矿井通风系统优化设计研究

2019-01-03李旸

中国金属通报 2019年4期

李旸

（陕西铅硐山矿业有限公司，陕西宝鸡 721707）

矿井通风系统主要是为矿井生产中的各个环节中提供新鲜空气，并在矿井中比较污浊的环境中设置排风网络系统、动力和相关各方面的通风控制设施。好的矿井通风系统可以确保井下通风的可靠性和稳定性，对于火灾事故的发生也发挥着积极的作用。在矿井实际生产中，有些矿山由于对通风系统设计的不合理，有的设备已经老化，也有的因为巷道的排风系统和矿井中主要排风系统的通风性能出现不匹配现象等等，这些原因无论哪一种出现问题，都将会给矿山企业带来一定的安全隐患，甚至于造成事故的发生。通过实践证明，无论那种原因导致的井下通风不顺畅，只要能够对井下通风系统做出及时的优化改造，进行合理的调节，积极改善井下的通风系统，那么对矿山安全生产、煤矿企业经营环境的改善以及对于提高煤矿企业的社会效益和经济效益等方面都具有极其重要的意义。

1 矿井通风系统优化理论

（1）矿井的通风方法。矿井的通风设置可以根据不同的风流获取的不同的动力源而确定。一般来说有两种通风方法，即自然通风和机械通风。自然通风是充分利用空气中自然气压所产生的动力而促进井下巷道中空气的流动，由于自然风产生的气压通常情况下产生的气压较小，而且不是很稳定等方面的原因，因此，目前根据国家有关规定，要求每个矿山企业的通风系统必须釆用机械通风法。机械通风法是通过排风扇等设备的不停运转而产生的通风动力，进而有效的促进井下巷道中空气的流通。

（2）矿井通风系统的基本任务。良好的矿井通风系统在矿山井下有着举足轻重的作用。因此，矿井的通风系统是否合理与完善，直接影响着矿山企业井下温度的调节是否正常，通风系统的正常运行，关系着整个生产环境的安全。此外，通风系统的合理配置，可以将井下的有毒气体和粉尘进行有效的稀释，能够供给井下充足的新鲜空气，充分满足井下矿工对氧气的需求。

（3）矿井通风系统的要求。矿井通风系统的要求体现在：①要求每个矿山企业必须设立一套完整而且独立的通风系统网络，严禁多个矿井同用一个通风管道。②关于井下负责专门爆破材料的库房内要设立单独的新鲜空气管道，而且它所产生的回风风流必须直接引进矿井中总回风巷道和矿井中的主回风巷道中。③井下的生产区内必须设有单独的回风巷，保证生产的各个区域内都能达到很好的通风效果。④矿井中设立通风口，一定要结合矿井中全年风向的频率进行合理的布置。

（4）矿井通风系统确定。根据矿井中不同进井与不同的回井在矿山开采井田中所处的不同位置，一般情况下，可以将矿井通风系统分为四种：即中央式、混合式、区域式、对质式。其中中央式通风系统一般是在煤矿矿井的建设初期比较常用。对角式通风系统主要是利用中央式通风系统进行通风后，针对一些高瓦斯矿井或者是煤层容易发生自燃现象的矿井中使用。其中主通风系统的工作方式分为三大类：抽出式、压入式、压轴混合式。一般情况下，比较常用的通风工作方式是抽出式。但是遇到地形比较复杂的矿井开采中，最适合运用压入式通风方法。

2 矿井通风系统优化设计方案

矿井通风系统作为矿井安全生产的重要组成部分之一。只有设计出良好的矿井通风系统，才能提高煤矿企业的安全生产，同时井下开釆的效果也会有明显的改善，对于煤矿企业进一步提升社会效益和经济效益有非常积极的意义。

2.1 矿井通风优化方案设计原则

在确保矿井通风系统方案得到进一步优化的同时，必须要考虑到通风系统在后期运作中产生费用的经济性，保证系统优化和改造方案的切实可行性及易操作性；同时，通风系统的进一步优化运行中要对防治灾害的发生起到阻止作用；并且设计出的优化通风系统必须符合国家关于矿山设计等法律法规的要求；必须做到矿井安全生产中通风系统具有一定的稳定性，保证井下用风区域的风量与风向保持一致；结合煤矿开采中的实际情况，利用好现有的资源，使其发挥井下巷道中通风设备的巨大优势；充分利用矿井采掘的具体部位，使各个通风系统的逼风能力发挥到最大限度。

2.2 矿井通风系统优化方案

只有对矿井的通风设计、矿井各种设备的选型、井下开釆的布局及矿山企业的日常管理等多方面实施有效的保障措施，矿井的通风系统才能实现稳定、经济及高效率的运行模式。优化矿井通风系统的具体方案分为三个步骤：第一步，要对矿井内现有的通风系统进行测定，包括通风系统中可能受到的阻力、通风机的工作性能以及矿井中是否存在漏风现象和风量分配不均衡等问题，并且能够及时的掌握通风系统的详细情况。

通过科学的分析、探讨及整理，尽可能的将矿井通风系统内存在的安全隐患全面性的整理出来。第二步，将分析整理出来的有关井下通风系统存在的问题通过聘请专业人士等方式给予科学合理的指导和建议，并给出相应的具体针对性的方案。第三步，就以上设计方案进行初步的论证，并找出方案中的缺陷，加以进一步的完善。第四步，确定好一个最优的方案，并且能够结合矿井不同阶段的通风评定，及时调整方案，使其具有一定的科学、完善性。

（1）优化设备选型。根据矿山企业井下开采现状的不同，选取不同的机械设备类型。比如，新建的矿山就需要选择具有高效率、低噪音和曲线较为平稳的新型的节能风机，这样的好风机设备选型，才能使矿井的生产安全、稳定的长期运行有所保障，更能最大限度的满足各种生产环节中的用风需求。对于那些老矿井来说，可以根据原有通风设备运行的具体情况和性能，运用科学、适当的优化方案使矿井生产力有效的提升。

（2）优化科技手段。随着科技的不断发展和创新，高新技术更多的应用到矿井通风系统中，使矿井通风系统实现了智能化和高效率。

近年来，随着矿井通风网络系统的逐步的复杂化，在矿山企业设计井下通风系统也逐步呈现出以计算机为主的设计趋势，这些工具的使用是矿山服务期内获得最安全经济的通风方法。

（3）优化开采设计。由于矿山井下掘进面的地形和地貌有着复杂多变的特点，经常会面临比较特殊的通风状况。因此，做好准确的通风监测数据的记录，将通风设计的具体参数确定好，是为后期设计通风方案的优化提供精准数据的前提条件。

将计算机技术应用到井下开采区域中，可以帮助施工人员准确的计算出整个网络系统中所拥有的风量和压力的干衡值。

（4）优化安全技术。就井下通风安全技术的保障而言，对于矿井安全生产中通风阻力的测定也是主要手段之一。矿井中通风阻力的准确测定，可以使施工人员在第一时间内全面了解通风系统中阻力的分布情况和范围，以及具体的风阻值和阻力系数，从而使井下通风设计与计算更加符合实际情况。矿井通风系统是一个不断变化的动态系统，因此对于矿井通风系统的设计应从静态设计逐步发展成动态设计。只有这样，才能将先进、科学、合理的通风安全技术充分的应用于矿山企业井下通风系统中，从而使井下通风系统的实际应用效果达到最佳的优化状态。