通风系统的优化设计

通风系统的优化设计

杜艳春

黑龙江省龙煤矿业有限公司鹤岗兴安煤矿， 黑龙江 鹤岗 154100

摘要：矿内通风安全系统对整个煤矿的安全和生产都非常重要，其重要原因是煤矿生产的全过程通风系统是达成安全的重要根据，它是煤矿生产的保障系统，不仅对整个生产过程关系重大，同时也决定着整个煤矿的生产效率。所以，煤矿单位一定要加强通风运行评价安全的工作，有力的保障通风运行的安全和稳定性。某矿在通风优化项目中，控制好每个环节，包括煤矿改造、管理和施工，从而有效的保障了矿井井下人员及设备财产的安全，具体优化过程如下。

关键词：煤矿；通风系统；优化设计

中图分类号：TD724 文献标识码：A

1 引言

煤矿井下生产过程中，巷道及工作面的持续通风是必不可少的。在煤炭开采过程中，井下会产生一些有毒有害气体，可能会导致工人窒息，引起煤的自燃与火灾等^[1]。矿井通风系统的应用是控制灾难发生的最有效途径，系统的设计直接关系到井下生产的效率与工人的生命安全。根据最近几年的统计数据，通风系统所排放的有毒有害气体占整个矿井涌出有毒有害气体的80%～90%，同时还为生产工作面输送新鲜空气，抑制煤尘等，可以说通风技术是一种综合了煤矿除尘及瓦斯排放的技术。只有拥有完善的矿井通风系统，才能为煤矿安全生产提供保障。因此，必须定期对煤矿通风系统进行评估和优化，防止由于通风设备老化等原因导致系统的可靠性下降，保证煤矿安全生产。

2 通风系统技术概况

在经历多次优化改进后，现阶段的矿井通风系统大多是“多风机、多级机站”的工作模式，井下与地表空气的交换流通是通过类似接力的方法进行的，能够满足井下通风需求且具有较高通风效率。而通风系统的风量是可控的，配置有控制模块，可根据井下需要科学调整通风系统功率，避免了恒定功率带来的风机能源损耗^[2]。需注意到，以往我们所提的通风系统优化仅针对某特定矿井工作状态，然而矿井作业是变化的，井下环境也有较大变动，对矿井通风条件也有不同的要求，因此，通风系统应具备矿井生产变化的适应能力，从而避免因通风系统问题影响矿井生产。

3 煤矿通风系统优化的原则

煤矿通风系统的优化改造技术应当遵循安全性和稳定性原则。①安全性原则。安全生产是煤矿开采的核心要素，在煤矿通风系统运行过程中，要保证通风系统的每个运行环节都充分的发挥出安全防护功能。然而受到煤矿通风同系统的动态性和随机性等特性影响，通风系统在实际运行过程中会不可避免的受到煤矿矿井中各种内、外因素的影响，而导致产生不稳定运行的工况。具体来说，优化改造后的通风系统要保证系统单位时间内能够提供足量的新鲜空气；保证井下的各类有害物质、危险易燃物质、粉尘颗粒物等浓度降低到安全线以下；保证煤矿井下出现突发安全事故时能够迅速、有效的提供超额的空气流量以及控制气流相位；保证通风系统的管道和设备易于检查，最大程度的减少安全隐患。②稳定性原则。煤矿通风系统极其复杂，在进行通风系统的优化改造过程中，必须要保证通风系统的各个环节性能的稳定性，保证通风系统根据矿井分支的风阻变化而能够做出灵活的气体流量和气体相位调整^[3]。具体来说，一些大型的综合型煤矿的通风系统通常具有几千个通风网络节点，矿井分支的数量可达几千条之多，具有气流方向改变功能的角联分支最高占比可达45%以上，矿井中用风位置至少在几百个。因此，当矿井中的风阻发生变化时，所带动的通风系统网络分支中的气体流量和气流相位变化是很复杂的，只有保证煤矿通风系统运行的稳定性，才能有效的保证通风系统提供的风能满足用风位置需求。

4 优化矿井通风系统设计

4.1 煤矿建立相应的通风体系

煤矿井内通风安全系统由对矿井生产安全产生重要影响的因素决定的，该矿按照其相关影响因素把系统分成各种种类。根据煤层及瓦斯发生自然或高温等主要影响因素设计通风安全系统。在工作实践中，为了便于检查和管理，把通风安全系统规划为一般型系统、降温型系统、防火型系统、排瓦斯型系统等四种类型。矿内通风的形式分为两种，一种是串联式的通风，另一种是并联式的通风。故而在实际工作中，要根据类型的不同完成矿井系统通风的设计建设，系统在进行设计建设时，系统的建设网格可采用分区、中央或是混合等方式。除此之外还顾及到断面和长度等相关几何要素的确立，把系统所具有的通风水平加以表现，并通过信息化应用技术，将各线路之间相连的关系和风量级别进行显示，以实现较好的管控作用。

4.2 科学布置多风多机站

科学布置多风多机站可以提高通风系统在具体运行过程中的性能，在矿井通风系统中，通过合理的方式，完成对多风多机站合理布局，可以提高矿井作业过程中，传送风力的具体效率，并且可以大幅度减少具体作业期间，对于各种能源的消耗，降低成本，从而使企业在运行过程中生产效益能够得到进一步提高。矿井通风技术在我国出现已经有几十年的历史，同时，随着科技的不断发展，以及人们对矿井通风技术研究的不断深入，矿井通风技术达到了一个新高度。在矿井通风技术不断发展过程中，通过更换多风机和多机站，可以使通风系统的作用得到改善，可以促进矿井下各种有害气体的排放，完成矿井通风换气

^[4]。因为矿井通风系统中采用的多风机多机站对风量调节，利用风机完成相应的控制，这在一定程度上加快了通风技术的发展，从而达到节约物力、人力、财力的目的。

4.3 加强通风技术培训

首先对于矿井管理人员来说，要真正意识到通风安全以及通风系统优化的必要性，在资金应用上要向通风系统倾斜，并且要实行通风技术培训，从而为通风系统优化提供有利条件；其次要重点强化通风系统作业人员素质，以培训形式切实提高通风系统操作水平，还要加强通风系统理论的培训，提高对瓦斯防治的掌握，同时也要促进通风系统运维能力提升；最后对于普通井下工作者来说，也要提升安全意识，提高对通风安全的认识，并使之具备通风意识，切实保证煤矿生产安全。此外，要严厉杜绝通风不畅条件下的井下作业，还要以考核的形式强调通风安全和技术重要性，提高矿井通风安全性。

4.4 改革创新通风技术

随着煤矿开采深度增加和开采规模的扩大，其对通风系统规模和技术要求也越来越高，设计的通风系统的网络结构也越来越复杂。很多深井煤矿使用的通风系统主要采用多级机站通风系统，系统管理工作量很大，如果过度依赖人工操作管理，则无法满足当前复杂系统的管理要求^[5]。因此，使用现代化计算机技术、人工智能技术和自动化系统工程技术，可以有效的实现系统的自动化监控和管理。从而保证通风系统安全、高效、稳定、经济的运行。

5 结束语

矿井生产是一项危险性较高的工作，矿井通风系统是确保生产安全性和经济性的关键。近几年，矿井通风技术得到了快速发展，在矿井的建设与后期生产过程中，要合理优化设计通风系统，确保矿井生产的顺利进行，只有这样才能实现煤矿企业的可持续发展。

参考文献：

[1] 张伯杰.煤矿矿井通风系统的优化策略[J].科学技术创新,2018(25):42-43.

[2] 王志芳.井下通风控制系统优化改造分析[J].能源与节能,2018(08):36-37.

[3] 马永华.矿井通风系统优化设计研究与应用[J].山东工业技术,2018(13):58.

[4] 王志高.煤矿通风系统的安全性及优化设计[J].能源与节能,2018(06):54-55.

[5] 李欣玉.综合管廊电缆舱火灾后通风系统的数值模拟与优化设计[D].西安建筑科技大学,2018.