王鵬

摘要：通過(guò)分析礦井通風(fēng)技術(shù)的新發(fā)展，最后重點(diǎn)分析了今后礦井通風(fēng)的難點(diǎn)以及礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。利用計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行解網(wǎng)分析后，又進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)投入與效益分析，確定了礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案，該方案被采用后應(yīng)可取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng);優(yōu)化;系統(tǒng)

一、礦井通風(fēng)方法

要使空氣在井下流動(dòng)形成風(fēng)流，必須對(duì)其施加一定的能量。根據(jù)這種外加能量的來(lái)源不同，礦井通風(fēng)有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種?？康V井的自然條件促使礦井中空氣流動(dòng)的方法稱(chēng)為自然通風(fēng)。如利用進(jìn)、回風(fēng)井內(nèi)空氣溫度不同而引起的壓差或借助自然風(fēng)力促使空氣流動(dòng)達(dá)到通風(fēng)的目的。自然通風(fēng)不僅風(fēng)量的大小隨氣溫而變化，而且風(fēng)向也不穩(wěn)定，甚至?xí)霈F(xiàn)礦井中完全沒(méi)有風(fēng)流的現(xiàn)象，這就不能保證安全生產(chǎn)的需要。機(jī)械通風(fēng)是利用通風(fēng)機(jī)造成強(qiáng)力風(fēng)流促使礦井中空氣流動(dòng)的通風(fēng)方法：礦用通風(fēng)機(jī)按結(jié)構(gòu)不同分離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)兩種。按通風(fēng)機(jī)的功用分為主要通風(fēng)機(jī)（ 供全礦井或礦井一翼或一個(gè)獨(dú)立區(qū)域通風(fēng)用風(fēng)機(jī)） 、輔助通風(fēng)機(jī)（ 輔助于主要通風(fēng)機(jī)，供下一個(gè)水平或采區(qū)通風(fēng)用風(fēng)機(jī)） 、局部通風(fēng)機(jī)（ 供井下局部地點(diǎn)通風(fēng)用風(fēng)機(jī)）。根據(jù)主要通風(fēng)機(jī)的工作方式不同，礦井通風(fēng)分抽出式通風(fēng)和壓入式通風(fēng)兩種。抽出式通風(fēng)將主要通風(fēng)機(jī)安裝在出風(fēng)井口附近，通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)造成負(fù)壓，井下風(fēng)流從進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入，從出風(fēng)井口排出。壓入式通風(fēng)將主要通風(fēng)機(jī)安裝在進(jìn)風(fēng)井口，通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，把地面空氣從進(jìn)風(fēng)井口壓入井內(nèi)，迫使井下空氣從出風(fēng)井口排出。抽出式通風(fēng)的礦井中，井下風(fēng)流處于負(fù)壓狀態(tài)，一旦主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，井下空氣的壓力就會(huì)提高，可以抑制采空區(qū)等處的瓦斯向外涌出，對(duì)礦井安全有利抽出式通風(fēng)，能將井下污濁風(fēng)流直接排到地面，井下人員始終處在優(yōu)質(zhì)的氣候環(huán)境中，對(duì)職工身心健康有較大益處。而壓入式通風(fēng)則相反，一旦主要通風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，井下空氣壓力就會(huì)降低，導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯大量涌出，使礦井安全受到威脅。因此，有瓦斯的礦井都應(yīng)采用抽出式通風(fēng)。

二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是礦井設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，它不僅關(guān)系著礦井建設(shè)速度、投產(chǎn)時(shí)間、基建投資的多少，而且對(duì)礦井投入生產(chǎn)后的生產(chǎn)面貌和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益也有長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，一直是從事礦井通風(fēng)工作的專(zhuān)業(yè)人員所關(guān)注的研究課題之一。近年來(lái)，在這方面雖有不少研究成果，但有關(guān)礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面還存在許多的問(wèn)題沒(méi)有解決，有的還沒(méi)有被涉及到。

（一）設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)的研制

礦井通風(fēng)系統(tǒng)整體優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法的實(shí)現(xiàn)仍要以計(jì)算機(jī)為工具，而在目前的計(jì)算機(jī)硬軟件水平下，建立自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)是非常困難的，因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件的建立應(yīng)以設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)為主。

（二）監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最優(yōu)布局理論

能滿足人們對(duì)其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的要求，利用計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)工程，實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化管理和自動(dòng)監(jiān)控，使系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行勢(shì)在必行。因此在系統(tǒng)的適當(dāng)位置上，安排一定數(shù)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，提供必要的數(shù)量信息，以反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，是計(jì)算機(jī)在線優(yōu)化管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。可見(jiàn)，對(duì)開(kāi)展礦井通風(fēng)測(cè)量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)最優(yōu)布局理論的研究是具有重要意義的。

三、采區(qū)工作面通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化布置能有效提高通風(fēng)能力和排出瓦斯的效果。隨著集約化生產(chǎn)和礦井向深部發(fā)展，要求采區(qū)和采煤工作面的通風(fēng)能力迅速增大。在采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)方面，出現(xiàn)了3條上山的布置方式，采區(qū)內(nèi)有了獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)，利于采區(qū)內(nèi)采煤工作面和掘進(jìn)工作面的獨(dú)立通風(fēng)，提高了采區(qū)的通風(fēng)能力和風(fēng)流的穩(wěn)定性，也為保證采區(qū)的局部反風(fēng)和作業(yè)人員的安全脫險(xiǎn)提供了有利條件。在采煤工作面的通風(fēng)布置方面，在常規(guī)的 U 型通風(fēng)布置的基礎(chǔ)上，提出了 U+L 型方式（或稱(chēng)尾巷布置方式），改變了采空區(qū)的流場(chǎng)分布，較有效地防止了采煤工作面隅角瓦斯積聚，促進(jìn)了采空區(qū)瓦斯的排放。為了防止專(zhuān)用瓦斯排放巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通風(fēng)布置方式，單獨(dú)供應(yīng)新鮮風(fēng)流直接稀釋采空區(qū)涌出的瓦斯。此外，還采用了W型和Z型等布置方式，在適宜條件下均取得了較理想的通風(fēng)效果，大大地改善了采煤工作面的通風(fēng)條件，保證了安全回采。

四、掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

為提高局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)效果，煤礦技術(shù)人員總結(jié)出了很多行之有效的局部通風(fēng)的技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)，有效的提高了單巷掘進(jìn)的送風(fēng)距離。掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化主要有以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

（一）保證局部通風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)

加強(qiáng)局部通風(fēng)機(jī)管理雙風(fēng)機(jī)雙電源及風(fēng)電斷電閉鎖工作。井下各掘進(jìn)區(qū)隊(duì)高度重視局部通風(fēng)機(jī)管理、雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換、風(fēng)電閉鎖試驗(yàn)工作，按規(guī)定要求每日按時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，做到斷電閉鎖靈敏可靠，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行了處理，記錄規(guī)范清晰，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了規(guī)定要求;監(jiān)測(cè)單位加強(qiáng)了局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及風(fēng)筒風(fēng)量的監(jiān)測(cè)、維護(hù)，達(dá)到了監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確、監(jiān)控可靠、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確無(wú)誤的要求;礦通風(fēng)部門(mén)加大了局部通風(fēng)機(jī)供電設(shè)備的檢查維修力度，實(shí)現(xiàn)局部通風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行、切換靈敏可靠，未發(fā)生停風(fēng)影響安全、生產(chǎn)的要求;機(jī)電管理單位加強(qiáng)了局部通風(fēng)機(jī)供電設(shè)備的維護(hù)，確保了局部通風(fēng)機(jī)的安全可靠供電，做到了被控設(shè)備動(dòng)作靈敏可靠，從而確保局部通風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）減少井下掘進(jìn)工作面的漏風(fēng)

2.1 減少漏風(fēng)、提高有效風(fēng)量是通風(fēng)管理部門(mén)的基本任務(wù)。漏風(fēng)會(huì)使工作面和用風(fēng)地點(diǎn)的有效風(fēng)量減少，工作面氣候條件降低，增加無(wú)益的電能消耗。風(fēng)筒接頭做到嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)反壓邊;風(fēng)筒使用年限較長(zhǎng)、漏風(fēng)較多、破口較大的風(fēng)筒應(yīng)及時(shí)更換新風(fēng)筒;加強(qiáng)風(fēng)筒的使用管理，防止風(fēng)筒破口減少漏風(fēng)能有效的控制漏風(fēng)問(wèn)題。

2.2 降低風(fēng)筒的風(fēng)阻。為了減少風(fēng)筒的風(fēng)阻以增加供風(fēng)量，風(fēng)筒吊掛應(yīng)逢環(huán)必掛，缺環(huán)必補(bǔ);吊掛平直，拉緊吊穩(wěn)。局部通風(fēng)機(jī)要用托架抬高，盡量和風(fēng)筒成一直線。風(fēng)筒拐彎應(yīng)圓緩，勿使風(fēng)筒褶皺。在一條巷道內(nèi)，應(yīng)盡量使用同規(guī)格的風(fēng)筒，如使用不同直徑的風(fēng)筒時(shí)，應(yīng)該使用異徑風(fēng)筒連接。

五、礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程一般要經(jīng)歷規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)運(yùn)行、改造、衰退老化直至報(bào)廢終止。因此，它的可靠性首先取決于原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與計(jì)算方法的可靠性。當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，實(shí)際井下風(fēng)量與風(fēng)質(zhì)參數(shù)的變化可以反映出系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性以及實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。影響礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素包括通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)設(shè)施和通風(fēng)動(dòng)力裝置三大部分。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其通風(fēng)阻力分布合理性、通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量和布置合理性、通風(fēng)動(dòng)力裝置（包括主、輔通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)）運(yùn)行可靠性，是通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。礦井通風(fēng)防災(zāi)救災(zāi)系統(tǒng)指為防止礦井重大事故發(fā)生及事故范圍擴(kuò)大，減少事故損失和降低人員傷亡程度所建立的安全保障體系。

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