浅谈矿井通风优化问题分析

王鹏

摘要：通过分析矿井通风技术的新发展，最后重点分析了今后矿井通风的难点以及矿井通风系统优化设计的发展方向。利用计算机对各个方案进行解网分析后，又进行了经济投入与效益分析，确定了矿井通风系统优化改造方案，该方案被采用后应可取得较好的经济效益和社会效益。

关键词：矿井通风;优化;系统

一、矿井通风方法

要使空气在井下流动形成风流，必须对其施加一定的能量。根据这种外加能量的来源不同，矿井通风有自然通风和机械通风两种。靠矿井的自然条件促使矿井中空气流动的方法称为自然通风。如利用进、回风井内空气温度不同而引起的压差或借助自然风力促使空气流动达到通风的目的。自然通风不仅风量的大小随气温而变化，而且风向也不稳定，甚至会出现矿井中完全没有风流的现象，这就不能保证安全生产的需要。机械通风是利用通风机造成强力风流促使矿井中空气流动的通风方法：矿用通风机按结构不同分离心式通风机和轴流式通风机两种。按通风机的功用分为主要通风机（ 供全矿井或矿井一翼或一个独立区域通风用风机） 、辅助通风机（ 辅助于主要通风机，供下一个水平或采区通风用风机） 、局部通风机（ 供井下局部地点通风用风机）。根据主要通风机的工作方式不同，矿井通风分抽出式通风和压入式通风两种。抽出式通风将主要通风机安装在出风井口附近，通风机运转造成负压，井下风流从进风井进入，从出风井口排出。压入式通风将主要通风机安装在进风井口，通风机运转，把地面空气从进风井口压入井内，迫使井下空气从出风井口排出。抽出式通风的矿井中，井下风流处于负压状态，一旦主要通风机停止运转，井下空气的压力就会提高，可以抑制采空区等处的瓦斯向外涌出，对矿井安全有利抽出式通风，能将井下污浊风流直接排到地面，井下人员始终处在优质的气候环境中，对职工身心健康有较大益处。而压入式通风则相反，一旦主要通风机停转，井下空气压力就会降低，导致采空区瓦斯大量涌出，使矿井安全受到威胁。因此，有瓦斯的矿井都应采用抽出式通风。

二、矿井通风系统优化设计

矿井通风系统设计是矿井设计的主要内容之一，它不仅关系着矿井建设速度、投产时间、基建投资的多少，而且对矿井投入生产后的生产面貌和技术、经济效益也有长远的影响，因此矿井通风系统的优化设计问题，一直是从事矿井通风工作的专业人员所关注的研究课题之一。近年来，在这方面虽有不少研究成果，但有关矿井通风系统优化设计方面还存在许多的问题没有解决，有的还没有被涉及到。

（一）设计支持系统的研制

矿井通风系统整体优化设计理论与方法的实现仍要以计算机为工具，而在目前的计算机硬软件水平下，建立自动设计系统是非常困难的，因此矿井通风系统计算机软件的建立应以设计决策支持系统为主。

（二）监测点的最优布局理论

能满足人们对其社会效益和经济效益的要求，利用计算机和系统工程，实现矿井通风系统的优化管理和自动监控，使系统安全可靠经济运行势在必行。因此在系统的适当位置上，安排一定数目的监测点，提供必要的数量信息，以反映系统的运行状态，是计算机在线优化管理的一个重要环节。可见，对开展矿井通风测量的监测点最优布局理论的研究是具有重要意义的。

三、采区工作面通风系统优化

采区通风系统优化布置能有效提高通风能力和排出瓦斯的效果。随着集约化生产和矿井向深部发展，要求采区和采煤工作面的通风能力迅速增大。在采区的通风系统方面，出现了3条上山的布置方式，采区内有了独立的进风和回风，利于采区内采煤工作面和掘进工作面的独立通风，提高了采区的通风能力和风流的稳定性，也为保证采区的局部反风和作业人员的安全脱险提供了有利条件。在采煤工作面的通风布置方面，在常規的 U 型通风布置的基础上，提出了 U+L 型方式（或称尾巷布置方式），改变了采空区的流场分布，较有效地防止了采煤工作面隅角瓦斯积聚，促进了采空区瓦斯的排放。为了防止专用瓦斯排放巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通风布置方式，单独供应新鲜风流直接稀释采空区涌出的瓦斯。此外，还采用了W型和Z型等布置方式，在适宜条件下均取得了较理想的通风效果，大大地改善了采煤工作面的通风条件，保证了安全回采。

四、掘进工作面局部通风系统优化

为提高局部通风机通风效果，煤矿技术人员总结出了很多行之有效的局部通风的技术管理经验，有效的提高了单巷掘进的送风距离。掘进工作面的局部通风系统的优化主要有以下几个方面内容：

（一）保证局部通风机安全可靠运转

加强局部通风机管理双风机双电源及风电断电闭锁工作。井下各掘进区队高度重视局部通风机管理、双风机双电源自动切换、风电闭锁试验工作，按规定要求每日按时进行试验，做到断电闭锁灵敏可靠，发现的问题及时进行了处理，记录规范清晰，各项指标均达到了规定要求;监测单位加强了局部通风机运行状态及风筒风量的监测、维护，达到了监测准确、监控可靠、数据统计准确无误的要求;矿通风部门加大了局部通风机供电设备的检查维修力度，实现局部通风机的正常运行、切换灵敏可靠，未发生停风影响安全、生产的要求;机电管理单位加强了局部通风机供电设备的维护，确保了局部通风机的安全可靠供电，做到了被控设备动作灵敏可靠，从而确保局部通风机安全可靠运转。

（二）减少井下掘进工作面的漏风

2.1 减少漏风、提高有效风量是通风管理部门的基本任务。漏风会使工作面和用风地点的有效风量减少，工作面气候条件降低，增加无益的电能消耗。风筒接头做到严格按标准反压边;风筒使用年限较长、漏风较多、破口较大的风筒应及时更换新风筒;加强风筒的使用管理，防止风筒破口减少漏风能有效的控制漏风问题。

2.2 降低风筒的风阻。为了减少风筒的风阻以增加供风量，风筒吊挂应逢环必挂，缺环必补;吊挂平直，拉紧吊稳。局部通风机要用托架抬高，尽量和风筒成一直线。风筒拐弯应圆缓，勿使风筒褶皱。在一条巷道内，应尽量使用同规格的风筒，如使用不同直径的风筒时，应该使用异径风筒连接。

五、矿井通风系统安全可靠性评价指标体系

矿井通风系统的发展过程一般要经历规划设计、施工、投产运行、改造、衰退老化直至报废终止。因此，它的可靠性首先取决于原始设计数据与计算方法的可靠性。当系统投入运行后，实际井下风量与风质参数的变化可以反映出系统设计阶段预测结果的可靠性以及实际系统运行的稳定性。影响矿井通风系统稳定性的主要因素包括通风网络、通风设施和通风动力装置三大部分。通风网络结构及其通风阻力分布合理性、通风设施质量和布置合理性、通风动力装置（包括主、辅通风机和局部通风机）运行可靠性，是通风系统运行稳定性的基础。矿井通风防灾救灾系统指为防止矿井重大事故发生及事故范围扩大，减少事故损失和降低人员伤亡程度所建立的安全保障体系。

参考文献：

[1] 戚宜欣，等.煤矿通风安全技术与管理[M].北京：煤炭工业出版社，1998.

[2] 王帮君.煤矿安全现代管理[M].徐州：中国矿业大学出版社，1995.

[3] 王德明.矿井通风安全理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.