矿井通风系统的优化及其应用

丁景明

(西山煤电股份公司 西铭矿，山西 太原030052)

0 引言

矿井的通风系统作为整个工作系统的一部分，发挥着至关重要的作用。其好坏优劣，直接关系着整个矿井的安全可靠。近年来，矿难频繁发生，最主要的原因就是通风系统不合理，造成工人呼吸不顺畅。因此，通风系统的优化，不仅是保证工人工作环境安全的重要因素，同时有助于提高矿井的抗灾能力，是实现高效生产的重要条件。由此可见，应当建立完善的矿井通风系统，为矿井经济效益的提升提供充分保障。

1 我国矿井通风系统现状

随着煤炭需求量的不断扩张，原煤产量也逐渐提升，然而煤矿事故尤其是瓦斯事故也越来越多。究其原因，这些问题基本上均是通风系统的不科学合理造成的。在现有的系统中，如果增加矿井的需风量，则会增加通风阻力，对风量的调配困难，则会造成通风系统的不稳定。另外，通风线路长，通风设备差，漏风现象的出现，造成了瓦斯的泄漏时有发生。有些小乡镇的煤矿通风能力不足，但是缺乏专业的人员帮助他们改善系统，改造意识也十分薄弱，无法及时对系统进行优化改造，导致通风事故频频出现。因此，优化矿井的通风系统，是保证安全稳定生产，杜绝通风事故发生的前提条件。

2 优化矿井通风系统的理论依据

对矿井的通风系统进行优化就是了解原系统中存在的不足，然后分析产生的原因，提出合理的优化方案进行优化，确保矿井的安全生产。主要通过以下几个方面进行改进与优化。

2.1 通风方法的改变

通常采用的通风方式包括抽出式、压入式和抽压联合式，要根据不同的情况采用不同的通风方式。如矿井比较浅，且具有自燃的危险时，要采用压入式的通风方式;其他没有特殊要求的矿井，往往采用抽出式的通风方式;抽压联合式的设备比较复杂，管理起来也较为麻烦，因此应尽量避免使用。

2.2 简化矿井的通风网络

复杂的通风网络具有角联风路，角联风路是指有一条或多条风路把两条并联风路连通的网络。具有角联风路的通风系统的通风性能不够稳定，容易造成通风不畅引起瓦斯事故。而简单网络可以消除矿井通风系统中的角联网络，因而要尽量采用简单的通风网络。

2.3 降低矿井的通风阻力

导致矿井通风阻力变大的因素非常之多，如断面大小的变化情况，矿井通风网络的情况等等。这就要求技术人员进行实地考察，了解通风阻力变大的最主要原因，是风量分配引起的还是巷道的长短或者光滑程度引起的，然后测量这些量，得到准确的数据，根据数据进行分析改进，以此降低矿井的通风阻力，达到优化矿井通风系统的目的，提高安全生产的效率。

2.4 矿井通风方式的改变

矿井的通风方式有很多种，包括中央分列式、中央并列式、分区对角式、混合式等等，要根据不同的环境条件，选择不同的通风方式。需要考虑的是矿井煤层的地理条件，存储情况，煤矿的自燃可能性等。对于井田面积较小、煤矿隐藏较深的矿井适合采用中央并列式的通风方式，但是该方式会造成通风阻力大、风路长、漏风多等问题，不利于煤矿的开采。对于井田面积较大、煤矿隐藏较深的矿井，宜采用中央对角式的通风方式。

2.5 采用合理的通风设施

当矿井自然分配风量时，切勿采用通风设施，极易使得通风阻力变大。当矿井无法自然分配风量时，加入科学的通风设施，如风门、风墙、风桥、风窗等。要根据具体情况，采用合理的通风设施，要注意通风设施的摆放位置，数量，保证能够通风顺畅，经济合理。还要严格控制通风设施的质量，保证其正常工作，避免漏风、风流短路、有害气体涌出等现象的发生，提高整个通风系统的安全可靠性。

2.6 合理配备矿井通风量

要根据通风量计算方法计算每个地方所需的通风量，有效地稀释并排出瓦斯、煤尘等有害气体，保证工作人员的安全。合理配备矿井的通风量对于通风系统至关重要，因为随着矿井深度的增加，所需的通风量是不同的，如果不能合理配备，很有可能引起事故的发生。要根据所需的风量，及时更换通风机，对风量需要少的地方，减少通风机还能降低成本。故合理的配备通风量是安全生产的前提，也是降低生产成本且提高经济效益的有效手段。

3 矿井通风系统的优化方案

3.1 优化前的通风系统

某煤矿的通风方式为中央并列通风系统，从北风井、新副井和老副井进风，从东风井回风，东风井安装两台BDK -10 -NO40(1 600 kW×2)对旋轴流式风机，通风方法为抽出式。矿井总进风量为128 m3/s，总排风量为130 m3/s。

3.2 优化方案的提出

根据实地考察，得知此矿井的瓦斯浓度较高，通风线路长、阻力大，并且还有自燃的倾向，所采用的系统比较复杂且不合理。为解决上述问题，提出了一种优化系统的方案，采用混合式通风系统，以加大地下的通风量，降低瓦斯的浓度。

3.3 优化后的通风系统

通风系统优化后，挖掘了一个新的风井，采用混合式通风系统，由北风井、新副井、老副井和东风井四个风井进风，新挖掘的风井作为中心风井进行回风，在新风井中新安装两台BDK-8 -NO31(800kW ×2)通风机，通风方法为抽出式。增加总进风量为211 m3/s，总排风量为220 m3/s。

3.4 优化前后通风系统的比较

进行优化后的系统与之前的系统相比，具有以下优势。

1)该矿井改变了通风方式，因此能够降低通风阻力。新风井的增加，增加了原有的通风量，有助于采煤人员通风的顺畅。此外，在四个风井中央增加一个风井，缩短了通风线路，各巷道的断面也有所扩张，在很大程度上降低了通风的阻力。

2)降低了矿井内瓦斯的浓度。在通风系统优化前，风井的总排风量为130 m3/s，优化后的风井的总排风量为220 m3/s，大大降低了瓦斯的浓度。在矿井中瓦斯超量的现象经常发生，优化前的总排风量太小，很容易造成瓦斯事故，优化后的系统有利于安全生产的进行，提高了矿井的抗造能力。

3)增加了矿井中各地的用风量。优化前的系统进风量少，而地下用风的地点较多，造成地下采掘工作的失衡。在地下掘进的速度与采煤的速度相差甚远，这便需要加快掘进速度，而掘进速度的加快，就造成了瓦斯抽放的不完全，导致瓦斯浓度过高。系统优化后，进风量增加，满足了各个地点的用风量，降低了瓦斯的浓度，为安全生产提供有力保障。

除上述之外，优化系统之后的风量增大，当发生意外时，可以尽快将有毒气体排出，限制了灾害的扩大，易于救灾工作的顺利展开。系统优化之后，可以在地下多安装几个采掘机，可以加快生产的效率。当然，由于增加一个风井会增加生产成本，但是采掘速度的加快，也加快了煤炭的生产效率，从整体上看系统的优化带来的收益大于成本。

4 结语

通过煤矿通风系统的优化，使其更加经济合理，有效地保证了煤矿生产的安全性、可靠性与高效性。同时也加强了煤矿系统的抗灾能力，大幅度提高了经济效益，对矿井的整个系统优化发挥着指导作用。所以，相关人员应当重视矿井系统的优化，以便于推动矿井生产工作的稳定运行。

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