煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化與改造實(shí)例

摘 要：通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，也是煤礦安全生產(chǎn)的重點(diǎn)管理內(nèi)容。從某種程度上講，通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行是否穩(wěn)定、可靠，會(huì)對(duì)煤礦安全生產(chǎn)產(chǎn)生決定性作用。通風(fēng)不暢會(huì)導(dǎo)致礦井內(nèi)部瓦斯與粉塵含量過(guò)高，增加了安全事故的發(fā)生機(jī)率，因此研究通風(fēng)系統(tǒng)存在的不足，并采取有針對(duì)性的優(yōu)化改造措施具有重要的安全意義。文章針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：煤礦；通風(fēng)系統(tǒng)；優(yōu)化改造；實(shí)例分析

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理技術(shù)難點(diǎn)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)包括通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)流檢測(cè)及調(diào)控設(shè)施等幾個(gè)模塊，各模塊之間互相聯(lián)系、互相作用、互相影響，其主要作用是為礦井提供新鮮風(fēng)量，稀釋井下毒性、窒息性及爆炸性氣體及粉塵，改善井下作業(yè)環(huán)境，保障井下作業(yè)人員人身安全及身體健康。礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理的技術(shù)難點(diǎn)主要包括兩個(gè)方面，一是礦井狹長(zhǎng)，空巷多。我國(guó)大部分煤礦常年開(kāi)采，空巷多且狹長(zhǎng)，空巷未及時(shí)封閉會(huì)占用大量的新鮮空氣，在有限的新鮮風(fēng)供應(yīng)條件下，空巷占用風(fēng)量必然會(huì)減少真正作業(yè)區(qū)的新鮮風(fēng)量，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)組、通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效率下降；此外，空巷還會(huì)導(dǎo)致風(fēng)流無(wú)序亂流，影響到通風(fēng)系統(tǒng)工作的有效性。另一方面，工作環(huán)境惡劣。通風(fēng)系統(tǒng)的工作環(huán)境處于深井內(nèi)，在作業(yè)過(guò)程中礦井要應(yīng)用大量的空氣，如通風(fēng)不暢易導(dǎo)致局部空氣稀??；作業(yè)過(guò)程中彌散的粉塵、瓦斯等有害氣體會(huì)直接影響到空氣質(zhì)量，并埋下安全隱患。

2 常用的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化策略

煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化主要是改善礦井作業(yè)環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題及安全隱患，采取科學(xué)的改進(jìn)措施，以?xún)?yōu)化井下作業(yè)環(huán)境。結(jié)合通風(fēng)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，常用的優(yōu)化策略包括以下幾個(gè)方面：

2.1 改變通風(fēng)方式

煤礦進(jìn)出風(fēng)井口位置不同，可以將通風(fēng)方式分為對(duì)角式、中央式及混合式通風(fēng)等三種形式，實(shí)際工程中確定應(yīng)用哪種通風(fēng)方式，要結(jié)合煤礦的施工技術(shù)、安全性及經(jīng)濟(jì)性等因素確定。首先要考慮煤礦的自燃問(wèn)題，比如監(jiān)測(cè)煤礦中瓦斯的濃度、井田的面積、煤礦的地表情況，如果井田面積小且煤層埋藏深，集中開(kāi)采可采用中央式通風(fēng)的方法，不過(guò)中央通風(fēng)不僅阻力大，而且管路長(zhǎng)，對(duì)管路密封要求較高，如果發(fā)生漏風(fēng)會(huì)影響煤礦中風(fēng)壓的穩(wěn)定性。通常大型礦井深部開(kāi)采采用混合通風(fēng)的方式。

2.2 合理分配通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)量

安裝礦井通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)要注意對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)量進(jìn)行合理安排，在深入礦井勘察、收集分析數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，將各礦井點(diǎn)的通風(fēng)量控制在合理范圍內(nèi)。需要注意一點(diǎn)，當(dāng)?shù)V井點(diǎn)通風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)，比如增加開(kāi)采深度或擴(kuò)大開(kāi)采范圍時(shí)，要及時(shí)更換主要通風(fēng)設(shè)備，以降低意外事故發(fā)生率，保證工作人員的人身安全。注意降低礦井通風(fēng)阻力。設(shè)備提供風(fēng)量大小、通風(fēng)井的光滑程度、通風(fēng)井的長(zhǎng)度、通風(fēng)線(xiàn)路布局等等，均會(huì)對(duì)礦井通風(fēng)效率產(chǎn)生直接影響，因此，安裝通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)要全面分析相關(guān)因素，確定其對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的阻力大小，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)工作方案進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，以提高通風(fēng)系統(tǒng)的有效性及合理性。

2.3 合理設(shè)置礦井通風(fēng)設(shè)施

相比其它因素，礦井通風(fēng)設(shè)備對(duì)礦井通風(fēng)效果的影響相對(duì)較小，但是也會(huì)對(duì)通風(fēng)效果產(chǎn)生直接影響。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)備包括風(fēng)橋、風(fēng)窗、風(fēng)門(mén)，在合理分配礦井點(diǎn)風(fēng)流的基礎(chǔ)上科學(xué)配置礦井通風(fēng)設(shè)施，以盡量減少通風(fēng)設(shè)備的使用數(shù)量。設(shè)計(jì)過(guò)程中要加強(qiáng)質(zhì)量檢查，保證通風(fēng)設(shè)施性能良好，運(yùn)行穩(wěn)定，以達(dá)到最佳的通風(fēng)效果。此外，還要注意通風(fēng)設(shè)施數(shù)量的易控性，合理確定安裝位置，在充分考慮通風(fēng)效果的基礎(chǔ)上保證設(shè)備更便于維護(hù)。

3 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用實(shí)例

某煤礦屬開(kāi)灤集團(tuán)下屬的老礦，其開(kāi)采歷史已有數(shù)十年，隨著產(chǎn)量的不斷增加，開(kāi)采范圍也越來(lái)越大，開(kāi)采水平的逐漸延伸直接導(dǎo)致通風(fēng)線(xiàn)路的不斷增加，原有的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的安全生產(chǎn)需求。原有通風(fēng)系統(tǒng)的主要問(wèn)題表現(xiàn)在：設(shè)備老化，無(wú)法保證運(yùn)行穩(wěn)定性；外部漏風(fēng)嚴(yán)重，通風(fēng)主扇能力不足；且由于該礦開(kāi)采歷史長(zhǎng)，在之前的設(shè)計(jì)條件下，巷道斷面相對(duì)較小，而服務(wù)年限越長(zhǎng)，巷道斷面面積就越小，礦井風(fēng)阻巷道斷面面積越小，相應(yīng)的礦井風(fēng)阻也會(huì)越來(lái)越大；此外，該煤礦煤層賦存條件復(fù)雜，生產(chǎn)區(qū)域大，盡管有大量的通風(fēng)設(shè)備，也無(wú)法保證礦井內(nèi)部的良好通風(fēng)，因此對(duì)該煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化迫在眉睫。

在優(yōu)化改造前要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面實(shí)地的調(diào)查，分析前通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題；對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析，主要分析通風(fēng)系統(tǒng)、回風(fēng)系統(tǒng)降阻的可能性、降阻的幅度及準(zhǔn)確位置；通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化要考慮成本問(wèn)題，將老舊巷道的作用充分發(fā)揮出來(lái)，主要通過(guò)改善主通風(fēng)機(jī)的性能實(shí)現(xiàn)通風(fēng)降阻的目的。最后再確定優(yōu)化方案，優(yōu)化方案至少設(shè)計(jì)兩到三套以上，對(duì)每種優(yōu)化方案進(jìn)行模擬計(jì)算、分析，最終得出一套成本最低、優(yōu)化效果最好的方案。在本實(shí)例中，由于該煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)比較復(fù)雜，通過(guò)技術(shù)及成本比較后，先期先提高027風(fēng)井風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至每分種570n，改造老中央風(fēng)井，將其作為進(jìn)風(fēng)井進(jìn)行降阻。經(jīng)過(guò)改造后，027風(fēng)井風(fēng)機(jī)風(fēng)壓達(dá)到4038Pa；029風(fēng)井風(fēng)機(jī)風(fēng)壓達(dá)到3066Pa。當(dāng)風(fēng)量風(fēng)壓達(dá)到要求后，將027風(fēng)井風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在每分種570n，將老中央風(fēng)井改造為進(jìn)風(fēng)井，將029風(fēng)井封閉并進(jìn)行降阻。改造完成后027風(fēng)井風(fēng)機(jī)風(fēng)壓達(dá)4021Pa，井下95%以上的區(qū)域通風(fēng)條件均達(dá)到了原改造設(shè)計(jì)要求。

總之，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，不但可以降低礦井負(fù)壓，而且還能有效避免礦井自燃現(xiàn)象。此外，也保證了系統(tǒng)穩(wěn)定，有利于避免瓦斯積聚，提高了風(fēng)門(mén)質(zhì)量，有利于減少漏風(fēng)，降低了風(fēng)機(jī)功耗，有利于提高經(jīng)濟(jì)效益，最終達(dá)到保證了礦井安全生產(chǎn)的目的。

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