矿井通风系统的技术改造及其完善研究

牛明东

【摘要】采矿是我国的基础工业，在整个国民经济发展中占有主要地位。随着我国矿井开采范围的不断扩大和生产能力的提升，原来的矿井通风系统已经不能够满足当今大型矿井的需要，必须根据矿井通风的实际条件，采取相应的措施对矿井通风系统进行改造，只有矿井通风系统能力达到要求，才能保证整个矿井安全生产，选择合理的通风系统改造方案，可取得更好的经济效益。本文对矿井通风系统的技术改造及其完善进行研究，并针对矿井通风系统中存在的问题提出一些改善方案。

【关键词】矿井；通风系统；技术改造；降阻

0.前言

矿井通风系统安全可靠地运行是整个矿井安全生产的保障，在整个矿井生产中占有极其重要的位置。安全、经济是权衡矿井通风系统的一项重要指标，为了满足矿井通风系统安全与经济效益最大化，就一定要采取科学高效的措施对矿井通风系统进行改造。矿井通风系统的技术改造有很多方法，例如，挖掘内部潜力、刷宽巷道面、风量分流、井下增加辅助风机、调整主要风机叶片角度等。总之，根据各矿井通风实际情况，选择合理的改造措施，不但能保证安全生产需求，而且能够带来可观的经济效益和社会效益。

1.矿井通风系统的作用

矿井通风系统的稳定运行可以把地面的新鲜空气连续输送到井下不同的硐室，可以随着风流流动排除井下各种有害气体和矿尘，能够给工人提供良好的工作环境，保证井下工作人员的身体健康和劳动安全。因此矿井通风系统常被称作矿井的“心脏”。可见，矿井通风是保证矿井安全最关键的途径。

2.我国矿井通风的现状

2.1矿井通风系统阻力的测定

《煤矿安全规程》要求生产矿井必须定期进行矿井通风阻力测定，以便能更准确的掌握矿井通风阻力分布和井下主要漏风地点的通风状况。通过通风阻力的测定能够获得主要巷道的风阻滞和巷道摩擦阻力系数，工作人员能根据这些数据熟知矿井内高阻力段和阻力大产生原因，从而能够采取科学有效的措施去预防，能减少安全隐患的发生。

2.2对矿井主要通风机性能的测定

矿井主要通风机是保证矿井生产的主要动力，是矿井通风系统的关键部分。因为矿井使用的主要通风机与出厂是的数据有很大的区别，为了准确地掌握矿井主要通风机的运行状况，在其正式投入生产前和运行后每隔一段时间，都要对其进行性能测定，以便安全而经济地使用主要通风机。

2.3矿井通风系统应用计算机进行模拟

目前，矿井通风系统已经与计算机有机的结合到了一起，实现了矿井通风系统的网络化和数字化生产。其工作原理是把通风系统各段巷道的风阻、始末端点编上号码，再根据主要通风机特性曲线信息来编写程序，转换成数字信息由计算机识别，保证了计算机模拟信息与井下实际情况的一致性。通过调查分析，发现这项技术的应用给矿井生产的确带来巨大进步。

2.4我国矿井仍然存在诸多的问题

对我国部分矿井进行抽样调查分析发现，大部分矿井都存在控制风流设施过多。内部漏风严重，在回风侧巷道阻力明显偏大，所占比例严重超出指标规定。

3.矿井通风系统的改造技术措施

3.1降低通风阻力

降低通风阻力是实现矿井通风系统改造的最有效手段。矿井通风量以及通风阻力主要是取决于通风网络风阻特性和主要通风机性能的工况点的差异，而矿井通风阻力主要决定于矿井通风网络与风量大小。矿井需要多少风量是根据生产需要而定的，在某段实践时间内可以看做是不变化的量，所以矿井通风阻力的大小完全是取决于通风网络风阻值的大小，可以说降低通风阻力的本质是在降低网络风阻。在矿井实际生产中，降低通风阻力常用的手段有刷宽巷道断面、并联巷道、选用周边界小的井巷和缩短通风的流程。

3.1.1刷款巷道断面

依照通风阻力的计算公式可知，巷道通风阻力和巷道断面之间存在反比关系，由此可见，增加矿井高阻力段的巷道维护，刷宽通风断面，一定可以达到降低通风阻力的目的。

3.1.2并联风道

当主要通风机叶片角度调整到合适的角度时，将风道并联可以起到降低通风阻力、增加风流量的作用，从而能够达到矿井通风系统改造的目的。在矿井的实际生产中这是一种常见的改造措施。

3.1.3选用周边界小的井巷

由于井巷边界和摩擦阻力之间是正比关系，在断面条件相同时，圆形断面的周长是最小的，拱形次之，梯形周长是最大的。因此在矿井设计时井筒采用圆形断面，主要巷道要采用拱形断面，对于服务年限较短的采区巷道可以根据现场要求选择梯形断面。合理选择周边界小的井巷可以有效降低通风阻力。

3.1.4缩短通风的流程

根据通风阻力公式可知，巷道的长度和摩擦阻力之间是正比关系，在矿井通风系统改造的时候，在满足生产需求的前提下，要尽可能采用较短的通风流程。

3.2调整主要通风机叶片角度

常用的通风机主要有离心式通风机和轴流式扇风机两种，目前国内普遍采用的是轴流式通风机。由于轴流式通风机特性曲线会随着动轮叶片安装角度的改变而发生改变，叶片的角度改变后就会致使气流流向也会随着叶片的角度发生变化，进而能够控制通风机的风压和风量。例如，在我国某些大型矿井，由于地面温度较高以及生产工作面的不断增加，矿井风量需求也在增大，合理的将主井主要通风机叶片角度进行调整，矿井风量有显著的提高，从而满足了矿井生产的需要，保证安全生产的同时带来了巨大的经济效益。

3.3增加主要通风机，提升矿井通风能力

随着矿井产量的增大，浅处煤层已经接近枯竭，不得不向深处延伸。由于采深越来越大，矿井瓦斯涌出量也在不断增加，矿井只有足够的风量才能把瓦斯带出矿井，以往的主要通风机已经不能满足要求，这就需要增加主要通风机的数量，以求达到提高矿井的通风能力。

4.对矿井通风系统技术改造方案探究

4.1矿井通风系统改造方案的确定

对矿井的通风网络进行科学的解算是保证确定和提出改造方案的基础，主要从以下几方面进行考虑。第一，在改造开始前，要对矿井通风系统进行全面调查，根据实际数据制定通风网络系统图纸。第二，根据上个过程所获得的通风网络图进行通风网络解算工作，对通风系统进行综合评定。在以此作为基础，提出几个适合通风系统计算改造的可行方案。第三，组织专家组队所有的方案进行可行性研究，选出最优化的方案作为矿井通风系统改造方案。

4.2方案的实施

在施工前全面考虑各种施工过程中可能出现的突发情况，按要求编写细致、周全、合理、可靠的安全技术报告，着重考虑自然通风对矿井改造时候的影响。新的通风系统建成后，要再次进行网络解算，并且在原来主要通风机叶片角度不变的条件小风机工况点测试超出压力范围，根据以测定数据合理改变通风机叶片角度或是增加通风设施。

4.3保证改造后的通风系统具有安全性

由于矿井通风系统进行改造以后，势必会影响原来已有的矿井整体结构，因此要保证其安全生产，提高通风系统的抗灾能力，能够起到为下一水平的开采提供有利的条件。一旦事故发生，能够最大程度的保证工作人员的安全，减少经济损失。

5.结束语

随着我国采矿深度的不断加深，原有矿井通风阻力系统难以满足矿井生产能力要求，对矿井通风系统进行科学合理的改造是很有必要的。只有保证矿井通风系统安全稳定运行，才能保证井下工作人员的安全，为整个矿井带来巨大的经济效益。[科]

【参考文献】

［１］汪崇鲜,李绪国,谭波.矿井通风系统风量稳定性的影响因素[J].煤炭学报,2008(8).

［２］程磊,杨运良,熊亚选.矿井通风系统评价指标体系的研究[J].中国安全科学学报,2005(3).

［３］赵伏军,谢世勇,杨磊,陈世强.基于层次分析法-模糊综合评价(AHP-FCE)模型优化矿井通风系统的研究[J].中国安全科学学报,2006(4).

［４］陆刚,韩可琦,肖桂彬.矿井通风系统可靠性的模糊综合评价[J].采矿与安全工程学报,2008(2).