王鵬

摘要：通過分析礦井通風(fēng)技術(shù)的新發(fā)展，最后重點分析了今后礦井通風(fēng)的難點以及礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展方向。利用計算機對各個方案進行解網(wǎng)分析后，又進行了經(jīng)濟投入與效益分析，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)濟效益和社會效益。

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形成風(fēng)流，必須對其施加一定的能量。根據(jù)這種外加能量的來源不同，礦井通風(fēng)有自然通風(fēng)和機械通風(fēng)兩種?？康V井的自然條件促使礦井中空氣流動的方法稱為自然通風(fēng)。如利用進、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)力促使空氣流動達到通風(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)礦井中完全沒有風(fēng)流的現(xiàn)象，這就不能保證安全生產(chǎn)的需要。機械通風(fēng)是利用通風(fēng)機造成強力風(fēng)流促使礦井中空氣流動的通風(fēng)方法：礦用通風(fēng)機按結(jié)構(gòu)不同分離心式通風(fēng)機和軸流式通風(fēng)機兩種。按通風(fēng)機的功用分為主要通風(fēng)機（ 供全礦井或礦井一翼或一個獨立區(qū)域通風(fēng)用風(fēng)機） 、輔助通風(fēng)機（ 輔助于主要通風(fēng)機，供下一個水平或采區(qū)通風(fēng)用風(fēng)機） 、局部通風(fēng)機（ 供井下局部地點通風(fēng)用風(fēng)機）。根據(jù)主要通風(fēng)機的工作方式不同，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)機安裝在出風(fēng)井口附近，通風(fēng)機運轉(zhuǎn)造成負(fù)壓，井下風(fēng)流從進風(fēng)井進入，從出風(fēng)井口排出。壓入式通風(fēng)將主要通風(fēng)機安裝在進風(fēng)井口，通風(fēng)機運轉(zhuǎn)，把地面空氣從進風(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)機停止運轉(zhuǎn)，井下空氣的壓力就會提高，可以抑制采空區(qū)等處的瓦斯向外涌出，對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)機停轉(zhuǎn)，井下空氣壓力就會降低，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

礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計是礦井設(shè)計的主要內(nèi)容之一，它不僅關(guān)系著礦井建設(shè)速度、投產(chǎn)時間、基建投資的多少，而且對礦井投入生產(chǎn)后的生產(chǎn)面貌和技術(shù)、經(jīng)濟效益也有長遠(yuǎn)的影響，因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計問題，一直是從事礦井通風(fēng)工作的專業(yè)人員所關(guān)注的研究課題之一。近年來，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)計方面還存在許多的問題沒有解決，有的還沒有被涉及到。

（一）設(shè)計支持系統(tǒng)的研制

礦井通風(fēng)系統(tǒng)整體優(yōu)化設(shè)計理論與方法的實現(xiàn)仍要以計算機為工具，而在目前的計算機硬軟件水平下，建立自動設(shè)計系統(tǒng)是非常困難的，因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)計算機軟件的建立應(yīng)以設(shè)計決策支持系統(tǒng)為主。

（二）監(jiān)測點的最優(yōu)布局理論

能滿足人們對其社會效益和經(jīng)濟效益的要求，利用計算機和系統(tǒng)工程，實現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化管理和自動監(jiān)控，使系統(tǒng)安全可靠經(jīng)濟運行勢在必行。因此在系統(tǒng)的適當(dāng)位置上，安排一定數(shù)目的監(jiān)測點，提供必要的數(shù)量信息，以反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)，是計算機在線優(yōu)化管理的一個重要環(huán)節(jié)?？梢?，對開展礦井通風(fēng)測量的監(jiān)測點最優(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)有了獨立的進風(fēng)和回風(fēng)，利于采區(qū)內(nèi)采煤工作面和掘進工作面的獨立通風(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（或稱尾巷布置方式），改變了采空區(qū)的流場分布，較有效地防止了采煤工作面隅角瓦斯積聚，促進了采空區(qū)瓦斯的排放。為了防止專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、掘進工作面局部通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

為提高局部通風(fēng)機通風(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，有效的提高了單巷掘進的送風(fēng)距離。掘進工作面的局部通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化主要有以下幾個方面內(nèi)容：

（一）保證局部通風(fēng)機安全可靠運轉(zhuǎn)

加強局部通風(fēng)機管理雙風(fēng)機雙電源及風(fēng)電斷電閉鎖工作。井下各掘進區(qū)隊高度重視局部通風(fēng)機管理、雙風(fēng)機雙電源自動切換、風(fēng)電閉鎖試驗工作，按規(guī)定要求每日按時進行試驗，做到斷電閉鎖靈敏可靠，發(fā)現(xiàn)的問題及時進行了處理，記錄規(guī)范清晰，各項指標(biāo)均達到了規(guī)定要求;監(jiān)測單位加強了局部通風(fēng)機運行狀態(tài)及風(fēng)筒風(fēng)量的監(jiān)測、維護，達到了監(jiān)測準(zhǔn)確、監(jiān)控可靠、數(shù)據(jù)統(tǒng)計準(zhǔn)確無誤的要求;礦通風(fēng)部門加大了局部通風(fēng)機供電設(shè)備的檢查維修力度，實現(xiàn)局部通風(fēng)機的正常運行、切換靈敏可靠，未發(fā)生停風(fēng)影響安全、生產(chǎn)的要求;機電管理單位加強了局部通風(fēng)機供電設(shè)備的維護，確保了局部通風(fēng)機的安全可靠供電，做到了被控設(shè)備動作靈敏可靠，從而確保局部通風(fēng)機安全可靠運轉(zhuǎn)。

（二）減少井下掘進工作面的漏風(fēng)

2.1 減少漏風(fēng)、提高有效風(fēng)量是通風(fēng)管理部門的基本任務(wù)。漏風(fēng)會使工作面和用風(fēng)地點的有效風(fēng)量減少，工作面氣候條件降低，增加無益的電能消耗。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、漏風(fēng)較多、破口較大的風(fēng)筒應(yīng)及時更換新風(fēng)筒;加強風(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;吊掛平直，拉緊吊穩(wěn)。局部通風(fēng)機要用托架抬高，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，應(yīng)該使用異徑風(fēng)筒連接。

五、礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全可靠性評價指標(biāo)體系

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展過程一般要經(jīng)歷規(guī)劃設(shè)計、施工、投產(chǎn)運行、改造、衰退老化直至報廢終止。因此，它的可靠性首先取決于原始設(shè)計數(shù)據(jù)與計算方法的可靠性。當(dāng)系統(tǒng)投入運行后，實際井下風(fēng)量與風(fēng)質(zhì)參數(shù)的變化可以反映出系統(tǒng)設(shè)計階段預(yù)測結(jié)果的可靠性以及實際系統(tǒng)運行的穩(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)動力裝置（包括主、輔通風(fēng)機和局部通風(fēng)機）運行可靠性，是通風(fēng)系統(tǒng)運行穩(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。

參考文獻：

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