礦井通風(fēng)技術(shù)及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

金元甲

山西天地王坡煤業(yè)有限公司

礦井通風(fēng)技術(shù)及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

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近年來(lái)能源問(wèn)題逐漸突出，為了保障能源的正常供應(yīng)，在進(jìn)行煤礦開(kāi)采的過(guò)程中只能更加深入。在當(dāng)前的礦井安全生產(chǎn)中，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)作用重要，肩負(fù)著向井下輸送空氣的任務(wù)，同時(shí)，排出有害的氣體，有效發(fā)揮對(duì)人員安全的保護(hù)。對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)，要保證經(jīng)濟(jì)上的合理性，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，功能可靠。為了確保通風(fēng)效果的經(jīng)濟(jì)性原則，要盡量減少通風(fēng)方面的支出，同時(shí)，又要保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，實(shí)施有效的通風(fēng)管理。本文主要就對(duì)礦井通風(fēng)技術(shù)及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。

礦井通風(fēng)技術(shù)；通風(fēng)系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1 礦井通風(fēng)技術(shù)

1.1 中央式通風(fēng)技

所謂的中央式通風(fēng)方式主要指的是在礦井通風(fēng)過(guò)程中，進(jìn)風(fēng)井以及出風(fēng)井的位置基本上位于礦井走向的中央位置；在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，此種通風(fēng)方式還可以分為中央并列式以及中央邊界式兩種通風(fēng)方式。同時(shí)，此種通風(fēng)方式主要適用于在煤層傾斜狀況較為嚴(yán)重、礦井長(zhǎng)度較短、邊界沒(méi)有設(shè)置相應(yīng)的安全出口的礦井；中央式通風(fēng)在應(yīng)用過(guò)程中，所表現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)為：在應(yīng)用初期所需要的成本較少，管理較為方便；能夠節(jié)省施工場(chǎng)地，不會(huì)造成嚴(yán)重的壓煤現(xiàn)象；但是，出來(lái)較為嚴(yán)重的噪音污染。

1.2 對(duì)角式通風(fēng)技術(shù)

所謂的對(duì)角式通風(fēng)主要指的是礦井的進(jìn)風(fēng)口存在于礦井的中央位置，出風(fēng)井存在于礦井較淺位置的兩翼邊界采區(qū)的中央。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)角式通風(fēng)能夠依據(jù)實(shí)際情況分為兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式兩種形式。此種通風(fēng)方式主要應(yīng)用于礦井煤礦走向較長(zhǎng)、并且礦井面積較大、產(chǎn)量較大的礦井，對(duì)角式礦井的優(yōu)點(diǎn)是：在構(gòu)建初期的成本較高，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建的周期較長(zhǎng)，并且沒(méi)有噪音現(xiàn)象，礦井在通風(fēng)過(guò)程中，阻力較小。

1.3 混合式通風(fēng)技術(shù)

在礦井通風(fēng)工作中，混合式通風(fēng)方式主要應(yīng)用在一些大型礦井和時(shí)間較長(zhǎng)的礦井中，所謂的混合式通風(fēng)方式是由三種或者三種以上的通風(fēng)方式所構(gòu)成的組合而成的通風(fēng)方式。通常來(lái)說(shuō)，混合式通風(fēng)方式適用于礦井走向較長(zhǎng)或者一些年限較長(zhǎng)的礦井、煤層多、井筒較多、面積較大的礦井中?；旌鲜降耐L(fēng)方式在應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)點(diǎn)融合了中央式通風(fēng)方式以及對(duì)角式通風(fēng)方式的優(yōu)點(diǎn)。

2 礦井通風(fēng)技術(shù)研究的新進(jìn)展

2.1 多風(fēng)機(jī)多級(jí)機(jī)站

多風(fēng)機(jī)多級(jí)機(jī)站的應(yīng)用不僅提高了通風(fēng)效率，還節(jié)約了電能的消耗。自20世紀(jì)80年代該技術(shù)在我國(guó)開(kāi)始研發(fā)以來(lái)，已經(jīng)有幾十個(gè)大型礦井才用了這一技術(shù)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。另外，由于多風(fēng)機(jī)多級(jí)機(jī)站相比單一大型風(fēng)機(jī)的節(jié)能效果明顯，大型風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓均較大，因而功率消耗比較大;而多風(fēng)機(jī)多級(jí)機(jī)站采用機(jī)站間風(fēng)機(jī)串聯(lián)和機(jī)站內(nèi)風(fēng)機(jī)并聯(lián)的組合方式，選用的風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓均較小，從而降低了風(fēng)機(jī)的功率消耗。

2.2 主扇輔扇聯(lián)合工作

主扇輔扇聯(lián)合工作是進(jìn)行礦井通風(fēng)節(jié)能的有效辦法。研究發(fā)現(xiàn)采用主扇輔扇聯(lián)合工作可以保證作業(yè)風(fēng)量不變、礦井污染物含量均不超標(biāo)的情況下將通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用降低到原來(lái)的20%左右。

2.3 降低風(fēng)阻技術(shù)

眾所周知在通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)阻的存在會(huì)加大通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓消耗，從而降低通風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，通過(guò)在最大阻力路線上的高阻力區(qū)域采用擴(kuò)大巷道橫截面積的方法可以有效降低風(fēng)阻。東北大學(xué)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了流線型擴(kuò)散塔和流線型風(fēng)橋等通風(fēng)建筑可以有效降低通風(fēng)風(fēng)阻，并且已經(jīng)在礦山中得到了實(shí)際的應(yīng)用。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)措施

3.1 開(kāi)展定性到定量的綜合集成技術(shù)研究

定性到定量的綜合集成技術(shù)是指采取人網(wǎng)結(jié)合、人機(jī)結(jié)合的方式，加強(qiáng)以人為主的知識(shí)、信息和智慧的綜合集成。合理的礦井通防研究方法應(yīng)該是通過(guò)借鑒人腦思維的部分優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)聯(lián)想記憶、邏輯推理和數(shù)值計(jì)算之間的結(jié)合在確定性分析和不確定分析的基礎(chǔ)上將人的數(shù)據(jù)計(jì)算、工程經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)驗(yàn)證等與計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛結(jié)合，由此建立一個(gè)智能化的礦井通風(fēng)集成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并通過(guò)自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)機(jī)制完善通風(fēng)系統(tǒng)。

3.2 拓展監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最優(yōu)布局理論

當(dāng)?shù)V產(chǎn)的規(guī)模越來(lái)越大，它的通風(fēng)系統(tǒng)的規(guī)模也越來(lái)越大，系統(tǒng)管理這些日益增多的通風(fēng)系統(tǒng)的難度也越來(lái)越大，尤其是對(duì)于多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的管理，在通風(fēng)系統(tǒng)適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b通風(fēng)系統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備來(lái)檢測(cè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)作是否正常，該礦井下的空氣質(zhì)量是否適合作業(yè)人員作業(yè)，井下的有害空氣及粉塵含量有沒(méi)有超標(biāo)，都是檢測(cè)對(duì)象。因此檢測(cè)系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)作是優(yōu)化管理中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

3.3 合理選擇通風(fēng)技術(shù)

礦井通風(fēng)阻力測(cè)量是進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵步驟，通過(guò)對(duì)通風(fēng)阻力的測(cè)量可以掌握系統(tǒng)中風(fēng)流阻力大小及分布情況，為通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供有效的風(fēng)阻值及通風(fēng)阻力系數(shù)，從而確保系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)際相符。因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮其動(dòng)態(tài)特征，這樣才能確保通風(fēng)系統(tǒng)的科學(xué)性和先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，為礦井正常生產(chǎn)提供良好環(huán)境。

3.4 研究設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)

如果礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、規(guī)劃和調(diào)節(jié)的計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)化的綜合處理，并且優(yōu)化方法能夠從線性向非線性不斷轉(zhuǎn)化，將會(huì)使優(yōu)化結(jié)果更加有效合理。礦井通風(fēng)系統(tǒng)全面優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和理論的完成都需要以計(jì)算機(jī)作為主要工具，然而國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)軟硬件水平較低，很難建立自動(dòng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，所以應(yīng)該以決策支持系統(tǒng)為主要支撐建立一套礦井通風(fēng)系統(tǒng)適用軟件，同時(shí)設(shè)計(jì)和研發(fā)附帶的安全系統(tǒng)以保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)控制的規(guī)范化。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)于煤炭等礦產(chǎn)資源的需求越來(lái)越大。而礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)離不開(kāi)礦井設(shè)施的建設(shè)。礦井的通風(fēng)系統(tǒng)是保障礦井的生產(chǎn)安全、決定礦井的經(jīng)濟(jì)效益的重要方面。我國(guó)的礦井通風(fēng)歷史發(fā)展悠久，但是直到上世紀(jì)初才開(kāi)始逐步發(fā)展了現(xiàn)代的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。目前，礦井通風(fēng)技術(shù)不斷發(fā)展，出現(xiàn)了很多新型的通風(fēng)技術(shù)。在礦井的建造和生產(chǎn)階段，要不斷對(duì)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高礦井的安全性和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]姜周民.礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2011，07：255.

[2]鄒煒.礦井通風(fēng)技術(shù)及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討[J].能源與節(jié)能，2014，08：33-34+39.