煤矿通风系统及其重要性研究

程应强

摘 要：简要介绍了通风系统在煤矿安全生产中的重要性，论述了通常情况下煤矿通风系统的构成和关键要素，以及引进的国内外先进技术在通风系统中的应用情况，并大体呈现了我国当前煤矿通风系统的建设情况。

关键词：通风系统；煤矿；有毒气体；通风网络

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0049-01

1 通风系统的重要性

矿井通风的任务是向井下作业场所连续不断地输送新鲜空气，以冲淡并排出井下煤岩层中涌出或在煤炭生产过程中产生的一切有毒、有害、有窒息性、可燃烧或爆炸性的气体、粉尘和水蒸气，进而调节井下的气候条件，创造良好的生产环境，保证机械设备的正常运转，保障作业人员的健康和安全，达到安全生产的目的。煤矿井下常见的通风设施和通风构筑物有矿井主扇风机、局部通风机、风筒、风门、风窗、风桥、风墙、风幛、测风站等，这些由通风动力、各巷道构成的通风网络和控制风流的一切设备设施，总称为通风系统。煤矿通风系统对矿井的安全生产具有决定性作用，是安全生产的基础。

2 通风系统的构成和关键要素

2.1 通风系统的构成

矿井通风系统由通风设施和通风网络两部分组成。风流从入风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，经回风井口排出矿井。风流所经过的整个路线被称为矿井通风系统，分为自然通风和机械通风两种。按照排放类型，可将矿井通风系统分为一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降温型、排放瓦斯及降温型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型8种，依次为1～8八个等级。

2.2 关键技术及要素

2.2.1 建立合理、安全、经济的通风系统

合理、安全、经济、可靠的通风系统要遵守“通风可靠，抽采达标，监控有效，管理到位”十六字原则，做到系统简单化、设施可靠化、通风分区化、网络低压化及合理化、通风机与通风网络匹配等管理目标。

2.2.2 各项关键要素和技术指标

各项先进、合理性指标分别为：①矿井风量，包括进风量、有效风量和排风量。进风量主要是大巷的风量，排风量是总回的风量。矿井有效风量/主要通风机的工作风量×100%=有效风量率。每人每分钟供给风量不得少于4 m3。②矿井风压。它是指进回风两侧空气柱质量不同而产生的压差，测风压的主要目的是关注井下的自然通风能力。③矿井风量供需比，即矿井实际进风量与理论需要进风量之间的比例。④吨煤风量，即每生产1 t煤实际需要的进风量。⑤矿井等积孔。等积孔就是用一个与井巷或矿井风阻值相当的理想孔的面积值（m2）来衡量井巷或矿井通风的难易程度的抽象概念。它是反映井巷或矿井通风阻力和风量依存关系的数值。等积孔愈大，表示其通风愈容易；反之，等积孔愈小，表示通风愈困难。⑥矿井通风方式。矿井进风井和出风井的布置方式一般根据煤层瓦斯的含量、煤层埋藏的深度和储存条件、冲击层厚度等选择。

各项经济性指标分别为：①主要通风机功率，即通风系统中主要通风机的理论功率；②主要通风机效率，指通风系统中主要通风机的实际通风效率，是与主要通风功率的比值；③吨煤主要通风机电耗，即生产1 t煤所需要的主要通风机耗电量；④吨煤通风电耗，是生产1 t煤通风系统所需要的总电量损耗，是反应通风系统经济效率的重要指标。

稳定、可靠性指标分别为：①风机运转的稳定性，主要指在规定的服务期限内，承受规定范围内的通风任务时所表现出来的安全性、可靠性和可维护性；②用风地点风流的稳定性，指矿井、采区和工作面，包括高效区和低效区，风量、风压等的持续供给性，包括质和量；③矿井的抗灾能力，指矿井在突发事故时所表现出的紧急通风能力，如短时间内改变矿井、采区、工作面风流的方向、大小的能力，往往是降低矿井灾难损失的重要措施之一。

2.3 通风机的合理选择

衡量风机性能的标准有三个，分别是最高效率值、高效区的范围和性能可调性。

最高效率值是通风机生产的理论效率，在实际运行当中，通风机的效率等特性与实际工况往往不一致，表现为主要通风机运行压力高、与电机不匹配、工况点与风机最优通风范围有一定差距、低效区较大、工况区处于低效区而致通风机低效运行等，还存在风机设计不合理、矿井外部漏风、调节方法不合理等客观因素。实现通风机最大通风效率的办法是，准确预算风机服务年限内的最大、最小工作压力，选择性能优良的风机和电机。性能优良的表现就是要看其可调性，包括调节量、调节期、调节效果、调节设施的投资和回收期、调节的可靠性和调节设施是否易于维护等。而要实现通风机的安全、可靠、经济运行，还要设计合理、符合实际的通风系统。

3 通风系统常见问题及改善意见

3.1 常见问题

通风系统中的常见问题主要有：①通风系统复杂，设施多。多点同时作业、一巷多用和缺少专用回风巷等现象很常见。通风构筑物多，风门、风窗、密闭、风桥的设置随意性和重复性大，交叉通风多。②通风阻力大，风质、风量不达标。很多矿区超通风能力开采，或者对通风系统故障不予重视，造成风流短路，漏风严重。以回风阻力为例，回风段阻力应占总阻力的30%，但我国大多数矿井回风段通风阻力占总阻力的50%～70%. ③通风线路长。我国大部分矿井的通风线路在10 km以上，不能保证有毒气体能够及时排出。④通风系统不稳定、阻力分布不合理、通风设施不可靠、串联通风等。

3.2 改善建议

改善意见包括：①坚决按照“合理、经济、安全”的原则和标准构建矿井通风系统，按部就班，实事求是。②推广使用矿井分区化、风机小型化、采区大型化的矿井通风系统。最理想的情况为采区通风系统尽可能独立化。③通风设施的构筑要做到设计、施工、验收、使用、维护、拆除程序化、标准化、责任化、经济化。④运用新科技改善人工调节带来的不确定性，引进Fortran CAD系统、Fortran 77Dbase-3系统等通风系统设计软件，发展综合集成技术，重视决策支持系统，完善电子监控体系等。

〔编辑：王霞〕