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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題。其工作流程是直接將新鮮空氣輸送到井下作業(yè)點，并對污濁空氣進行相應(yīng)的稀釋和排出，其與礦井運轉(zhuǎn)的安全性以及工人的勞動效率密切相關(guān)[1]。當(dāng)前，我國采礦行業(yè)發(fā)展較快，為追求經(jīng)濟效益，多數(shù)礦井都追求更高的礦井生產(chǎn)力，擴大開采范圍，然而對礦井的通風(fēng)系統(tǒng)沒有足夠的重視，其發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上行業(yè)的發(fā)展步伐。從整體來看，礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問題有：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)的升級改造，保證礦山的安全穩(wěn)定運行。本文基于某礦井的調(diào)研情況，對其存在的問題進行了查找和分析，利用VNT軟件對通風(fēng)系統(tǒng)進行模擬優(yōu)化，并確定出最優(yōu)改造方案。

1 某礦井概況

運河某礦井的結(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)置在巷道進風(fēng)側(cè)，都采取了全風(fēng)壓通風(fēng)法[3]。井下各個工作點全部使用獨立通風(fēng)。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的必要性

礦井實現(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)前針對通風(fēng)方法的設(shè)計要求主要考慮三點：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)計水平與礦井的經(jīng)濟效益直接相關(guān)，其決定了礦井的基建資金、建設(shè)速度以及投入使用時間，同時也關(guān)系到礦井經(jīng)濟效益。從整體來看，產(chǎn)能的提高、自然條件的變化等因素對礦井通風(fēng)系統(tǒng)均有較大影響，因此需要及時對其進行改造優(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

首先對礦井通風(fēng)阻力進行的相關(guān)測定，結(jié)果如下表1所示。通過分析可知，該系統(tǒng)的風(fēng)段阻力偏大，同時其局部阻力也相對偏大。對此，我們提出巷道降阻的方案對其進行改造。通過擴大回風(fēng)大巷，增加斷面，設(shè)置擋風(fēng)簾遮擋的方法來減小甚至消除巷道巨變引起的局部阻力過大。

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)合之前所測的實際數(shù)據(jù)，對礦井工作面和硐室所需風(fēng)量進行定量分配。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風(fēng)量的相關(guān)指標(biāo)要求，滿足礦井正常運轉(zhuǎn)。但是礦井某些工作點配風(fēng)量嚴(yán)重超出配風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)，造成浪費。同時有回風(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。

通過測定礦井通風(fēng)阻力大小，結(jié)合相關(guān)規(guī)定的生產(chǎn)部署，對該方案進行模擬計算。本次風(fēng)量分配方式為：掘進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)。通過上述方案的合理配合，由上表可知，礦井的總回風(fēng)量通過改進大大降低，且對于礦井系統(tǒng)其井下工作點的配風(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)機選擇方案為-9°運行時，風(fēng)機完全能滿足效率要求，同時也使得礦井能耗大大下降，并且節(jié)約了通風(fēng)的經(jīng)濟成本。

3.3 后期通風(fēng)系統(tǒng)的確定

針對該礦井的通風(fēng)系統(tǒng)的后期工作，結(jié)合實際提出相關(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，阻力增大，此時礦井的通風(fēng)系統(tǒng)工況變得復(fù)雜，為保證礦井安全運轉(zhuǎn)，其通風(fēng)方案需要改進。結(jié)合對礦井測量的結(jié)果以及上述模擬結(jié)果，綜合考慮多方面因素來考慮和優(yōu)化礦井的通風(fēng)系統(tǒng)方案。主要方案有兩個：①通風(fēng)方式不變，仍舊中央并列式通風(fēng)，副井進風(fēng)，但是回風(fēng)時選擇風(fēng)井回風(fēng)；②考慮在井田重新設(shè)置單獨的風(fēng)井，來承擔(dān)回風(fēng)任務(wù)。

通過上述模擬結(jié)果，對上述方案進行對比分析。方案1：其優(yōu)缺點非常明顯，優(yōu)點為無需設(shè)計新的立井作為回風(fēng)口，也避免了額外購買風(fēng)機設(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，導(dǎo)致通風(fēng)阻力嚴(yán)重增加，對通風(fēng)造成極大困難。最嚴(yán)重的是如果此時礦井地溫增高、瓦斯含量增加將會對礦井提出新的難題，甚至影響其正常運轉(zhuǎn)。對于方案2來說，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。但是其缺點是大大增加了經(jīng)濟成本。通過技術(shù)對比、安全可靠性能比較和經(jīng)濟成本的考量，我們采取中央分列式的通風(fēng)方式。

4 結(jié)論

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