朱思超+朱思洋

摘 要：自我國社會主義市場經(jīng)濟體制確立以來，市場經(jīng)濟快速發(fā)展，煤炭事業(yè)獲得了良好的發(fā)展前景。煤炭開采事業(yè)在發(fā)展中，淺層煤炭資源逐漸枯竭，逐漸進入到深井作業(yè)階段，這就對煤炭開采技術和工藝提出了更高的要求。在煤炭開采中，安全是一個永恒不變的核心內(nèi)容，但是由于行業(yè)自身特性，危險系數(shù)較大，巷道變形或是支護結構損壞等現(xiàn)象很容易誘發(fā)嚴重的安全事故，威脅到井下作業(yè)人員生命安全。文章主要就煤礦通風阻力偏高原因進行分析，結合實際情況，提出合理的解決對策。

關鍵詞：煤礦；通風阻力；原因；解決對策

礦井作業(yè)中，為了確保開采活動的順利開展，保障人員生命安全，需要提供充足的新鮮空氣，空氣沿著巷道在井下流動中，由于風流自身的慣性和粘滯性，或是巷道墻壁對風流的阻礙，很容易形成不同程度上的風流阻力，也是導致風流能量損失的主要原因?；诖耍槍Υ祟悊栴}，在礦井設計中按照風口流動方向，借助礦井通風壓力實現(xiàn)，促使通風壓力和通風阻力相互作用，了解到礦井需要的空氣流動壓力，做好井下通風設計。由此看來，加強煤礦通風阻力偏高原因和對策分析是必然選擇，有助于為后續(xù)工作開展提供參考依據(jù)。

1 礦井通風阻力測定

1.1 測定風阻

井下風阻的測定可以充分反映出井下巷道通風特性，后續(xù)的問題分析均和這一參數(shù)存在密切聯(lián)系。風阻力的測量，主要是包括測量巷道通風阻力和風量，以此來確定標準風阻值，作為礦井通風設計的重要參考數(shù)據(jù)資料。這種測量方式可以有效降低風量和風壓變化帶來的影響，但是對于測定數(shù)值精準度要求較高，所以，可以分為不同個小組逐段進行，力求測定數(shù)值更加精準。巷道斷面和支護方式不斷變化，只需要測算一次即可，只有在發(fā)生顯著的變化情況下才需要重新測定。對于掘進作業(yè)所使用的風筒，標出標準風阻作為備用[1]。

1.2 測算摩擦阻力系數(shù)

巷道支護方式對于巷道作業(yè)安全影響較大，不同的井巷，摩擦阻力系數(shù)同樣存在一定差異。為了更好地適應礦井通風設計要求，通過測量通風阻力和風量，可以獲得不同類型井巷的摩擦阻力系數(shù)，編輯成表格，作為基本資料。摩擦阻力系數(shù)測算精準度要求同樣較高，需要工作人員嚴格遵循規(guī)范要求，更加細致地開展工作。

1.3 通風阻力分配情況測量

為了可以有效解決通風阻力偏高問題，可以選擇沿著通風阻力大的路線，盡可能在短期內(nèi)測量各個區(qū)段通風阻力，得出線路上通風阻力的分配情況，不同區(qū)段通風阻力存在一定程度上的波動，所以實際測量工作中需要分為多個小組，分段開展測量作業(yè)[2]。

2 礦井通風阻力產(chǎn)生的原因

2.1 局部阻力產(chǎn)生的原因

井下風流洞施工過程中，由于巷道墻壁條件的變化，風流也會在局部地區(qū)受到局部阻力影響，如斷面突然變化、風流分叉等問題帶來的影響，致使風流流速大小、方向和分布出現(xiàn)變化，致使風流可以產(chǎn)生較強的沖擊力，造成風流能量的損失，形成更加均勻穩(wěn)定的風流，在經(jīng)過局部地點帶來的能量損失，稱之為局部阻力。井下巷道變化多樣，局部阻力點較多，巷道斷面可能突然擴大或是縮小，巷道的轉彎以及交叉等，均會帶來不同程度上的局部阻力[3]。

2.2 正面阻力產(chǎn)生的原因

井下巷道中存在的物體，風流流動中會從這些物體周圍繞過，這時就產(chǎn)生了附近阻力作用，而這種阻力就是正面阻力。礦井內(nèi)產(chǎn)生正面阻力的物體較為多樣，諸如，煤炭開采機械設備、運輸車、電動機車、坑木堆和其他器材設備等，均是產(chǎn)生正面阻力的物體。產(chǎn)生正面阻力的物體盡管十分多樣，但是引起風流能量正面損失的本質(zhì)是相同的。風流從正面阻力物體的周圍繞過，風流速度和大小發(fā)生變化，出現(xiàn)渦流紊亂現(xiàn)象，進而造成風流能量損失。

2.3 礦井通風阻力計算方法

對于礦井通風阻力的計算方法來看，可以選擇以下公式實現(xiàn)：

其中Hf表示摩擦阻力，Rf則表示巷道摩擦風阻，？姿表示風流沿途的阻力系數(shù)，？籽表示空氣密度，L為井下巷道總長度，U為巷道周長，S為巷道斷面面積，Q則是巷道風量。公式中含有多個要素，其中包括空氣密度、斷面面積和井巷長度等等。如果在測量得到了上述準確的參數(shù)，可以充分反映出礦井通風難度。從上述公式中不難看出，礦井通風風流紊亂情況下，摩擦阻力和風量之間存在密切聯(lián)系。

3 降低井巷通風阻力的對策

煤礦井下開采作業(yè)中，如何能夠有效降低井巷通風阻力，有助于保證井下作業(yè)人員的生命安全，開采作業(yè)活動能夠有序開展，提升開采質(zhì)量和安全。無論是礦井通風設計還是生產(chǎn)礦井通風技術管理，都應該提高對礦井通風阻力的認知水平和重視程度，盡可能降低礦井通風阻力[4]。但是由于礦井通風系統(tǒng)阻力受到阻力線路上的摩擦阻路和局部阻力因素影響，所以，在確定降低通風阻力對策之前，需要了解到井下通風阻力路線分布情況，找到最大的阻力分支，結合實際情況，尋求合理的降低通風阻力措施，為后續(xù)煤礦開采活動有序開展提供堅實的保障。

3.1 降低井巷摩擦阻力的措施

（1）減少摩擦阻力系數(shù)。在礦井通風阻力設計中，應該盡可能選擇摩擦阻力系數(shù)較小的支護方式，在施工中樣遵循施工要求進行作業(yè)，保證礦井巷掐你隔壁光滑、平整，確保工程施工質(zhì)量。一般情況下，有砌碹巷道阻力之較小，只要支架巷道的1/3左右，不同的巷道選擇而不同的支護方式，而對于一些服務年限較久的巷道則是選擇砌碹支護方式；錨噴支護的巷道，則是選擇光爆工藝，采用合理的支護工藝，確保支架整齊，也可以通過使用背板來背頂。（2）保證足夠空間的井巷斷面。在井巷斷面設計中，其他參數(shù)保持不變，井巷斷面在原有基礎上擴大33%，可以有效降低R局部阻力值50%，井巷通過一定風量時，巷道阻力和風流能量消耗可以減少50%。但是需要注意的是，斷面增價會造成基礎建設成本增加，需要充分考慮到建設經(jīng)濟效益，從整體經(jīng)濟效益角度去考慮井巷斷面設計。通風設計中，盡可能選擇經(jīng)濟斷面，尤其是在生產(chǎn)礦井通風系統(tǒng)改在和完善中，廣泛應用在風流主線路上的風阻值較大的區(qū)域上[5]。（3）選擇周長較小的井巷。井巷斷面相同條件下，圓形斷面周長值最小，而矩形和梯形斷面周長則逐漸變大。故此，在井筒設計中應該選擇圓形斷面，而石門、大巷設計中則應該選擇拱形斷面，服務年限較短的井巷可以選擇梯形斷面，同樣可以滿足實際要求。（4）巷道長度減少。由于巷道摩擦阻力和巷道長度之間存在密切聯(lián)系，巷道長度越高，摩擦阻力同步增長。故此，在通風系統(tǒng)設計中，應該在滿足實際工作建設要求基礎上，盡可能減少巷道長度。

3.2 降低井巷局部阻力措施

在煤礦井巷通風系統(tǒng)設計中，降低井巷局部阻力，應該盡可能避免井巷斷面突然擴大或縮小，過于頻發(fā)的波動會增加阻力值；避免井巷直角轉彎，在轉彎內(nèi)側和外側設計成圓弧形，這樣可以有效在轉彎處引導風流方向；巷道內(nèi)避免放置大型的設備和材料，盡可能降低巷道內(nèi)物體帶來的風阻值；加強巷道通風管理，一旦發(fā)現(xiàn)冒頂和積水現(xiàn)象需要及時上報和處理，確保井下煤炭開采作業(yè)活動能夠有序開展。

4 結束語

綜上所述，煤礦通風系統(tǒng)設計中，為了可以有效降低礦井通風阻力，應該注重優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)，盡可能降低摩擦系數(shù)和局部阻力，尤其是巷道內(nèi)避免停放大型機械設備，材料堆放整齊，收集相關數(shù)據(jù)資料，為后續(xù)的通風系統(tǒng)設計提供充分的參考依據(jù)。

參考文獻

[1]張公慈，張根東.龍王莊煤礦通風阻力偏高的原因分析及解決對策[J].山東煤炭科技，2014，22（1）：75-76.

[2]鄭磊，田向紅，王偉黎，等.煤礦掘進工作面除塵系統(tǒng)降阻提效方案研究與應用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2015，42（5）：72-75.

[3]杜福榮，李振杰.基于氣壓法測定汾西紫金礦井通風阻力[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2016，21（3）：82-84.

[4]張海慶，宋洋洋，焦向東，等.平煤八礦東風井通風系統(tǒng)阻力測定與方案優(yōu)化[J].煤炭科學技術，2012，40（9）：52-55，31.

[5]張宏凱，陳威.運河煤礦礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化實踐[J].煤礦現(xiàn)代化，2015，23（2）：40-41.