礦井通風(fēng)技術(shù)和通風(fēng)系統(tǒng)改進分析

1、    礦井通風(fēng)技術(shù)和通風(fēng)系統(tǒng)改進分析    黃旭利摘 要：工業(yè)化進程持續(xù)加快背景下，使得社會對于礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，采礦業(yè)也因此得以繁榮。通風(fēng)系統(tǒng)屬于礦井系統(tǒng)的一個重要組成部分，其主要功能是為井下提供良好的通風(fēng)環(huán)境，在保證人員正常工作的同時，也能夠?qū)ν咚?、粉塵等的濃度進行控制，以確保井下開采的安全性。本文從礦井通風(fēng)技術(shù)的發(fā)展情況著眼，就礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改進和優(yōu)化進行了分析，希望能夠在充分保證安全的前提下，降低通風(fēng)系統(tǒng)的運行成本，為企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：礦井；通風(fēng)技術(shù)；通風(fēng)系統(tǒng)；改進：td724 ：a ：1671-2064（2019）05-0

2、181-02煤礦井下開采中，會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體，而礦井本身并沒有相應(yīng)的通風(fēng)條件，無法對這些氣體進行及時排除，很容易引發(fā)相應(yīng)的安全隱患?；诖耍枰O(shè)置相應(yīng)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，為井下輸送新鮮空氣的同時，及時將有毒有害氣體排除，保證井下職工的生命財產(chǎn)安全。1 礦井通風(fēng)方式概述礦井通風(fēng)方式大致可以分為三種不同類型：（1）中央式通風(fēng)，簡單來講，就是將通風(fēng)井和回風(fēng)井的位置設(shè)置在礦井走向的中央位置，如果對其進行細化，還可以分為中央并列式和中央邊界式兩種方式。中央式通風(fēng)方式的應(yīng)用相對簡單，不僅初期成本低，而且方便對通風(fēng)設(shè)備進行管理和維護，通風(fēng)系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性能夠得到保障，而且空間占用相對較小，不會

3、引發(fā)或者很少引發(fā)壓煤問題，適用于煤層傾斜度大、礦井較短以及沒有在邊界位置設(shè)置安全出口的礦井。需要注意的是，中央式通風(fēng)方式在實際應(yīng)用中，因為設(shè)備過于集中，噪音污染比較嚴(yán)重，需要技術(shù)人員采取有效措施進行控制1；（2）對角式通風(fēng)，與中央式通風(fēng)不同，對角式通風(fēng)方式要求在礦井中央位置設(shè)置進風(fēng)口，而在礦井相對較淺的兩翼邊界設(shè)置出風(fēng)井。從實際運用的角度分析，同樣可以將對角式通風(fēng)方式劃分為分區(qū)對角式和兩翼對角式，適用于一些煤礦走向長、產(chǎn)量高的礦井。對角式通風(fēng)方式在運行中基本不會產(chǎn)生噪聲，而且通風(fēng)順暢、阻力小，不過初期建設(shè)成本較高，系統(tǒng)整體構(gòu)建的周期相對較長；（3）混合式通風(fēng)，這種通風(fēng)方式一般被用在大型礦井或者

4、開采時間較長的礦井中，以三種甚至以上通風(fēng)方式構(gòu)筑相應(yīng)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，具備了中央式通風(fēng)和對角式通風(fēng)各自的優(yōu)點，而且能夠?qū)ζ淙毕葸M行彌補，應(yīng)用效果良好。2 礦井通風(fēng)技術(shù)的新發(fā)展現(xiàn)代礦井通風(fēng)技術(shù)在我國形成于上世紀(jì)初期，建國后，重工業(yè)的飛速發(fā)展使得政府部門開始越發(fā)重視礦產(chǎn)開采行業(yè)，組織專業(yè)技術(shù)人員對國外一些礦井通風(fēng)的著作進行了翻譯，也引入了當(dāng)時較為先進的礦井通風(fēng)技術(shù)，在結(jié)合我國實際情況的基礎(chǔ)上，初步形成了現(xiàn)代礦井通風(fēng)的理論體系。20世紀(jì)60年代，有關(guān)礦井通風(fēng)的研究和著作出現(xiàn)了井噴，也使得礦井通風(fēng)理論以及相應(yīng)的實踐經(jīng)驗體系變得越發(fā)完善2。進入21世紀(jì)后，我國的礦井通風(fēng)技術(shù)一再突破，在強調(diào)通風(fēng)效果的同時，

5、節(jié)能降耗也被納入到了考慮的范圍內(nèi)，礦井通風(fēng)自動化管理系統(tǒng)逐漸得到普及。就目前來看，礦井通風(fēng)技術(shù)的新發(fā)展體現(xiàn)在很多方面：2.1 主輔扇聯(lián)合作業(yè)主輔扇聯(lián)合作業(yè)能夠在切實保證礦井通風(fēng)效果的同時，實現(xiàn)節(jié)能降耗。在研究實踐中發(fā)現(xiàn)，通過主扇與輔扇的相互配合，能夠在保證通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量不變、空氣中有毒有害物質(zhì)含量不超標(biāo)的情況下，將通風(fēng)系統(tǒng)的運行能夠降低80%左右，節(jié)能效果十分明顯。2.2 多風(fēng)機多級機站多風(fēng)機多級機站技術(shù)的應(yīng)用，同樣可以在提升通風(fēng)效率的情況下，減少通風(fēng)系統(tǒng)對于電能的消耗。早在上世紀(jì)八十年代，我國就已經(jīng)開始了對于多風(fēng)機多級機站技術(shù)的研究，并且取得了顯著成果，至今已有數(shù)十上百個大型礦井運用了該技術(shù)，

6、社會效益和經(jīng)濟效益良好。多風(fēng)機多級機站技術(shù)實際上就是包含了多級風(fēng)站的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，可以通過接力的方式，將地面的新鮮空氣傳輸?shù)骄拢瑢⒌V井中的有毒有害氣體、粉塵以及污濁空氣排放到地面，以此來保證井下空氣的持續(xù)更新3。在系統(tǒng)中，風(fēng)機可以對風(fēng)量大小進行控制，通過減少風(fēng)窗數(shù)量的方式，能夠進一步強化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可控性。不僅如此，多風(fēng)機多級機站技術(shù)還具備較好的節(jié)能效果，傳統(tǒng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)多采用大型單一風(fēng)機，雖然風(fēng)量和風(fēng)壓能夠得到保障，但是在運行過程中，往往需要消耗更多的電能，與之相比，多風(fēng)機多級機站技術(shù)可以通過機站內(nèi)部的風(fēng)機并聯(lián)以及不同機站之間的風(fēng)機串聯(lián)來保證通風(fēng)效果，不需要選擇大風(fēng)量大風(fēng)壓的風(fēng)機，能夠有

7、效降低通風(fēng)系統(tǒng)在運行過程中的能源消耗。實踐證明，相比較單一大功率風(fēng)機通風(fēng)系統(tǒng)，多風(fēng)機多級機站通風(fēng)技術(shù)在使用環(huán)節(jié)的能耗要降低至少1/3。2.3 降低風(fēng)阻技術(shù)風(fēng)阻的存在是影響通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)效果的一個重要因素，通過降低風(fēng)阻的方式，不僅可以確保礦井通風(fēng)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行，也可以有效減少系統(tǒng)的風(fēng)壓消耗，提升其經(jīng)濟效益?，F(xiàn)階段，技術(shù)人員可以在最大阻力路線上，計算出相應(yīng)的高阻力區(qū)域，然后通過擴大井下巷道橫截面的方式來降低風(fēng)阻，東北大學(xué)等機構(gòu)也研究開發(fā)了流線型通風(fēng)橋、流線型擴散塔等通風(fēng)建筑，同樣可以降低風(fēng)阻，而這些技術(shù)已經(jīng)在部分礦山通風(fēng)系統(tǒng)中得到了應(yīng)用4。結(jié)合實踐結(jié)果分析，與直立型擴散塔相比，流線型擴散塔的局部

8、阻力可以減少一半，而如果配合相應(yīng)的導(dǎo)流葉片，風(fēng)阻更是能夠降低至原本的20%左右。在馬鞍山礦山研究院的研究中指出，多風(fēng)機多級機站中存在的局部風(fēng)阻可以分為進口和出口兩部分，而且出口部分的風(fēng)阻較大，如果能夠在該位置設(shè)置相應(yīng)的擴散器來降低風(fēng)阻，則能夠取得相當(dāng)顯著的節(jié)能降耗效果。3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)改進措施以新的通風(fēng)技術(shù)為支撐，針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，是礦井設(shè)計中一個非常重要的組成部分，甚至?xí)苯訉⒌V井整體設(shè)計水平體現(xiàn)出來，與礦井建設(shè)成本、建設(shè)效率、經(jīng)濟效益以及運行安全都存在很大關(guān)聯(lián)。而在礦井生產(chǎn)過程中，因為生產(chǎn)活動的變化，對于通風(fēng)系統(tǒng)的要求也會隨之改變，這就要求技術(shù)人員必須從礦井的實際情況出發(fā)，做好

9、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改進和優(yōu)化5。3.1 做好風(fēng)阻分析風(fēng)阻分析是礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的一個重要前提，通過降低通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)阻的方式，能夠促進其通風(fēng)效率的提高，保證良好的系統(tǒng)運行效益。礦井通風(fēng)系統(tǒng)中存在很多可能對風(fēng)阻造成影響的因素，如風(fēng)量、風(fēng)壓、分支風(fēng)阻以及通風(fēng)系統(tǒng)本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等，考慮到實際礦井的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任何一條分支路徑出現(xiàn)變化，都可能影響通風(fēng)系統(tǒng)的運行效果，技術(shù)人員在對礦井通風(fēng)習(xí)題進行改進的過程中，應(yīng)該做好全面細致分析，在滿足通風(fēng)安全性的同時，減少能源的消耗，減低通風(fēng)系統(tǒng)運行成本。3.2 重視現(xiàn)場勘查礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改進是一項復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，涉及內(nèi)容眾多，需要技術(shù)人員從實際情況出發(fā)，深入到煤礦井下進

10、行現(xiàn)場勘查，結(jié)合相應(yīng)的歷史資料，充分了解礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的主風(fēng)機通風(fēng)性能、風(fēng)阻分布等，提出切實可行的優(yōu)化方案。在實際操作中，必須從礦井的生產(chǎn)狀況著眼，做好采掘工作的合理安排，通過風(fēng)機參數(shù)、通風(fēng)技術(shù)以及通風(fēng)建筑等的優(yōu)化調(diào)整，改善井下通風(fēng)條件，促進通風(fēng)系統(tǒng)運行效益和效果的提高6。3.3 優(yōu)化系統(tǒng)可靠性在針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化的過程中，需要礦井系統(tǒng)本身具備較高的可靠性。就目前來看，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化主要體現(xiàn)在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)建筑以及維護措施等的可靠性，而作為通風(fēng)系統(tǒng)的核心，通風(fēng)機是礦井是否能夠保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，需要管理人員定期做好通風(fēng)機的檢查維護工作。井下作業(yè)環(huán)境惡劣，通風(fēng)機在運行一段時間后，可

11、能會出現(xiàn)零部件損壞的問題，導(dǎo)致其通風(fēng)能力和經(jīng)濟性能的下降，同時在長期使用過程中，通風(fēng)機的電能損耗也會越發(fā)巨大，要求技術(shù)人員必須從實際情況出發(fā)，做好通風(fēng)機運行工況的有效調(diào)節(jié)，以確保其能夠適應(yīng)新系統(tǒng)環(huán)境的要求7。3.4 拓展監(jiān)測點布局伴隨著礦經(jīng)開采規(guī)模的擴大，通風(fēng)系統(tǒng)的需要顧及的范圍也會不斷拓展，在這種情況下，系統(tǒng)管理難度會有所增加，尤其是在針對多風(fēng)機多級機站通風(fēng)系統(tǒng)進行管理的過程中，必須選擇恰當(dāng)位置布設(shè)監(jiān)測點，做好對于通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)備的監(jiān)測工作，以此來保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，判斷井下空氣質(zhì)量是否能夠滿足人員作業(yè)需求，有毒有害氣體和粉塵的含量是否超標(biāo)，以此來對通風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，確保系統(tǒng)的功

12、能和作用能夠充分發(fā)揮出來。3.5 開發(fā)設(shè)計支持系統(tǒng)在針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化改進的過程中，如果可以利用相應(yīng)的計算機系統(tǒng)作為支撐，實現(xiàn)對于系統(tǒng)規(guī)劃、優(yōu)化設(shè)計以及調(diào)節(jié)計算的綜合處理，配合非線性優(yōu)化方法，則能夠進一步提升優(yōu)化結(jié)果的合理性。新時期，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改進中，無論是理論的完善還是方法的優(yōu)化，都需要借助相應(yīng)的計算機系統(tǒng)，為開發(fā)設(shè)計提供支持，在這種情況下，可以構(gòu)建起基于決策支持系統(tǒng)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計支持系統(tǒng)，在保證通風(fēng)系統(tǒng)正常運行的同時，搭配相應(yīng)的安全保障系統(tǒng)，能夠切實保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)的管理的規(guī)范化，提升系統(tǒng)運行效果8。4 結(jié)語總而言之，社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，使得各行各業(yè)對于能源資源的需求不斷增長

13、，礦產(chǎn)行業(yè)得以繁榮。在針對礦產(chǎn)資源進行開發(fā)的過程中，礦井設(shè)施的建設(shè)是基礎(chǔ)也是前提，完善的礦井通風(fēng)系統(tǒng)能夠為礦井內(nèi)提供源源不斷的新鮮空氣，也可以將井下的有毒有害氣體及時排除，在保障礦井生產(chǎn)安全方面發(fā)揮著重要作用。新時期，礦井通風(fēng)技術(shù)的發(fā)展，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的建設(shè)和改進提供了良好支撐，技術(shù)人員應(yīng)該從礦井的實際情況出發(fā)，積極引入先進通風(fēng)技術(shù)，做好礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，在保證通風(fēng)系統(tǒng)運行效率的同時，促進礦井安全性和整體效益的提高。參考文獻1 成董浩，渾寶炬，靳凱.增強現(xiàn)實技術(shù)在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用前景分析j.工礦自動化，2018，44（08）：10-14.2 黃峰.礦井通風(fēng)技術(shù)及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化案例分析j.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2017（13）：108-109.3 張子范.地方煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造分析j.機械管理開發(fā)，2017，32（04）：104-105.4 吉雁斌，周琳.礦井通風(fēng)技術(shù)及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析j.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，20