国家能源集团神东煤炭集团乌兰木伦煤矿通风队 内蒙古鄂尔多斯 017205
摘要：在煤矿生产系统中，矿井通风系统是主要因素之一，直接对井下工作安全性造成影响，更是工人生命、财产安全的重要保障，可以说通风系统是井下工作的生命线，其重要性不言而喻。但从通风系统现状来看，极易受到各种因素的影响而出现各种问题，从而降低生产的安全性，乃至造成安全事故。
关键词：煤矿；通风系统；优化
1矿井通風系统概述
如今在煤矿矿井中所用的通风系统，主要是由通风动力、网络、方法及设施等共同组成，能够充分发挥通风换气作用。因通风系统的结构比较复杂，并且使用在特殊的环境中，因此矿井通风系统必须要具备一定的要求，鉴于通风系统要确保矿井生产安全，通风系统通风量也需要满足应用要求，有效降低矿井中的粉尘、瓦斯的含量，不会对煤矿矿井开采安全造成威胁；要确保风流通畅、良好排除煤矿矿井的空气，就需要通风系统的风流流过路线具备极高的合理性和完整性，只有达到这些要求才能够让风流经过入风井口流入矿井，才能够顺利通过各种用风的作业点，排出矿井下的空气。因此在建设与使用通风系统过程中，就应该按照相关的要求进行设置，促使通风系统能够满足要求，从而发挥通风系统的通风换气作用，确保矿井下的空气良好，为开采煤矿营造一个安全的环境。
2 常用的煤矿通风系统优化策略
煤矿通风系统的优化主要是改善矿井作业环境，及时发现通风系统中存在的问题及安全隐患，采取科学的改进措施，以优化井下作业环境。结合通风系统的工作特点，常用的优化策略包括以下几个方面：
2.1 改变通风方式
煤矿进出风井口位置不同，可以将通风方式分为对角式、中央式及混合式通风等三种形式，实际工程中确定应用哪种通风方式，要结合煤矿的施工技术、安全性及经济性等因素确定。首先要考虑煤矿的自燃问题，比如监测煤矿中瓦斯的浓度、井田的面积、煤矿的地表情况，如果井田面积小且煤层埋藏深，集中开采可采用中央式通风的方法，不过中央通风不仅阻力大，而且管路长，对管路密封要求较高，如果发生漏风会影响煤矿中风压的稳定性。通常大型矿井深部开采采用混合通风的方式。
2.2 合理分配通风系统通风量
安装矿井通风系统时要注意对煤矿通风系统的通风量进行合理安排，在深入矿井勘察、收集分析数据信息的基础上，将各矿井点的通风量控制在合理范围内。需要注意一点，当矿井点通风量发生变化时，比如增加开采深度或扩大开采范围时，要及时更换主要通风设备，以降低意外事故发生率，保证工作人员的人身安全。注意降低矿井通风阻力。设备提供风量大小、通风井的光滑程度、通风井的长度、通风线路布局等等，均会对矿井通风效率产生直接影响，因此，安装通风系统时要全面分析相关因素，确定其对通风系统的阻力大小，对通风系统工作方案进行持续优化，以提高通风系统的有效性及合理性。
2.3 合理设置矿井通风设施
相比其它因素，矿井通风设备对矿井通风效果的影响相对较小，但是也会对通风效果产生直接影响。矿井通风系统的主要设备包括风桥、风窗、风门，在合理分配矿井点风流的基础上科学配置矿井通风设施，以尽量减少通风设备的使用数量。设计过程中要加强质量检查，保证通风设施性能良好，运行稳定，以达到最佳的通风效果。此外，还要注意通风设施数量的易控性，合理确定安装位置，在充分考虑通风效果的基础上保证设备更便于维护。
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2.4降低摩擦阻力对策
（1）降低摩擦阻力系数。在设计矿井通风时就要合理选择支护方式，尽可能降低摩擦阻力系数。比如锚杆、钢带等等各种方式。在进行施工时一定要确保施工的质量，尽量使用光面爆破技术，通过施工将巷道的墙壁变得光滑平整，而墙壁上的凹凸度必须要达到相应标准，要控制在50mm内。在巷道中采用支架，就必须要注意支架施工的质量，支架不仅要整齐，还要确保刹帮背顶，同时还必须要达到支护的密度。如果支架被破坏就要及时修复，失修率必须控制在7%内。
（2）合理选择井巷风量。从上面公式来看，摩擦阻力和风量平方呈正比关系，所以在设计通风时，绝对不能够随意更改风量，不要认为风量越大越好，在确保井下各个用风地点所需风量情况下，应该尽可能降低风量。挡掘进初期，通风上采用局部通风机时，就需要控制风量。对主通风机工况及时进行调节，降低井道中富裕总风量。防止巷道的风量太集中，要尽量让矿井中总进风量早分开，总回风晚汇合。
（3）选择周界比较小的断面。当巷道的断面相同时，采用圆形断面其周长最短，其次就是采用拱形断面，周长最大莫过于矩形与梯形。因此在设计通风系统时，立井井筒就要采用圆形的断面，而石门、斜井及大巷等各种主要井巷必须要拱形断面，对于次要巷道就没有必要非用拱形断面，可以采用梯形和矩形断面。
（4）确保井巷的通风断面。从前面的计算公式来看，摩擦阻力与通风断面3次方之间存在反比关系，因此扩大断面就能够有效降低通风阻力。挡通风量处于恒定时，巷道的断面就必定会扩大到33%，就能够降低一半的通风阻力，这种措施常常被使用在通风线路上，而且是高阻力段，发挥其减阻的作用。当遭到经济和技术条件限制，无法任意扩大巷道的断面时，可选择双巷并联的通风方式。
3 煤矿通风系统优化应用实例
某煤矿属开滦集团下属的老矿，其开采历史已有数十年，随着产量的不断增加，开采范围也越来越大，开采水平的逐渐延伸直接导致通风线路的不断增加，原有的通风系统已经无法满足实际的安全生产需求。原有通风系统的主要问题表现在：设备老化，无法保证运行稳定性；外部漏风严重，通风主扇能力不足；且由于该矿开采历史长，在之前的设计条件下，巷道断面相对较小，而服务年限越长，巷道断面面积就越小，矿井风阻巷道断面面积越小，相应的矿井风阻也会越来越大；此外，该煤矿煤层赋存条件复杂，生产区域大，尽管有大量的通风设备，也无法保证矿井内部的良好通风，因此对该煤矿通风系统进行优化迫在眉睫。
在优化改造前要深入现场进行全面实地的调查，分析前通风系统存在的主要问题；对现有通风系统进行模拟分析，主要分析通风系统、回风系统降阻的可能性、降阻的幅度及准确位置；通风系统的优化要考虑成本问题，将老旧巷道的作用充分发挥出来，主要通过改善主通风机的性能实现通风降阻的目的。最后再确定优化方案，优化方案至少设计两到三套以上，对每种优化方案进行模拟计算、分析，最终得出一套成本最低、优化效果最好的方案。在本实例中，由于该煤矿通风网络比较复杂，通过技术及成本比较后，先期先提高027风井风机转速至每分种570n，改造老中央风井，将其作为进风井进行降阻。经过改造后，027风井风机风压达到4038Pa；029风井风机风压达到3066Pa。当风量风压达到要求后，将027风井风机转速稳定在每分种570n，将老中央风井改造为进风井，将029风井封闭并进行降阻。改造完成后027风井风机风压达4021Pa，井下95%以上的区域通风条件均达到了原改造设计要求。
结论
在当前煤矿工作开展过程中，为能够使其安全性得到更好保证，十分必要的一个方面就是应当保证煤矿通风系统的有效运用，而为能够使煤矿通风系统运行有效性得以提升，应当对系统进行优化。相关工作人员应当在掌握相关优化理论基础上，对系统进行合理优化，从而较好改变通风系统中存在的问题，使系统得以更好运用，使工作人员生命安全得到更好保证。
参考文献：
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[3]褚红伟，王洪存，郭志伟.关于煤矿通风系统优化的研究[J]. 山东煤炭科技，2011（04）：240+242.
论文作者:骆益
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/24
标签：矿井论文; 通风系统论文; 煤矿论文; 风量论文; 断面论文; 巷道论文; 阻力论文; 《防护工程》2018年第22期论文;