礦井通風阻力計算與均壓防滅火技術研究

王志東

摘? ? 要：社會高速發展的同時，礦業的發展加快了開采中機械的使用，增加了礦山開采的深度，但這一情況需要解決的問題是，礦山的通風系統需進一步優化，并確保安全技術應用的水平。即通風系統可為井下的工作人員提供空氣，促進礦井的空氣流通，而安全技術的保證可提高開采的效率，保證人員安全，故礦井通風系統必須實現設計的進一步優化，確保礦井的通風順暢。

關鍵詞：礦井通風阻力計算;均壓防滅火技術

1? 引言

均壓防滅火是預防和控制煤炭自燃的有效措施。其目的是“減少壓力，防止風和火，擋風和泄漏，以風制火”，從而達到利用通風防止煤自燃和煤滅火的目的。與傳統滅火技術相比，均壓防滅火技術投資小、效率高、見效快，是根據煤礦發火區的實際情況，然后通過調壓井口風機、連通管等通風設施，將通風系統中的風壓重新分布輸入煤易發火區，從而達到減小漏風通道處風壓的目的。均壓通風技術是高瓦斯礦井常用的通風方式，通過在井下相應位置布置調壓設備，引起氣壓發生變化，最終使井下空氣發生相對流動現象。采用均壓通風技術可以有效提高工作面及巷道的風流量及流速，使高濃度瓦斯隨風流經由回風井排出。

2? 礦井通風系統

該系統是礦井開采必需的系統，由通風機、通風系統構成。運作原理是，風從風井進入到礦井后，根據氣壓的高低，把氣流送到礦井的各個位置，在整個礦井內形成一個循環，當它的循環結束后，從回風口回到地面。井內的風流有兩種，一是自然風，二是機械風，兩者的區別是發出風流的動力，前者是在自然環境中受氣壓影響產生，但自然氣壓提供的動力較少，空氣氣流不穩定，多用于礦井內的輔助處理，后者是用機械操作，設備是通風機，具體方式是扇風機通電后，改變礦井內的氣壓，形成壓強，空氣流體在壓強的影響下，促進了風在礦井內的流動，讓風流在井內順利流動。而有關部門給出的規定中，已經指明礦井的通風為機械通風。礦井通風系統開啟后，會讓自然風與機械風同時流通。其目前使用的現狀是，可從多個位置進入空氣，比如風筒、風橋等，循環后的空氣排出方式是中央式、混合式等，實現通風系統和排氣方式的融合。通風機的運行方式是，采用抽出式、壓入式等，向礦井內輸送空氣。

3? 通風阻力測定

3.1? 選擇測定線路及布置測點：

測點布置原則。礦井通風阻力測定中測點位置的選擇至關重要，最終通過布置測點繪制的通風網絡圖能真實反映礦井通風狀況。測點位置一般選取在風流的匯合和分岔處，且測點與測點間不易太近，相鄰點可根據實際情況進行合并，否則實際計算中難以準確計算測點間阻力。為后續計算和繪制礦井通風網絡圖的方便、快捷，應對所布置的測點應進行合理的標號。測點的選擇要遵循一定的原則，測風點應選擇巷道平整規則、測點前后無堆積的雜物、巷道支護良好且無強烈渦流風流相對穩定的斷面處。對于確實不易測定風速的斷面，應該根據實際情況在測點前或測點后測定，通過測點間風量的加減確定測點風量。測點位置應盡量遠離主要風門和井筒，減小因風門開啟和箕斗提升過程中對壓力造成的影響。

3.2? 測量路線的選擇

礦井通風阻力測定路線應選擇在從進風井到回風井的通風路線最長、通過的風量最大井包括主要用風的采掘工作面和具有較多井巷類型、支護形式的一條主風流路線。對于有多個風井或采掘工作面的礦并應選擇多條主測路線。另外對于主測線路沒有包括的重要井巷和需要特別關注的地點，還要增加一些輔助的測定路線。對于風量變化較小、距離相近的巷道河以進行必要的簡化合并從而降低測量工作量、提高測量效率。對于大規模、復雜的礦井通風系統采用分區測量的方法河以使問題得到簡化是一種很實用的方法。

3.3? 優化井下布置，優化通風系統

對于井下作業活動應該進一步優化，形成集約化生產格局，對于存在火災隱患的區域，定期對火災事故進行檢查，盡可能消除其中存在的火災事故，確保采礦活動可以有序開展，提升煤礦開采效益。同時，為了能夠進一步降低礦井火災隱患，應該充分發揮井下通風系統優勢，進一步優化和改造通風系統。將中央式通風系統修改成中央和對角式混合通風系統;礦井分區域采集，確保每一個開采區域具備獨立的通風系統，能夠及時將開采區域內高溫氣體排出，引入新鮮空氣，促使作業區域內通風充足，作業更加靈活，為區域作業活動提供更加堅實的安全保障，提升井下作業安全，維護人員生命財產安全。

3.4? 測量數據處理方法的選擇

礦并通風阻力測定由于受觀測者、觀測條件和環境及測量儀器等因素的影響，測量數據難免會存在誤差。直接利用測量量的數據進行計算，結果往往很難符合礦井實際。測量平差是根據某種最優化準則，處理一組存在測量誤差的數據，計算待求量的最佳估值及精度的方法。利用目前較成熟的平差處理軟件可以對測量的數據進行平差處理，完成對阻力測定數據的誤差處理。礦井通風阻力測量得到的數據很多，尤其是對復雜的礦井測量數據更多，對測量數據的處理，也是一項很復雜的工作。手工計算處理數據多，較麻煩，效率低，易出錯，不利于一般技術人員操作。開發專業的通風阻力測量數據處理軟件，又因開發者的設計思路、目的不同設計出的軟件，因人而異，而不具很好推廣價值。因此，綜合目前常用的通風阻力測定方法，充分考慮測量的各種可能性，開發出一套完善的通風阻力軟件，依然是一項艱巨的任務。

4? 均壓防滅火技術

4.1? 實施要求

（1）為實現本巷道和相鄰巷道的風壓調節相適應，可以通過改變原有通風系統，實現煤礦井下大面積風壓調節目的。（2）通過將采空區周圍區域設置為風側，可以保證采空區附近巷道之間的風壓差接近0。

4.2? 調節依據

單封閉法或注漿法在采空區不能達到理想的防火和滅火效果，煤礦要根據本礦區內采空區的實際特點采取有效的防滅火措施，從根本上解決大面積采空區滲漏問題，進一步降低采空區外滲漏率，防止浮煤自燃。

4.3? 采用閉區均壓的辦法

采用閉區均壓法消除3#煤層兩側的泄漏壓差。使用閉區均壓防滅火的突出特點是設備投資少，工作量較小且防滅火效果顯著。壓力調節風窗面積由下式求得：

S=1.095QF/（0.5×0.919FP+0.712Q）

式中：

S——壓力調節風窗面積，m2;

Q——通風機風量，m3/min;

F——防火墻面積，m2;

P——氣室壓力，MPa。

4.4? 采用開區均壓的辦法

（1）均壓參數計算。由于保持工作面原有風量不變的調節，則調壓值為：

[Δhme]=[hλ]=[hω]

式中：

[Δhme]——調壓值，Pa;

[hλ]——輔助通風機的工作風壓，Pa;

[hω]——調節風窗對風流所產生的阻力，Pa。調整風窗的設置。

（2）調節風窗開啟面積的計算。

[Sω]=Q[×]S/（Q+0.759S[×][h0.5ω]）

（3）通風機的選型。風機和風窗點的選型是相同的，通過壓力調節系統，在保持原有礦井通風量的同時，在各點的通風線路上安裝輔助風扇并增加風扇風壓，從而可以克服礦井的通風阻力。因此，根據工作面通風阻力和風量，通風機選用DJ60-II-8型正交軸型防爆風機。

5? 結束語

綜上所述，在煤礦井下作業中，為了能夠有效降低火災事故出現幾率，維護人員生命財產安全，就需要保證礦井下良好的通風，通過對礦井通風系統優化技術的選擇，建立安全、可靠的井下通風系統，排出有害氣體，降低瓦斯濃度，避免遇到明火出現火災事故，改善井下作業環境，促使作業活動可以有序開展。只有這樣，在滿足井下作業人員氧氣需求的同時，還可以避免火災事故出現，提升煤礦開采量，帶來更大的經濟效益。

參考文獻：

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[2] 文虎等.綜放復合膠體防滅火技術[J].中國煤炭，2001（5）.