金元甲

山西天地王坡煤業(yè)有限公司

礦井通風技術及通風系統(tǒng)優(yōu)化設計探討

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近年來能源問題逐漸突出，為了保障能源的正常供應，在進行煤礦開采的過程中只能更加深入。在當前的礦井安全生產(chǎn)中，礦井的通風系統(tǒng)作用重要，肩負著向井下輸送空氣的任務，同時，排出有害的氣體，有效發(fā)揮對人員安全的保護。對于通風系統(tǒng)，要保證經(jīng)濟上的合理性，設計簡潔，功能可靠。為了確保通風效果的經(jīng)濟性原則，要盡量減少通風方面的支出，同時，又要保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，實施有效的通風管理。本文主要就對礦井通風技術及通風系統(tǒng)優(yōu)化設計進行分析和探討。

礦井通風技術；通風系統(tǒng)；優(yōu)化設計

1 礦井通風技術

1.1 中央式通風技

所謂的中央式通風方式主要指的是在礦井通風過程中，進風井以及出風井的位置基本上位于礦井走向的中央位置；在實際的應用過程中，此種通風方式還可以分為中央并列式以及中央邊界式兩種通風方式。同時，此種通風方式主要適用于在煤層傾斜狀況較為嚴重、礦井長度較短、邊界沒有設置相應的安全出口的礦井；中央式通風在應用過程中，所表現(xiàn)出來的優(yōu)點為：在應用初期所需要的成本較少，管理較為方便；能夠節(jié)省施工場地，不會造成嚴重的壓煤現(xiàn)象；但是，出來較為嚴重的噪音污染。

1.2 對角式通風技術

所謂的對角式通風主要指的是礦井的進風口存在于礦井的中央位置，出風井存在于礦井較淺位置的兩翼邊界采區(qū)的中央。在實際的應用過程中，對角式通風能夠依據(jù)實際情況分為兩翼對角式和分區(qū)對角式兩種形式。此種通風方式主要應用于礦井煤礦走向較長、并且礦井面積較大、產(chǎn)量較大的礦井，對角式礦井的優(yōu)點是：在構(gòu)建初期的成本較高，整個系統(tǒng)構(gòu)建的周期較長，并且沒有噪音現(xiàn)象，礦井在通風過程中，阻力較小。

1.3 混合式通風技術

在礦井通風工作中，混合式通風方式主要應用在一些大型礦井和時間較長的礦井中，所謂的混合式通風方式是由三種或者三種以上的通風方式所構(gòu)成的組合而成的通風方式。通常來說，混合式通風方式適用于礦井走向較長或者一些年限較長的礦井、煤層多、井筒較多、面積較大的礦井中?；旌鲜降耐L方式在應用過程中的優(yōu)點融合了中央式通風方式以及對角式通風方式的優(yōu)點。

2 礦井通風技術研究的新進展

2.1 多風機多級機站

多風機多級機站的應用不僅提高了通風效率，還節(jié)約了電能的消耗。自20世紀80年代該技術在我國開始研發(fā)以來，已經(jīng)有幾十個大型礦井才用了這一技術，取得了很好的經(jīng)濟社會效益。另外，由于多風機多級機站相比單一大型風機的節(jié)能效果明顯，大型風機的風量和風壓均較大，因而功率消耗比較大;而多風機多級機站采用機站間風機串聯(lián)和機站內(nèi)風機并聯(lián)的組合方式，選用的風機風量和風壓均較小，從而降低了風機的功率消耗。

2.2 主扇輔扇聯(lián)合工作

主扇輔扇聯(lián)合工作是進行礦井通風節(jié)能的有效辦法。研究發(fā)現(xiàn)采用主扇輔扇聯(lián)合工作可以保證作業(yè)風量不變、礦井污染物含量均不超標的情況下將通風系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)費用降低到原來的20%左右。

2.3 降低風阻技術

眾所周知在通風系統(tǒng)中風阻的存在會加大通風系統(tǒng)的風壓消耗，從而降低通風系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。目前，通過在最大阻力路線上的高阻力區(qū)域采用擴大巷道橫截面積的方法可以有效降低風阻。東北大學開發(fā)設計了流線型擴散塔和流線型風橋等通風建筑可以有效降低通風風阻，并且已經(jīng)在礦山中得到了實際的應用。

3 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化改進措施

3.1 開展定性到定量的綜合集成技術研究

定性到定量的綜合集成技術是指采取人網(wǎng)結(jié)合、人機結(jié)合的方式，加強以人為主的知識、信息和智慧的綜合集成。合理的礦井通防研究方法應該是通過借鑒人腦思維的部分優(yōu)點，通過聯(lián)想記憶、邏輯推理和數(shù)值計算之間的結(jié)合在確定性分析和不確定分析的基礎上將人的數(shù)據(jù)計算、工程經(jīng)驗、現(xiàn)場檢測驗證等與計算機技術廣泛結(jié)合，由此建立一個智能化的礦井通風集成網(wǎng)絡系統(tǒng)，并通過自適應和自學習機制完善通風系統(tǒng)。

3.2 拓展監(jiān)測點的最優(yōu)布局理論

當?shù)V產(chǎn)的規(guī)模越來越大，它的通風系統(tǒng)的規(guī)模也越來越大，系統(tǒng)管理這些日益增多的通風系統(tǒng)的難度也越來越大，尤其是對于多級機站通風系統(tǒng)的管理，在通風系統(tǒng)適當?shù)奈恢冒惭b通風系統(tǒng)檢測設備來檢測礦井通風系統(tǒng)運作是否正常，該礦井下的空氣質(zhì)量是否適合作業(yè)人員作業(yè)，井下的有害空氣及粉塵含量有沒有超標，都是檢測對象。因此檢測系統(tǒng)是否能夠正常運作是優(yōu)化管理中非常重要的一個環(huán)節(jié)。

3.3 合理選擇通風技術

礦井通風阻力測量是進行通風系統(tǒng)優(yōu)化的關鍵步驟，通過對通風阻力的測量可以掌握系統(tǒng)中風流阻力大小及分布情況，為通風系統(tǒng)設計提供有效的風阻值及通風阻力系數(shù)，從而確保系統(tǒng)的設計與實際相符。因此礦井通風系統(tǒng)設計時要充分考慮其動態(tài)特征，這樣才能確保通風系統(tǒng)的科學性和先進性，實現(xiàn)通風系統(tǒng)的優(yōu)化，為礦井正常生產(chǎn)提供良好環(huán)境。

3.4 研究設計支持系統(tǒng)

如果礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計、規(guī)劃和調(diào)節(jié)的計算能夠?qū)崿F(xiàn)計算機化的綜合處理，并且優(yōu)化方法能夠從線性向非線性不斷轉(zhuǎn)化，將會使優(yōu)化結(jié)果更加有效合理。礦井通風系統(tǒng)全面優(yōu)化設計方法和理論的完成都需要以計算機作為主要工具，然而國內(nèi)計算機軟硬件水平較低，很難建立自動設計系統(tǒng)，所以應該以決策支持系統(tǒng)為主要支撐建立一套礦井通風系統(tǒng)適用軟件，同時設計和研發(fā)附帶的安全系統(tǒng)以保證礦井通風系統(tǒng)控制的規(guī)范化。

結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對于煤炭等礦產(chǎn)資源的需求越來越大。而礦產(chǎn)資源的開發(fā)離不開礦井設施的建設。礦井的通風系統(tǒng)是保障礦井的生產(chǎn)安全、決定礦井的經(jīng)濟效益的重要方面。我國的礦井通風歷史發(fā)展悠久，但是直到上世紀初才開始逐步發(fā)展了現(xiàn)代的礦井通風系統(tǒng)。目前，礦井通風技術不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型的通風技術。在礦井的建造和生產(chǎn)階段，要不斷對礦井的通風系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，以提高礦井的安全性和經(jīng)濟效益。

[1]姜周民.礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計探討[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2011，07：255.

[2]鄒煒.礦井通風技術及通風系統(tǒng)優(yōu)化設計探討[J].能源與節(jié)能，2014，08：33-34+39.