張俊

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展，煤炭需求量越來越大，自然開采技術(shù)得到極大的提高。但是近些年煤炭企業(yè)屢屢發(fā)生安全事故，因此開采安全管理得到高度重視。從各種安全事件來看，通風(fēng)系統(tǒng)是否合理是誘發(fā)安全事故的重要因素，因此分析礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題具有現(xiàn)實價值。本文概述了礦井通風(fēng)系統(tǒng)，并分析通風(fēng)系統(tǒng)中存在的問題，有針對性地提出解決問題的對策。

關(guān)鍵詞：煤礦礦井；通風(fēng)系統(tǒng)；問題及對策

中圖分類號：TD726 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

在煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)中，礦井通風(fēng)系統(tǒng)是主要因素之一，直接對井下工作安全性造成影響，更是工人生命、財產(chǎn)安全的重要保障，可以說通風(fēng)系統(tǒng)是井下工作的生命線，其重要性不言而喻。但從通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀來看，極易受到各種因素的影響而出現(xiàn)各種問題，從而降低生產(chǎn)的安全性，乃至造成安全事故。

一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)概述

如今在煤礦礦井中所用的通風(fēng)系統(tǒng)，主要是由通風(fēng)動力、網(wǎng)絡(luò)、方法及設(shè)施等共同組成，能夠充分發(fā)揮通風(fēng)換氣作用。因通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且使用在特殊的環(huán)境中，因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)必須要具備一定的要求，鑒于通風(fēng)系統(tǒng)要確保礦井生產(chǎn)安全，通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)量也需要滿足應(yīng)用要求，有效降低礦井中的粉塵、瓦斯的含量，不會對煤礦礦井開采安全造成威脅；要確保風(fēng)流通暢、良好排除煤礦礦井的空氣，就需要通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流流過路線具備極高的合理性和完整性，只有達(dá)到這些要求才能夠讓風(fēng)流經(jīng)過入風(fēng)井口流入礦井，才能夠順利通過各種用風(fēng)的作業(yè)點，排出礦井下的空氣。因此在建設(shè)與使用通風(fēng)系統(tǒng)過程中，就應(yīng)該按照相關(guān)的要求進(jìn)行設(shè)置，促使通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿足要求，從而發(fā)揮通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)換氣作用，確保礦井下的空氣良好，為開采煤礦營造一個安全的環(huán)境。

二、煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的問題分析

1.摩擦阻力

摩擦阻力就是風(fēng)流通過井巷時，在流動過程中必然受到固定墻壁的限制，從而造成內(nèi)外摩擦而產(chǎn)生阻力。一般情況下，空氣流體運動時就會出現(xiàn)兩種不同狀態(tài)，即為層流流動與紊流流動。因為流層為流體各個層的質(zhì)點互相不混合，而呈現(xiàn)出流速狀態(tài)，形成有秩序流動，各個流速質(zhì)點并沒有進(jìn)行能量交換。當(dāng)流體運動時，假如遭受某種因素影響，讓紊流與層流流體的質(zhì)點相反，即使維持總流的方向保持不變，而流體的內(nèi)部必定會存在時在時消失的渦流。許多專家學(xué)者通過多種實驗，最后確定摩擦阻力的公式。將巷道斷面積設(shè)為S，周長設(shè)為U，風(fēng)流運動時的粘性系數(shù)設(shè)為V，假如井巷的風(fēng)流并沒有出現(xiàn)層流的狀態(tài)，即為紊流，在這種情況下就能夠確定出摩擦阻力公式是：

h摩=a*L*U*Q2/S3

如果已經(jīng)確定好了井巷；其巷道長度為L，面積為S，周長為U及巷道采用的支護(hù)形式，均能夠確定，那么就通過上面這個公式就能夠計算出摩擦阻力參數(shù)：

R摩= a*L*U /S3。

如果摩擦阻力的值維持不變情況時，就能夠視為可以體現(xiàn)井巷的幾何特征參數(shù)，從而體現(xiàn)出井巷通風(fēng)難易程度，即為：

h摩= R摩*Q2。

通過這個公式可知，假如風(fēng)流完全為紊流時，按照摩擦阻力定期可知，當(dāng)固定摩擦風(fēng)阻時，那么摩擦阻力和風(fēng)流平方二者就呈現(xiàn)正比關(guān)系。

2.局部阻力

當(dāng)風(fēng)流流動時，因井巷邊壁條件發(fā)生變化，在局部地區(qū)風(fēng)流必然會遭受局部阻力的影響與破壞，勢必會影響風(fēng)流的流速，主要是造成流速方向，大小以及分布上發(fā)生變化，導(dǎo)致風(fēng)流自身就遭受巨大的沖擊，形成紊亂渦流，勢必會對風(fēng)流能量造成損失，而這種風(fēng)流通過局部地點，必然會對能力造成損失，這種就稱之為局部阻力。在這種概念基礎(chǔ)上，分析通風(fēng)系統(tǒng)運行時的風(fēng)流 運行情況，確定能夠遭受局部阻力比較多，例如巷道斷面變化、巷道交叉處、巷道拐彎處及巷道交匯處等等。一旦出現(xiàn)局部阻力情況，通風(fēng)系統(tǒng)運動就會遭受影響，影響通風(fēng)換氣的效果。

三、解決煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)問題的對策分析

1.降低摩擦阻力對策

（1）降低摩擦阻力系數(shù)。在設(shè)計礦井通風(fēng)時就要合理選擇支護(hù)方式，盡可能降低摩擦阻力系數(shù)。比如錨桿、鋼帶等等各種方式。在進(jìn)行施工時一定要確保施工的質(zhì)量，盡量使用光面爆破技術(shù)，通過施工將巷道的墻壁變得光滑平整，而墻壁上的凹凸度必須要達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，要控制在50mm內(nèi)。在巷道中采用支架，就必須要注意支架施工的質(zhì)量，支架不僅要整齊，還要確保剎幫背頂，同時還必須要達(dá)到支護(hù)的密度。如果支架被破壞就要及時修復(fù)，失修率必須控制在7%內(nèi)。

（2）合理選擇井巷風(fēng)量。從上面公式來看，摩擦阻力和風(fēng)量平方呈正比關(guān)系，所以在設(shè)計通風(fēng)時，絕對不能夠隨意更改風(fēng)量，不要認(rèn)為風(fēng)量越大越好，在確保井下各個用風(fēng)地點所需風(fēng)量情況下，應(yīng)該盡可能降低風(fēng)量。擋掘進(jìn)初期，通風(fēng)上采用局部通風(fēng)機時，就需要控制風(fēng)量。對主通風(fēng)機工況及時進(jìn)行調(diào)節(jié)，降低井道中富?？傦L(fēng)量。防止巷道的風(fēng)量太集中，要盡量讓礦井中總進(jìn)風(fēng)量早分開，總回風(fēng)晚匯合。

（3）選擇周界比較小的斷面。當(dāng)巷道的斷面相同時，采用圓形斷面其周長最短，其次就是采用拱形斷面，周長最大莫過于矩形與梯形。因此在設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)時， 立井井筒就要采用圓形的斷面，而石門、斜井及大巷等各種主要井巷必須要拱形斷面，對于次要巷道就沒有必要非用拱形斷面，可以采用梯形和矩形斷面。

（4）確保井巷的通風(fēng)斷面。從前面的計算公式來看，摩擦阻力與通風(fēng)斷面3次方之間存在反比關(guān)系，因此擴大斷面就能夠有效降低通風(fēng)阻力。擋通風(fēng)量處于恒定時，巷道的斷面就必定會擴大到33%，就能夠降低一半的通風(fēng)阻力，這種措施常常被使用在通風(fēng)線路上，而且是高阻力段，發(fā)揮其減阻的作用。當(dāng)遭到經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件限制，無法任意擴大巷道的斷面時，可選擇雙巷并聯(lián)的通風(fēng)方式。

（5）減少巷道長度。從計算公式來看，因為摩擦阻力和巷道長度二者呈現(xiàn)正比關(guān)系，所以通風(fēng)系統(tǒng)在可以滿足開采所需情況下，就要盡可能降低風(fēng)流流過的長度。

（6）采用并聯(lián)風(fēng)道通風(fēng)。在礦井的通風(fēng)系統(tǒng)中，可以采用并聯(lián)風(fēng)道，使用并聯(lián)風(fēng)道后礦井通風(fēng)的風(fēng)阻可采用如下公式進(jìn)行計算；

2.局部阻力

出現(xiàn)局部阻力的原因，就是因為局部阻力的巷道斷面發(fā)生變化，從而造成井巷的風(fēng)流速度大小、分布及方向發(fā)生變化。因此就必須要采用措施降低局部的阻力，改善斷面的變化狀態(tài)，降低風(fēng)流，所采用的措施比較多，但是主要措施有如下幾種：

（1）盡可能降低存在局部阻力點的數(shù)量；在礦井下就要盡可能少用直徑較小的鐵風(fēng)橋，盡可能減少風(fēng)窗的數(shù)量，還要讓巷道斷面盡可能均衡，降低斷面比值。

（2）當(dāng)巷道連接不同斷面時，就應(yīng)該將連接邊緣設(shè)計成斜線或者圓弧型；巷道拐彎時，設(shè)計轉(zhuǎn)角要盡可能小，越小越好。盡可能不用直角彎。巷道中盡量不要出現(xiàn)突然分叉與突然匯合，而分叉與匯合處內(nèi)側(cè)均應(yīng)該設(shè)計成圓弧型或者斜線。

（3）降低局部阻力點上風(fēng)流速度，降低巷道平面的粗糙程度，從而降低風(fēng)流速度，有效降低阻力。

參考文獻(xiàn)

[1]何興，李康來.煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)問題分析與解決對策[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，1（3）：98.

[2]陸剛，韓可琦，肖桂彬，等.礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的模糊綜合評價[J].采礦與安全工程學(xué)報，2011，1（2）：109-110.

[3]寧尚根.礦井通風(fēng)與安全[M].北京：中國勞動出版社，2013.

[4]趙梓成，謝賢平.礦井通風(fēng)理論與技術(shù)進(jìn)展評述[J].云南冶金，2012，3（6）：211-212.endprint