吳江杰（云南能源職業(yè)技術學院采礦教研室,云南 曲靖 655001）

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芻議煤炭礦井內(nèi)通風阻力和通風動力

吳江杰
（云南能源職業(yè)技術學院采礦教研室,云南 曲靖 655001）

摘 要:煤礦井內(nèi)通風，對煤礦開采施工的安全與效率，有著重要影響。為了保障施工安全，提升開采效率。所以文章針對煤炭礦井內(nèi)，通風阻力產(chǎn)生的原因，和降低空氣阻力的對策進行分析。同時，針對自然通風和機械通風效果的調(diào)整與優(yōu)化，提出了幾點看法。希望為煤礦行業(yè)，設計與工作人員，提供借鑒和參考。

關鍵詞：通風阻力；通風動力；煤炭礦井

0 引言

通風系統(tǒng)在礦井中，能起到改善工作環(huán)境、稀釋有害物質，調(diào)節(jié)井內(nèi)濕度與溫度的作用，在礦井建設設計中，具有重要作用。我國煤礦開采技術，相比國外水平，還有所不足。并且工人施工條件較差，施工安全性較低。故而，本文對礦井的通風系統(tǒng)進行分析。

1 造成煤炭礦井的通風阻力的原因

煤炭礦井中，不同的通風流動狀態(tài)，會導致不同的通風阻力現(xiàn)象。通常情況下，引發(fā)風阻問題的原因主要有以下兩種。

由于井巷壁面與巷內(nèi)流通空氣之間，會形成摩擦，從而對空氣的正常流通，形成阻礙作用。這種阻礙作用被即為摩擦阻力，這種阻力對礦井通風的影響最為明顯。

巷道面積的驟然變化，以及轉角、交匯、分叉等局部位置，會對流通沖動空氣，產(chǎn)生結構性的阻力，這種阻力即為局部阻力。

2 降低空氣阻力的對策

2.1 降低摩擦阻力

（1）摩阻系數(shù)與礦井結構有關，為了在不影響礦井整體結構的前提下，減少其摩阻系數(shù)，應首選針對礦井的支護方式進行改造。在設計過程中，對鋼帶、錨索、砌碹等結構，應確保其質量達到技術標準的要求，并以光面爆破的方式，保證井壁的光滑程度與平整度，使空氣流通時，所受到的摩擦阻力降低。此外，還需保證支架的整齊，并對損壞的支架，及時的采取手段修復。修復時，需注意修整好底板、兩幫等結構，從而最大限度的降低摩阻系數(shù)。

（2）由風阻公式可以看出，巷道風量與摩擦阻力之間，存在正相關關系。所以風量越大，所造成的通風阻力也就越大，而通風效率的損失也就越大。因此，應結合具體的生產(chǎn)特點，選擇最為適宜的通風量。在初期掘進時，控制局部通風機的風量，并對主通風機進行調(diào)節(jié)。使井巷內(nèi)富裕風量下降。同時，防止井內(nèi)風量集中而產(chǎn)生的紊流問題。

（3）井巷斷面周長越長，則通風的摩擦阻力越大。而井巷斷面面積越大，則通風的摩擦阻力越小。因此，在對井巷斷面進行設計時，應對周長與面積以及實際使用情況進行綜合考慮。由于同面積下，圓形設計，具有最小周長。因此，應盡量采取圓形斷面。而大巷、斜井等結構，因考慮其使用的方便性，故而采用僅次于圓形結構的拱形斷面，從而降低斷面周長，提升通風流暢性。

（4）巷道越長，則發(fā)生紊流情況的幾率就越高，通風摩擦阻力也就越大。因此，在滿足工作需要的前提下，應盡量減少巷道長度。對采空區(qū)，以及廢棄管巷，應及時予以封閉。

2.2 降低局部阻力

局部阻力，通常是由井巷內(nèi)，局部結構的變化和損壞所引起，從而導致通風流向、流速發(fā)生改變。所以，應對產(chǎn)生風阻的局部結構，進行改善和優(yōu)化，避免風力沖擊現(xiàn)象與渦流現(xiàn)象，提高風力流動效率。

（1）保障空氣流動的流暢性，首先應改善井巷結構，使巷內(nèi)斷面積的變化量盡量降低，避免出現(xiàn)面積突變現(xiàn)象，防止風力受到結構性阻礙和沖擊。其次，對于鐵風橋，要對其直徑進行控制，使之盡量減少。設計時，合理設置調(diào)風窗。最后，對其他產(chǎn)生風阻的局部結構，也應予以改良。

（2）對面積不同的兩巷道之間，應采取圓滑連接、光滑過渡的方式。對巷道轉彎位置，需增加弧度過渡結構。在滿足生產(chǎn)需求的條件下，盡量減少巷道匯合與分叉的情況。

（3）生產(chǎn)中備用材料和工具，應按照生產(chǎn)需求向井巷中運送，不可將大量材料和工具堆積在井巷內(nèi)部。日常做好檢查工作，及時清理各種阻力物。

3 提高通風動力的措施

為了保證井巷具有良好的通風狀況，克服各種通風阻力，因此需要為井巷提供一定的風壓。礦井通風的壓力來源有兩種，分別是自然風壓以及機械風壓。

3.1 自然風壓的利用

自然風壓是礦井所在位置，由自然環(huán)境條件所生成的風壓。因此，在設計時，應對當?shù)氐臍夂驐l件與地形環(huán)境，做好充分考慮，并結合氣候規(guī)律，對主通風機進行調(diào)整，達到節(jié)能目的。此外，還可以在你復雜井巷內(nèi)，通過鉆孔的形式，構成通風回流，增加自然風壓的利用率。為了應對非常情況，可有自然風代替通風機進行風力供給。

3.2 調(diào)整工況點

采用通風機進行風力供給時，通過對工況點的調(diào)整和優(yōu)化，能有效提升通風效率，并降低電能消耗，節(jié)約生產(chǎn)成本。

所謂工況點，是指在特定的風阻與轉速條件下，通風機的各項工作參數(shù)。當風力無法滿足開采需要時， 可采用增風調(diào)節(jié)方式，首先減少總風阻，并對外部漏風位置，采取封堵措施。而當井巷內(nèi)富裕風量較高時，則通過減風調(diào)節(jié)方式，避免井內(nèi)通風紊流。以軸流式機器為例，可以首先對其進行增阻調(diào)節(jié)，而后提高外部漏風量。

而實際工作中，在無法對風阻進行調(diào)整的情況下，還可以通過改變風機的特性，從而提升通風效率。仍以軸流風機為例，對葉片的安裝角度，進行相應的調(diào)整，則能實現(xiàn)風量調(diào)整。而通過調(diào)整電機轉速，或調(diào)整傳動比等形式，都能有效調(diào)整風量。對于離心式風機，可通過安裝前導器，并針對前導器的葉片，進行調(diào)整。從而達到調(diào)整風量的目的。

4 總結

通過提高井壁光滑程度，改善并優(yōu)化井內(nèi)結構，在保證礦井斷面面積的前提下，盡量縮短斷面周長，縮短井巷長度等方法，能有效降低井內(nèi)通風阻力。而合理的利用自然風壓，并結合開采需要，對通風機工況點進行調(diào)整，則既能保證經(jīng)濟性，又能提高通風動力。

參考文獻：

[1]高存友.煤炭礦井內(nèi)通風阻力和通風動力的研究[J].民營科技,2014,12(02):92.

[2]閆幸國.煤礦礦井通風阻力測定研究[J].科技風,2013, 13(11):122.

[3]柏銀.芻議煤礦通風安全管理信息系統(tǒng)的設計與應用[J].科技風,2015,03(16):145.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.062