董鳴鏑

【摘? 要】煤礦節(jié)能會受到自然因素、技術(shù)因素、設(shè)施設(shè)備因素、管理因素等的影響。論文僅從節(jié)能技術(shù)中的通風(fēng)系統(tǒng)入手，分析了影響礦井通風(fēng)阻力的因素，包括生產(chǎn)布局、過風(fēng)斷面、地表和采空區(qū)內(nèi)部漏風(fēng)、局部阻力、井下構(gòu)筑物的布局和數(shù)量，根據(jù)這些影響因素，從利用自然風(fēng)壓和改進風(fēng)機效率、礦井通風(fēng)路線優(yōu)化、提高通風(fēng)機運行效率、優(yōu)化生產(chǎn)布局、減小井下構(gòu)筑物風(fēng)阻、解決漏風(fēng)問題六個方面有針對性地提出礦井節(jié)能的技術(shù)措施，希望能為生產(chǎn)實際提供參考意見，實現(xiàn)低碳、環(huán)保、節(jié)能的目的。

【Abstract】Coal mine energy saving will be affected by natural factors， technical factors， facilities and equipment factors， management factors and so on. Starting from the ventilation system of energy saving technology， this paper analyzes the factors that affect the mine ventilation resistance， including production layout， cross-section， surface and goaf internal air leakage， local resistance， underground structure layout and quantity. According to these factors， the paper puts forward the technical measures of mine energy saving from six aspects， that is to make use of natural wind pressure and improve fan efficiency， optimize mine ventilation route， improve fan operating efficiency， optimize production layout， reduce the resistance of underground structures， and solve the problem of air leakage， it is hoped that this can provide reference for production practice and realize low carbon， environmental protection and energy saving.

【關(guān)鍵詞】礦井;通風(fēng)系統(tǒng);節(jié)能;技術(shù)措施;影響因素

【Keywords】coal mine; ventilation system; energy saving; technical measures; influence factor

【中圖分類號】TD724? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0165-02

1 引言

瓦斯、粉塵、高溫等是影響煤炭安全生產(chǎn)的主要因素，要創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，必須使空氣中的瓦斯、粉塵等有害物質(zhì)的濃度降到安全范圍，溫度降到適宜的范圍，解決這一問題的途徑就是通風(fēng)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)。通風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)備是通風(fēng)機、局部通風(fēng)機及其附屬設(shè)施。由于礦井老、舊、雜，設(shè)備多，部分風(fēng)機運行效率低、能耗損失嚴(yán)重等問題。礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理與否，關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)，也關(guān)系到礦井的經(jīng)濟效益。對國內(nèi)外歷次煤礦重大災(zāi)害事故的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律以及事故的原因分析可知，煤礦重大災(zāi)害事故的發(fā)生與礦井通風(fēng)有著密切的關(guān)系，礦井通風(fēng)系統(tǒng)不完善、井下用風(fēng)地點風(fēng)量不足、風(fēng)流不穩(wěn)定是導(dǎo)致煤礦重大事故的主要原因之一。因此，建立一個完善的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，保證礦井主要通風(fēng)機運行工況合理、風(fēng)流穩(wěn)定、風(fēng)量足夠、風(fēng)質(zhì)合格，對保障礦井安全十分重要。

目前國內(nèi)煤礦通風(fēng)節(jié)能存在的問題主要有兩個方面：首先是通風(fēng)節(jié)能設(shè)備有待更新，負載率低，耗能大，維修保養(yǎng)不及時;其次是巷道斷面設(shè)計不盡合理，影響通風(fēng)阻力。

2 礦井通風(fēng)阻力的影響因素

①生產(chǎn)布局。隨著地質(zhì)條件和開采規(guī)模的變化，礦井通風(fēng)系統(tǒng)也隨之發(fā)生變化。生產(chǎn)布局不合理必然造成通風(fēng)系統(tǒng)不合理，對于一些井深、巷道長的老礦山，通風(fēng)難度大的問題尤其突出。

②過風(fēng)斷面。由于涉及的巷道斷面偏小，巷道失修，堵塞風(fēng)路，增加通風(fēng)阻力，平均風(fēng)壓明顯上升、風(fēng)量大幅下降，致使通風(fēng)能耗大、費用高。另外，在總回風(fēng)井和總回風(fēng)局部地段發(fā)生鉚釘、片板、泥水阻塞、通風(fēng)設(shè)施撤出不徹底等，也會使礦井通風(fēng)阻力增大，造成通風(fēng)經(jīng)濟效益低，安全性差。

③地表和采空區(qū)內(nèi)部漏風(fēng)。要盡量不用帶調(diào)節(jié)風(fēng)窗的設(shè)施，提高有效風(fēng)量?？衫脤?dǎo)風(fēng)板引風(fēng)，利用空氣幕隔風(fēng)。

④局部阻力。局部阻力通常是在不同斷面的突變處，在這些突變點風(fēng)流會形成極為紊亂的渦流現(xiàn)象，造成風(fēng)流的能量損失。因此在巷道轉(zhuǎn)彎處設(shè)置圓弧光滑型導(dǎo)風(fēng)板，使風(fēng)流順暢通過，從而降低局部阻力。

⑤井下構(gòu)筑物的布局和數(shù)量也是影響通風(fēng)效果的一個重要因素。礦山生產(chǎn)實踐已經(jīng)證明，通風(fēng)構(gòu)筑物的布置可以對井下風(fēng)流起到調(diào)節(jié)作用。然而實際的礦山節(jié)能管理上，人們并沒有充分認識到這一點，以至于在節(jié)能設(shè)計時不夠重視，設(shè)計安裝流程也不規(guī)范，導(dǎo)致構(gòu)筑物在通風(fēng)效能上沒有體現(xiàn)其作用，串風(fēng)、漏風(fēng)狀況時有發(fā)生，致使井下通風(fēng)阻力變大，通風(fēng)系統(tǒng)不能實現(xiàn)預(yù)期目的，耗能隨之增加。

3 優(yōu)化礦井通風(fēng)節(jié)能的措施

3.1 利用自然風(fēng)壓和改進風(fēng)機效率

自然風(fēng)是大量存在的，季節(jié)和氣候的不同，自然風(fēng)也會發(fā)生很大變化，應(yīng)當(dāng)充分利用自然風(fēng)，將其引入地下成為井下通風(fēng)量，成為礦井通風(fēng)動力的重要部分，這能代替部分風(fēng)機通風(fēng)量，減少能耗。然而，一旦自然風(fēng)不能被很好地利用，就有可能引發(fā)礦難。因此，根據(jù)礦井地形，做好風(fēng)壓檢測，找到自然風(fēng)的運行規(guī)律，合理有效地引導(dǎo)自然風(fēng)，才能實現(xiàn)通風(fēng)、節(jié)能的目的。淘汰老式風(fēng)機，改用新型高效風(fēng)機，相較于舊式風(fēng)機，新型風(fēng)機的效率提高了近1倍，而且能耗大大降低。

3.2 礦井通風(fēng)路線優(yōu)化

包括縮短通風(fēng)路線和風(fēng)道優(yōu)化。隨著礦井深部的開采，通風(fēng)路線逐步增加，通風(fēng)阻力也在不斷變化，對主干巷道的風(fēng)流路線布置一定要做到合理、順暢。當(dāng)?shù)V井處于后期生產(chǎn)時，盡量把多余的巷道及時封閉，盡量縮短通風(fēng)路線，以降低整個礦井的通風(fēng)壓力。及時封堵清理廢棄巷道，降低通風(fēng)長度。在條件允許下，巷道應(yīng)盡量設(shè)計成類圓形斷面，還可以采用流線型通風(fēng)結(jié)構(gòu)筑物降低井巷通風(fēng)阻力，還可以運用均衡風(fēng)壓的原理減少漏風(fēng)，提高有效風(fēng)量率。

3.3 提高通風(fēng)機運行效率

從通風(fēng)機選型、調(diào)速節(jié)能技術(shù)和通風(fēng)機與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)匹配三個方面進行節(jié)能。

通風(fēng)機選型時要選擇合適的通風(fēng)機和電機，在保證使用風(fēng)量和風(fēng)壓的要求下，選擇最優(yōu)的調(diào)解方案和節(jié)能方案，重視運行的經(jīng)濟性。

通過調(diào)整通風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓使其與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)相匹配，達到高效運行的目的。在風(fēng)機允許的最大轉(zhuǎn)速內(nèi)，適當(dāng)調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速是個好辦法。目前變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)是比較普遍使用的技術(shù)，因此，可以考慮通過應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)對礦井通風(fēng)機進行改造，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。

高效風(fēng)機并不一定帶來節(jié)能的效果，還取決于風(fēng)機特性曲線與風(fēng)網(wǎng)特性的匹配情況。需要通過技術(shù)測定掌握礦井通風(fēng)阻力分布和主要通風(fēng)機的運行特性，然后根據(jù)礦井需風(fēng)量從改變主要通風(fēng)機運行特性和風(fēng)網(wǎng)特性入手，使風(fēng)機運行合理，更加節(jié)能。

如果通風(fēng)機正常工作供給的風(fēng)量低于井下安全生產(chǎn)的用風(fēng)量，應(yīng)當(dāng)調(diào)大通風(fēng)機葉片安裝角度，這樣一來就可以增加通風(fēng)機的供風(fēng)量。

3.4 優(yōu)化生產(chǎn)布局

通過優(yōu)化生產(chǎn)布局，最大限度地減少采取和采掘工作面接續(xù)，實現(xiàn)合理集中生產(chǎn)，以利于采掘工作面接續(xù)。實行均衡配風(fēng)是節(jié)能降耗的有效途徑;充分利用廢棄巷道增加風(fēng)路或改變已有分支的連接方式;合理布置采掘面，使礦井兩翼和不同采區(qū)間的配風(fēng)盡可能接近于自然分風(fēng)，減少增阻調(diào)解量。

3.5 減小井下構(gòu)筑物風(fēng)阻

正如前面所提到，礦井構(gòu)筑物是影響通風(fēng)效果的因素之一。礦井通風(fēng)巷道立體面積越大，斷面周長越短，越有利于減少通風(fēng)阻力。因此，在巷道設(shè)計階段就應(yīng)當(dāng)考慮這兩個因素，最大程度地加大立體面積，縮短斷面周長，以達到減少風(fēng)阻的目的。巷道斷面盡量設(shè)計為拱形，減少通風(fēng)巷的拐彎數(shù)，同時指派專人定時清理巷道雜物，這都有利于減少風(fēng)阻，實現(xiàn)通風(fēng)節(jié)能。

3.6 解決漏風(fēng)問題

扇風(fēng)機性能良好，安裝、維修簡便，而且能耗較低，是我國礦井通風(fēng)常用的機械設(shè)備。風(fēng)門的質(zhì)量直接影響是否漏風(fēng)，因此，煤礦應(yīng)加強對風(fēng)門的檢查和維護，安排專人負責(zé)，同時對廢棄的采空區(qū)和風(fēng)眼應(yīng)當(dāng)及時進行封閉。

4 結(jié)語

節(jié)約資源是我國的基本國策，節(jié)能也是我國可持續(xù)發(fā)展的一項長遠發(fā)展戰(zhàn)略。井下通風(fēng)是保障安全作業(yè)的基本要求，在滿足安全的條件下，節(jié)能就顯得十分必要了。煤炭行業(yè)雖然是我國最重要的產(chǎn)能行業(yè)，但同時也消耗了大量的能源。本文從生產(chǎn)系統(tǒng)中的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化角度，總結(jié)了煤礦節(jié)能的措施，以期能為工程實際提供參考價值。

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