聶貴亮
摘 要:在井下采礦的過程中,通風節(jié)能技術是非常關鍵的技術,對礦井生產(chǎn)的效率以及安全性有著巨大的影響。本文主要是對井下采礦礦井通風技術進行了重點的研究,并且結合礦井實例探析礦井通風節(jié)能技術的主要影響因素,希望能夠對井下采礦工作有所幫助。
關鍵詞:煤礦礦井;通風節(jié)能
0 引言
礦井企業(yè)本身就屬于高能耗企業(yè),因為在礦井生產(chǎn)過程中需要消耗大量的電能。在礦井生產(chǎn)中發(fā)展節(jié)能技術,對于中國社會的發(fā)展具有重要意義。目前,中國的電能多是由火力發(fā)電產(chǎn)生的,減少電能的消耗有助于減少火力發(fā)電中CO2的排放。值得注意的是,節(jié)能減排已經(jīng)成為中國的一項政策。雖然中國的礦井開采技術已經(jīng)得到了很大的提升,但是鑒于地質方面的原因,一些礦區(qū)的節(jié)能指標仍然達不到要求,這不利于礦井企業(yè)的長久發(fā)展。
1 礦井主要情況介紹
某礦井的開采時間較長,其通風設計比較陳舊。從總體設計情況來看,該礦井采用的是中央進風、兩翼抽風的方式進行通風。中央進風井為新副井、老管纜井、老副井,并且在-305m深部主要是由輔助斜坡道進風和新副井組成。在工作的過程中,風流從新副井、管纜井流入,然后途徑石門、斜坡道、穿脈等區(qū)域進入到采場通風井中,然后對采場的灰塵進行沖洗,完畢之后再經(jīng)過回風巷道、回風石門等排出地表。而在該礦井中,掘進工作面主要是采用了局部通風的方法進行。在北翼主扇設備中,主要采用的是兩段的動輪主扇,其型號為DK45-8-NO.19,主要安裝在井下-185m的礦體回風石門硐室內,南翼的主扇為兩段動輪的DK45-8-NO.18風機,由于該礦井的通風系統(tǒng)比較陳舊,節(jié)能設施不好造成了開采經(jīng)濟效率低下。
2 礦井安全通風管理存在的問題
首先是開采周圍存在較多小礦井,不利于開采工作的順利進行。部分小礦井僅看重眼前的經(jīng)濟效益,在沒有得到國家允許與許可證的情況下,便開始進行開采工作,無法保證通風安全性。同時,部分礦井企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本,并未建立可行的通風系統(tǒng),開采存在較大的無序性,加之沒有做好監(jiān)測工作,降低了礦井生產(chǎn)的安全性,埋下了巨大隱患問題。其次是礦井企業(yè)沒有做好基礎的安全工作,隨著開采深度的增加及市場標準的提升,礦井開采難度不斷增大,對技術要求水平不斷提升。但受多種因素的影響,礦井開采期間存在諸多陳舊設備,安全基礎較差,加之缺乏資金支持,以致在短期內無法達到預期要求。再次是技術水平較低,部分礦井企業(yè)沒有配備專業(yè)的通風管理人員,出現(xiàn)通風安全事故后,安全系統(tǒng)容易出現(xiàn)斷層,不能保證通風故障的及時處理。最后是礦井周邊地質狀況復雜,煤礦開采大多存在于井下,極易受地質水文因素的影響。一般而言,礦井井下應設置兩個安全出口,分別連接進風巷道與回風巷道。但實際開采過程中,礦井企業(yè)并未根據(jù)規(guī)定設置安全出口,布局并不合理。
3 煤礦通風節(jié)能的具體措施
3.1 合理的開采設計
從以上分析中可以發(fā)現(xiàn),礦井開采過程中的能耗受地質條件的影響比較大,特別是在一些地質構造區(qū),能耗特別高,因此,要求工作面開采設計時要盡可能合理。為了保證開采設計的合理性,應該對煤層的賦存情況有充分的了解,主要包括2點:①了解煤層的厚度,為選擇合適的開采方法提供參考,從而達到節(jié)能的效果;②考慮到煤層的地質構造,合理的開采設計能最大程度上避免地質構造對開采的影響,這有助于從本質上實現(xiàn)生產(chǎn)過程的節(jié)能。與此同時,還應該考慮到周邊礦井對所開采礦井的影響。因為一些礦區(qū)附近存在過小煤窯,開采過后形成一定面積的采空區(qū),長時間下采空區(qū)會有大量的積水。如果不處理采空區(qū)中的積水,當開采擾動波及到這些采空區(qū)時,很容易引發(fā)礦井突水事故。針對這些老采空區(qū)一定要提前進行探測,采取一些安全措施,從而保證開采安全[1]。
3.2 擴壓器結構節(jié)能
為了提高擴壓器的能量回收效率,增加擴壓器的結構節(jié)能水平,改善流場的擴散和優(yōu)化擴壓器結構,國內研究人員相繼提出了反演方法和干擾流場的方法。一些研究學者針對坡面60°擴壓器和坡面45°擴壓器的邊界和面積放大問題,提出將擴壓器內的氣流看作是平面平行流與匯流之間的疊加流?;谒俣葎莘ê蛢龋ㄍ猓┻吔缌鞯膬龋ㄍ猓┻吔缇€,推導了內(外)邊界線和外(外)邊界線的控制方程,并在控制應用中構造了流線擴壓器方程,即擴壓器是典型的流線型擴壓器。通過實驗,改善了擴壓器出口的反向回流現(xiàn)象,典型流線型擴壓器的阻力比為0.85~0.98,典型流線型擴壓器的性能系數(shù)優(yōu)于坡度為60°的擴壓器和坡度為45°的擴壓器。但典型的擴壓器存在著面積放大比不大、動態(tài)能量回收遠未達到最大、不能完全避免反向回流現(xiàn)象等問題[2]。
3.3 自動化控制技術在煤礦通風系統(tǒng)中的具體應用
自動化控制技術在應用后,不僅大大提高了礦井的通風效率,還切實保障了通風的效果。在具體的操作過程中,排風程序對于正常的運作發(fā)揮著重要的作用。換言之,系統(tǒng)想要實現(xiàn)集中化的控制,需要傳感器對各項數(shù)據(jù)信息進行傳輸后,通過合理的利用排風扇葉和受到發(fā)動機的帶動作用,實現(xiàn)周期性的頻率運作。只有這樣才能使排風系統(tǒng)在正常的運轉過程中能夠將井下的污染氣體全部的吸收到排風筒中。當這些污染氣體被吸收后,排風系統(tǒng)就能夠利用扇葉,將外部的空氣輸入到井內。這一流程被稱之為周期性傳送。為了滿足實際需求,在輸送的過程中需要結合實際的情況,對各個環(huán)節(jié)輸送的命令予以完成,這樣才能逐步完善命令系統(tǒng),發(fā)揮出變頻做功裝置的巨大作用[3]。
3.4 綜合運用現(xiàn)代信息技術模式
礦井通風安全管理過程中應重點引入現(xiàn)代化信息技術,在整個通風控制過程中,工作人員應在結合自身實際情況的基礎上,在地質狀況監(jiān)測、勘探模式以及施工技術等方面綜合運用信息化管理方法,構建通風安全管理計算機系統(tǒng),實現(xiàn)規(guī)范化與科學化。同時,通風管理期間還應構建通風安全數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),根據(jù)礦井的通風情況構建圖庫與模型庫,以實現(xiàn)通風安全管理的現(xiàn)代化,為此后煤礦通風安全管理工作提供更多的模擬分析依據(jù)。具體而言,礦井通風安全數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包括通風報表、瓦斯管理、通風系統(tǒng)、防火防塵管理等方面,在礦井通風災害方面可以引入專家系統(tǒng)與DSS技術,保證通風決策的科學化[4]。
3.5 充分利用自然風
在礦井外部的自然環(huán)境中,自然風是大量存在的,自然風的有效利用不但能夠實現(xiàn)良好的通風效果,更是經(jīng)濟性的體現(xiàn)。但是自然風可以說是一把雙刃劍,如果在設計的過程中能夠充分、高效地利用自然風,那么自然風就會為礦井下的通風系統(tǒng)提供良好的免費空氣流通動力,經(jīng)濟效果顯著。如果不能夠很好地利用自然風壓,那么自然風也是造成礦井事故頻頻發(fā)生的一個幕后推手,因此,利用自然風必須結合當?shù)氐膶嶋H情況出發(fā),對周圍的風壓進行檢測和估計,找出自然風的運行規(guī)律,引導著自然風進入到礦井之中,實現(xiàn)有效的通風[5]。
4 結束語
礦井企業(yè)本身就屬于高能耗企業(yè),在礦井生產(chǎn)中發(fā)展節(jié)能技術,對于中國社會的發(fā)展具有重要意義。要想礦井企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排,必須從2個層面出發(fā),即企業(yè)層面和政府層面。在礦井企業(yè)層面上,應該注重技術創(chuàng)新,推進節(jié)能減排的實施;在政府層面上,應該制訂一些政策來督促礦井企業(yè)節(jié)能,對于一些節(jié)能指標較低的,采用一些處罰措施,而對于節(jié)能指標較好的,采取一些獎勵措施。為了達到節(jié)能的目的,應該進行合理的開采設計,對礦井通風系統(tǒng)進行優(yōu)化,更換一些新設備[6]。
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