論礦井高效節(jié)能的通風(fēng)措施

張凌 夏佳佳

摘要：目前中國礦井通風(fēng)的效率較低、耗能高，提高礦井的通風(fēng)效率、減少通風(fēng)系統(tǒng)電能的消耗十分有必要。分析了礦井通風(fēng)系統(tǒng)耗能增加的原因，并提出了一些礦井通風(fēng)節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng)；通風(fēng)效率；高效節(jié)能

在煤礦井工開采時，礦井通風(fēng)機是安全生產(chǎn)的核心設(shè)備，其主要作用是向井下輸送足量新鮮空氣和排出礦井內(nèi)的廢氣。通風(fēng)機的運行狀態(tài)是根據(jù)布置的首采工作面確定的，然而隨著礦井生產(chǎn)位置的變化，礦井風(fēng)機效率會降低。礦井通風(fēng)機是大功率用電設(shè)備，如果工作效率較低，大部分電能被白白浪費。這對于礦井生產(chǎn)是十分不經(jīng)濟的，也是不可取的。本文首先分析了礦井通風(fēng)耗能增加的原因，然后給出了高效節(jié)能的通風(fēng)技術(shù)措施，以此來達到降低能耗、節(jié)約能源的目的。

1 礦井通風(fēng)耗能增加原因分析

煤礦礦機通風(fēng)機設(shè)備耗能高、工作效率低，這是中國礦井通風(fēng)中普遍存在的問題。其主要是由于礦井生產(chǎn)時的狀況與礦井設(shè)計時的工作狀況存在很大不同。造成通風(fēng)機耗能增加的因素主要有以下幾方面。

（1）礦井的生產(chǎn)規(guī)模和開采條件發(fā)生變化，造成礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生改變。主要是指隨著技術(shù)革新，礦井生產(chǎn)規(guī)模變大，這與礦井設(shè)計說明書的生產(chǎn)布局存在不同。由于生產(chǎn)規(guī)模的擴大和礦井的延深，礦井通風(fēng)狀況發(fā)生了改變，礦井通風(fēng)阻力增加。而風(fēng)機不能滿足通風(fēng)需要，導(dǎo)致風(fēng)機的運行工況點發(fā)生變化，礦井風(fēng)機處于低效率運行狀態(tài)。這種情況一般發(fā)生在一些服務(wù)年限較長的礦井；

（2）礦井的通風(fēng)阻力增加，導(dǎo)致風(fēng)機耗能增加。巷道是礦井通風(fēng)的主要通道，因此巷道的通風(fēng)阻力對通風(fēng)效率有著重要影響。巷道的設(shè)計不合理，如斷面小、彎道多，容易造成通風(fēng)阻力增加，礦井通風(fēng)風(fēng)量下降，風(fēng)機能耗會增加，風(fēng)機處于低效率工況點運行狀態(tài)。此外，回風(fēng)井、巷道表面的不光滑等情況也會增加礦井通風(fēng)阻力。巷道通風(fēng)阻力過大，不僅會增加礦井運行成本，還存在重大安全隱患，風(fēng)量過低時礦井中有害氣體會增加。

（3）采空區(qū)或地表漏風(fēng)的增加，也是導(dǎo)致礦井風(fēng)機耗能增加的主要原因之一。由于出現(xiàn)漏風(fēng)，導(dǎo)致礦井的有效通風(fēng)風(fēng)壓降低，風(fēng)機運行的工況點會發(fā)生改變，風(fēng)機工作效率降低，電能會被大量浪費。此外，由于礦井風(fēng)機運行時間較長，風(fēng)機已不能滿足礦井通風(fēng)需要，風(fēng)機處于超負荷工作狀態(tài)，工作效率較低，耗能也會增加。

2 礦井高效節(jié)能通風(fēng)技術(shù)措施

為了降低風(fēng)機的耗能，應(yīng)提高礦井風(fēng)機的工作效率。主要有兩方面的措施：降低礦井通風(fēng)阻力；提高風(fēng)機的運行效率。下面分別介紹了改善礦井通風(fēng)的幾種技術(shù)措施。

2.1 降低礦井的通風(fēng)阻力

降低礦井通風(fēng)阻力的途徑是采用周長較小的斷面形狀和增加巷道斷面的光滑程度。其中改變巷道的斷面方法效果最明顯，但實施起來難度最大。因為井下巷道較多，改變其斷面形狀是不經(jīng)濟的。在巷道彎道處增加導(dǎo)風(fēng)板也可有效降低礦井的通風(fēng)阻力。

礦井通風(fēng)路線過長是目前礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力增加的主要原因。隨著礦井向深部延伸，通風(fēng)線路會不斷增加，導(dǎo)致了礦井通風(fēng)阻力增加。因此，礦井在整體設(shè)計和生產(chǎn)時，一定要對礦井的通風(fēng)路線進行合理設(shè)計，來減小礦井的通風(fēng)阻力，盡量做到合理、順暢的通風(fēng)環(huán)境。對于廢棄或多余的巷道，一定要進行處理，保證風(fēng)流能以最短的距離到達用風(fēng)地點，從而提高礦井通風(fēng)效率。

采取有效措施減少巷道漏風(fēng)量，降低礦井通風(fēng)阻力。漏風(fēng)雖然不能直接增加礦井通風(fēng)阻力，但漏風(fēng)的存在降低了通風(fēng)風(fēng)壓，間接增加了礦井通風(fēng)阻力。針對這種情況，可采取通風(fēng)構(gòu)筑物來減低通風(fēng)系統(tǒng)中的漏風(fēng)，改善礦井的通風(fēng)效果。在選擇構(gòu)筑物時，構(gòu)筑物的氣動性能優(yōu)良、阻力要小，例如風(fēng)橋、流線型擴散塔、導(dǎo)風(fēng)機等。在井下通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)量集中地段和高風(fēng)速局部地段，使用通風(fēng)構(gòu)筑物減少漏風(fēng)比率，降低風(fēng)機的能耗。

巷道的通風(fēng)阻力和巷道的斷面周長成正比，而巷道斷面面積的立方與通風(fēng)阻力成反比。由此可見，選擇合適的巷道形狀比增加巷道的斷面更能降低礦井的通風(fēng)阻力。因此，巷道斷面的摩擦阻力的系數(shù)要小且周長也應(yīng)較小，在有條件的情況下，巷道要盡可能采用拱形斷面。在設(shè)計巷道時，盡量不要讓巷道出現(xiàn)拐彎，特別是直角彎。在通風(fēng)的主要巷道內(nèi)，盡量不要擺放雜物，以免減少礦井的有效通風(fēng)面積。風(fēng)橋、斷面變化的位置、巷道拐彎位置、巷道分叉處、扇風(fēng)機擴散器及調(diào)節(jié)風(fēng)窗等都會導(dǎo)致局部的通風(fēng)阻力變大。所以，在大小程度不同的巷道斷面連接點要做成逐漸擴大或逐漸收縮狀態(tài)，且設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板引導(dǎo)風(fēng)流。

2.2 更換主扇風(fēng)機

礦井主扇風(fēng)機是整個礦山的呼吸器官，是煤礦井下正常生產(chǎn)的核心設(shè)備。目前，中國的礦井通風(fēng)風(fēng)機的工作效率很低，而礦井通風(fēng)風(fēng)機所消耗電能占礦井機電設(shè)備所消耗電能的一半以上。因此可見，當(dāng)?shù)V井風(fēng)機工作效率很低時，大量電能被浪費了。當(dāng)主扇風(fēng)機的性能和礦井所產(chǎn)生的通風(fēng)阻力相匹配時，風(fēng)機通風(fēng)效率較高，工作效率最高可達到90%以上，即在全壓工作狀態(tài)下，風(fēng)機的運行狀態(tài)較好。現(xiàn)在的礦井大多都采用的老式礦井主扇風(fēng)機，這種風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單，便于檢修和安裝，但耗能較高。而目前新的高性能新型風(fēng)機，在相同條件下耗能是老式風(fēng)機的一半左右。因此，在有條件的情況下，可以對老式通風(fēng)機進行更換，滿足礦井安全高效生產(chǎn)的需要。為了保證井下通風(fēng)系統(tǒng)的安全性和連續(xù)性，還可以對扇風(fēng)機進行改造、簡化機械調(diào)節(jié)，避免機械調(diào)節(jié)與電機軸的同心度差造成電機燒毀從而引發(fā)的重大事故。

2.3 充分利用自然風(fēng)壓

自然風(fēng)壓是大氣本身的壓力，其大小會隨著季節(jié)和氣候的變化而變化。自然風(fēng)壓是礦井通風(fēng)的主要動力，如果自然風(fēng)壓異常可能會造成礦井通風(fēng)事故。因此，掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，并對自然風(fēng)壓進行利用十分有必要。在正常安全生產(chǎn)過程中，主要表現(xiàn)在要根據(jù)自然風(fēng)壓的大小合理調(diào)節(jié)風(fēng)機的工況點，來滿足礦井通風(fēng)需要。且降低通風(fēng)設(shè)備的通風(fēng)能耗，節(jié)約通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)成本。

3 結(jié)語

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的基本保障，在保證通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的條件下，提升通風(fēng)效率也十分有必要。通風(fēng)機是礦井生產(chǎn)的主要耗能設(shè)備之一，如果能提高其工作效率，不僅能改善礦井的通風(fēng)狀況，而且還能節(jié)省大量電能，增加礦井的經(jīng)濟效益。主要可從兩方面改善礦井的通風(fēng)效率，即降低礦井的通風(fēng)阻力和提高礦井風(fēng)機的工作效率。提出了一些礦井通風(fēng)高效節(jié)能的措施，可以為有關(guān)人員提供參考。

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作者簡介：張凌，男，漢族，1977年出生，安徽淮北市人，畢業(yè)于安徽省煤炭工業(yè)學(xué)校，地下采煤專業(yè)，大專生，助理工程師，主要從事煤礦通風(fēng)安全技術(shù)管理工作。