煤礦通風系統及風量優化研究

趙 濤

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陜西涌鑫礦業有限責任公司 陜西 榆林719000

引言

基于煤礦作業的過程中,煤礦通風系統的重要性,對煤礦通風系統中的通風網絡和通風構筑物進行了充分的探究。首先,對通風網絡中的作用原理以及風門典型結構的有關內容進行詳細的分析;其次,詳細計算局部通風的時候其掘進工作面的需風量,并進行相應的分析;最后,借助兩種方式,分別是通風網絡的優化和摩擦阻力的降低來進一步優化煤礦的通風系統。

1 礦井通風系統分析

煤礦井下通風系統具體包括向巷道以及各生產工作面排送新鮮的空氣,并且能夠排除一些煤礦井下毒害氣體的通風設備和通風網絡。本節內容將詳細地分析和探究通風系統當中的通風網絡和通風構筑物,以期全面剖析礦井的通風系統。

1.1 礦井通風系統中的通風網絡 在對礦井通風系統的分析過程中,首先,礦井的通風系統由眾多的通風管路構成,一般會借助平面圖的方法將通風系統簡化成一個由線與點構成的網絡系統,也稱通風網絡。

1.2 礦井通風系統中的通風系統構筑物 通風系統構筑物具體是指在煤礦井的通風網絡中,在某些位置設置的一些通風設施,其重要的作用是控制風流,并且保證風流流向生產地點。同時,根據風流是否通過,通風系統構筑物還被分為隔斷風流構筑物以及通過風流構筑物,具體而言,隔斷通風構筑物是指風簾、風門以及擋風墻等;通過風流構筑物是指通風橋、反風裝置以及風機風筒等。

2 當前煤礦井通風面臨的主要難點

從當前煤礦通風工作開展實際來看,整體工作實效還需要提升,特別是當前煤礦井下開采面臨的環境已經出現了較大的變化,需要采取針對性的策略進行調整與完善,但是從當前煤礦企業開展的通風系統優化與瓦斯治理情況來看,各種類型的突出問題仍舊存在,過多的傳統模式仍舊存在,給煤礦瓦斯治理實效和通風工作質量的提升帶來較大的負面影響。

2.1 工程施工期間的通風管理工作,調研了類似礦井的通風管理經驗,總結出以下可能面臨的問題:

供風難度偏大:大型礦井一般采用3個井筒開拓,3個井筒貫通后,貫通巷道多,通風斷面大,供風能力強。一些項目只有2個井筒,供風能力受到限制,隨著掘進工作的不斷推進,井下局部供風距離越來越遠,風筒管理較差(吊掛不平直、漏風點多等)。加之井下環境濕度大、粉塵濃度大對風機的性能都存在一定的影響,致使現井下掘進迎頭供風量較低,炮煙、粉塵很難及時排出;二期工程期間井下掘進工作面布置較多,礦井總需風量較大。如果管理不善,可能出現多次串聯通風或1臺局部扇風機為多個掘進工作面供風現象,存在安全隱患;由于井下部分迎頭出水原因,導致停頭、換面較為頻繁,通風系統不穩定;井下監測監控系統裝備安設比較滯后,對井下瓦斯的檢查存在部分盲區。井下可能存在有害氣體超標區域,對礦井安全存在嚴重威脅;主副井井筒施工期間,風筒懸吊于井壁,出現漏風點不易維修。

3 煤礦通風系統優化的原則

第一,對煤礦通風系統應當在保證煤礦企業正常使用的基礎上,做到最大限度的簡化,在達到煤礦下最佳通風效果的基礎上,對經濟的成本實現有效地控制。第二,對煤礦下開采技術方案應當首先做出來,然后,以開采技術方案為基準,制定出對應的瓦斯治理方案與通風系統優化方案。第三,設計得到的通風系統方案,應當最大限度做到切實可行,同時,也需要為后期煤礦企業產能的提升留有充足的空間。此外,設計的煤礦通風系統的通風能力,應當與煤礦實際的產能相匹配,同時更需要滿足相關法律法規的要求。在通風系統優化的過程中,應當為井下提供出充足的新鮮空氣,不僅需要對井下生產的安全性給予充足的保證,同時還必須保證工人井下正常作業需要。

3.1 井下通風系統優化 礦井井下通過不斷對通風系統的改造和優化,可以保證井下各個用風地點的風量需求,保證生產作業安全,同時可以節省通風設施的耗能。優化礦井通風系統主要有兩個目的:一是對通風網絡進行優化,減小井下通風復雜程度,增大巷道的有效風量;二是降低礦井井下通風系統在允許過程中所受到的各種阻力,降低通風能耗,延長通風設備使用壽命,減少礦井成本投入。下面主要從優化通風網絡和減小礦井通風阻力等方面來探討分析。

3.2 井下通風網絡優化 當巷道掘進施工距離較長時,原構建的通風網絡結構已無法滿足掘進工作面迎頭所需風量,為了保障掘進作業安全,需要對原有的通風網絡進行合理優化。本文采用在掘進巷道與回風巷道之間施工巷道穿透鉆孔的方式,將掘進巷道內的回風通過鉆孔流入到回風巷道,從而有效降低通風阻力,對掘進工作面瓦斯和粉塵治理起到較好作用。

3.3 減小井下通風阻力 減小通風阻力,是提高礦井通風效率,滿足井下通風安全需求的有效方法。從采取減小巷道通風摩擦阻力系數的方法來降低礦井通風阻力進行分析研究。減小巷道通風阻力摩擦系數主要措施有縮短巷道距離、加大巷道通風斷面等。煤礦井下在進行巷道斷面及支護方式設計時,要充分考慮巷道摩擦阻力對巷道通風的影響,巷道施工時,要最大可能地保證巷道表面平滑,從而減少巷道通風阻力摩擦系數。

3.4 通風阻力的降低 降低礦井通風過程中受到的阻力能夠有效保障生產的安全,并提高經濟效益。本文利用減小摩擦阻力系數原理來降低通風阻力,比如增大巷道斷面或者減小巷道長度等。在礦井設計的初期階段,應盡量保證施工時巷道壁面的光滑,同時結合考慮摩擦阻力的影響來選用支護方式。當巷道其他參數固定不變時,斷面面積每增大33%,通風阻力則降低50%,風量流過巷道時需要的能耗也將降低一半。盡管斷面面積的增大也會增加在基礎建設中的投資,但考慮長遠的經濟效益還是更加有效的。基于巷道產生的通風阻力與其長度成正比關系,因此,在符合工作面通風需求的基礎上,應盡量縮短各風路長度。

結語

對煤礦企業通風系統進行針對性的優化,但是從具體優化情況來看,在很多方面表現出明顯的差強人意,因此,這就需要煤礦企業充分認識到做好通風系統優化工作的重要性,結合煤礦企業實際,采取針對性的措施。