煤礦自然風(fēng)壓對通風(fēng)系統(tǒng)影響的研究

吳月春

冀中能源股份有限公司邯鄲郭二莊礦 河北邯鄲 056000

在井下由于各種自然因素的作用下，不同位置的空氣產(chǎn)生了溫度和密度的差異，冷空氣較熱空氣重，自然冷空氣流向熱空氣方向，從而形成自然通風(fēng)。自然通風(fēng)所具有的能量，一般稱為自然風(fēng)壓[1]。在各個煤礦中自然風(fēng)壓是客觀存在的一種想象，這種現(xiàn)象有時對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)有利，但多數(shù)情況產(chǎn)生不利影響，有時甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，因此必須對自然風(fēng)壓引起足夠的重視。

1 自然風(fēng)壓產(chǎn)生原因及特性

1.1 自然風(fēng)壓產(chǎn)生原因及影響因素

井口內(nèi)外的溫度差，以及主副井的高度差是形成自然風(fēng)壓的重要動力之一。這種動力隨著季節(jié)的不斷變化而變化，因為不同季節(jié)中地面的溫度是不一樣的，尤其冬季和夏季溫差較大的季節(jié)，則會產(chǎn)生相反的動力方向。

此外對自然風(fēng)壓的大小和方向的影響還有其他因素，比如井內(nèi)空氣成分，地表大氣壓，井巷的深度、通風(fēng)機組的運行狀況及平硐口的數(shù)量。由此來看，主副井的標(biāo)高一樣，也會因為空氣的溫度、濕度、密度和成分不一樣，而產(chǎn)生的自然風(fēng)壓也存在著很大不同。井巷內(nèi)的空氣成分對自然風(fēng)壓影響很小，可忽略不計。但井下通風(fēng)機機組的運行狀況對自然風(fēng)壓影響較大，風(fēng)機運行過程中會增加井內(nèi)空氣溫度，從而增大溫度差，導(dǎo)致自然風(fēng)壓增大。

1.2 自然風(fēng)壓的特性

自然風(fēng)壓的特性主要體現(xiàn)在隨季節(jié)的變化而變化。地面的溫度隨季節(jié)的變化而變化很大，但井內(nèi)空氣溫度一般保持不變。例如在冬天，地面空氣溫度越低，進內(nèi)外空氣溫度差就越大，自然風(fēng)壓就會越大，而且自然風(fēng)壓和通風(fēng)機組的風(fēng)向是一致，因此對通風(fēng)系統(tǒng)是有利的；而在夏天，地表溫度越高，自然風(fēng)壓風(fēng)向發(fā)生變化，是阻礙煤礦通風(fēng)機組的風(fēng)流。

2 自然風(fēng)壓對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的影響及對策

2.1 自然風(fēng)壓反向流動成因

如果井巷道中自然風(fēng)壓大于通風(fēng)機組分配到這一巷道的分支風(fēng)壓時，會導(dǎo)致巷道中風(fēng)向發(fā)生反轉(zhuǎn)。造成某井下巷道的自然風(fēng)壓與機械風(fēng)壓的反向不一致，有的時候能改變整個礦井的通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)向。

2.2 如何應(yīng)對反向自然風(fēng)壓

提升礦井通風(fēng)系統(tǒng)質(zhì)量。一般在煤礦的礦井，由于季節(jié)變化的因素，上行自然風(fēng)流的時間比下行的長一些，并且上行的風(fēng)壓比較大，因此，在冬季氣溫較低的時候，可以以上行自然風(fēng)為主，夏季氣溫偏高的時候，對下行自然風(fēng)采取合理的控制措施，以減少對機械通風(fēng)的影響。

對采空區(qū)和廢舊巷道進行封閉。井下巷道的密閉性對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的正常運行起到很重要的作用，如果上部采空區(qū)或廢舊巷道存在漏風(fēng)現(xiàn)象，將嚴(yán)重影響機械通風(fēng)和安全生產(chǎn)，因此，十分有必要對其進行徹底密封。

根據(jù)不同巷道風(fēng)向不同可采取增大或降低風(fēng)阻的辦法。如果豎井內(nèi)風(fēng)流方向，需降低豎井風(fēng)阻或增大進風(fēng)平硐的風(fēng)阻；如果平硐內(nèi)風(fēng)流反向，需降低平硐風(fēng)阻或增大進風(fēng)豎井風(fēng)阻。

安裝輔助扇風(fēng)機采取限制作用。若豎井風(fēng)流反向，需安裝扇風(fēng)機向豎井內(nèi)壓風(fēng)；若平硐出現(xiàn)自然風(fēng)反向，需在平硐內(nèi)安裝扇風(fēng)機，加強通風(fēng)，向平硐內(nèi)壓風(fēng)。

為了防止自然風(fēng)向反流對機械通風(fēng)的影響，以上措施要根據(jù)實際情況靈活運用。

2.3 自然風(fēng)壓對主扇風(fēng)機的影響及采取措施

煤礦機械通風(fēng)的主風(fēng)機與自然風(fēng)壓的作用原理是串聯(lián)作業(yè)。當(dāng)自然風(fēng)壓與主風(fēng)機風(fēng)壓一致時，會起到輔助作用，當(dāng)兩者風(fēng)壓方向相反時，會起到阻礙作用。當(dāng)井下巷道的風(fēng)阻不變時，主風(fēng)機的風(fēng)量風(fēng)壓分別與一次、二次方成正比。由此可知，改變主風(fēng)機的轉(zhuǎn)速可提高風(fēng)機風(fēng)壓；因為風(fēng)機風(fēng)葉的安裝角度也大，風(fēng)機風(fēng)壓越高，也可改變風(fēng)機風(fēng)葉的角度提高風(fēng)壓；此外安裝風(fēng)門、風(fēng)墻在自然風(fēng)通過的巷道，阻礙自然風(fēng)流，也可以安裝輔助風(fēng)機，改變自然風(fēng)向，把不利的自然風(fēng)壓變?yōu)橛欣?/p>

2.4 防止自然風(fēng)壓對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)影響的其他措施

（1）降低主井內(nèi)的空氣溫度。一般礦井的傷口由鐵皮密封，通過打開鐵門，將外面冷空氣進入降低了主井口的溫度，霧氣也會消散，并且打開主井下面的巷道，比如主副井相連的風(fēng)門和主膠帶機巷道聯(lián)絡(luò)門。此操作可增加風(fēng)速，減低溫度，減少主副井溫度差。

（2）增加副井如風(fēng)流的溫度。在副井口可安裝供暖設(shè)施，通過暖氣給自然風(fēng)加熱，以減少主副井內(nèi)空氣溫差，從而減弱了巷道內(nèi)自然風(fēng)的流動。設(shè)置專用引導(dǎo)自然風(fēng)的回風(fēng)道，把水平巷道作為總回風(fēng)巷道，并且密閉上部與采空區(qū)和廢舊巷道。平硐口的風(fēng)向要和全年主風(fēng)向一致，并設(shè)置排風(fēng)硐口的擋風(fēng)墻。一般使用平行巷道進風(fēng)，使得采場起到并聯(lián)通風(fēng)作用，經(jīng)常疏通回風(fēng)道，降低封堵，擴大過風(fēng)面積。可在水平硐口安裝抽風(fēng)機，或者安裝無風(fēng)墻輔助風(fēng)機，利用動力加強通風(fēng)，根據(jù)不同狀況因勢利導(dǎo)自然風(fēng)壓。安裝可調(diào)節(jié)的風(fēng)門，控制風(fēng)流方向和流量。

3 結(jié)語

自然風(fēng)壓是天然形成的一種能量，如果能得到科學(xué)合理的利用，既能大大降低機械通風(fēng)的能耗，減少成本投入，又能改善煤礦井下空氣質(zhì)量，確保煤礦安全生產(chǎn)。因此，在某些特定自然環(huán)境，充分利用自然通風(fēng)的優(yōu)勢，可收到良好的安全效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益?？諝庖蛎芏炔煌a(chǎn)生了流動，氣體的密度與氣溫有直接關(guān)系[2]。因此，要充分認(rèn)識不同季節(jié)的特性對自然風(fēng)壓影響的規(guī)律，掌握規(guī)律因勢利導(dǎo)。自然風(fēng)壓一旦形成反向氣流，對煤礦機械通風(fēng)產(chǎn)生阻礙作用，不利于煤礦安全生產(chǎn)，因此，必須根據(jù)實際情況，采取有效措施，消除自然風(fēng)壓的影響，確保煤礦的安全生產(chǎn)。