郭光 楊志超 冀中能源峰峰集團薛村礦

論礦井通風(fēng)理論與技術(shù)進展評述

郭光 楊志超 冀中能源峰峰集團薛村礦

全面綜述了20世紀60年代以來我國礦井通風(fēng)領(lǐng)域的理論與技術(shù)成就。重點分析了在高效節(jié)能風(fēng)機的研制、礦井火災(zāi)時風(fēng)流非穩(wěn)定流動規(guī)律的研究、多風(fēng)機多級機站通風(fēng)技術(shù)、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)改造方面的進展方向。

礦井通風(fēng)；節(jié)能風(fēng)機；流動規(guī)律；技術(shù)改造

1.前言

20世紀60年代以來，我國礦井通風(fēng)理論與技術(shù)研究取得的進展：①建立分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)和棋盤式通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)；②梳式通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、爆堆通風(fēng)的研發(fā)；③推廣地溫預(yù)熱技術(shù)；④具備了豐富的排氡通風(fēng)經(jīng)驗；⑤以節(jié)能為中心的煤礦通風(fēng)技術(shù)有了較快發(fā)展；⑥高產(chǎn)高效礦井建設(shè)顯著；⑦快速高效堵露風(fēng)技術(shù)研發(fā)成功。

2.礦井通風(fēng)理論與進展

2.1 礦井通風(fēng)理論的歷史

礦井通風(fēng)經(jīng)歷過較長的發(fā)展過程。約在1640年，人們開始把進風(fēng)和回風(fēng)路線分開，以利用自然通風(fēng)壓力進行礦井通風(fēng)。1754年，俄國科學(xué)家M.B.ЛOMOHOCOB發(fā)表了空氣在礦井流動的理論；1764年法國采礦工程師JARS發(fā)表了關(guān)于礦井自然通風(fēng)的理論，成為礦井通風(fēng)學(xué)科史上奠基的兩篇論文。20世紀以來，發(fā)表和出版了許多關(guān)于礦井通風(fēng)的論文和專著。

2.2 高效節(jié)能風(fēng)機的研制與推廣

目前，我國開發(fā)了的K、DK系列礦用節(jié)能軸流通風(fēng)機，采用電機與葉輪直聯(lián)的結(jié)構(gòu)，整體穩(wěn)定性好，裝置局阻低。風(fēng)機的葉片，采用國內(nèi)先進的三元流理論進行空氣動力性能設(shè)計，采用機翼扭曲形葉片，靜壓效率高達88%，節(jié)能效果顯著。風(fēng)機可配套在線檢測檢測系統(tǒng)。并且能對異常情況發(fā)出警報，提供故障判斷。

2.3 礦井火災(zāi)時風(fēng)流非穩(wěn)定流動規(guī)律的研究

礦井火災(zāi)發(fā)生時，火風(fēng)壓可以使巷道內(nèi)的風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，使通風(fēng)系統(tǒng)混亂引起瓦斯爆炸，嚴重時造成人員傷亡。所以，火風(fēng)壓在礦井火災(zāi)時風(fēng)流非穩(wěn)定流動規(guī)律的研究中非常重要。

煤科總院撫順分院的張興凱、姚爾義提出了火區(qū)火風(fēng)壓計算的基本假設(shè)，著重分析了火區(qū)入風(fēng)端風(fēng)速、巷道性質(zhì)、燃燒規(guī)模等因素與火風(fēng)壓的具體影響，并提出相應(yīng)的計算式。王樹剛等人在《火風(fēng)壓計算的新模型》中，將空氣流動看作為可壓縮流體的流動，并提出了火風(fēng)壓的計算公式。

目前，通過建立數(shù)學(xué)模型，編制出相應(yīng)的模擬計算機軟件，可以較準確的模擬出礦井火災(zāi)的燃燒過程以及風(fēng)流的流動過程。

2.4 多風(fēng)機多級機站通風(fēng)技術(shù)

當采用多風(fēng)機多級機戰(zhàn)通風(fēng)時，即在各巷道與巷道端各布置一臺風(fēng)機，在完成相同工作質(zhì)量的前提下，多風(fēng)機多級機戰(zhàn)通風(fēng)方式所需風(fēng)機的風(fēng)量只有大主扇集中通風(fēng)方式的一半左右。因此，多風(fēng)機多級機戰(zhàn)通風(fēng)相對其他單一通風(fēng)方式具有明顯的優(yōu)勢。

2.5 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)改造方面的進展方向

由于通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計以及通風(fēng)構(gòu)筑物的安設(shè)不合理，礦井通風(fēng)機在使用過程中，會出現(xiàn)機械磨損的現(xiàn)象。多數(shù)通風(fēng)機的運行效率只有不到50%，僅僅極少數(shù)達到了70%，造成了能源的大幅浪費。

為降低礦井通風(fēng)能耗，我們可以通過改造多級機站通風(fēng)系統(tǒng)、推廣使用新型的節(jié)能風(fēng)機和研究使用空氣幕技術(shù)。改造多級機站通風(fēng)系統(tǒng)，實現(xiàn)分段道進風(fēng)的通風(fēng)方式，推廣使用新型節(jié)能風(fēng)機，如使用目前廣泛應(yīng)用的DK系列風(fēng)機，達到節(jié)能的目的。

2.6 三維可視化技術(shù)的應(yīng)用

礦井生產(chǎn)系統(tǒng)及其復(fù)雜，三維可視化技術(shù)的應(yīng)用，可以較輕松地建立礦井通風(fēng)系統(tǒng)的模型，獲得巷道內(nèi)風(fēng)流規(guī)律，經(jīng)過計算機掛網(wǎng)解算，可以得出優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，合理調(diào)節(jié)巷道內(nèi)的風(fēng)流，降低能耗。對于整個礦井生產(chǎn)體系的管理有促進作用。

3.結(jié)束語

合理的礦井通風(fēng)系統(tǒng)對于礦井安全生產(chǎn)至關(guān)重要，完善的通風(fēng)理論起著指導(dǎo)作用，先進的通風(fēng)技術(shù)可以節(jié)約資源，降低能耗，提高通風(fēng)效率，促進管理。隨著礦產(chǎn)資源的枯竭，開采礦產(chǎn)的不斷深入，生產(chǎn)中碰到的問題將更多、更復(fù)雜，無論是有毒氣體的排放，還是地下熱能的排出，都將更加困難。要解決這些問題，必須進行通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化與改造。

[1] 趙梓成，謝賢平.礦井通風(fēng)理論與技術(shù)進展評述[J].云南冶金，2002年第3期

[2] 王軍號.三維可視化技術(shù)在礦井通風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].煤炭技術(shù)，2010年第3期