總回風(fēng)量，可以獲得顯著的成效，并且降低礦井通風(fēng)阻力，建議在今后礦井開采、管理中加以應(yīng)用。

在礦井開采期間實(shí)施通風(fēng)技術(shù)方案，技術(shù)人員要從時(shí)間、主通風(fēng)機(jī)參數(shù)、通風(fēng)阻力以及巷道風(fēng)量這四個(gè)方面重新組織測(cè)定工作。根據(jù)最終測(cè)定結(jié)果選擇通風(fēng)技術(shù)，優(yōu)化礦井當(dāng)前主通風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)進(jìn)風(fēng)總量的穩(wěn)定性，從而達(dá)到降低風(fēng)機(jī)靜壓的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了有效降低礦井通風(fēng)阻力，工作人員在采取解決方案之前要全面分析現(xiàn)場(chǎng)情況，采集通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，分析存在的問(wèn)題。隨后按照礦井采掘布置基本情況采取有效的方法，例如總回風(fēng)降阻以及并聯(lián)進(jìn)風(fēng)降阻等。如此一來(lái)，礦井進(jìn)風(fēng)量發(fā)生變化，直接對(duì)工作人員進(jìn)風(fēng)量控制工作的實(shí)施形成推力，達(dá)到降低礦井通風(fēng)阻力的目的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郝殿，張清田.高通風(fēng)阻力礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與改造研究[J].煤炭技術(shù)，2019，38（12）：114-117.

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作者簡(jiǎn)介：

聶海兵（1991- ），男，籍貫：內(nèi)蒙古察哈爾右翼前旗，2015年6月畢業(yè)于山東理工大學(xué)，資源循環(huán)科學(xué)與工程專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，助理工程師，從事礦井通風(fēng)專業(yè)（通風(fēng)區(qū)技術(shù)員），研究方向：礦井通風(fēng)與安全。