礦井通風節能技術研究

聶貴亮

摘 要：在井下采礦的過程中，通風節能技術是非常關鍵的技術，對礦井生產的效率以及安全性有著巨大的影響。本文主要是對井下采礦礦井通風技術進行了重點的研究，并且結合礦井實例探析礦井通風節能技術的主要影響因素，希望能夠對井下采礦工作有所幫助。

關鍵詞：煤礦礦井;通風節能

0 引言

礦井企業本身就屬于高能耗企業，因為在礦井生產過程中需要消耗大量的電能。在礦井生產中發展節能技術，對于中國社會的發展具有重要意義。目前，中國的電能多是由火力發電產生的，減少電能的消耗有助于減少火力發電中CO2的排放。值得注意的是，節能減排已經成為中國的一項政策。雖然中國的礦井開采技術已經得到了很大的提升，但是鑒于地質方面的原因，一些礦區的節能指標仍然達不到要求，這不利于礦井企業的長久發展。

1 礦井主要情況介紹

某礦井的開采時間較長，其通風設計比較陳舊。從總體設計情況來看，該礦井采用的是中央進風、兩翼抽風的方式進行通風。中央進風井為新副井、老管纜井、老副井，并且在-305m深部主要是由輔助斜坡道進風和新副井組成。在工作的過程中，風流從新副井、管纜井流入，然后途徑石門、斜坡道、穿脈等區域進入到采場通風井中，然后對采場的灰塵進行沖洗，完畢之后再經過回風巷道、回風石門等排出地表。而在該礦井中，掘進工作面主要是采用了局部通風的方法進行。在北翼主扇設備中，主要采用的是兩段的動輪主扇，其型號為DK45-8-NO.19，主要安裝在井下-185m的礦體回風石門硐室內，南翼的主扇為兩段動輪的DK45-8-NO.18風機，由于該礦井的通風系統比較陳舊，節能設施不好造成了開采經濟效率低下。

2 礦井安全通風管理存在的問題

首先是開采周圍存在較多小礦井，不利于開采工作的順利進行。部分小礦井僅看重眼前的經濟效益，在沒有得到國家允許與許可證的情況下，便開始進行開采工作，無法保證通風安全性。同時，部分礦井企業為了降低生產成本，并未建立可行的通風系統，開采存在較大的無序性，加之沒有做好監測工作，降低了礦井生產的安全性，埋下了巨大隱患問題。其次是礦井企業沒有做好基礎的安全工作，隨著開采深度的增加及市場標準的提升，礦井開采難度不斷增大，對技術要求水平不斷提升。但受多種因素的影響，礦井開采期間存在諸多陳舊設備，安全基礎較差，加之缺乏資金支持，以致在短期內無法達到預期要求。再次是技術水平較低，部分礦井企業沒有配備專業的通風管理人員，出現通風安全事故后，安全系統容易出現斷層，不能保證通風故障的及時處理。最后是礦井周邊地質狀況復雜，煤礦開采大多存在于井下，極易受地質水文因素的影響。一般而言，礦井井下應設置兩個安全出口，分別連接進風巷道與回風巷道。但實際開采過程中，礦井企業并未根據規定設置安全出口，布局并不合理。

3 煤礦通風節能的具體措施

3.1 合理的開采設計

從以上分析中可以發現，礦井開采過程中的能耗受地質條件的影響比較大，特別是在一些地質構造區，能耗特別高，因此，要求工作面開采設計時要盡可能合理。為了保證開采設計的合理性，應該對煤層的賦存情況有充分的了解，主要包括2點：①了解煤層的厚度，為選擇合適的開采方法提供參考，從而達到節能的效果;②考慮到煤層的地質構造，合理的開采設計能最大程度上避免地質構造對開采的影響，這有助于從本質上實現生產過程的節能。與此同時，還應該考慮到周邊礦井對所開采礦井的影響。因為一些礦區附近存在過小煤窯，開采過后形成一定面積的采空區，長時間下采空區會有大量的積水。如果不處理采空區中的積水，當開采擾動波及到這些采空區時，很容易引發礦井突水事故。針對這些老采空區一定要提前進行探測，采取一些安全措施，從而保證開采安全[1]。

3.2 擴壓器結構節能

為了提高擴壓器的能量回收效率，增加擴壓器的結構節能水平，改善流場的擴散和優化擴壓器結構，國內研究人員相繼提出了反演方法和干擾流場的方法。一些研究學者針對坡面60°擴壓器和坡面45°擴壓器的邊界和面積放大問題，提出將擴壓器內的氣流看作是平面平行流與匯流之間的疊加流。基于速度勢法和內（外）邊界流的內（外）邊界線，推導了內（外）邊界線和外（外）邊界線的控制方程，并在控制應用中構造了流線擴壓器方程，即擴壓器是典型的流線型擴壓器。通過實驗，改善了擴壓器出口的反向回流現象，典型流線型擴壓器的阻力比為0.85～0.98，典型流線型擴壓器的性能系數優于坡度為60°的擴壓器和坡度為45°的擴壓器。但典型的擴壓器存在著面積放大比不大、動態能量回收遠未達到最大、不能完全避免反向回流現象等問題[2]。

3.3 自動化控制技術在煤礦通風系統中的具體應用

自動化控制技術在應用后，不僅大大提高了礦井的通風效率，還切實保障了通風的效果。在具體的操作過程中，排風程序對于正常的運作發揮著重要的作用。換言之，系統想要實現集中化的控制，需要傳感器對各項數據信息進行傳輸后，通過合理的利用排風扇葉和受到發動機的帶動作用，實現周期性的頻率運作。只有這樣才能使排風系統在正常的運轉過程中能夠將井下的污染氣體全部的吸收到排風筒中。當這些污染氣體被吸收后，排風系統就能夠利用扇葉，將外部的空氣輸入到井內。這一流程被稱之為周期性傳送。為了滿足實際需求，在輸送的過程中需要結合實際的情況，對各個環節輸送的命令予以完成，這樣才能逐步完善命令系統，發揮出變頻做功裝置的巨大作用[3]。

3.4 綜合運用現代信息技術模式

礦井通風安全管理過程中應重點引入現代化信息技術，在整個通風控制過程中，工作人員應在結合自身實際情況的基礎上，在地質狀況監測、勘探模式以及施工技術等方面綜合運用信息化管理方法，構建通風安全管理計算機系統，實現規范化與科學化。同時，通風管理期間還應構建通風安全數據庫系統，根據礦井的通風情況構建圖庫與模型庫，以實現通風安全管理的現代化，為此后煤礦通風安全管理工作提供更多的模擬分析依據。具體而言，礦井通風安全數據庫系統包括通風報表、瓦斯管理、通風系統、防火防塵管理等方面，在礦井通風災害方面可以引入專家系統與DSS技術，保證通風決策的科學化[4]。

3.5 充分利用自然風

在礦井外部的自然環境中，自然風是大量存在的，自然風的有效利用不但能夠實現良好的通風效果，更是經濟性的體現。但是自然風可以說是一把雙刃劍，如果在設計的過程中能夠充分、高效地利用自然風，那么自然風就會為礦井下的通風系統提供良好的免費空氣流通動力，經濟效果顯著。如果不能夠很好地利用自然風壓，那么自然風也是造成礦井事故頻頻發生的一個幕后推手，因此，利用自然風必須結合當地的實際情況出發，對周圍的風壓進行檢測和估計，找出自然風的運行規律，引導著自然風進入到礦井之中，實現有效的通風[5]。

4 結束語

礦井企業本身就屬于高能耗企業，在礦井生產中發展節能技術，對于中國社會的發展具有重要意義。要想礦井企業實現節能減排，必須從2個層面出發，即企業層面和政府層面。在礦井企業層面上，應該注重技術創新，推進節能減排的實施;在政府層面上，應該制訂一些政策來督促礦井企業節能，對于一些節能指標較低的，采用一些處罰措施，而對于節能指標較好的，采取一些獎勵措施。為了達到節能的目的，應該進行合理的開采設計，對礦井通風系統進行優化，更換一些新設備[6]。

參考文獻：

[1]張星亮.談礦井通風系統安全性評價[J].中小企業管理與科技，2012（06）：199-200.

[2]柳延超.熱泵與礦井回風余熱回收裝置耦合系統的研究[D].邯鄲：河北工程大學，2012.

[3]趙志煒.淺析礦井通風的阻力及應對措施[J].科技信息，2010（35）：1190.

[4]劉偉.礦井水源熱泵系統的研究與應用[D].青島：山東科技大學，2009.

[5]孫柏春.淺談變頻技術在礦井通風系統中的應用[J].黑龍江科技信息，2009（10）：29.

[6]商坤，王建軍.變頻調速在礦井通風機上的應用[J].煤礦安全，2006（07）：18-20.