煤礦通風系統及其重要性研究

程應強

摘 要：簡要介紹了通風系統在煤礦安全生產中的重要性，論述了通常情況下煤礦通風系統的構成和關鍵要素，以及引進的國內外先進技術在通風系統中的應用情況，并大體呈現了我國當前煤礦通風系統的建設情況。

關鍵詞：通風系統；煤礦；有毒氣體；通風網絡

中圖分類號：TD724 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0049-01

1 通風系統的重要性

礦井通風的任務是向井下作業場所連續不斷地輸送新鮮空氣，以沖淡并排出井下煤巖層中涌出或在煤炭生產過程中產生的一切有毒、有害、有窒息性、可燃燒或爆炸性的氣體、粉塵和水蒸氣，進而調節井下的氣候條件，創造良好的生產環境，保證機械設備的正常運轉，保障作業人員的健康和安全，達到安全生產的目的。煤礦井下常見的通風設施和通風構筑物有礦井主扇風機、局部通風機、風筒、風門、風窗、風橋、風墻、風幛、測風站等，這些由通風動力、各巷道構成的通風網絡和控制風流的一切設備設施，總稱為通風系統。煤礦通風系統對礦井的安全生產具有決定性作用，是安全生產的基礎。

2 通風系統的構成和關鍵要素

2.1 通風系統的構成

礦井通風系統由通風設施和通風網絡兩部分組成。風流從入風井口進入礦井后，經過井下各用風場所，然后進入回風井，經回風井口排出礦井。風流所經過的整個路線被稱為礦井通風系統，分為自然通風和機械通風兩種。按照排放類型，可將礦井通風系統分為一般型、降溫型、防火型、排放瓦斯型、防火及降溫型、排放瓦斯及降溫型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯與防火及降溫型8種，依次為1～8八個等級。

2.2 關鍵技術及要素

2.2.1 建立合理、安全、經濟的通風系統

合理、安全、經濟、可靠的通風系統要遵守“通風可靠，抽采達標，監控有效，管理到位”十六字原則，做到系統簡單化、設施可靠化、通風分區化、網絡低壓化及合理化、通風機與通風網絡匹配等管理目標。

2.2.2 各項關鍵要素和技術指標

各項先進、合理性指標分別為：①礦井風量，包括進風量、有效風量和排風量。進風量主要是大巷的風量，排風量是總回的風量。礦井有效風量/主要通風機的工作風量×100%=有效風量率。每人每分鐘供給風量不得少于4 m3。②礦井風壓。它是指進回風兩側空氣柱質量不同而產生的壓差，測風壓的主要目的是關注井下的自然通風能力。③礦井風量供需比，即礦井實際進風量與理論需要進風量之間的比例。④噸煤風量，即每生產1 t煤實際需要的進風量。⑤礦井等積孔。等積孔就是用一個與井巷或礦井風阻值相當的理想孔的面積值（m2）來衡量井巷或礦井通風的難易程度的抽象概念。它是反映井巷或礦井通風阻力和風量依存關系的數值。等積孔愈大，表示其通風愈容易；反之，等積孔愈小，表示通風愈困難。⑥礦井通風方式。礦井進風井和出風井的布置方式一般根據煤層瓦斯的含量、煤層埋藏的深度和儲存條件、沖擊層厚度等選擇。

各項經濟性指標分別為：①主要通風機功率，即通風系統中主要通風機的理論功率；②主要通風機效率，指通風系統中主要通風機的實際通風效率，是與主要通風功率的比值；③噸煤主要通風機電耗，即生產1 t煤所需要的主要通風機耗電量；④噸煤通風電耗，是生產1 t煤通風系統所需要的總電量損耗，是反應通風系統經濟效率的重要指標。

穩定、可靠性指標分別為：①風機運轉的穩定性，主要指在規定的服務期限內，承受規定范圍內的通風任務時所表現出來的安全性、可靠性和可維護性；②用風地點風流的穩定性，指礦井、采區和工作面，包括高效區和低效區，風量、風壓等的持續供給性，包括質和量；③礦井的抗災能力，指礦井在突發事故時所表現出的緊急通風能力，如短時間內改變礦井、采區、工作面風流的方向、大小的能力，往往是降低礦井災難損失的重要措施之一。

2.3 通風機的合理選擇

衡量風機性能的標準有三個，分別是最高效率值、高效區的范圍和性能可調性。

最高效率值是通風機生產的理論效率，在實際運行當中，通風機的效率等特性與實際工況往往不一致，表現為主要通風機運行壓力高、與電機不匹配、工況點與風機最優通風范圍有一定差距、低效區較大、工況區處于低效區而致通風機低效運行等，還存在風機設計不合理、礦井外部漏風、調節方法不合理等客觀因素。實現通風機最大通風效率的辦法是，準確預算風機服務年限內的最大、最小工作壓力，選擇性能優良的風機和電機。性能優良的表現就是要看其可調性，包括調節量、調節期、調節效果、調節設施的投資和回收期、調節的可靠性和調節設施是否易于維護等。而要實現通風機的安全、可靠、經濟運行，還要設計合理、符合實際的通風系統。

3 通風系統常見問題及改善意見

3.1 常見問題

通風系統中的常見問題主要有：①通風系統復雜，設施多。多點同時作業、一巷多用和缺少專用回風巷等現象很常見。通風構筑物多，風門、風窗、密閉、風橋的設置隨意性和重復性大，交叉通風多。②通風阻力大，風質、風量不達標。很多礦區超通風能力開采，或者對通風系統故障不予重視，造成風流短路，漏風嚴重。以回風阻力為例，回風段阻力應占總阻力的30%，但我國大多數礦井回風段通風阻力占總阻力的50%～70%. ③通風線路長。我國大部分礦井的通風線路在10 km以上，不能保證有毒氣體能夠及時排出。④通風系統不穩定、阻力分布不合理、通風設施不可靠、串聯通風等。

3.2 改善建議

改善意見包括：①堅決按照“合理、經濟、安全”的原則和標準構建礦井通風系統，按部就班，實事求是。②推廣使用礦井分區化、風機小型化、采區大型化的礦井通風系統。最理想的情況為采區通風系統盡可能獨立化。③通風設施的構筑要做到設計、施工、驗收、使用、維護、拆除程序化、標準化、責任化、經濟化。④運用新科技改善人工調節帶來的不確定性，引進Fortran CAD系統、Fortran 77Dbase-3系統等通風系統設計軟件，發展綜合集成技術，重視決策支持系統，完善電子監控體系等。

〔編輯：王霞〕