煤矿矿井通风系统的问题及对策分析

张俊

摘 要：随着经济建设不断发展，煤炭需求量越来越大，自然开采技术得到极大的提高。但是近些年煤炭企业屡屡发生安全事故，因此开采安全管理得到高度重视。从各种安全事件来看，通风系统是否合理是诱发安全事故的重要因素，因此分析矿井通风系统存在的问题具有现实价值。本文概述了矿井通风系统，并分析通风系统中存在的问题，有针对性地提出解决问题的对策。

关键词：煤矿矿井；通风系统；问题及对策

中图分类号：TD726 文献标识码：A

在煤矿生产系统中，矿井通风系统是主要因素之一，直接对井下工作安全性造成影响，更是工人生命、财产安全的重要保障，可以说通风系统是井下工作的生命线，其重要性不言而喻。但从通风系统现状来看，极易受到各种因素的影响而出现各种问题，从而降低生产的安全性，乃至造成安全事故。

一、矿井通風系统概述

如今在煤矿矿井中所用的通风系统，主要是由通风动力、网络、方法及设施等共同组成，能够充分发挥通风换气作用。因通风系统的结构比较复杂，并且使用在特殊的环境中，因此矿井通风系统必须要具备一定的要求，鉴于通风系统要确保矿井生产安全，通风系统通风量也需要满足应用要求，有效降低矿井中的粉尘、瓦斯的含量，不会对煤矿矿井开采安全造成威胁；要确保风流通畅、良好排除煤矿矿井的空气，就需要通风系统的风流流过路线具备极高的合理性和完整性，只有达到这些要求才能够让风流经过入风井口流入矿井，才能够顺利通过各种用风的作业点，排出矿井下的空气。因此在建设与使用通风系统过程中，就应该按照相关的要求进行设置，促使通风系统能够满足要求，从而发挥通风系统的通风换气作用，确保矿井下的空气良好，为开采煤矿营造一个安全的环境。

二、煤矿矿井通风系统的问题分析

1.摩擦阻力

摩擦阻力就是风流通过井巷时，在流动过程中必然受到固定墙壁的限制，从而造成内外摩擦而产生阻力。一般情况下，空气流体运动时就会出现两种不同状态，即为层流流动与紊流流动。因为流层为流体各个层的质点互相不混合，而呈现出流速状态，形成有秩序流动，各个流速质点并没有进行能量交换。当流体运动时，假如遭受某种因素影响，让紊流与层流流体的质点相反，即使维持总流的方向保持不变，而流体的内部必定会存在时在时消失的涡流。许多专家学者通过多种实验，最后确定摩擦阻力的公式。将巷道断面积设为S，周长设为U，风流运动时的粘性系数设为V，假如井巷的风流并没有出现层流的状态，即为紊流，在这种情况下就能够确定出摩擦阻力公式是：

h摩=a*L*U*Q2/S3

如果已经确定好了井巷；其巷道长度为L，面积为S，周长为U及巷道采用的支护形式，均能够确定，那么就通过上面这个公式就能够计算出摩擦阻力参数：

R摩= a*L*U /S3。

如果摩擦阻力的值维持不变情况时，就能够视为可以体现井巷的几何特征参数，从而体现出井巷通风难易程度，即为：

h摩= R摩*Q2。

通过这个公式可知，假如风流完全为紊流时，按照摩擦阻力定期可知，当固定摩擦风阻时，那么摩擦阻力和风流平方二者就呈现正比关系。

2.局部阻力

当风流流动时，因井巷边壁条件发生变化，在局部地区风流必然会遭受局部阻力的影响与破坏，势必会影响风流的流速，主要是造成流速方向，大小以及分布上发生变化，导致风流自身就遭受巨大的冲击，形成紊乱涡流，势必会对风流能量造成损失，而这种风流通过局部地点，必然会对能力造成损失，这种就称之为局部阻力。在这种概念基础上，分析通风系统运行时的风流 运行情况，确定能够遭受局部阻力比较多，例如巷道断面变化、巷道交叉处、巷道拐弯处及巷道交汇处等等。一旦出现局部阻力情况，通风系统运动就会遭受影响，影响通风换气的效果。

三、解决煤矿矿井通风系统问题的对策分析

1.降低摩擦阻力对策

（1）降低摩擦阻力系数。在设计矿井通风时就要合理选择支护方式，尽可能降低摩擦阻力系数。比如锚杆、钢带等等各种方式。在进行施工时一定要确保施工的质量，尽量使用光面爆破技术，通过施工将巷道的墙壁变得光滑平整，而墙壁上的凹凸度必须要达到相应标准，要控制在50mm内。在巷道中采用支架，就必须要注意支架施工的质量，支架不仅要整齐，还要确保刹帮背顶，同时还必须要达到支护的密度。如果支架被破坏就要及时修复，失修率必须控制在7%内。

（2）合理选择井巷风量。从上面公式来看，摩擦阻力和风量平方呈正比关系，所以在设计通风时，绝对不能够随意更改风量，不要认为风量越大越好，在确保井下各个用风地点所需风量情况下，应该尽可能降低风量。挡掘进初期，通风上采用局部通风机时，就需要控制风量。对主通风机工况及时进行调节，降低井道中富裕总风量。防止巷道的风量太集中，要尽量让矿井中总进风量早分开，总回风晚汇合。

（3）选择周界比较小的断面。当巷道的断面相同时，采用圆形断面其周长最短，其次就是采用拱形断面，周长最大莫过于矩形与梯形。因此在设计通风系统时， 立井井筒就要采用圆形的断面，而石门、斜井及大巷等各种主要井巷必须要拱形断面，对于次要巷道就没有必要非用拱形断面，可以采用梯形和矩形断面。

（4）确保井巷的通风断面。从前面的计算公式来看，摩擦阻力与通风断面3次方之间存在反比关系，因此扩大断面就能够有效降低通风阻力。挡通风量处于恒定时，巷道的断面就必定会扩大到33%，就能够降低一半的通风阻力，这种措施常常被使用在通风线路上，而且是高阻力段，发挥其减阻的作用。当遭到经济和技术条件限制，无法任意扩大巷道的断面时，可选择双巷并联的通风方式。

（5）减少巷道长度。从计算公式来看，因为摩擦阻力和巷道长度二者呈现正比关系，所以通风系统在可以满足开采所需情况下，就要尽可能降低风流流过的长度。

（6）采用并联风道通风。在矿井的通风系统中，可以采用并联风道，使用并联风道后矿井通风的风阻可采用如下公式进行计算；

2.局部阻力

出现局部阻力的原因，就是因为局部阻力的巷道断面发生变化，从而造成井巷的风流速度大小、分布及方向发生变化。因此就必须要采用措施降低局部的阻力，改善断面的变化状态，降低风流，所采用的措施比较多，但是主要措施有如下几种：

（1）尽可能降低存在局部阻力点的数量；在矿井下就要尽可能少用直径较小的铁风桥，尽可能减少风窗的数量，还要让巷道断面尽可能均衡，降低断面比值。

（2）当巷道连接不同断面时，就应该将连接边缘设计成斜线或者圆弧型；巷道拐弯时，设计转角要尽可能小，越小越好。尽可能不用直角弯。巷道中尽量不要出现突然分叉与突然汇合，而分叉与汇合处内侧均应该设计成圆弧型或者斜线。

（3）降低局部阻力点上风流速度，降低巷道平面的粗糙程度，从而降低风流速度，有效降低阻力。

参考文献

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