（山東誠(chéng)泰安全技術(shù)咨詢有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

在礦井系統(tǒng)中，作為礦井“六大系統(tǒng)”之首的通風(fēng)系統(tǒng)，起作用至關(guān)重要。它主要用來(lái)滿足新鮮空氣的供給，解決諸如高溫、瓦斯積聚以及粉塵積聚等安全問(wèn)題。其工作流程是直接將新鮮空氣輸送到井下作業(yè)點(diǎn)，并對(duì)污濁空氣進(jìn)行相應(yīng)的稀釋和排出，其與礦井運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性以及工人的勞動(dòng)效率密切相關(guān)[1]。當(dāng)前，我國(guó)采礦行業(yè)發(fā)展較快，為追求經(jīng)濟(jì)效益，多數(shù)礦井都追求更高的礦井生產(chǎn)力，擴(kuò)大開采范圍，然而對(duì)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有足夠的重視，其發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上行業(yè)的發(fā)展步伐。從整體來(lái)看，礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題有：風(fēng)流停滯或反向、污風(fēng)循環(huán)、礦井供風(fēng)量不足、風(fēng)質(zhì)不合格、等問(wèn)題，不僅阻礙了礦山的安全生產(chǎn)，更嚴(yán)重危及作業(yè)人員的身體健康[2]。因此必須重視礦井通風(fēng)系統(tǒng)的升級(jí)改造，保證礦山的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文基于某礦井的調(diào)研情況，對(duì)其存在的問(wèn)題進(jìn)行了查找和分析，利用VNT軟件對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬優(yōu)化，并確定出最優(yōu)改造方案。

1 某礦井概況

運(yùn)河某礦井的結(jié)構(gòu)為兩水平上、下山開拓方式，其采用中央并列式的礦井通風(fēng)方式，并采取抽出式，其中將副井設(shè)置為進(jìn)風(fēng)，主井設(shè)置為回風(fēng)。該礦井的采用的生產(chǎn)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，整體選擇增阻式調(diào)風(fēng)法；井下部分設(shè)備設(shè)置在巷道進(jìn)風(fēng)側(cè)，都采取了全風(fēng)壓通風(fēng)法[3]。井下各個(gè)工作點(diǎn)全部使用獨(dú)立通風(fēng)。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性

礦井實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的前提和保證是其通風(fēng)系統(tǒng)完善有效。當(dāng)前針對(duì)通風(fēng)方法的設(shè)計(jì)要求主要考慮三點(diǎn)：排熱、排瓦斯及排粉塵能力。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的研發(fā)和設(shè)計(jì)水平與礦井的經(jīng)濟(jì)效益直接相關(guān)，其決定了礦井的基建資金、建設(shè)速度以及投入使用時(shí)間，同時(shí)也關(guān)系到礦井經(jīng)濟(jì)效益。從整體來(lái)看，產(chǎn)能的提高、自然條件的變化等因素對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)均有較大影響，因此需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行改造優(yōu)化。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化及改造方案

3.1 巷道降阻

首先對(duì)礦井通風(fēng)阻力進(jìn)行的相關(guān)測(cè)定，結(jié)果如下表1所示。通過(guò)分析可知，該系統(tǒng)的風(fēng)段阻力偏大，同時(shí)其局部阻力也相對(duì)偏大。對(duì)此，我們提出巷道降阻的方案對(duì)其進(jìn)行改造。通過(guò)擴(kuò)大回風(fēng)大巷，增加斷面，設(shè)置擋風(fēng)簾遮擋的方法來(lái)減小甚至消除巷道巨變引起的局部阻力過(guò)大。

表1 礦井通風(fēng)三段阻力分布情況

解網(wǎng)條件：完成上述工作，結(jié)合之前所測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)礦井工作面和硐室所需風(fēng)量進(jìn)行定量分配。采煤工作面風(fēng)量分配采用自然分風(fēng)。利用軟件進(jìn)行掛網(wǎng)解算，得出條件。

3.2 合理配風(fēng)優(yōu)化

使用上述配風(fēng)方案可以滿足礦井對(duì)風(fēng)量的相關(guān)指標(biāo)要求，滿足礦井正常運(yùn)轉(zhuǎn)。但是礦井某些工作點(diǎn)配風(fēng)量嚴(yán)重超出配風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，造成浪費(fèi)。同時(shí)有回風(fēng)流交匯現(xiàn)象，加上存在部分瓦斯，不僅存在安全隱患，還使得礦井抗災(zāi)變能力嚴(yán)重不足。

通過(guò)測(cè)定礦井通風(fēng)阻力大小，結(jié)合相關(guān)規(guī)定的生產(chǎn)部署，對(duì)該方案進(jìn)行模擬計(jì)算。本次風(fēng)量分配方式為：掘進(jìn)工作面以及硐室按固定風(fēng)量分配；抽采工作面分配方式為自然分風(fēng)。通過(guò)上述方案的合理配合，由上表可知，礦井的總回風(fēng)量通過(guò)改進(jìn)大大降低，且對(duì)于礦井系統(tǒng)其井下工作點(diǎn)的配風(fēng)風(fēng)量都能滿足相關(guān)要求。在礦井的通風(fēng)量降低之后，礦井內(nèi)部通道的總阻力實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的下降，其阻力大小下降值為1810Pa。當(dāng)主通風(fēng)機(jī)選擇方案為-9°運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)完全能滿足效率要求，同時(shí)也使得礦井能耗大大下降，并且節(jié)約了通風(fēng)的經(jīng)濟(jì)成本。

3.3 后期通風(fēng)系統(tǒng)的確定

針對(duì)該礦井的通風(fēng)系統(tǒng)的后期工作，結(jié)合實(shí)際提出相關(guān)方案。目前該礦井的開采采取水平投產(chǎn)，通風(fēng)方式為中央并列式，其中將副井設(shè)置為進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)使用中央風(fēng)井。當(dāng)?shù)V井二使用水平投產(chǎn)方式后，礦井內(nèi)部的通風(fēng)線路發(fā)生改變，路線加長(zhǎng)，阻力增大，此時(shí)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)工況變得復(fù)雜，為保證礦井安全運(yùn)轉(zhuǎn)，其通風(fēng)方案需要改進(jìn)。結(jié)合對(duì)礦井測(cè)量的結(jié)果以及上述模擬結(jié)果，綜合考慮多方面因素來(lái)考慮和優(yōu)化礦井的通風(fēng)系統(tǒng)方案。主要方案有兩個(gè)：①通風(fēng)方式不變，仍舊中央并列式通風(fēng)，副井進(jìn)風(fēng)，但是回風(fēng)時(shí)選擇風(fēng)井回風(fēng)；②考慮在井田重新設(shè)置單獨(dú)的風(fēng)井，來(lái)承擔(dān)回風(fēng)任務(wù)。

通過(guò)上述模擬結(jié)果，對(duì)上述方案進(jìn)行對(duì)比分析。方案1：其優(yōu)缺點(diǎn)非常明顯，優(yōu)點(diǎn)為無(wú)需設(shè)計(jì)新的立井作為回風(fēng)口，也避免了額外購(gòu)買風(fēng)機(jī)設(shè)備，節(jié)約了成本。但是礦井在生產(chǎn)后期工況下，礦井通風(fēng)線路將大大延長(zhǎng)，導(dǎo)致通風(fēng)阻力嚴(yán)重增加，對(duì)通風(fēng)造成極大困難。最嚴(yán)重的是如果此時(shí)礦井地溫增高、瓦斯含量增加將會(huì)對(duì)礦井提出新的難題，甚至影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于方案2來(lái)說(shuō)，增加新的回風(fēng)口，大大降低礦井阻力，降低通風(fēng)難度，同時(shí)在礦井內(nèi)部增加了新的安全出口，大大提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。但是其缺點(diǎn)是大大增加了經(jīng)濟(jì)成本。通過(guò)技術(shù)對(duì)比、安全可靠性能比較和經(jīng)濟(jì)成本的考量，我們采取中央分列式的通風(fēng)方式。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)礦井的通風(fēng)阻力調(diào)研以及與采用VNT軟件模擬計(jì)算，合理地對(duì)礦井通風(fēng)阻力大的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并且有針對(duì)性地提出通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的方案。綜合考慮安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的原則，最佳改造升級(jí)方案為中央分列式的通風(fēng)方式，并為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的升級(jí)改造提供了一定的參考。