煤矿井下通风系统难点及优化解析

申俊仪

【摘 要】通风系统的首要任务是满足井下工作人员呼吸所必须的新鲜风量,并创造一个良好的工作环境.它是关系着井下人员生命安全的重要辅助系统,是关乎着矿井的火灾防止、粉尘治理、瓦斯处理和热害治理等的重要设备.我国近期发生的许多重大安全事故都是与通风系统设计不合理有关,因此分析和研究井下通风技术并对通风系统进行不断的优化有着极其重要的现实意义.文章从煤矿矿井现有通风技术出发进行研究分析,从而找到更为合理的优化策略方案,进而保障矿井安全生产. 【期刊名称】《煤》 【年(卷),期】2015(024)011 【总页数】3页(P76-78)

【关键词】煤矿井下;通风系统;优化 【作 者】申俊仪

【作者单位】潞安矿业集团公司通风处,山西长治046204 【正文语种】中 文 【中图分类】TD724

通风系统是矿井安全生产的重要保障，尤其是在保证生产、防范灾害方面发挥着重要作用，直接关乎着井下人员的生命安全、矿井的生产及效益。随着我国煤矿生产的不断发展，开采深度、开采难度的不断加大，矿井通风技术也正在发生着变化，在设计和生产时要求的技术越来越先进，安全性越来越高，并且也更加经济。

1.1 矿井通风系统

矿井通风系统是由具有相互联系、相互作用、又相互影响的构成因素包括通风方式、通风方法、通风网络、风流检测和调控设施组成的，具有给矿井供给新鲜风量，冲淡及排除井下有毒性、窒息性和爆炸性的气体和粉尘，为井下创造良好的工作环境，防止发生生产事故，保障井下人员生命安全及身体健康，对国有资源和财产进行保护的一个多因素组成的统一的整体[1]。 1.2 多风机多级机站

该项技术的应用能够有效地改善矿井的通风系统，有着良好的社会和经济效益。在多级风机站的作用下，利用多级的风机将地表的空气直接传送到矿井内，主要是对矿井内作业区的空气输送，然后再利用多级机站的风机将工作后的污气排送到地面上，从而使矿井内的空气保持新鲜。该技术还可以利用不同机站的风机来控制下一个送风处的风量，对矿井内不同地方的风量进行不同的控制，提升了通风系统的可控性，有效地提升了通风系统的效率，降低了能耗。 2.1 矿井狭长，空巷较多

我国大部分的煤矿由于常年开采，多存在空巷多且狭长的情况，给井下的通风带来困难。由于不能及时地对空巷进行封闭，使这些狭长的空巷占用了大量的新鲜风，从而降低了真正作业区的新鲜风需求，而且也降低了风机组、通风系统的通风效率，同时这些狭长的空巷也会造成风流的无序乱流，降低了通风系统的工作有效性。 2.2 对深井内的环境进行控制

煤矿矿井在作业过程中会用到大量的空气，会造成局部空气稀薄，而作业过程中还会产生大量的粉尘和瓦斯等有害气体，进一步造成空气质量的下降，并且会给矿井尤其是深井的安全生产带来严重隐患。对于深井来讲，就算是采用了多风机多机站的通风系统以后，仍然难以满足深井内开采作业的空气需要，给安全生产埋下隐患，同时稀薄的空气也直接影响了工作效率。

煤矿矿井通风系统是矿井安全生产的重要保障，尤其是在保证生产、防范灾害方面发挥着重要的作用，并且对矿井的生产效能和经济效益有着长远的影响[2]。 3.1 对通风方法进行优化

通风方式包括自然通风和机械通风两种方式。自然通风，即依据煤矿自然条件促使空气进行自然的流通。前面讲到的多风机多机站通风，即是机械通风的一种方式，是利用机械人为地使空气进行流通，将地表的空气传送到井下。通常情况下自然通风的效率比较低下，不能充分满足井下作业的需要，因此要采用类似多风机多机站的通风模式。而机械通风又可分为抽出式通风、压入式通风和混合式通风三种类型。各矿井应根据作业的实际需要情况选择适合自己的通风方式，比如说产生粉尘量巨大或高瓦斯的矿井，可采用抽出式的通风方式，将井下的大量粉尘和瓦斯尽快排出，而对于巷道内通风困难的矿井可采用压入式或者混合式的通风方式，将空气通过风机压入到巷道内形成风流。 3.2 对煤矿矿井通风网络的优化

对井下的巷道和作业区域要形成一定方式的连接，形成风的通路，即能够形成风流，这就需要在巷道的合适位置安置需要控制和调节风向、风量的设备，使风能够按照设定的方向进行流通，从而使新鲜的空气能够进入到各个用风作业地点，而井下污浊的空气能够排到地面上。巷道的连通一般分为串联和并联两种方式，串联通风一般风速快、风流大，但风流的质量较差、污染严重，并且供应的风量也不能按照需要的风量进行合理的调节，当风通过粉尘和瓦斯污染严重的巷道后，就会对下一个或者下几个巷道造成污染。而并联通风则能够按需进行调节，满足作业需要，提高了风的利用效率。并且每个并联巷道里的风只经过一个巷道，可保证风最小限度的污染，即使污染了也被排出到地面，不会再继续利用，保证了其他作业用风区域的用风清洁。并联通风还有一个明显的优势，就是能够最大程度地保证安全，即一个区域发生了安全事故，并不影响其他区域的用风，安全性高。因此在对煤矿矿井通

风系统优化中，应大力提倡并联方式通风，通过并联通风优化，保证掘进工作面、回采工作面等地点的风流新鲜和风量，充分保证安全作业[3]。另外应对巷道内通风系统开展定期的检查，防止出现漏风的情况，对巷道内存在的有阻碍风流的风门、风桥进行拆除，减少风阻，保证各个局部的风量需求。 3.3 对进出风井的布置方式进行优化

煤矿矿井根据进出风井相互关系大致可以分为三种方式，分别是中央式进出风井、对角式进出风井和混合式进出风井。中央式顾名思义即进出风井的位置位于矿井的中央，中央式进出风井还分为并列式通风风井和分列式通风风井。并列式通风的优点是投资少、占地少、采区生产集中，便于管理。而分列式通风的优点是安全性更强，通风阻力小。对角式是指进风井在矿井的中央部位而出风井则在矿井的两翼，又可分为两翼对角式通风和分区对角式通风。对角式通风方式有阻力小、风路短、安全性强的优点。混合式则为中央式和对角式通风混合的方式。对于煤层位于地面浅表的可采用中央式通风，对于高温、高瓦斯的煤矿可以采用对角式通风方式，对于地质条件复杂的煤矿则选择混合式通风方式。 3.4 对通风设备进行优化

通风设备主要就是指通风机组，伴随着掘进面的作业，开采区增大，巷道增长，很多原有的设备难以满足今后工作的需要，这时候就需要对机组进行必要的添置或更新。比如井下通风系统的整体性能不足，则考虑是否更换主风机。在整体性能能够满足井下作业需要的情况下出现了局部供风量不足，则应考虑是否为局部添置风机，从而保证局部的用风量。另外还应加强对通风系统内的风机开展及时的检修工作，一旦发现有风机不能够正常工作，要及时进行维修，淘汰不能正常工作的设备，做到维修和更新及时，避免影响到正常的作业。

赵各庄煤矿是开滦集团下属的一座有着几十年开采历史的老矿。随着产量的不断增加，开采范围的日益扩大，开采水平的逐渐延伸，通风线路也不得不随之加长。原

通风系统已跟不上当前安全生产的基本要求。

目前该矿通风系统复杂老化、外部漏风严重，通风主扇能力不足；受设计条件的限制，巷道断面较小，随服务年限的延长，巷道断面积逐年减小，矿井风阻反之不断增大；又因煤层赋存条件复杂，生产区域大，通风设施多，矿井通风越来越困难。为了保证井下的生产安全运行，通风系统优化势在必行。

结合该矿实际，提出了通风系统优化改造的总体思路：①进行现场调查，结合前期通风系统分析的结果，找出该矿通风系统存在的问题。②对现有通风系统进行模拟分析，考察主要通风系统、回风系统降阻的可能性及降阻的地点和幅度。③考虑到改造成本的问题，主要依靠改善主通风机的性能，尽可能利用老旧巷道，达到通风降阻的目的。④初步确定矿井优化方案，并对方案进行模拟计算，进行分析。⑤对各优化方案进行对比，选出最佳方案。

最终通过技术比较、经济比较后，结合该矿通风网络的复杂性，采用先期将038风井风机转速提高到570 n/min，把老中央风井改为进风井，并进行降阻。方案实施后，038风井风机风压为4 227 Pa，风量增加了73 m3/s；白道子风井风机风压为3 128 Pa，风机风量没有变化，总风量增加了73 m3/s，风量风压能达到要求。后逐渐过渡到将038风井风机转速提高到570 n/min，老中央风井改为进风井，封闭白道子风井，并进行降阻。方案实施后，038风井风机风压为4 021 Pa，风量增加了94 m3/s，白道子风井已被取消；总风量增加了30 m3/s，风压和风量都达到要求。即分两个时期对通风系统进行改造，根据后期实际情况，逐渐过渡。通过一系列的优化，其井下95%以上的区域通风条件满足要求，又在局部加置了风机，使各区域都能满足用风需求量。

煤矿矿井通风系统是保障煤矿安全运行的基础，对于维护矿井的正常生产，提升经济效益有着巨大的意义。因此无论是在矿井的设计初期，还是在运行阶段，都应该不断地对通风系统进行优化，进一步提升通风系统的稳定性和安全性，从而杜绝煤

矿生产事故的发生，全面推进我国煤矿的安全生产。

【相关文献】

[1] 任增玉.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].黑龙江科技信息,2010(12)：47． [2] 荚胜丰.特大型矿井通风系统合理性研究[J].中小企业管理与科技,2011(8)：224． [3] 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,2011(7)：35-37．