矿井井下通风阻力与通风动力匹配研究

赵黔

贵州盘江精煤股份有限公司救护大队 贵州省六盘水市   553505

摘要：煤炭在开采过程中会受到粉尘、瓦斯、煤层燃等多种不利因素影响，矿井生产安全风险较高，通过分析发现上述安全事故多与矿井通风系统不完善、可靠性不强等有关。矿井通风涉及到通风阻力、通风动力匹配问题及通风网络、通风动力匹配问题，上述匹配问题均与主要通风机运行有密切关联。近些年来，众多的学者对矿井通风阻力、通风动力等方面展开研究，并取得较为丰硕的研究成果。

关键字：矿井井下通风阻力；通风动力；措施

1影响通风系统稳定性的因素

1.1通风设备

常见的通风系统中的通风设备主要有：主要通风机以及局部通风机，主要通风机负责系统整体的通风控制，因此主要通风机的参数变化会对整个系统产生较大的影响;局部通风机主要负责区域的控制，因此其参数变化会对相邻的节点产生影响，对于周围通风机的工况影响较大，但是对于整个系统而言影响并不十分显著。如果通风系统难以满足当前实际需求，通常采取的手段就是增加局部通风机的动态参数，使得网络节点满足要求，各个节点满足要求使得整个网络通风量满足要求。

1.2通风网络

通风系统的网络框架是由巷道框架决定的，因此通风网络主要包含通风构造物以及巷道。通风系统是以通风网络为框架设计的，因此在设计前需要先绘制通风网络图，需要包括分支的集合及点的集合。当前存在的问题主要是，随着矿井使用年限的增加，巷道出现老旧破损等现象，顶部和两帮都会出现一定程度的变形，变形会导致通道的横截面变小，空气流通阻力下降，通风系统的通风量难以满足实际需求，能量的使用效率也会出现一定程度的下降。

1.3自然风压

通风系统的出口处和外界环境直接相通，因此外界气压的变化也会影响通风系统的参数。尤其是外界的气温发生改变，使得系统中的气流温度发生改变，矿井中的空气密度发生变化，空气密度的改变使得矿井中的各处受力发生改变，整个系统运行过程发生变化。通常情况下夏季的气温高于冬季，因此夏季外界风压较低，通风系统的工作受到一定的阻碍；冬季外界风压较高，通风系统的工作受到一定的推动。

1.4井下事故

井下事故主要包括：工作面的塌陷、顶部的垮塌、常见的安全事故如爆炸火灾等，这些事故都会使得通风系统难以正常进行工作，使得事故产生的损失无法及时得到制止，甚至会因为通风系统的故障导致更大的安全事故。安全事故的主要影响是造成巷道等通风系统发生变形、设备出现故障难以维持、整个系统的正常工作受到影响，甚至还会出现风机反向工作的现象，进一步降低井下的氧气含量。

1.5井下生产

矿井的作业主要有采掘、运输以及巷道密闭等。在工作过程中需要一些大型设备的辅助，因此设备运行过程中周围会形成负压，导致涡流的出现。此外由于大型设备的体积较大，会使得通风系统的气流流通受到影响，风流以及风向都会发生变化。除此之外，工作过程中由于实际需求需要进行爆破等工作，爆破过程会产生一定的冲击，使得巷道内的岩层整体性下降，出现松动的情况，甚至如果冲击波较为严重，会使得巷道顶部和两帮的跨度和变形严重，整个系统的风流受到较大的影响。

2通风系统风机性能的测定

北风井和南风井均采用“一用一备”的原则布置通风机。针对南、北通风井通风机性能的测定，本次测定采用JFY-8通风多参数检测仪、DZFC-1型电能综合分析测试仪、空压盒、皮托管和橡皮管等仪器。为保证所测定数据的准确性和实用性，本次采用不停产挂网条件下部分风流短路的方式对通风机性能进行测定。结合通风系统通风机性能的测试结果，并参照1.1中测定的通风阻力的结果得出如下结论：1）当前矿井南风井和北风井的通风阻力均超过2940Pa；考虑到矿井在未来生产的可持续发展，应在后续生产中加强对其通风管理，并采取相应有效的措施达到降阻优化的目的。2）当对本矿井通风网络结构进行调整后发现，矿井南风井和北风井的阻力均明显降低，对应的通风线路上的风量明显增大。其中，南风井通风机的运行功率增加4.4kW，而北风井通风机的运行功率减小10.6kW，综合对比得出，矿井通风机的总运行功率降低6.2kW。

3通风事故的具体防范对策

3.1加强通风管理

若想确保整体的开采效果及相关工作人员的安全，就要制订科学合理的通风管理制度。在煤矿企业的常规化安全管理工作中，最主要且最关键的就是制订科学合理的通风制度，因此应该对安全管理制度予以高度重视，增强其可执行性，并进行综合考评，建立安全预案，有效避免各种安全事故的出现。在制订矿井生产规划的过程中，可以综合现有的技术和资料，分析矿井开采的实际状况，对原先的生产计划进行进一步的改善和优化，以此来优化煤炭资源的开采，并对人力资源进行更加合理高效的分配。各个矿井在进行生产时，通风设备功能应该尽量完备，同时需要确保设备能够时刻保持较高的水平运转，设置专人来对其进行定期管理和有效维护。矿井开采安全隐患较多，因此应该建立相应的应急预案，定期针对安全生产问题展开演练，以此来有效避免各种安全事故的发生。

3.2对环境影响因素进行有效控制

在进行煤矿通风安全管理的过程中，需要明确外界环境因素对安全管理所造成的影响。煤矿开采过程中，需要全面掌握开采地区的实际地质地貌特征，建立更有针对性的煤矿通风系统，制订科学合理的配套生产措施，提高整个煤矿的通风效率和通风质量。在整个通风安全管理过程中，需要加强对各种现代化技术的有效应用，设计出更加科学合理的瓦斯抽放系统，尽量避免出现瓦斯爆炸事故。同时，需要制订合理的安全防范措施。除此之外，还需要加强对通风设施的建设，对一些传统的、较为落后的矿井通风设备进行及时的更换，进一步提高通风设备的实际水平，确保通风设备能够满足矿井的实际开采需求。同时，需要加大对现阶段矿井通风监测系统的资金投入，加强对通风系统的建设，提高监测设备的实际工作水平，对矿井的通风状况展开更加细致、动态化的监测，以此来确保煤矿开采能够始终处于安全稳定的环境下。

3.3对矿井风量调节的方法进行合理选择

不同类型及不同参数的通风系统的运行效果也存在着非常明显的差异，因此为了进一步展现通风系统的性能和价值，煤矿企业应该选用科学合理的风量调节手段，以此来确保通风系统在运行过程中能够达到矿井的通风标准。伴随着中国煤矿开采工作的不断推进，矿井内部的通风需求逐渐转变，这时就需要针对矿井内部通风系统展开实时且动态化的调节。在这样的状况之下，需要改变局扇风机的特性，对通风系统的局部风量进行科学的调整。在进行风量调节的过程中，主要的调节方法共有三种，分别为增加风阻调节法、辅助调节法和降低风阻调节法，可以综合矿井内部的实际状况来选择适用的风量调节方法，以此来确保矿井内部的实际风量满足矿井的生产需求。

结束语：通风系统为保证综采工作面安全生产的关键分系统，其承担着降低工作面瓦斯浓度、粉尘浓度，为现场设备和人员提供一个舒适、安全工作环境的重任。但是，随着工作面的不断推进和生产能力的不断增加，最初设计的通风系统存在阻力增大、风量不足等问题。因此，采用增加巷道断面面积，减少通风线路的方式达到降阻优化的目的。

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