煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化措施探討

崔宇軒

摘要：為了滿足煤礦生產(chǎn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)要求，相關(guān)生產(chǎn)單位通常需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改造。本文闡述了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化時(shí)所遵循的原則和關(guān)鍵步驟，并提出了一些具體的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)系統(tǒng);通風(fēng)機(jī);風(fēng)阻;漏風(fēng)點(diǎn)

1.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)

煤礦礦井的通風(fēng)系統(tǒng)指的是在煤礦開采過程中，利用優(yōu)異的通風(fēng)動(dòng)力向煤礦井下礦井工作面提供新鮮的空氣、調(diào)控礦井工作面工作區(qū)域溫度以及稀釋、排放排出礦井中的粉塵、瓦斯等有害組成。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效的運(yùn)行不僅能夠深度優(yōu)化煤礦礦井工作面的的工作環(huán)境，保障相關(guān)工作人員的生理健康，還是煤礦安全生產(chǎn)的重要技術(shù)支撐。因此，通風(fēng)技術(shù)系統(tǒng)是整個(gè)煤礦開采中非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。煤礦井下氣流的通風(fēng)動(dòng)力根據(jù)外加能量性質(zhì)的不同可以分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。自然通風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)相位受環(huán)境中的氣溫、壓強(qiáng)影響很大，一些環(huán)境下無法形成穩(wěn)定、足量的自然風(fēng)氣流，滿足不了煤礦礦井對(duì)通風(fēng)性能的要求。機(jī)械通風(fēng)是一種利用機(jī)械通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)勁的氣流促使煤礦礦井中空氣高速流動(dòng)的通風(fēng)技術(shù)，根據(jù)所使用的通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)不同，可以分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)，根據(jù)所使用的通風(fēng)機(jī)功能，可以分為主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)。其中，主要通風(fēng)機(jī)的功能是為全礦井或者礦井的一個(gè)獨(dú)立區(qū)域提供通風(fēng)氣流;輔助通風(fēng)機(jī)的功能是輔助于主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，為采礦區(qū)提供通風(fēng)氣流;局部通風(fēng)機(jī)的功能是為煤礦井下局部區(qū)域、地點(diǎn)提供通風(fēng)氣流。

2.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的原則與步驟

（1）煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的原則煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造技術(shù)應(yīng)當(dāng)遵循安全性和穩(wěn)定性原則。

①安全性原則

安全生產(chǎn)是煤礦開采的核心要素，在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要保證通風(fēng)系統(tǒng)的每個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都充分的發(fā)揮出安全防護(hù)功能。然而受到煤礦通風(fēng)同系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性等特性影響，通風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)不可避免的受到煤礦礦井中各種內(nèi)、外因素的影響，而導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)行的工況。具體來說，優(yōu)化改造后的通風(fēng)系統(tǒng)要保證系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)能夠提供足量的新鮮空氣;保證井下的各類有害物質(zhì)、危險(xiǎn)易燃物質(zhì)、粉塵顆粒物等濃度降低到安全線以下;保證煤礦井下出現(xiàn)突發(fā)安全事故時(shí)能夠迅速、有效的提供超額的空氣流量以及控制氣流相位;保證通風(fēng)系統(tǒng)的管道和設(shè)備易于檢查，最大程度的減少安全隱患。

②穩(wěn)定性原則

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)極其復(fù)雜，在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造過程中，必須要保證通風(fēng)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)性能的穩(wěn)定性，保證通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)礦井分支的風(fēng)阻變化而能夠做出靈活的氣體流量和氣體相位調(diào)整。具體來說，一些大型的綜合型煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)通常具有幾千個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，礦井分支的數(shù)量可達(dá)幾千條之多，具有氣流方向改變功能的角聯(lián)分支最高占比可達(dá)45%以上，礦井中用風(fēng)位置至少在幾百個(gè)。因此，當(dāng)?shù)V井中的風(fēng)阻發(fā)生變化時(shí)，所帶動(dòng)的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分支中的氣體流量和氣流相位變化是很復(fù)雜的，只有保證煤礦通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，才能有效的保證通風(fēng)系統(tǒng)提供的風(fēng)能滿足用風(fēng)位置需求。

（2）煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的步驟

不同的煤礦所處的地質(zhì)環(huán)境和氣候環(huán)境的差異性導(dǎo)致其使用的通風(fēng)系統(tǒng)性能和各項(xiàng)指標(biāo)上也有所差異。在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造技術(shù)設(shè)計(jì)開展時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循基本的優(yōu)化步驟，在此基礎(chǔ)上根據(jù)煤礦的地質(zhì)特點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)情況，靈活的調(diào)整優(yōu)化措施。一般來說，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的基本優(yōu)化步驟包括了以下幾方面內(nèi)容：

①明確調(diào)查和分析礦井中現(xiàn)使用的通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀、礦井通風(fēng)阻力、主要通風(fēng)機(jī)性能和通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，根據(jù)整理得到的資料進(jìn)行綜合分析、總結(jié)和研究，并深度挖掘現(xiàn)階段使用的通風(fēng)系統(tǒng)存在的安全隱患或者性能缺陷。

②根據(jù)挖掘得到的通風(fēng)系統(tǒng)安全隱患或者性能缺陷，邀請(qǐng)相關(guān)技術(shù)專家對(duì)安全隱患和性能缺陷進(jìn)行研究分析，并由專家提出科學(xué)、合理的技術(shù)方案。相關(guān)技術(shù)人員，根據(jù)專家意見，初步擬定幾個(gè)符合國家、行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的且具有技術(shù)改造可行的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案。

③組織會(huì)議，由煤礦通風(fēng)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員、專家顧問以及煤礦企業(yè)相關(guān)技術(shù)主管，對(duì)擬定的幾個(gè)優(yōu)化改造方案進(jìn)行分析對(duì)比，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，選擇最佳的優(yōu)化方案。同時(shí)在此方案的技術(shù)改造項(xiàng)目基礎(chǔ)上，繼續(xù)針對(duì)性的深入優(yōu)化，并利用計(jì)算機(jī)仿真程序等現(xiàn)代化信息技術(shù)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全性等角度對(duì)優(yōu)化的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的具體優(yōu)化措施要根據(jù)礦井的實(shí)際生產(chǎn)情況來評(píng)定。首先分析礦井現(xiàn)階段使用的通風(fēng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在滿足通風(fēng)系統(tǒng)改造的安全性和穩(wěn)定性兩大基本原則下，設(shè)計(jì)和制定適宜的改造優(yōu)化措施。下面重點(diǎn)介紹礦井通風(fēng)措施的具體方面。

（1）優(yōu)化礦井通風(fēng)設(shè)備性能

機(jī)械設(shè)備是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的核心組成部分，為了保證通風(fēng)系統(tǒng)的性能和開采作業(yè)的安全性能，必須要強(qiáng)化機(jī)械設(shè)備資源的配置，提高設(shè)備的性能和先進(jìn)性。例如，通風(fēng)系統(tǒng)使用的機(jī)械通風(fēng)機(jī)設(shè)備的功率較小，無法滿足深度礦井作業(yè)所需要的通風(fēng)量時(shí)，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故和粉塵污染情況，因此需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造或者升級(jí)。

（2）改革創(chuàng)新通風(fēng)技術(shù)

隨著煤礦開采深度增加和開采規(guī)模的擴(kuò)大，其對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模和技術(shù)要求也越來越高，設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。很多深井煤礦使用的通風(fēng)系統(tǒng)主要采用多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)管理工作量很大，如果過度依賴人工操作管理，則無法滿足當(dāng)前復(fù)雜系統(tǒng)的管理要求。因此，使用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)工程技術(shù)，可以有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控和管理。從而保證通風(fēng)系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

（3）強(qiáng)化系統(tǒng)的檢修維護(hù)工作

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)使用的機(jī)械設(shè)施復(fù)雜，專業(yè)技術(shù)水平高，為了延長通風(fēng)系統(tǒng)的壽命以及保證通風(fēng)系統(tǒng)的性能，在技術(shù)優(yōu)化改造中應(yīng)當(dāng)制定完善機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和管理制度。

（4）加大礦井通風(fēng)管理投入力度

煤礦的礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)改造不僅依賴于先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備以及資金的支持，更離不開煤炭生產(chǎn)企業(yè)完善的管理系統(tǒng)，通過整合企業(yè)各種資源，優(yōu)化通風(fēng)設(shè)施配置，加強(qiáng)技術(shù)實(shí)踐與培訓(xùn)，保證通風(fēng)系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。在煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)中，一方面需要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與管理，另一方面還需要加強(qiáng)其他輔助設(shè)施的治理。為了能夠降低煤礦通風(fēng)系統(tǒng)在輸送過程中的消耗率，在現(xiàn)有的礦井通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將閑置巷道或者采后區(qū)域完全關(guān)閉，并對(duì)可能存在漏風(fēng)地方進(jìn)行治理，從而減少無效風(fēng)量，并重新計(jì)算礦井總的風(fēng)量需求值。然后根據(jù)計(jì)算的礦井總需風(fēng)量值來調(diào)整風(fēng)機(jī)的角度和轉(zhuǎn)速，從而降低通風(fēng)機(jī)的功率，節(jié)約通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

（5）完善通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)管制度

通風(fēng)系統(tǒng)的工作性能不僅僅取決于礦井的實(shí)際工作環(huán)境、機(jī)械設(shè)備性能以及技術(shù)人員專業(yè)水平，還依賴于系統(tǒng)完善的監(jiān)管體系。在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)組織技術(shù)人員建立長效的監(jiān)督管理機(jī)制，保證通風(fēng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

（6）加強(qiáng)職工“一通三防”培訓(xùn)工作

根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)工作特點(diǎn)以及工作環(huán)境，通風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在較多的安全隱患，為了加強(qiáng)煤礦職工的“一通三防”素質(zhì)，煤礦企業(yè)可開展“人人都是通風(fēng)員”的活動(dòng)，重點(diǎn)是培訓(xùn)各崗位工種通風(fēng)意識(shí)，要求人人都懂通風(fēng)基礎(chǔ)知識(shí)和懂瓦斯基礎(chǔ)知識(shí)、懂瓦斯防治標(biāo)準(zhǔn)，人人做到無風(fēng)和微風(fēng)不作業(yè)，熟悉井下通風(fēng)系統(tǒng)要求等。

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