矿井通风系统优化改造应用研究

矿井通风系统优化改造应用研究

李洪波

黑龙江龙煤集团鸡西矿业有限责任公司通风技术部 黑龙江省鸡西市 158100

摘要: 针对现有的矿井通风系统存在通风线路长、初期设计不合理，难以满足矿井的通风需求的问题，对现有的矿井通风系统进行技术改造，通过优化改造方法，达到通风系统优化目标，保障了矿井的安全生产。

关键词: 矿井; 通风系统; 优化; 技术改造; 风阻; 均衡通风

1通风系统技术概况   在经历多次优化改进后，现阶段的矿井通风系统大多是“多风机、多级机站”的工作模式，井下与地表空气的交换流通是通过类似接力的方法进行的，能够满足井下通风需求且具有较高通风效率。而通风系统的风量是可控的，配置有控制模块，可根据井下需要科学调整通风系统功率，避免了恒定功率带来的风机能源损耗。需注意到，以往我们所提的通风系统优化仅针对某特定矿井工作状态，然而矿井作业是变化的，井下环境也有较大变动，对矿井通风条件也有不同的要求，因此，通风系统应具备矿井生产变化的适应能力，从而避免因通风系统问题影响矿井生产。

2矿井通风系统的优化意义 　　现代意义上的矿井通风系统是指向煤矿井下各个作业点输送新鲜的空气，并同时排出矿井生产过程中的有毒有害气体，而且对矿井的温度具有一定调节功能的系统。矿井通风系统的可靠性和稳定性是预防矿井发生瓦斯灾害和火灾的重要保障。目前，许多矿井的通风系统在设计上存在不合理性，导致通风系统存在一定的安全隐患。此外，由于设计不合理导致矿井通风系统的经济性下降，煤矿企业的运行成本增加，企业经济效益减少，主要原因是通风系统设计不合理，风机运行时处于低效率运行状态，大量电能被白白浪费。在当前形势下，节省运行成本有助于煤矿企业的生产。造成通风系统处于不合理运行状态的原因主要有：生产系统布局不合理，矿井通风线路过长；通风系统管理不当，系统漏风严重；矿井通风设备老化严重，不能满足矿井通风系统的需要。由以上分析可知，导致矿井通风系统运行状态改变的原因是多方面的。因此，在矿井正常运行过程中，应定期核查矿井通风系统的运行状态，保证矿井通风系统处于最优运行状态，才能保证矿井通风的安全性和经济性。

3通风系统的重要性    由于矿井生产作业中易产生大量的粉尘及有毒有害气体，这些物质不仅会严重危害人体健康，而且集聚到一定程度后易发生瓦斯爆炸事故。而通过矿井通风可起到以下作用：提供足够的新鲜空气供矿井工作人员呼吸；把矿井有毒有害气体与大量浮游矿尘冲淡并及时排除，以确保矿井作业环境符合《煤矿安全规程》相关规定；改善矿井的温度、湿度条件,以确保矿井劳动条件更舒适；一旦矿井突发灾害，借助有效的矿井通风，能第一时间控制风流，以便利于救灾工作的开展，最大限度地减小灾害损失。由此可见，为确保矿井安全生产，做好矿井通风工作必不可少，只有这样才能为矿工的生命财产安全提供更好的保障，才能有效减少矿井灾害事故，降低矿井损失。 4矿井通风系统优化要求    ①可给矿井提供足够的新鲜空气，以确保矿井正常生产；②布设的矿井通风系统应能提供稳定风流，且应尽可能的简单，应易操作，易管理；③在遇到突发事故时，布设的通风系统应便于人员撤离，且矿井通风系统的风流应易控制，应具备较强的抗灾能力；④优化后的矿井通风系统日常维护成本应尽量低，应尽量达到小投资大回报的目的，以促进矿井的健康快速发展。

5矿井通风系统优化方法应用 　　5.1制定科学的优化改造方案 　　矿井通风系统优化设计涉及内容众多，事关重大，是一项复杂而系统的工程，必须制定出科学合理、切实可行的改造方案，才能实现预期的效果。每个矿井的实际情况千差万别，各不相同，并且随着地质变化和采掘生产的持续，不同时期的矿井情况也有很大的差别。因此，通风系统的改造也不可一概而论，应讲求因地制宜，从矿井实际出发。掌握矿井的地质条件、采区布置、通风阻力分布以及瓦斯量等基本情况，充分利用原有通风井巷和设备，结合矿井当前生产和未来发展规划，制定出科学的改造方案，在满足当前通风要求的同时，对通风能力设计留有一定的余地。 　　5.2矿井传统风流调控设施 　　实际的应用过程中，需要结合井下风流调控的实际需要，通常只需要单独在进风段、用风段以及回风段等处设置一定数量的风窗、风门以及风墙等不同类型的风构筑物，或者在任意两段之间进行有机的组合安装。但是在安装过程中，还要充分考虑通风构筑物等风流调控设施对通风网络稳定、生产和运输的影响。由于井下生产条件处于不断变化的过程中，传统的风流调控设施在矿井通风情况的改善方面存在较多的问题，已经无法对井下通风情况进行有效地调节，因此，应该结合矿山井下风流调控实际，发展新型的风流调控设施。 　　5.3矿井通风系统的优化设计 　　矿山企业中的风井承担着综采设备下井的等任务，风井改造应该最大限度地减小风流的阻力，使新的通风系统更加有利于井下作业。风道断面大小与矿井的通风能力息息相关，矿山企业可以根据平常积累的资料数据信息，计算出不同风量时的通风断面，从而选取一个最优的经济断面。在矿井中为了减少局部区域的通风阻力，就需要减小风道的转弯处及其弯度，尽量采取措施避免断面出现突然的变化，要把风道的转弯处内做成圆弧形，这样能够减小空气在流通中遇到的阻力。在进行矿井通风风机的布局时，应该根据所需要的风量、风压和风阻等具体情况进行科学合理的布局，要通过缩短通风线路等措施减小风阻，要充分保证风机运转平稳，做好对风机的维护工作，确保风机运转的稳定性。

5.4选择合理的通风技术 　　矿井通风阻力是反映煤矿通风系统通风难易程度的一个重要指标，因此测定矿井通风阻力是矿井通风系统优化的前提。通过测定矿井通风阻力，不仅可以准确了解矿井各个部位的风量及风阻的大小，而且可以为矿井通风系统的优化设计提供实际的风阻值和通风阻力系数。在实际生产过程中，矿井的通风系统是一个动态变化的系统，因此，需要不断采集矿井通风系统的运行数据，了解矿井通风状态的变化，只有这样才能避免在矿井通风过程中造成能源浪费。在矿井生产过程中，矿井通风线路会发生变化，这样会改变矿井的通风状态。所以在矿井通风系统设计时，应考虑通风系统状态的变化，只有这有才能保证矿井通风系统处于最优工作状态，节省运行成本，提高矿井的经济效益。矿井通风机的主、辅扇联合工作是矿井通风系统优化的一个重要方向。英国的研究人员对主辅扇的联合运行进行了模拟，通过12种方案的数值计算结果表明，主、辅扇风机共同运行模式不仅能有效控制煤矿井下污染物的浓度，而且可以节省20%的年运转费用，相对于传统的风机运行模式，这种技术也有在中国矿井上使用的实例，结果表明确实提高了通风网络的合理性。

结语   当前我国的煤矿矿井通风系统主要存在着通风技术落后、通风设备落后以及通风系统管理工作不足的问题。为了解决我国的当前煤矿矿井通风系统中存在的问题，优化通风系统，需要创新通风技术、引进先进的通风设备以及加强对通风系统的管理工作。 参考文献 [1]胡接枝.矿井通风方法及通风系统优化设计策略探析[J].山东工业技术，2016（15）：81. [2]吴江杰．煤矿矿井通风系统优化策略分析［J］．内蒙古煤炭经济，2017(2):77－78，82． [3]刘彦明.煤矿通风系统优化改造研究[J].机电工程技术，2017，46（12）：152-154.

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