矿山矿井通风系统优化方案研究

2018-02-26

世界有色金属 2018年24期

（山东诚泰安全技术咨询有限公司，山东济南 250100）

在矿井系统中，作为矿井“六大系统”之首的通风系统，起作用至关重要。它主要用来满足新鲜空气的供给，解决诸如高温、瓦斯积聚以及粉尘积聚等安全问题。其工作流程是直接将新鲜空气输送到井下作业点，并对污浊空气进行相应的稀释和排出，其与矿井运转的安全性以及工人的劳动效率密切相关[1]。当前，我国采矿行业发展较快，为追求经济效益，多数矿井都追求更高的矿井生产力，扩大开采范围，然而对矿井的通风系统没有足够的重视，其发展远远跟不上行业的发展步伐。从整体来看，矿井通风系统存在的主要问题有：风流停滞或反向、污风循环、矿井供风量不足、风质不合格、等问题，不仅阻碍了矿山的安全生产，更严重危及作业人员的身体健康[2]。因此必须重视矿井通风系统的升级改造，保证矿山的安全稳定运行。本文基于某矿井的调研情况，对其存在的问题进行了查找和分析，利用VNT软件对通风系统进行模拟优化，并确定出最优改造方案。

1 某矿井概况

运河某矿井的结构为两水平上、下山开拓方式，其采用中央并列式的矿井通风方式，并采取抽出式，其中将副井设置为进风，主井设置为回风。该矿井的采用的生产系统相对复杂，整体选择增阻式调风法；井下部分设备设置在巷道进风侧，都采取了全风压通风法[3]。井下各个工作点全部使用独立通风。

2 矿井通风系统优化的必要性

矿井实现安全生产的前提和保证是其通风系统完善有效。当前针对通风方法的设计要求主要考虑三点：排热、排瓦斯及排粉尘能力。矿井通风系统的研发和设计水平与矿井的经济效益直接相关，其决定了矿井的基建资金、建设速度以及投入使用时间，同时也关系到矿井经济效益。从整体来看，产能的提高、自然条件的变化等因素对矿井通风系统均有较大影响，因此需要及时对其进行改造优化。

3 矿井通风系统优化及改造方案

3.1 巷道降阻

首先对矿井通风阻力进行的相关测定，结果如下表1所示。通过分析可知，该系统的风段阻力偏大，同时其局部阻力也相对偏大。对此，我们提出巷道降阻的方案对其进行改造。通过扩大回风大巷，增加断面，设置挡风帘遮挡的方法来减小甚至消除巷道巨变引起的局部阻力过大。

表1 矿井通风三段阻力分布情况

解网条件：完成上述工作，结合之前所测的实际数据，对矿井工作面和硐室所需风量进行定量分配。采煤工作面风量分配采用自然分风。利用软件进行挂网解算，得出条件。

3.2 合理配风优化

使用上述配风方案可以满足矿井对风量的相关指标要求，满足矿井正常运转。但是矿井某些工作点配风量严重超出配风标准，造成浪费。同时有回风流交汇现象，加上存在部分瓦斯，不仅存在安全隐患，还使得矿井抗灾变能力严重不足。

通过测定矿井通风阻力大小，结合相关规定的生产部署，对该方案进行模拟计算。本次风量分配方式为：掘进工作面以及硐室按固定风量分配；抽采工作面分配方式为自然分风。通过上述方案的合理配合，由上表可知，矿井的总回风量通过改进大大降低，且对于矿井系统其井下工作点的配风风量都能满足相关要求。在矿井的通风量降低之后，矿井内部通道的总阻力实现了相应的下降，其阻力大小下降值为1810Pa。当主通风机选择方案为-9°运行时，风机完全能满足效率要求，同时也使得矿井能耗大大下降，并且节约了通风的经济成本。

3.3 后期通风系统的确定

针对该矿井的通风系统的后期工作，结合实际提出相关方案。目前该矿井的开采采取水平投产，通风方式为中央并列式，其中将副井设置为进风，回风使用中央风井。当矿井二使用水平投产方式后，矿井内部的通风线路发生改变，路线加长，阻力增大，此时矿井的通风系统工况变得复杂，为保证矿井安全运转，其通风方案需要改进。结合对矿井测量的结果以及上述模拟结果，综合考虑多方面因素来考虑和优化矿井的通风系统方案。主要方案有两个：①通风方式不变，仍旧中央并列式通风，副井进风，但是回风时选择风井回风；②考虑在井田重新设置单独的风井，来承担回风任务。

通过上述模拟结果，对上述方案进行对比分析。方案1：其优缺点非常明显，优点为无需设计新的立井作为回风口，也避免了额外购买风机设备，节约了成本。但是矿井在生产后期工况下，矿井通风线路将大大延长，导致通风阻力严重增加，对通风造成极大困难。最严重的是如果此时矿井地温增高、瓦斯含量增加将会对矿井提出新的难题，甚至影响其正常运转。对于方案2来说，增加新的回风口，大大降低矿井阻力，降低通风难度，同时在矿井内部增加了新的安全出口，大大提高矿井通风系统的稳定性和安全性。但是其缺点是大大增加了经济成本。通过技术对比、安全可靠性能比较和经济成本的考量，我们采取中央分列式的通风方式。