礦井通風系統(tǒng)設計和優(yōu)化

摘要：礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，其設計合理與否對全礦井的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟效益具有長期而重要的影響。礦井通風系統(tǒng)應根據(jù)礦井設計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件，在確保礦井安全、兼顧中、后期生產(chǎn)需要的前提下，通過對多個可行的礦井通風系統(tǒng)方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。礦井通風系統(tǒng)應具有較強的抗災能力，當井下一旦發(fā)生災害性事故后所選擇的通風系統(tǒng)能將災害控制在最小范圍，并能迅速恢復正常生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：礦井 通風 優(yōu)化

1 生產(chǎn)礦井通風設計的特點和要求

礦井通風設計是整個礦井設計內(nèi)容的重要組成部分，生產(chǎn)礦井的通風設計，涉及范圍較廣，例如增設新采區(qū)、開拓新水平、改變主要通風機的工作方法，改變礦井的通風系統(tǒng)、擴大礦井通風能力等，都要進行通風設計。因此，必須周密考慮，精心設計，力求實現(xiàn)預期效果。

礦井通風設計的基本任務是建立一個安全可靠、技術(shù)先進和經(jīng)濟的礦井通風系統(tǒng)。礦井通風設計分為新建與改建或擴建礦井通風設計。無論新建、改建或擴建礦井的通風設計，都必須貫徹黨的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵照國家頒布的礦山安全規(guī)程、技術(shù)操作規(guī)程、設計規(guī)范和有關(guān)的規(guī)定。

2 生產(chǎn)礦井通風設計的基本內(nèi)容和步驟

要根據(jù)在通風設計的服務期限以內(nèi)，通風困難和通風容易兩個時期，分別按以下內(nèi)容和步驟進行具體設計。

2.1 擬定礦井通風系統(tǒng)

在生產(chǎn)礦井的通風設計中，通風系統(tǒng)的變化幅度很不相同。例如需要增加新采區(qū)，但瓦斯變化不大、增產(chǎn)任務不大時，礦井的通風系統(tǒng)不會有太大的變化，也不致增開新風井。

但如果新開的采區(qū)在邊遠地區(qū)或在較深的水平，而且產(chǎn)量和瓦斯量有較大的增加，現(xiàn)有的通風能力不能滿足時，或者因為井田重新劃分、井型變化時，礦井通風系統(tǒng)往往發(fā)生較大的變化，可由中央并列式變?yōu)橹醒氩⒘泻椭醒敕至谢旌鲜剑蛴芍醒氩⒘惺阶優(yōu)橹醒氩⒘泻蛢梢韺腔旌鲜剑蛴梢粋€通風系統(tǒng)分成兩個獨立的通風系統(tǒng)等。

2.2 計算與分配礦井總風量

由于正在生產(chǎn)的老區(qū)，計算風量的依據(jù)(如沼氣和二氧化碳等氣體的濃度、井下空氣溫度、風速、浮塵、各處漏風量等)都可實測出來，設計中的新區(qū)可以參考條件相同的老區(qū)數(shù)據(jù)，所以，生產(chǎn)礦井通風設計中風量計算與分配，可以先計算各個用風地點的有效風量，然后山里往外推算進風路線上的風量和回風路線上的風量，有時還要計算某些網(wǎng)路內(nèi)的自然分配風量。

2.3 計算礦井通風總阻力

為了計算各條風路的通風阻力，正在生產(chǎn)的老區(qū)，各風路的風阻值應該用實測數(shù)據(jù)，設計中的新區(qū)風路，可參考與老區(qū)相同風路的數(shù)據(jù)，或者用本章第四節(jié)所述的方法進行計算，新區(qū)每條風路做成后要實測它的風阻值，為修改沒計使用。通過這項計算，要把通風困難和通風容易兩個時期的礦井通風總阻力和總風阻都定出來。

2.4 局部風量調(diào)節(jié)

為了保證新區(qū)從施工到投產(chǎn)的過程中，新區(qū)和老區(qū)各個用風地點都能得到所需風量，新區(qū)和老區(qū)之間，新區(qū)內(nèi)各網(wǎng)路之間，老區(qū)內(nèi)各網(wǎng)路之間，要采取風量按需調(diào)節(jié)的措施，設計中至少要制訂出通風困難時的調(diào)節(jié)措施。

2.5 主扇的調(diào)節(jié)或選擇和礦井通風費用概算

現(xiàn)用主扇的能力，如果能夠適應設計的要求，就只需要調(diào)整它的工況點，并驗算其電動機能力。如果不能適應要求，就得新選主扇，各臺主扇在通風困難和通風容易兩個時期的工況點，都要落在各主扇特性曲線的合理工作范圍內(nèi)。概算噸煤通風成本。

3 通風系統(tǒng)優(yōu)化

礦井通風系統(tǒng)是組成礦井生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)。故生產(chǎn)礦井的挖潛、技術(shù)改造和優(yōu)化，也應包括通風的內(nèi)容。經(jīng)過優(yōu)化后的礦井通風系統(tǒng)，應與礦井的生產(chǎn)相適應，技術(shù)上先進、合理、可靠；保證生產(chǎn)所需的充足、穩(wěn)定的風量，在較好的經(jīng)濟效果基礎(chǔ)上具備較強的抗災能力。

3.1 調(diào)查研究工作

在進行礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計之前，首先應進行通風現(xiàn)狀的全面調(diào)查，摸清礦井通風的阻力分布，漏風情況和風機性能，以及瓦斯、地質(zhì)、氣候條件及開拓布置等方面的資料。從而找出礦井通風系統(tǒng)中存在的主要癥結(jié)，進而找出解決的途徑，為通風系統(tǒng)優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。

3.1.1 通過井巷通風阻力測定工作，可以描繪出沿礦井各通風路線的阻力分布圖。以此為據(jù)，分析各區(qū)段通風阻力是否合理。

3.1.2 由于井口封閉不嚴，加之施工質(zhì)量不合要求等原因，常使外部漏風率超過規(guī)定，而由于原設計不合理，通風構(gòu)筑物位置與結(jié)構(gòu)欠佳，也使內(nèi)部漏風率提高。為此，應逐個調(diào)查其漏風點，提出改善措施，為改造設計提供依據(jù)。

3.1.3 由于通風機長期運轉(zhuǎn)，且有時附屬裝置阻力大，風硐斷面過小，風硐短，曲率半徑小，擴散器的擴散角和導流設備不合理等原因，造成通風機裝置的綜合效率降低。為此，必須查明通風機的運轉(zhuǎn)實際特性及其工況。

3.2 編制方案的注意事項

3.2.1 礦井通風系統(tǒng)的布置是緊密結(jié)合開拓布置的。在生產(chǎn)中，由于地質(zhì)條件和生產(chǎn)部署，常會出現(xiàn)兩翼生產(chǎn)不平衡的現(xiàn)象，有時產(chǎn)量集中于某一翼或某一采區(qū)，而造成一翼或一個采區(qū)通風能力不足，而另一翼或另幾個采區(qū)的通風能力過剩。這對礦井的風量分配很難管理，通風能量消耗很不經(jīng)濟。為此，礦井在安排生產(chǎn)時，要盡可能考慮各個系統(tǒng)的通風要求，在采掘布置中，盡量達到均衡生產(chǎn)，或使改造后的各個通風系統(tǒng)，能夠適應生產(chǎn)能力。

3.2.2 要充分利用原有生產(chǎn)礦井的通風系統(tǒng)和通風設備，使原有通風系統(tǒng)，稍加調(diào)整改造后，就可以見效，達到投資少、工期短、見效快的目的。

3.2.3 由于礦井的產(chǎn)量經(jīng)常波動，采區(qū)的更替，地質(zhì)條件變化的原因，要求在編制技術(shù)改造方案時，對通風能力應留有一定的余地。一般對中小型低瓦斯礦井，可取10％~15％的備用量，大型高瓦斯礦井取15％～20％的備用量，衰老礦井，可不考慮其備用量。

3.2.4 箕斗提升井或裝有膠帶輸送機的井筒不應兼做進風井，如果兼做回風井使用，必須采取措施，滿足安全的要求。

3.2.5 每一個生產(chǎn)水平和每一采區(qū)，都必須布置回風巷，實行分區(qū)通風。

3.2.6 井下爆破材料庫及充電室必須用單獨的新鮮風流通風，回風風流應引入回風巷。

3.3 編制優(yōu)化方案步驟

3.3.1 結(jié)合礦井生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃，按不同生產(chǎn)時期，不同水平選擇多種通風系統(tǒng)方案，以便比較、優(yōu)選。

3.3.2 根據(jù)所提的不同方案，分別按生產(chǎn)要求，由里向外推算進風路線及回風路線的需風量。

3.3.3 計算礦井通風系統(tǒng)阻力。

3.3.4 確定風機選型及工況點。

3.3.5 計算各井巷的風量分配及風量調(diào)節(jié)量。

3.3.6 計算各項通風經(jīng)濟指標。

3.3.7 經(jīng)比較確定最優(yōu)通風方案及其通風參數(shù)。

3.4 通風系統(tǒng)技術(shù)改造質(zhì)量的評價

3.4.1 優(yōu)化后的通風能力與礦井生產(chǎn)能力的適應程度，是衡量通風系統(tǒng)優(yōu)劣的一項重要標志。如改造后的礦井通風量與生產(chǎn)要求的風量一致，主要通風機的工況點，應落入合理范圍內(nèi)，各井巷的風速符合《規(guī)程》規(guī)定，實施局部調(diào)節(jié)措施后的風量風壓仍滿足生產(chǎn)要求，即說明通風能力符合生產(chǎn)要求。

3.4.2 改造后的礦井通風系統(tǒng)，要保持穩(wěn)定的風流流動，即礦井通風系統(tǒng)的可靠性，表現(xiàn)為通風的穩(wěn)定性。為此，應盡量滿足下列要求：

①全礦通風系統(tǒng)要盡量布置成集中進風、分區(qū)式獨立通風系統(tǒng)。各系統(tǒng)應有獨立的回風道，盡量減少進風路線的通風阻力。

②采區(qū)回風盡量避免相互間連通，否則，易發(fā)生風流停滯或不穩(wěn)定，而引起瓦斯積聚。

③風道斷面的大小，直接影響著通風能力及其經(jīng)濟性，風道斷面大，風速低，風壓消耗小，則通風耗電下降；但風道斷面大，會使工程費用增加，因此必須選取最優(yōu)的經(jīng)濟斷面。由于各礦條件不同，則最優(yōu)斷面值也不同。各礦可根據(jù)積累的資料計算出不同風量時的通風斷面，繼而算出經(jīng)濟風速值。