煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)問題分析與解決對策

李冬奎

摘要：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，社會對能源和資源的需求量逐年增長，煤炭作為我國應(yīng)用最為廣泛的資源。系統(tǒng)地、科學(xué)地做好礦井通風(fēng)安全工作，結(jié)合礦井的各種資源情況，對礦井的安全生產(chǎn)具有重要意義。因此，本文論述了煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全控制的重要性，對煤礦通風(fēng)系統(tǒng)問題進行了分析，并提出解決煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)問題的對策。

關(guān)鍵詞：煤礦礦井；通風(fēng)系統(tǒng)；問題；對策；

煤礦通風(fēng)安全管理是保證煤礦企業(yè)安全生產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。為確保煤礦企業(yè)的生產(chǎn)安全，必須做好煤礦通風(fēng)系統(tǒng)工作和通風(fēng)事故防范工作。為煤礦工人提供更加安全的工作環(huán)境，推動我國煤炭事業(yè)又好又快地發(fā)展。

1煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全控制的重要性

礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分，保證通風(fēng)系統(tǒng)良好運行，就意味著保證煤礦生產(chǎn)安全。而通過對以往煤礦礦井之中煤礦生產(chǎn)實際情況，確定通風(fēng)系統(tǒng)本身就置于危險性較高的環(huán)境之中，并且長期高速作業(yè)，一旦受到這樣或那樣因素的影響，勢必會造成通風(fēng)系統(tǒng)無法正常運行，甚至誘發(fā)安全事故，直接威脅井下工人的生命安全。而加強煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全控制，可以對通風(fēng)系統(tǒng)運行情況予以了解，如若通風(fēng)系統(tǒng)運行不佳，將對其予以調(diào)節(jié)、控制，及時處理故障隱患，相應(yīng)的由通風(fēng)系統(tǒng)誘發(fā)的安全事故發(fā)生的可能性大大降低，這能夠保障井下員工的生命安全、保證煤礦生產(chǎn)順利進行。從這一方面來說，煤礦礦井通風(fēng)安全控制至關(guān)重要。

2煤礦通風(fēng)系統(tǒng)問題分析

2.1摩擦阻力

所謂摩擦阻力是指風(fēng)流在井巷中流動時，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起的內(nèi)外摩擦，所產(chǎn)生的阻力。通常情況下，流體在運動中會出現(xiàn)兩種不同的狀態(tài)，即層流流動和紊流流動。因流層是指流體各層的質(zhì)點相互不混合，呈流速狀，為有秩序地流動，各流速的質(zhì)點沒有能量交換。因此，流體在運動的過程，如若受到某些因素的影響，使得紊流和層流流體質(zhì)點相反，那么雖然總流方向不會改變之外，其流體內(nèi)部存在著時而產(chǎn)生、時而消失的渦流?；诖死碚?，前人嘗試進行多種實驗，最終得出摩擦阻力公式。即在巷道的斷面積為S，周長為U，風(fēng)流的運動粘性系數(shù)為v，那么井巷風(fēng)流不會出現(xiàn)層流狀態(tài)，多數(shù)完全是紊流，只有一小部分風(fēng)流可能處于完全紊流過渡的狀況，如此可以確定摩擦阻力的公式為：

對于已經(jīng)確定的井巷，巷道的長度L、周長U，斷面積S以及巷道的支護形式，都是確定的，那么，此時可以確定摩擦阻力的參數(shù)，即：

當(dāng)然，在摩擦阻力值不變的情況下，可以視其為反映井巷幾何特征的參數(shù)，它反映的是井巷通風(fēng)的難易程度，即：

基于此公式，可以確定完全紊流時，摩擦阻力定律說明了摩擦風(fēng)阻一定的情況下摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比。

2.2局部阻力

當(dāng)風(fēng)流流動時，因井巷邊壁條件發(fā)生變化，在局部地區(qū)風(fēng)流必然會遭受局部阻力的影響與破壞，勢必會影響風(fēng)流的流速，主要是造成流速方向，大小以及分布上發(fā)生變化，導(dǎo)致風(fēng)流自身就遭受巨大的沖擊，形成紊亂渦流，勢必會對風(fēng)流能量造成損失，而這種風(fēng)流通過局部地點，必然會對能力造成損失，這種就稱之為局部阻力。在這種概念基礎(chǔ)上，分析通風(fēng)系統(tǒng)運行時的風(fēng)流運行情況，確定能夠遭受局部阻力比較多，例如巷道斷面變化、巷道交叉處、巷道拐彎處及巷道交匯處等等。一旦出現(xiàn)局部阻力情況，通風(fēng)系統(tǒng)運動就會遭受影響，影響通風(fēng)換氣的效果。

3解決煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)問題的對策分析

3.1降低摩擦阻力對策

1）減少摩擦阻力系數(shù)。礦井通風(fēng)設(shè)計時盡量選用摩擦阻力系數(shù)較小的支護方式，如錨噴、砌碹、錨桿、錨鎖、鋼帶等。施工時一定要保證施工質(zhì)量，應(yīng)盡量采用光面爆破技術(shù)，盡可能使井巷壁面平整光滑，使井巷壁面的凹凸度不大于50mm。對于支架巷道，要注意支護質(zhì)量，支架不僅要整齊一致，有時還要剎幫背頂，并且要注意支護密度。及時修復(fù)被破壞的支架，失修率不大于7%。在不設(shè)支架的巷道，一定注意把頂板、兩幫和底板修整好，以減少摩擦阻力。

2）合理選擇井巷風(fēng)量。從上面公式來看，摩擦阻力和風(fēng)量平方呈正比關(guān)系，所以在設(shè)計通風(fēng)時，絕對不能夠隨意更改風(fēng)量，不要認為風(fēng)量越大越好，在確保井下各個用風(fēng)地點所需風(fēng)量情況下，應(yīng)該盡可能降低風(fēng)量。擋掘進初期，通風(fēng)上采用局部通風(fēng)機時，就需要控制風(fēng)量。對主通風(fēng)機工況及時進行調(diào)節(jié)，降低井道中富?？傦L(fēng)量。防止巷道的風(fēng)量太集中，要盡量讓礦井中總進風(fēng)量早分開，總回風(fēng)晚匯合。3）選擇周界比較小的斷面。當(dāng)巷道的斷面相同時，采用圓形斷面其周長最短，其次就是采用拱形斷面，周長最大莫過于矩形與梯形。因此在設(shè)計通風(fēng)系統(tǒng)時，立井井筒就要采用圓形的斷面，而石門、斜井及大巷等各種主要井巷必須要拱形斷面，對于次要巷道就沒有必要非用拱形斷面，可以采用梯形和矩形斷面。4）保證井巷通風(fēng)斷面。因為摩擦阻力與通風(fēng)斷面積的3次方成反比，所以擴大井巷斷面能大大降低通風(fēng)阻力，當(dāng)井巷通過的風(fēng)量一定時，井巷斷面擴大33%，通風(fēng)阻力可減少一半，故常用于主要通風(fēng)路線上高阻力段的減阻措施中。當(dāng)受到技術(shù)和經(jīng)濟條件的限制，不能任意擴大井巷斷面時，可以采用雙巷并聯(lián)通風(fēng)的方法。

3.2局部阻力問題的處理

基于以上煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)局部電阻問題的分析，確定產(chǎn)生局部電阻的直接原因是巷道斷面的變化，進而使巷道風(fēng)流速度發(fā)生改變，影響通風(fēng)系統(tǒng)的正常運行。為了有效處理局部電阻問題，常見的有以下幾種措施：1）可以最大限度地減少局部電阻地點的數(shù)量。也就是在設(shè)置巷道時應(yīng)當(dāng)盡量較少直徑小的鐵風(fēng)橋的運用，如此可以減少節(jié)風(fēng)窗的數(shù)量，那么就會減少局部電阻地點的數(shù)量。2）當(dāng)連接不同斷面的巷道，和以設(shè)置圓弧型的連接邊緣。也就是在巷道拐彎，為了盡量避免出現(xiàn)直角彎而產(chǎn)生局部電阻，可以在不同斷面的巷道連接邊緣設(shè)為圓弧型，如此可以減小彎角。3）減少局部阻力地點的風(fēng)流速度及巷道的粗糙程度，在巷道表面粗糙的地方應(yīng)適當(dāng)降低風(fēng)流速度以減小阻力。4）減少井巷正面阻力物，及時清理巷道中的堆積物，采掘工作面所用材料要按需使用，不能集中堆放在井下巷道中。

總結(jié)：

礦產(chǎn)資源屬于國家重點資源發(fā)展項目，其成功的建設(shè)離不開在礦井安全管理、礦井通風(fēng)管理等方面能力的提升。我們應(yīng)解決煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)問題，同時，要加強對通風(fēng)事故的防范，做好應(yīng)急救援工作，力求及時發(fā)現(xiàn)問題并及時處理，有效避免通風(fēng)安全事故發(fā)生。保證礦井下的工作順利有序、安全的進行，促進我們的經(jīng)濟發(fā)展。

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