礦山通風系統改造的探討

吳嗣興,吳 煒,焦 鋒（大昌建設集團有限公司,浙江 舟山316000）

礦山通風系統改造的探討

吳嗣興,吳 煒,焦 鋒
（大昌建設集團有限公司,浙江 舟山316000）

摘 要：在礦井開采時，確保安全生產非常重要，這無論是對人民生命財產安全還是國家的發展都具有重要意義，而礦山通風系統的建立和完善正是實現安全生產的一個重要條件，要不斷重視對這一項目的研究和探索。本文結合了某礦山通風系統改造的具體事例，對其運用的方法進行了闡述，進一步明確了礦山通風系統改造的重要意義，分析了進行改造的科學有效方法。

關鍵詞：礦井通風；合理設計；優化改造

礦山通風系統是保證礦井安全的一個重要方面，隨著時代和相關行業的發展，過去建成的礦山安全系統已經不能適應安全生產的要求和行業發展的需要，為了使煤礦開采和生產更加符合新時期的要求，對原有礦山通風系統的升級和改造勢在必行。以下主要結合了某礦山通風系統改造情況進行分析。

1 礦山的大致情況

該礦山屬于小型礦山，盡管原先采用的自然通風方式在該煤礦淺部的安全開采中發揮了重要作用，但自然風的風力強弱和風向在很大程度上都是由大氣環境決定，而大氣環境并不穩定，其變化非常復雜，因而無論是在季節變化還是晝夜交替中，自然風的風壓和風向的變化都非常明顯。因此，隨著礦井開采活動的深入化，用于礦井通風的風力必然會減弱，通風效率也會大大降低，從而造成礦井深處溫度高、濕度大、供氧不足等問題，這必然形成安全隱患，對礦井的安全生產產生不利影響。隨著由通風不暢而帶來的一系列安全問題的不斷增多和日益嚴重，對原有的通風系統進行改造和優化勢在必行，減少對傳統自然通風的依賴，采用先進的技術手段進行人工通風，這不僅能使礦井的安全生產得到有效保障，還能積極響應國家提出的可持續發展要求，從而促進“兩型”社會的建設。

2 礦山通風井的規劃

當前，該礦山共設置4個坑口，其中淺部斜井與深部斜井屬于進風井，坑口屬于回風井。這4個坑口主要用作行走的人行道、煤礦的運輸，連接許多井巷、采空區及地表溝通的主要通道就是淺部斜井和坑口，在阻止漏風的問題上比較困難，同時也很難控制風的流向，且大量中段巷道由于長時間受地壓的破損，會出現極其明顯的漏風問題。經一系列的現場分析與考察，設計新鮮風流從淺部斜井、深部斜井與坑口三通風井轉進礦井，坑口通風井可作回風井用。新風到各個中段位置之后，分別送至兩翼，需分段風量足、風壓高、風質好，待工作面清洗完之后從從邊界回風井返至120中段，再集中于坑口多級盲斜井排出。

當然，建設礦山新的通風系統無需增設過多的構筑物與通風工程，只需把120中段和六廟斜井貫通40m左右，同時密閉與工區相通的坑道，避免回風段與進風段間出現漏風或者風流短路的情況。

3 設計通風方案

針對礦山的具體情況，經過一段時間的研究和討論，規劃出了3種通風方案，以下對3種方案的具體工作方式和具體內容進行分析。

3.1 方案一抽出式通風

通風方式：主要安裝于北120中段和深部商斜井貫通處抽出污風；需風段與進風段風壓處于負壓狀態，回風段的壓力相對更高些。

優點：可利用淺部斜井、深部斜井、坑口生產井兼作進風，不需要井口密閉等設施；進風段的風速較小，勞動條件佳，有利于行人運輸；因生產井又可以作進風井用，因此無需設置專用進風井巷。

缺點：工作面經采空區等與地面直接溝通時．較難控制短路漏風；可克服的礦井通風阻力不大。

注意問題：避免讓工作面變為角聯在自然風壓作用下風流出現反向；將進風段重點密閉起來，以免地表和進風段或者進風段間出現短路漏風問題，密閉工作量大。

3.2 方案二壓入式通風

通風方式：傘礦呈正壓狀態，進風段的壓力相對較高；主扇安設于深部斜井進風井壓入新風。

缺點：要開設深部斜井專用入風風硐；進風段的勞動條件差，風速大，不利于人行運輸；通過采空區等同地面直接溝通，工作面控制短路漏風的難度較大；充分利用深部斜井兼作通風，需設置井口密閉等設施；可克服的礦井通風阻力較小。

注意問題：地表和回風段間要具備很多的通道相通，應避免工作面變為角聯在自然風壓作用下風流出現反向，煙塵亂竄污染新風等；把深部斜井坑口重點密閉好，以免深部斜井和進風風硐間出現短路漏風的情況；務必要具備可靠而又靈活的自動風門。

3.3 方案三混合式通風

通風方式：回風井與進風井均安裝可主扇，一臺負責壓入新風，一臺負責抽出污風；礦井風壓在回風段呈負壓狀態，在進風段呈正壓狀態。

優點：能克服掉很大的通風阻力；可依靠對正負壓交界的零壓點的位置進行調整，對地面與漏風地段間的短路漏風進行控制。

缺點：充分利用深部斜井兼作通風，需設置井口密閉等設施；勞動條件太差，進風段風速大，不利于人行運輸；需開設深部斜井專用入風風硐。

注意問題：對二臺主扇風壓，讓零壓點處在最容易和地表短路漏風的位置；回風段與進風段都一定要強化密閉力度；由于機械風壓較小，在自然風壓下風流反向，以免在正負壓交界點的附近一帶出現反向。

結合礦山具體情況對以上三個方案進行對比研究，經過仔細討論后決定采用第一種方案，即抽出式通風，將進風裝置安放在深部斜井、淺部斜和坑口，回風裝置放置在坑口。

4 選擇礦山通風設備

（1）計算風機風量Qf：

式中：Qm表示礦井需風量，Qf表示主要風機的工作風量，k表示漏風損失系數，設置K=1.1。

（2）計算風機風壓：

困難時期：Htd = hd + hm + Hn

容易時期：Htd = hd + hm + Hn

式中：hm 表示礦井通風系統的總阻力，Pa；Hn表示礦井自然風壓，Pa；hvd表示擴散器出口動能損失，Pa；Htd表示風機全壓，Pa；hd表示通風機附屬裝置的阻力，Pa。

針對軸流式風機，把相關數據代入，獲取風機的最大風壓與最小風壓，即：

Hsdmax=2439Pa

Hsdmin=1736Pa

（3）風機的實際工況點:

依照Qf、Hsdmin與Qf、Hsdmax確定的工況點均不處于確立的通風機的特性曲線上，所以說一定要依照通風機的工作阻力確立其實際工況點。經過計算我們知道通風機的最大工作風阻為1.92，最小風阻為1.36。

在通風機特性曲線圖中作通風機工作風阻曲線，和風壓曲線的交點困難、容易兩點，也就是實際工況點。

（4）風機的選擇:

依照當下礦山風機使用的狀況，全方面確立風機應符合的各項特征確立對旋式軸流風機。一會走啊計算的礦井通風困難時期通風機的Qf、Hsdmax與礦井通風容易時期通風機，在通風機特性曲線上標注好符合礦井通風要求的通風機是DK62一N016。

（5）確定通風機的轉速與型號:

依照通風機的工況點參數針對初選的通風機實施經濟、技術及安全性比較，最終確定通風機的型號是DK62-N016，轉速是n=960r/min。

5 結束語

通過使用該方案對通風系統進行改造，該礦山原來通風混亂的局面和存在的安全隱患都得到了較好解決，實現了安全生產。盡管目前我國礦山通風系統并不完善，但只要能不斷深入對該項目的探索，同時總結先進的生產經驗和方法，我國礦山系統的改造和升級一定會更加普及化和科學化，隨著安全生產的不斷落實和開展，我國的能源生產行業一定能取得更大的發展，從而更好地促進現代化建設。

參考文獻：

[1]張森,陳開巖.基于突變級數法的礦井通風系統方案優選[J].煤炭技術,2012(03).

[2]王燕杰等.礦井通風系統方案優選[J].煤炭技術,2011(10).

作者簡介：吳嗣興（1974-），男，江西南昌人，本科，高級工程師，研究學科：礦山工程通風與安全。