新時(shí)期煤礦井下通風(fēng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)探究

李成祥

（遼寧東煤基本建設(shè)有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽110112）

在我國的煤礦行業(yè)中，國營的煤礦企業(yè)數(shù)量眾多，但是也不乏一些私人企業(yè)，在這種時(shí)代背景下，煤礦安全存在著很大的隱患。在眾多的安全事故中，煤礦的井下氣體中毒是一項(xiàng)重要的安全隱患之一。所以，煤礦企業(yè)要發(fā)展，要保證安全，最基本也最關(guān)鍵的工作就是做好煤礦井下的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

在實(shí)際的工作中，煤礦的井下通風(fēng)對風(fēng)量的需求是很大的，對通風(fēng)系統(tǒng)的要求也比較高。隨著我國對于煤礦的通風(fēng)設(shè)計(jì)研究的不斷深入，節(jié)能設(shè)計(jì)理念也逐漸成為煤礦井下的通風(fēng)設(shè)計(jì)的主旋律。

1 煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的概述

煤礦的井下通風(fēng)系統(tǒng)，顧名思義，其主要的目的是為了保證井下的通風(fēng)，將井下工作施工的有害氣體排出來，并將外界的新鮮空氣引入，達(dá)到氣體交換的目的，為井下的工作人員的正常工作和生存提供保障。所以，煤礦井下通風(fēng)工作是最基礎(chǔ)的，一般來說，煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)主要由通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)機(jī)構(gòu)成。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)貫穿于煤礦生產(chǎn)的所有部位，主要是為空氣的流通提供通道，通風(fēng)機(jī)則是通風(fēng)系統(tǒng)的能源。

2 煤礦井下的通風(fēng)阻力

2．1 煤礦井下受通風(fēng)阻力的影響因素

結(jié)合煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說，通風(fēng)阻力是一個(gè)關(guān)鍵的影響因素。通風(fēng)系統(tǒng)的效率與通風(fēng)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)有著直接的影響，在設(shè)計(jì)中，通風(fēng)的阻力越小的話，越有利于通風(fēng)系統(tǒng)效率的提高。

2.1.1 煤礦生產(chǎn)布局

對于煤礦工程來說，不同的工程的地質(zhì)條件不同，開采的規(guī)模也各異，在這種條件下，對于通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也會(huì)相應(yīng)的改變。所以，在通風(fēng)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)中，要根據(jù)實(shí)際煤礦的規(guī)模大小和地質(zhì)條件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

2．1．2 巷道斷面設(shè)計(jì)

在煤礦的井下通風(fēng)設(shè)計(jì)中，巷道斷面的參數(shù)設(shè)計(jì)對于痛風(fēng)也有著一定的影響。巷道是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，如果斷面太小，或者巷道發(fā)生了一定程度的損壞，必然會(huì)引起通風(fēng)阻力的增大。通風(fēng)阻力增大，于是風(fēng)壓有了一定的上升，在通風(fēng)量一定的情況下，對于能源的損耗也十分嚴(yán)重，導(dǎo)致通風(fēng)系統(tǒng)的工作效率變低。

2．1．3 采空區(qū)或者地表漏風(fēng)

在煤礦井下設(shè)計(jì)的過程中，如何提高通風(fēng)量是通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮的因素。近年來，隨著有效壓力研究技術(shù)的進(jìn)步，利用空氣隔幕來控制地表漏風(fēng)、進(jìn)而提高通風(fēng)的效率得到了廣泛的運(yùn)用。一般采用大風(fēng)量、口徑比較寬的空氣隔幕、或者采用倒風(fēng)板引風(fēng)，主要的目的就是降低地表漏風(fēng)對于煤礦通風(fēng)風(fēng)阻的影響。

2．2 降低風(fēng)阻的有效技術(shù)探究

結(jié)合煤礦的井下通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，要降低井下的風(fēng)阻，一個(gè)重要的途徑就是優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，具體來說，主要是優(yōu)化巷道斷面的斷面形狀，并合理設(shè)計(jì)斷面，降低斷面對風(fēng)的阻力。所以，對于巷道斷面來說，首先可以降低斷面的轉(zhuǎn)彎的彎度，降低對于通風(fēng)的阻擋程度。其次，可以增加導(dǎo)風(fēng)板的數(shù)量，提高對風(fēng)的引流效率。

2．2．1 優(yōu)化通風(fēng)的路線

在通風(fēng)系統(tǒng)中，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對于通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)效率的提高有著重要的作用。一般情況下，通風(fēng)阻力會(huì)隨著通風(fēng)路線的加長而增加，礦井越深、通風(fēng)路線越長，相應(yīng)的通風(fēng)阻力越大。因此，在設(shè)計(jì)通風(fēng)巷道的通風(fēng)路線時(shí)，要根據(jù)煤礦的布局，采用最優(yōu)的路線設(shè)計(jì)，對于煤礦中廢棄的巷道及時(shí)封閉，減少風(fēng)流量的空間。在此基礎(chǔ)上，盡可能的采用直線的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，減少通風(fēng)路程，將風(fēng)阻降到最低。

2．2．2 井下的構(gòu)筑物降低風(fēng)阻

對于井下的構(gòu)筑物來說，構(gòu)筑物的合理設(shè)計(jì)和位置安排也能夠起到重要的降低風(fēng)阻的作用。在井下通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，在風(fēng)量比較集中的部位、或者是高風(fēng)速通風(fēng)的路線中，要設(shè)計(jì)氣動(dòng)性能比較優(yōu)良的、阻力比較低的構(gòu)建物，在這個(gè)基礎(chǔ)上，降低風(fēng)能的損失，也減少漏風(fēng)的比例。同時(shí)，要加大對于導(dǎo)風(fēng)機(jī)、繞線型風(fēng)橋以及空氣幕等構(gòu)建物的建設(shè)，提高對于空氣幕等建筑物的運(yùn)用能夠有效的降低地表漏風(fēng)現(xiàn)象。

3 煤礦井下的節(jié)能設(shè)計(jì)

3．1 風(fēng)機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)

主扇風(fēng)機(jī)在井下采礦礦井中的地位是極其重要的，它在整個(gè)礦山中的地位好比人體心臟的地位，整個(gè)礦山通風(fēng)系統(tǒng)的主要消耗來自于主扇風(fēng)機(jī)，其消耗要占90%以上。傳統(tǒng)的通風(fēng)系統(tǒng)中，礦井中的通風(fēng)機(jī)存在著一些缺點(diǎn)，小號的能源非常高，而且它的工作效率很低。在正常的情況下，通風(fēng)機(jī)的耗電情況要達(dá)到整個(gè)礦井總耗電量的一半以上。目前，我國研發(fā)了一款高效節(jié)能的扇風(fēng)機(jī)，它的耗電量只有就是傳統(tǒng)扇風(fēng)機(jī)的一半，具有極其好的效果并能很好的滿足礦井風(fēng)量的需求。因此，在經(jīng)濟(jì)允許的情況下，提倡更多的使用新型的扇風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能高效與低碳生活。

3.1.1 改造老式扇風(fēng)機(jī)

在改造對軸流式扇風(fēng)機(jī)時(shí)，比較簡單的方法就是通過改變扇風(fēng)機(jī)葉片的角度或者是葉片的形狀，這樣可以改變扇風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)特性，而且效果顯著。對于扇風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化來說，應(yīng)該盡可能的改善風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)，通過加強(qiáng)對于葉片式和容積式風(fēng)機(jī)的運(yùn)用，根據(jù)礦區(qū)通風(fēng)的具體要求合理選擇葉輪的形式和集流器的類型，同時(shí)，渦殼的軸面設(shè)計(jì)一般設(shè)置為矩形，減少出氣的阻力。

3．1．2 采用新型的節(jié)能風(fēng)機(jī)

近年來，對著礦產(chǎn)工業(yè)機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，更多的新型機(jī)械被運(yùn)用到礦產(chǎn)工業(yè)中來，節(jié)能風(fēng)機(jī)的運(yùn)用就是一個(gè)典型。對于節(jié)能風(fēng)機(jī)來說，通過合理的位置安排，能夠與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提高通風(fēng)的效率和效果。一方面，節(jié)能風(fēng)機(jī)的扇風(fēng)機(jī)的空氣動(dòng)力性能好，扇風(fēng)的效率高，在一定程度上提高了煤礦地下通風(fēng)的效率。另一方面，對于新興的節(jié)能風(fēng)機(jī)來說，不管是安裝，還是維修和檢查，都有著一定的便捷性。

3．2 充分利用自然風(fēng)壓

自然風(fēng)壓能夠?yàn)榫碌耐L(fēng)提供動(dòng)力，這是自然風(fēng)壓得優(yōu)點(diǎn)所在，但是它也很有可能引發(fā)通風(fēng)事故。因此，井下工作在通風(fēng)之前必須仔細(xì)的對自然風(fēng)壓的規(guī)律進(jìn)行研究及探討，使自然風(fēng)壓能夠得到充分而有效的利用，由于自然風(fēng)壓會(huì)發(fā)生變化，因此應(yīng)該對通風(fēng)機(jī)的工作狀況進(jìn)行充分的了解，并做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，減少通風(fēng)設(shè)備的能源消耗和運(yùn)行成本。

4 結(jié)語

伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更多的新技術(shù)被運(yùn)用到采礦工程中來。目前，礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)趨于節(jié)能型的方向發(fā)展。對于井下通風(fēng)系統(tǒng)的規(guī)劃來說，要優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置，同時(shí)，加大對于節(jié)能型通風(fēng)機(jī)的運(yùn)用。在傳統(tǒng)的風(fēng)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，盡可能的降低風(fēng)阻，提高通風(fēng)效率，更好的滿足礦井對于風(fēng)量和風(fēng)質(zhì)的要求，促進(jìn)煤礦企業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

［1］謝秋生.新余下坊鐵礦井下通風(fēng)系統(tǒng)改進(jìn)方案[J].礦業(yè)工程,2011(2).

［2］王玉剛.煤礦通風(fēng)GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012(1).

［3］周平,王德明,周福寶.礦井通風(fēng)管理系統(tǒng)的可視化設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].煤礦安全,2003(5).