摘要：本文测定了云南某一煤矿内部设置的通风系统，结合煤矿的实际情况，并对该通风系统的各种优化方案展开综合探讨。经过分析对比，对二采区等几个区域设置的通风系统进行调整，将系统的通风负压减小了300Pa，使所有用风地点对风量的需求得以满足，有效的减小了回风流里面的瓦斯浓度，取得了不错的效果。
关键词：矿井；通风阻力；通风系统；优化
1.前言
云南省的某煤矿，其井田范围东起自F3断层，西侧直至F1断层，南侧有很多煤层露头，北面是大部分煤层的地下700m等高线，井田拥有6.15平方公里的面积。其石炭系太原组、二迭系山西组还有下石盒子组几个地质层富含煤资源，其中可采煤层共有二组：一组是一8煤，而二1煤层是现阶段主要开采对象，其自燃倾向等级达到Ⅱ级，具有16.07-18.02的煤尘爆炸指数，属于高瓦斯矿井。
2.未优化前系统的通风状况
煤矿通风系统优化前，通风机形式未双级运转，一级扇叶角度为42.5°，二级扇叶角度为36°，主扇具有5160m3/min的排风能力，矿井通风时所受阻力为3200Pa，矿井的进风总量约4780m3/min，其等积孔面积大小为1.86m2。2017年七月份结束了二12-11，080采面上的回采，并开始对二12-11，060采面进行回采。二1煤层的-11，131采面上的回风切眼跟二1煤层的-11，051采面上的外切眼巷道均存在严重变形现象，由于有效通风断面变小，风速相应加大；二12煤层的-11，060采面上的回风外段弯度较大，且完全依靠调节风窗实现回风效果，风速相当大；由于回风井的巷道支护形式是拱形，其断面也有限，分量一定时，其风速也低不了。
虽然通风线路当中的最大长度也不过是3，420m，若是加大风阻也可以对不同用风地点的风量进行调节。但因矿井通风时所受阻力过大，导致主扇在工作过程中逐渐接近极限状态，不能够继续加大有效供风量。研究计算矿井各处的通风阻力状况可知，矿井通风当中的阻力段基本集中在二1 煤层-11，131采面上的回风切眼、二1煤层-11，051采面上的外切眼、二12煤层-11，060采面上的回风外段、二12煤层-11，060采面上的机巷、还有+264m至+275m 段内的回风井，这五段上存在的阻力值合计达到2，310Pa，占整个矿井中全部通风阻力的 72.2%。矿井进风段的阻力占比仅为18%，用风段占比可达31%，而回风段占比则高达 51%。未优化矿井内部的通风阻力基本状况见表1：
表1优化前通风阻力统计表
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当逐渐延伸到矿井深部时，通风线路也会不断的增长，通风设施也会不断的增多，通风网络也会变得更加复杂，通风阻力也会相应的随之加大，同时通风安全管理也会面临越来越大的挑战。故而，对矿井里面的通风系统进行适当的优化，采取有效措施切实的减小矿井通风系统所受阻力如今已经刻不容缓。
3 通风系统的不同优化方案选取与实施
3.1 选取优化方案并实施
根据矿井内部通风系统目前的状况，结合相关理论，提出的优化方案有以下三个：
方案一是对通风机实施调整。因主扇功率优化前的实际值为 207kW，已比额定的200kW功率还要大，其运行状态为超负荷，主扇此时的扇叶角度为44°，已逼近极限角度45°，此时再想调整主扇的扇叶角度已没有余地了。要是换一个大功率主扇：不仅是投入要大幅加大，也会使矿井生产效益出现下降；同时主扇排风量加大也会使部分巷道内部风速进一步加大，甚至可能会超限，这样一来矿井内部的通风阻力就会不断的加大。
方案二是彻底修复通风阻力过大的那些巷道。因二1 2煤层 -11，060采面上的机巷、二1煤层-11，131采面上的回风切眼还有专用回风井等区段里面的巷道难以施工，而且周期较长，所需成本较高，因此这种方案的可行性有待不断的深入研究。
方案三是对通风设施实施调整，减小局部通风阻力。对二采区当中-100m、-200m位置上的联络巷风门实施调整，并及时进行封闭；对二1 2煤层 -11060采面上回风外段设置的一组风门、二1煤层-11051采面上外切眼处设置的一组风门，还有中Ⅳ车场设置的一组风门进行适当调整并实施局部修复，以加大有效通风断面，降低风速，从而减小通风阻力。该方案不仅实施方便、工期短，而且投入成本不高，具有很强的可调性。
方案一、方案二因投入成本较高，且工期长而不被采纳。故而最终采用的是方案三。
3.2 方案三效果分析
（1）顺利实施方案三后，矿井负压从3，200Pa降至2，900Pa，负压值下降了300Pa，而且通风阻力也大幅度减小。（2）矿井通风量的有效值也出现了14.5%的增幅，由4，6520m3/min加大到5，321m3/min，风量有效率由90.1%加大到91.0%，提高了0.9%。（3）创造更好的生产环境，确保通风状况符合安全性要求。该方案付诸实施后，所有采掘工作面上的实际供风量都能够满足生产需要，风量本身的富余系数也加大了，且二12煤层-11，060采面还有二1煤层 -11，051采面上机巷内的回风流所包含的瓦斯浓度值也相应的下降了0.3%、二采区所有的用风地点平均温度均降低了 12～2℃，工作环境也因此得到一定的改善。（4）主扇运行时的工作负荷也大大减小。优化前通风系统当中的主扇在工作时，输入电压是6.1kV，电流大小为34A，实际功率达到207kW；系统优化后主扇在工作状态下电压为6.2kV，电流大小为30A，实际功率仅为186kW。方案付诸实施后系统内主扇在工作状态下的负荷减小。通过对系统优化前后通风主扇的运行状态进行对比，很容易就可以看出矿井通风能力明显的得到了增强，具体情况详见表2。
表2优化前后系统通风主扇的运行状态
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4.优化通风系统带给矿井的影响
这一次对通风系统的优化收到的效果对很不错。该方案的顺利实施一方面减小了通风系统的阻力，降低了运行中的损耗，取得了显著的经济效益；不仅充分体现了局部通风阻力的减小能够的实际作用；而且还提高了系统通风机的实际通风效果，为矿井治理瓦斯工作做出了有效保障。
5 结论
本文对二采区当中-100m、-200m位置处的联络巷风门，二12煤层-11，060采面上的回风外段风门，还有二1 煤层-11，051采面上的外切眼风门采取有效措施，切实改善了煤矿内部的通风能力，降低了成本。优化通风系统时一定要结合矿井实际状态，制定有针对性与可行性的优化方案，通风系统的优化要逐渐推进，以确保矿井生产的安全需要得以满足。优化通风系统时应该与矿井采掘计划结合起来，可对矿井后期的通风能力状况进行预测和分析。
参考文献：
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[3]袁新生.加强煤矿矿井通风安全技术措施的探讨[J].科学技术创新，2018（11）：130-131.
论文作者:游妍
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：矿井论文; 煤层论文; 阻力论文; 面上论文; 方案论文; 通风系统论文; 风门论文; 《基层建设》2020年第1期论文;