礦井通風系統的優化及其應用

丁景明

(西山煤電股份公司 西銘礦，山西 太原030052)

0 引言

礦井的通風系統作為整個工作系統的一部分，發揮著至關重要的作用。其好壞優劣，直接關系著整個礦井的安全可靠。近年來，礦難頻繁發生，最主要的原因就是通風系統不合理，造成工人呼吸不順暢。因此，通風系統的優化，不僅是保證工人工作環境安全的重要因素，同時有助于提高礦井的抗災能力，是實現高效生產的重要條件。由此可見，應當建立完善的礦井通風系統，為礦井經濟效益的提升提供充分保障。

1 我國礦井通風系統現狀

隨著煤炭需求量的不斷擴張，原煤產量也逐漸提升，然而煤礦事故尤其是瓦斯事故也越來越多。究其原因，這些問題基本上均是通風系統的不科學合理造成的。在現有的系統中，如果增加礦井的需風量，則會增加通風阻力，對風量的調配困難，則會造成通風系統的不穩定。另外，通風線路長，通風設備差，漏風現象的出現，造成了瓦斯的泄漏時有發生。有些小鄉鎮的煤礦通風能力不足，但是缺乏專業的人員幫助他們改善系統，改造意識也十分薄弱，無法及時對系統進行優化改造，導致通風事故頻頻出現。因此，優化礦井的通風系統，是保證安全穩定生產，杜絕通風事故發生的前提條件。

2 優化礦井通風系統的理論依據

對礦井的通風系統進行優化就是了解原系統中存在的不足，然后分析產生的原因，提出合理的優化方案進行優化，確保礦井的安全生產。主要通過以下幾個方面進行改進與優化。

2.1 通風方法的改變

通常采用的通風方式包括抽出式、壓入式和抽壓聯合式，要根據不同的情況采用不同的通風方式。如礦井比較淺，且具有自燃的危險時，要采用壓入式的通風方式;其他沒有特殊要求的礦井，往往采用抽出式的通風方式;抽壓聯合式的設備比較復雜，管理起來也較為麻煩，因此應盡量避免使用。

2.2 簡化礦井的通風網絡

復雜的通風網絡具有角聯風路，角聯風路是指有一條或多條風路把兩條并聯風路連通的網絡。具有角聯風路的通風系統的通風性能不夠穩定，容易造成通風不暢引起瓦斯事故。而簡單網絡可以消除礦井通風系統中的角聯網絡，因而要盡量采用簡單的通風網絡。

2.3 降低礦井的通風阻力

導致礦井通風阻力變大的因素非常之多，如斷面大小的變化情況，礦井通風網絡的情況等等。這就要求技術人員進行實地考察，了解通風阻力變大的最主要原因，是風量分配引起的還是巷道的長短或者光滑程度引起的，然后測量這些量，得到準確的數據，根據數據進行分析改進，以此降低礦井的通風阻力，達到優化礦井通風系統的目的，提高安全生產的效率。

2.4 礦井通風方式的改變

礦井的通風方式有很多種，包括中央分列式、中央并列式、分區對角式、混合式等等，要根據不同的環境條件，選擇不同的通風方式。需要考慮的是礦井煤層的地理條件，存儲情況，煤礦的自燃可能性等。對于井田面積較小、煤礦隱藏較深的礦井適合采用中央并列式的通風方式，但是該方式會造成通風阻力大、風路長、漏風多等問題，不利于煤礦的開采。對于井田面積較大、煤礦隱藏較深的礦井，宜采用中央對角式的通風方式。

2.5 采用合理的通風設施

當礦井自然分配風量時，切勿采用通風設施，極易使得通風阻力變大。當礦井無法自然分配風量時，加入科學的通風設施，如風門、風墻、風橋、風窗等。要根據具體情況，采用合理的通風設施，要注意通風設施的擺放位置，數量，保證能夠通風順暢，經濟合理。還要嚴格控制通風設施的質量，保證其正常工作，避免漏風、風流短路、有害氣體涌出等現象的發生，提高整個通風系統的安全可靠性。

2.6 合理配備礦井通風量

要根據通風量計算方法計算每個地方所需的通風量，有效地稀釋并排出瓦斯、煤塵等有害氣體，保證工作人員的安全。合理配備礦井的通風量對于通風系統至關重要，因為隨著礦井深度的增加，所需的通風量是不同的，如果不能合理配備，很有可能引起事故的發生。要根據所需的風量，及時更換通風機，對風量需要少的地方，減少通風機還能降低成本。故合理的配備通風量是安全生產的前提，也是降低生產成本且提高經濟效益的有效手段。

3 礦井通風系統的優化方案

3.1 優化前的通風系統

某煤礦的通風方式為中央并列通風系統，從北風井、新副井和老副井進風，從東風井回風，東風井安裝兩臺BDK -10 -NO40(1 600 kW×2)對旋軸流式風機，通風方法為抽出式。礦井總進風量為128 m3/s，總排風量為130 m3/s。

3.2 優化方案的提出

根據實地考察，得知此礦井的瓦斯濃度較高，通風線路長、阻力大，并且還有自燃的傾向，所采用的系統比較復雜且不合理。為解決上述問題，提出了一種優化系統的方案，采用混合式通風系統，以加大地下的通風量，降低瓦斯的濃度。

3.3 優化后的通風系統

通風系統優化后，挖掘了一個新的風井，采用混合式通風系統，由北風井、新副井、老副井和東風井四個風井進風，新挖掘的風井作為中心風井進行回風，在新風井中新安裝兩臺BDK-8 -NO31(800kW ×2)通風機，通風方法為抽出式。增加總進風量為211 m3/s，總排風量為220 m3/s。

3.4 優化前后通風系統的比較

進行優化后的系統與之前的系統相比，具有以下優勢。

1)該礦井改變了通風方式，因此能夠降低通風阻力。新風井的增加，增加了原有的通風量，有助于采煤人員通風的順暢。此外，在四個風井中央增加一個風井，縮短了通風線路，各巷道的斷面也有所擴張，在很大程度上降低了通風的阻力。

2)降低了礦井內瓦斯的濃度。在通風系統優化前，風井的總排風量為130 m3/s，優化后的風井的總排風量為220 m3/s，大大降低了瓦斯的濃度。在礦井中瓦斯超量的現象經常發生，優化前的總排風量太小，很容易造成瓦斯事故，優化后的系統有利于安全生產的進行，提高了礦井的抗造能力。

3)增加了礦井中各地的用風量。優化前的系統進風量少，而地下用風的地點較多，造成地下采掘工作的失衡。在地下掘進的速度與采煤的速度相差甚遠，這便需要加快掘進速度，而掘進速度的加快，就造成了瓦斯抽放的不完全，導致瓦斯濃度過高。系統優化后，進風量增加，滿足了各個地點的用風量，降低了瓦斯的濃度，為安全生產提供有力保障。

除上述之外，優化系統之后的風量增大，當發生意外時，可以盡快將有毒氣體排出，限制了災害的擴大，易于救災工作的順利展開。系統優化之后，可以在地下多安裝幾個采掘機，可以加快生產的效率。當然，由于增加一個風井會增加生產成本，但是采掘速度的加快，也加快了煤炭的生產效率，從整體上看系統的優化帶來的收益大于成本。

4 結語

通過煤礦通風系統的優化，使其更加經濟合理，有效地保證了煤礦生產的安全性、可靠性與高效性。同時也加強了煤礦系統的抗災能力，大幅度提高了經濟效益，對礦井的整個系統優化發揮著指導作用。所以，相關人員應當重視礦井系統的優化，以便于推動礦井生產工作的穩定運行。

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