矿井通风技术及通风系统优化设计探讨

金元甲

山西天地王坡煤业有限公司

矿井通风技术及通风系统优化设计探讨

金元甲

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近年来能源问题逐渐突出，为了保障能源的正常供应，在进行煤矿开采的过程中只能更加深入。在当前的矿井安全生产中，矿井的通风系统作用重要，肩负着向井下输送空气的任务，同时，排出有害的气体，有效发挥对人员安全的保护。对于通风系统，要保证经济上的合理性，设计简洁，功能可靠。为了确保通风效果的经济性原则，要尽量减少通风方面的支出，同时，又要保障系统的稳定性和可靠性，实施有效的通风管理。本文主要就对矿井通风技术及通风系统优化设计进行分析和探讨。

矿井通风技术；通风系统；优化设计

1 矿井通风技术

1.1 中央式通风技

所谓的中央式通风方式主要指的是在矿井通风过程中，进风井以及出风井的位置基本上位于矿井走向的中央位置；在实际的应用过程中，此种通风方式还可以分为中央并列式以及中央边界式两种通风方式。同时，此种通风方式主要适用于在煤层倾斜状况较为严重、矿井长度较短、边界没有设置相应的安全出口的矿井；中央式通风在应用过程中，所表现出来的优点为：在应用初期所需要的成本较少，管理较为方便；能够节省施工场地，不会造成严重的压煤现象；但是，出来较为严重的噪音污染。

1.2 对角式通风技术

所谓的对角式通风主要指的是矿井的进风口存在于矿井的中央位置，出风井存在于矿井较浅位置的两翼边界采区的中央。在实际的应用过程中，对角式通风能够依据实际情况分为两翼对角式和分区对角式两种形式。此种通风方式主要应用于矿井煤矿走向较长、并且矿井面积较大、产量较大的矿井，对角式矿井的优点是：在构建初期的成本较高，整个系统构建的周期较长，并且没有噪音现象，矿井在通风过程中，阻力较小。

1.3 混合式通风技术

在矿井通风工作中，混合式通风方式主要应用在一些大型矿井和时间较长的矿井中，所谓的混合式通风方式是由三种或者三种以上的通风方式所构成的组合而成的通风方式。通常来说，混合式通风方式适用于矿井走向较长或者一些年限较长的矿井、煤层多、井筒较多、面积较大的矿井中。混合式的通风方式在应用过程中的优点融合了中央式通风方式以及对角式通风方式的优点。

2 矿井通风技术研究的新进展

2.1 多风机多级机站

多风机多级机站的应用不仅提高了通风效率，还节约了电能的消耗。自20世纪80年代该技术在我国开始研发以来，已经有几十个大型矿井才用了这一技术，取得了很好的经济社会效益。另外，由于多风机多级机站相比单一大型风机的节能效果明显，大型风机的风量和风压均较大，因而功率消耗比较大;而多风机多级机站采用机站间风机串联和机站内风机并联的组合方式，选用的风机风量和风压均较小，从而降低了风机的功率消耗。

2.2 主扇辅扇联合工作

主扇辅扇联合工作是进行矿井通风节能的有效办法。研究发现采用主扇辅扇联合工作可以保证作业风量不变、矿井污染物含量均不超标的情况下将通风系统的运转费用降低到原来的20%左右。

2.3 降低风阻技术

众所周知在通风系统中风阻的存在会加大通风系统的风压消耗，从而降低通风系统的经济效益。目前，通过在最大阻力路线上的高阻力区域采用扩大巷道横截面积的方法可以有效降低风阻。东北大学开发设计了流线型扩散塔和流线型风桥等通风建筑可以有效降低通风风阻，并且已经在矿山中得到了实际的应用。

3 矿井通风系统优化改进措施

3.1 开展定性到定量的综合集成技术研究

定性到定量的综合集成技术是指采取人网结合、人机结合的方式，加强以人为主的知识、信息和智慧的综合集成。合理的矿井通防研究方法应该是通过借鉴人脑思维的部分优点，通过联想记忆、逻辑推理和数值计算之间的结合在确定性分析和不确定分析的基础上将人的数据计算、工程经验、现场检测验证等与计算机技术广泛结合，由此建立一个智能化的矿井通风集成网络系统，并通过自适应和自学习机制完善通风系统。

3.2 拓展监测点的最优布局理论

当矿产的规模越来越大，它的通风系统的规模也越来越大，系统管理这些日益增多的通风系统的难度也越来越大，尤其是对于多级机站通风系统的管理，在通风系统适当的位置安装通风系统检测设备来检测矿井通风系统运作是否正常，该矿井下的空气质量是否适合作业人员作业，井下的有害空气及粉尘含量有没有超标，都是检测对象。因此检测系统是否能够正常运作是优化管理中非常重要的一个环节。

3.3 合理选择通风技术

矿井通风阻力测量是进行通风系统优化的关键步骤，通过对通风阻力的测量可以掌握系统中风流阻力大小及分布情况，为通风系统设计提供有效的风阻值及通风阻力系数，从而确保系统的设计与实际相符。因此矿井通风系统设计时要充分考虑其动态特征，这样才能确保通风系统的科学性和先进性，实现通风系统的优化，为矿井正常生产提供良好环境。

3.4 研究设计支持系统

如果矿井通风系统优化设计、规划和调节的计算能够实现计算机化的综合处理，并且优化方法能够从线性向非线性不断转化，将会使优化结果更加有效合理。矿井通风系统全面优化设计方法和理论的完成都需要以计算机作为主要工具，然而国内计算机软硬件水平较低，很难建立自动设计系统，所以应该以决策支持系统为主要支撑建立一套矿井通风系统适用软件，同时设计和研发附带的安全系统以保证矿井通风系统控制的规范化。

结语

随着我国经济社会的快速发展，对于煤炭等矿产资源的需求越来越大。而矿产资源的开发离不开矿井设施的建设。矿井的通风系统是保障矿井的生产安全、决定矿井的经济效益的重要方面。我国的矿井通风历史发展悠久，但是直到上世纪初才开始逐步发展了现代的矿井通风系统。目前，矿井通风技术不断发展，出现了很多新型的通风技术。在矿井的建造和生产阶段，要不断对矿井的通风系统进行优化设计，以提高矿井的安全性和经济效益。

[1]姜周民.矿井通风系统优化设计探讨[J].中小企业管理与科技(下旬刊)，2011，07：255.

[2]邹炜.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].能源与节能，2014，08：33-34+39.