礦井建設(shè)通風系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)措施研究

董鳴鏑

【摘? 要】煤礦節(jié)能會受到自然因素、技術(shù)因素、設(shè)施設(shè)備因素、管理因素等的影響。論文僅從節(jié)能技術(shù)中的通風系統(tǒng)入手，分析了影響礦井通風阻力的因素，包括生產(chǎn)布局、過風斷面、地表和采空區(qū)內(nèi)部漏風、局部阻力、井下構(gòu)筑物的布局和數(shù)量，根據(jù)這些影響因素，從利用自然風壓和改進風機效率、礦井通風路線優(yōu)化、提高通風機運行效率、優(yōu)化生產(chǎn)布局、減小井下構(gòu)筑物風阻、解決漏風問題六個方面有針對性地提出礦井節(jié)能的技術(shù)措施，希望能為生產(chǎn)實際提供參考意見，實現(xiàn)低碳、環(huán)保、節(jié)能的目的。

【Abstract】Coal mine energy saving will be affected by natural factors， technical factors， facilities and equipment factors， management factors and so on. Starting from the ventilation system of energy saving technology， this paper analyzes the factors that affect the mine ventilation resistance， including production layout， cross-section， surface and goaf internal air leakage， local resistance， underground structure layout and quantity. According to these factors， the paper puts forward the technical measures of mine energy saving from six aspects， that is to make use of natural wind pressure and improve fan efficiency， optimize mine ventilation route， improve fan operating efficiency， optimize production layout， reduce the resistance of underground structures， and solve the problem of air leakage， it is hoped that this can provide reference for production practice and realize low carbon， environmental protection and energy saving.

【關(guān)鍵詞】礦井;通風系統(tǒng);節(jié)能;技術(shù)措施;影響因素

【Keywords】coal mine; ventilation system; energy saving; technical measures; influence factor

【中圖分類號】TD724? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0165-02

1 引言

瓦斯、粉塵、高溫等是影響煤炭安全生產(chǎn)的主要因素，要創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，必須使空氣中的瓦斯、粉塵等有害物質(zhì)的濃度降到安全范圍，溫度降到適宜的范圍，解決這一問題的途徑就是通風。礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)。通風系統(tǒng)的主要設(shè)備是通風機、局部通風機及其附屬設(shè)施。由于礦井老、舊、雜，設(shè)備多，部分風機運行效率低、能耗損失嚴重等問題。礦井通風系統(tǒng)合理與否，關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)，也關(guān)系到礦井的經(jīng)濟效益。對國內(nèi)外歷次煤礦重大災害事故的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律以及事故的原因分析可知，煤礦重大災害事故的發(fā)生與礦井通風有著密切的關(guān)系，礦井通風系統(tǒng)不完善、井下用風地點風量不足、風流不穩(wěn)定是導致煤礦重大事故的主要原因之一。因此，建立一個完善的礦井通風系統(tǒng)，保證礦井主要通風機運行工況合理、風流穩(wěn)定、風量足夠、風質(zhì)合格，對保障礦井安全十分重要。

目前國內(nèi)煤礦通風節(jié)能存在的問題主要有兩個方面：首先是通風節(jié)能設(shè)備有待更新，負載率低，耗能大，維修保養(yǎng)不及時;其次是巷道斷面設(shè)計不盡合理，影響通風阻力。

2 礦井通風阻力的影響因素

①生產(chǎn)布局。隨著地質(zhì)條件和開采規(guī)模的變化，礦井通風系統(tǒng)也隨之發(fā)生變化。生產(chǎn)布局不合理必然造成通風系統(tǒng)不合理，對于一些井深、巷道長的老礦山，通風難度大的問題尤其突出。

②過風斷面。由于涉及的巷道斷面偏小，巷道失修，堵塞風路，增加通風阻力，平均風壓明顯上升、風量大幅下降，致使通風能耗大、費用高。另外，在總回風井和總回風局部地段發(fā)生鉚釘、片板、泥水阻塞、通風設(shè)施撤出不徹底等，也會使礦井通風阻力增大，造成通風經(jīng)濟效益低，安全性差。

③地表和采空區(qū)內(nèi)部漏風。要盡量不用帶調(diào)節(jié)風窗的設(shè)施，提高有效風量。可利用導風板引風，利用空氣幕隔風。

④局部阻力。局部阻力通常是在不同斷面的突變處，在這些突變點風流會形成極為紊亂的渦流現(xiàn)象，造成風流的能量損失。因此在巷道轉(zhuǎn)彎處設(shè)置圓弧光滑型導風板，使風流順暢通過，從而降低局部阻力。

⑤井下構(gòu)筑物的布局和數(shù)量也是影響通風效果的一個重要因素。礦山生產(chǎn)實踐已經(jīng)證明，通風構(gòu)筑物的布置可以對井下風流起到調(diào)節(jié)作用。然而實際的礦山節(jié)能管理上，人們并沒有充分認識到這一點，以至于在節(jié)能設(shè)計時不夠重視，設(shè)計安裝流程也不規(guī)范，導致構(gòu)筑物在通風效能上沒有體現(xiàn)其作用，串風、漏風狀況時有發(fā)生，致使井下通風阻力變大，通風系統(tǒng)不能實現(xiàn)預期目的，耗能隨之增加。

3 優(yōu)化礦井通風節(jié)能的措施

3.1 利用自然風壓和改進風機效率

自然風是大量存在的，季節(jié)和氣候的不同，自然風也會發(fā)生很大變化，應當充分利用自然風，將其引入地下成為井下通風量，成為礦井通風動力的重要部分，這能代替部分風機通風量，減少能耗。然而，一旦自然風不能被很好地利用，就有可能引發(fā)礦難。因此，根據(jù)礦井地形，做好風壓檢測，找到自然風的運行規(guī)律，合理有效地引導自然風，才能實現(xiàn)通風、節(jié)能的目的。淘汰老式風機，改用新型高效風機，相較于舊式風機，新型風機的效率提高了近1倍，而且能耗大大降低。

3.2 礦井通風路線優(yōu)化

包括縮短通風路線和風道優(yōu)化。隨著礦井深部的開采，通風路線逐步增加，通風阻力也在不斷變化，對主干巷道的風流路線布置一定要做到合理、順暢。當?shù)V井處于后期生產(chǎn)時，盡量把多余的巷道及時封閉，盡量縮短通風路線，以降低整個礦井的通風壓力。及時封堵清理廢棄巷道，降低通風長度。在條件允許下，巷道應盡量設(shè)計成類圓形斷面，還可以采用流線型通風結(jié)構(gòu)筑物降低井巷通風阻力，還可以運用均衡風壓的原理減少漏風，提高有效風量率。

3.3 提高通風機運行效率

從通風機選型、調(diào)速節(jié)能技術(shù)和通風機與通風網(wǎng)絡(luò)匹配三個方面進行節(jié)能。

通風機選型時要選擇合適的通風機和電機，在保證使用風量和風壓的要求下，選擇最優(yōu)的調(diào)解方案和節(jié)能方案，重視運行的經(jīng)濟性。

通過調(diào)整通風機的風量和風壓使其與通風網(wǎng)絡(luò)相匹配，達到高效運行的目的。在風機允許的最大轉(zhuǎn)速內(nèi)，適當調(diào)整風機轉(zhuǎn)速是個好辦法。目前變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)是比較普遍使用的技術(shù)，因此，可以考慮通過應用變頻調(diào)速技術(shù)對礦井通風機進行改造，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。

高效風機并不一定帶來節(jié)能的效果，還取決于風機特性曲線與風網(wǎng)特性的匹配情況。需要通過技術(shù)測定掌握礦井通風阻力分布和主要通風機的運行特性，然后根據(jù)礦井需風量從改變主要通風機運行特性和風網(wǎng)特性入手，使風機運行合理，更加節(jié)能。

如果通風機正常工作供給的風量低于井下安全生產(chǎn)的用風量，應當調(diào)大通風機葉片安裝角度，這樣一來就可以增加通風機的供風量。

3.4 優(yōu)化生產(chǎn)布局

通過優(yōu)化生產(chǎn)布局，最大限度地減少采取和采掘工作面接續(xù)，實現(xiàn)合理集中生產(chǎn)，以利于采掘工作面接續(xù)。實行均衡配風是節(jié)能降耗的有效途徑;充分利用廢棄巷道增加風路或改變已有分支的連接方式;合理布置采掘面，使礦井兩翼和不同采區(qū)間的配風盡可能接近于自然分風，減少增阻調(diào)解量。

3.5 減小井下構(gòu)筑物風阻

正如前面所提到，礦井構(gòu)筑物是影響通風效果的因素之一。礦井通風巷道立體面積越大，斷面周長越短，越有利于減少通風阻力。因此，在巷道設(shè)計階段就應當考慮這兩個因素，最大程度地加大立體面積，縮短斷面周長，以達到減少風阻的目的。巷道斷面盡量設(shè)計為拱形，減少通風巷的拐彎數(shù)，同時指派專人定時清理巷道雜物，這都有利于減少風阻，實現(xiàn)通風節(jié)能。

3.6 解決漏風問題

扇風機性能良好，安裝、維修簡便，而且能耗較低，是我國礦井通風常用的機械設(shè)備。風門的質(zhì)量直接影響是否漏風，因此，煤礦應加強對風門的檢查和維護，安排專人負責，同時對廢棄的采空區(qū)和風眼應當及時進行封閉。

4 結(jié)語

節(jié)約資源是我國的基本國策，節(jié)能也是我國可持續(xù)發(fā)展的一項長遠發(fā)展戰(zhàn)略。井下通風是保障安全作業(yè)的基本要求，在滿足安全的條件下，節(jié)能就顯得十分必要了。煤炭行業(yè)雖然是我國最重要的產(chǎn)能行業(yè)，但同時也消耗了大量的能源。本文從生產(chǎn)系統(tǒng)中的通風系統(tǒng)優(yōu)化角度，總結(jié)了煤礦節(jié)能的措施，以期能為工程實際提供參考價值。

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