矿井通风技术及通风系统优化设计探讨

矿井通风技术及通风系统优化设计探讨

朱茂臻

子长县甄家沟煤业有限公司 717300

摘要:随着人们对矿产资源开采的不断增多，矿井不断加深，在具体作业过程中，在矿井中经常会产生大量的有毒有害气体。此外，在利用煤矿进行开采过程中，因为受到地热、水分蒸发、设备散热等各项因素影响，井下的湿度、温度都会提高，这将会形成不良气候条件。技术和科学的不断发展，使矿井通风系统中出现了一些新工艺和技术，通过对新工艺和技术的应用，能够实现对系统功能的合理优化，使系统在运行过程中的通风效能得到显著提高。

关键词:矿井;通风技术;通风系统设计

1矿井通风技术发展

在现阶段我国矿井通风技术的发展过程当中主要包括了以下方面：①对矿井通风技术相关理论和技术的研究阶段，主要是对矿井通风方面的技术理论进行充分的研究分析，然后再实施；②随着计算机网络技术的发展和进步，计算机网络技术逐渐融入矿井通风技术当中，初步建立了将通风系统应用到矿井当中的技术方法；③在计算机网络技术的不断深入，在矿机通风工作方面不断突破各种技术难关，达到建立相关的、不同类型的工作面传质方程以及对污染物浓度进行计算的相关方法；④对矿井出现火灾灾害时对非稳定状态下的流动规律的研究；⑤应用射流通风理论来对矿井通风系统进行相应的完善，使通风技术在矿井当中得到了进一步的发展；⑥在矿井当中运用相关的循环通风的理论个技术方法，从而进一步加强了对矿井运行所造成的空气污染的控制；⑦在矿井通风技术以及人工控制技术方面进行了进一步的发展；⑧在原有通风技术的基础之上，逐渐开展露天矿井的通风技术；⑨矿井热环境方面的控制工作以及相关的技术得到了进一步的发展，并且已经形成了矿内热力学理论。

2矿井通风技术优化研究

2.1多风机多级机站技术

多风机多级机站技术对于矿井通风系统的节能效果明显，不但可以提高矿井现场的工作效率，而且对于能源的消耗较少。现阶段随着中国在矿井通风技术上的不断发展，多风机多级机站技术的研究应用成果很多，许多煤炭企业已开始应用此类技术。正是由于多风机多级机站技术得到了广泛应用，中国多数传统矿井通风系统得到了大力改善，从很大程度上促进了中国矿井通风技术的改进。多风机多级机站技术，从原理上讲就是通过利用二级及以上的风机机站进行地面新鲜空气的输送工作，同时将井下受到污染的空气进行排放的综合通风技术。在井下通风过程中，利用这类系统可实现对通风风量的自动控制，不需要使用风窗进行调节，这从根本上提高了通风系统的可靠性，使得矿井井下通风系统的运行得到了保障。使用多风机多级机站技术进行矿井通风系统设计可实现良好的节能效果，在保证符合环保要求的同时，由于多级机站使用过程中产生的风量相对较小且所需能量较少，对于矿井通风系统的节能技术发展具有极大的推动作用。

2.2矿井通风系统动态优化技术

中国的矿井通风系统动态优化技术研究仍处在研究阶段，利用动态优化技术进行矿井通风系统的设计在节能环保方面具有很大的优势。此方面的研究成果较多，但由于对通风系统进行动态优化主要是为了使通风系统形成动态网络系统，而后对矿井通风系统进行分时优化，但在对矿井通风系统进行动态优化研究的过程中发现，井下通风是动态、离散的过程，需要针对井下通风系统按照优化分析结果进行适当调节，使其能满足实际生产的需要，实现矿井井下通风系统网络的动态优化，使得井下通风系统的通风质量得到提高。

2.3主辅扇节能技术

现代矿井为了实现井下通风系统的节能效果，往往会使用主风扇和辅助风扇同时工作，这是非常有效的节能手段。国外相关学者通过对此类应用进行计算机模拟分析及实际的应用验证，发现使用主风扇及辅助风扇同时作业的方式可在保证工作区得到相同通风量的同时实现对污染物的控制，且可以实现能耗的降低，使用主风扇结合辅助风扇作业的方式使得矿井通风系统得到了非常大的改进，具有很好的节能效果。

3矿井通风系统优化设计

以某矿井通风系统为例，其本身属于抽出式通风系统，为了对系统的运行效果进行评价，选择包括风速合格率、风质合格率等在内的10项评价指标进行分析，结合实际调查得到的数据分析，通风系统中存在有几个方面的问题：一是主风扇装置效率偏低，导致风机装置无法很好的与通风网络进行匹配；二是矿井进风量无法很好的满足实际通风需求，无法将新鲜的空间传输到井下所有空间，影响了井下环境的质量；三是通风系统缺乏稳定性，装置不够完善，存在漏风问题，使得风质合格率相对较低。

3.1通风系统优化

在对矿井通风系统进行优化设计的过程中，技术人员需要对明确矿井通风系统在运行中存在的问题，做好深入细致的分析，找出问题的原因所在，并且从矿井通风系统运行的经济性、稳定性和安全性出发，做好通风系统的优化改造工作。结合该煤矿的实际情况，确定了总体的优化改造方案：（1）需要结合矿井开采的实际区域，选择中央边界式以及两翼对角式通风系统。（2）在现有通风系统的基础上，增加了回风巷，实现了分区通风，保证了通风的稳定性和风速风质合格率，能够很好的满足矿井生产需求，确保在生产中不会出现通风不畅等问题。（3）配合U型退式通风的方式，可以在保证通风效果的同时，降低矿井航道的施工和维修难度。（4）在使用局部通风设备通风的情况下，利用反向风门设计来保证矿井的生产安全，对通风系统的稳定性进行维持。

在中央边界式以及两翼对角式两种通风方案中，整体通风效果基本相同，只是在通风方式选择方面存在一定差异性，两翼对角式通风方案采用的是Z型施工方案，通过在回风侧钻孔抽风的方式，确保瓦斯不会直接涌向地面，而在风筒选择上，采用的是金属和人造相互结合的柔性风筒，降低了安装和维护的难度。应该对两种方案进行对比分析，从多个方面，确定方案的可实施性。而结合通风效果分析，对比以往的通风系统，两种方案在风量合格率、进风量以及回风量等指标方面都有了比较显著的提高，而在全面比对的情况下，第一种方案能够更好的满足矿井需风量，而且在风量合格率方面与矿井通风系统的标准要求一致。

3.2系统优化效果

在对矿井通风系统进行优化改造之后，试运行一段时间，发现以往存在的回风巷道石块堆积的问题得到了解决，主扇在经过更换之后，基本能够满足矿井通风系统的动力需要，配合辅扇，可以实现对于风流的有效控制，保证了矿井通风系统网络运行的稳定性。

3.3健全电子监控体系

随着科学技术的不断发展，采矿方法以及采矿技术也处于高速发展状态当中，多数矿井的生产量都远远超越其原有的生产设计能力，矿井规模不断扩大，矿井通风系越来越复杂，尤其随着多风机多级机站等先进技术的广泛使用，矿井通风系统的管理工作也变得越来越复杂，传统的通风管理工作模式已经跟不上煤矿发展的需求，使用计算机网络自动化工程系统来监控矿井通风系统是矿井生产以及发展的必然选择。所以，矿井通风系统优化设计需要加强电子监控体系建设力度，科学合理的设置监测点以及监测设施，全面监控矿井的运行状态，从而为通风系统的深入优化奠定坚实的基础。

结束语:矿井生产是一项危险性较高的工作，矿井通风系统是确保生产安全性和经济性的关键。近几年，矿井通风技术得到了快速发展，在矿井的建设与后期生产过程中，要合理优化设计通风系统，确保矿井生产的顺利进行，只有这样才能实现煤矿企业的可持续发展。

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