淺談煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

白建國

摘 要：井下通風(fēng)良好礦工的生命安全就得到了基本的保證，工人們的生產(chǎn)效率自然也會變高，可以說施工人員的生命安全和生產(chǎn)效率與礦井的通風(fēng)狀況存在必然的聯(lián)系，這就要求相關(guān)單位必須做好礦井通風(fēng)安全管理工作，合理地優(yōu)化煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)，保證地面上的新鮮空氣能夠源源不斷的輸送到井下的各個作業(yè)點，讓工作人員進(jìn)行呼吸并吸收和排除各種有毒有害的氣體，創(chuàng)建良好的礦下作業(yè)環(huán)境，保證井下工作人員的身體健康和勞動安全。

關(guān)鍵詞：煤礦井；通風(fēng)系統(tǒng)；礦下作業(yè)環(huán)節(jié)

現(xiàn)在普遍采用的一些通風(fēng)機(jī)設(shè)備，由于使用時間比較久經(jīng)常會出現(xiàn)超負(fù)荷使用的情況，根本無法滿足礦井正常開采的要求，嚴(yán)重影響了開采作業(yè)的安全性，可是礦用通風(fēng)機(jī)對煤礦井通風(fēng)系統(tǒng)來說幾乎是“心臟”的作用，礦井的開采作業(yè)安全性又是至關(guān)重要的，這就要求相關(guān)研究人員必須針對市場需求制造一些高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。

一、煤礦主要通風(fēng)機(jī)電設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

礦用的通風(fēng)機(jī)設(shè)備是礦井的命脈，在礦井生產(chǎn)中就好比是“用于呼吸的肺”，如今能源過度開采的后果已經(jīng)越來越明顯，全球能源危機(jī)的時代已經(jīng)到來了，為了實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展延續(xù)不可再生資源，很多國家都已經(jīng)開始達(dá)成共識，我國也在積極強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略了，80年代末期能源危機(jī)的勢頭剛一凸顯，部分有先見之明的科學(xué)家已經(jīng)有意識的在研究新的技術(shù)和工藝預(yù)備改良通風(fēng)機(jī)設(shè)備的性能，現(xiàn)在已經(jīng)基本收到了成效，通風(fēng)機(jī)的運行效率比之以往提高了大約5%-10%，完全可以輕松地?fù)?dān)負(fù)起負(fù)荷條件下礦井正常通風(fēng)的要求，通風(fēng)機(jī)作為礦井開采作業(yè)保證安全性的關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)備，要求必須24小時，高負(fù)荷持續(xù)運轉(zhuǎn)，這就要求研發(fā)的新式通風(fēng)機(jī)節(jié)能效果要顯著、噪音污染要小、安全性能要更好，這種通風(fēng)機(jī)儼然會成為日后煤礦礦用主要通風(fēng)機(jī)設(shè)備的最佳選擇之一。

二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)概況

用現(xiàn)在的眼光來看礦井的通風(fēng)系統(tǒng)儼然存在著許多不科學(xué)不合理的過時落后的地方，通過改變礦井的通風(fēng)方式可以達(dá)到改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)的目的，一般的通風(fēng)方式根據(jù)位置不同分為中央式（進(jìn)回風(fēng)井位于井田走向中央）、對角式（進(jìn)風(fēng)井位于井田中央回風(fēng)井設(shè)在走向兩側(cè)）、區(qū)域式（進(jìn)風(fēng)井位于井田中央不必額外挖掘回風(fēng)崗只需要在每個采區(qū)掘一個小回風(fēng)井即可）和混合式（混合兩種及兩種以上的通風(fēng)方式），通風(fēng)方法這里指的是主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，我國90%以上的礦井都采用抽出式的通風(fēng)方法，壓入式是指把主要通風(fēng)機(jī)設(shè)在入風(fēng)井口，在壓入式通風(fēng)機(jī)的作用下讓礦井的井巷氣壓高于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ恼龎籂顟B(tài)，抽出式則是把主要通風(fēng)機(jī)設(shè)在回風(fēng)井口，在抽出式通風(fēng)器的作用下讓礦井井巷氣壓低于大地氣壓的負(fù)壓狀態(tài)，抽壓混合是從名字上來看就是應(yīng)用于壓入或抽出兩者互相轉(zhuǎn)換的過渡期，它的主要通風(fēng)機(jī)分別設(shè)置在進(jìn)回風(fēng)井口，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是指礦井風(fēng)流按照生產(chǎn)要求在巷道中流動時或分岔或匯合的線路結(jié)構(gòu)形式，主要通風(fēng)設(shè)施有風(fēng)墻、風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和風(fēng)墻，通風(fēng)機(jī)也有離心式和軸流式之分。

若是井下作業(yè)點某一處的瓦斯?jié)舛瘸鲆?guī)定系統(tǒng)就會自動報警并切斷電源，目前我國的研究已經(jīng)達(dá)到了可以對礦井空氣成分、風(fēng)速、氣溫等條件的遙測和通風(fēng)設(shè)備的遙控的水平，操作人員已經(jīng)可以從地面集中監(jiān)視井下各作業(yè)點的瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速，有的國家甚至也已經(jīng)研究成功并投入使用了能夠?qū)Χ喾N參數(shù)進(jìn)行遙測的系統(tǒng)，他們可以用電子計算機(jī)去處理要測的數(shù)據(jù)，對設(shè)備的運轉(zhuǎn)也可以進(jìn)行及時的監(jiān)控。

三、現(xiàn)階段國內(nèi)礦井內(nèi)采用的通風(fēng)機(jī)的特點

（一）對旋軸流式通風(fēng)機(jī)

這種通風(fēng)機(jī)在使用過程中需要由兩組葉輪連接的兩臺電機(jī)共同運轉(zhuǎn)，由于沒有長軸結(jié)構(gòu)的存在所以結(jié)構(gòu)組織較為緊湊，這種通風(fēng)機(jī)適合使用于安裝調(diào)試工作，由于這兩個電機(jī)是內(nèi)置在通風(fēng)機(jī)設(shè)備當(dāng)中的，所以不需要重新建筑放置電機(jī)的平臺，與長軸結(jié)構(gòu)的軸流通風(fēng)機(jī)比起來可以有效的降低土建成本支出，能夠使用在一些地形比較復(fù)雜的礦井作業(yè)中，這種通風(fēng)機(jī)設(shè)備的消聲器和擴(kuò)壓器是緊密聯(lián)合在一起的，所以也不用搭建專門的消聲器載體，可是這種內(nèi)置結(jié)構(gòu)隨之也會帶來一些問題，比如在進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)的時候比較復(fù)雜，且由于風(fēng)機(jī)是內(nèi)置的散熱也比較慢。

（二）長軸軸流式通風(fēng)機(jī)

它是外部的安裝結(jié)構(gòu)，因此散熱效果更好，養(yǎng)護(hù)維修起來也更方便，可也是由于它是外置結(jié)構(gòu)，就必須要用長軸才能夠把風(fēng)機(jī)的葉輪裝置和電機(jī)裝置連接起來，這種連接方式對安裝有十分嚴(yán)格的要求又容易產(chǎn)生設(shè)備結(jié)構(gòu)系統(tǒng)松散的問題，長軸軸流式通風(fēng)機(jī)和對旋軸流式通風(fēng)機(jī)設(shè)備系統(tǒng)完全不一樣，而且施工單位也必須為外置電機(jī)搭建一個專門的電機(jī)安置房，這樣也會造成土建成本的增加。

（三）離心式通風(fēng)機(jī)

這種通風(fēng)機(jī)的組裝比較簡單，可是它需要雙面進(jìn)氣的特點就決定了它必須加長雙支承軸的長度，它也是外部結(jié)構(gòu)，散熱性能比較好，檢修維護(hù)工作也比較容易進(jìn)行，可是因為它具有蝸殼，所以尺寸直徑尺寸比較大，在安裝了調(diào)節(jié)閥門以后可以把閥門調(diào)小，降低它的運行功率，對通風(fēng)量和風(fēng)壓也可以及時的進(jìn)行調(diào)整。

四、礦用通風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢

很多小礦井隨著國家對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整逐漸被大規(guī)模的礦企兼并，這就要求很多礦井必須面對風(fēng)量和風(fēng)壓的大幅度變化，可是能滿足這一變化的，市面上只有長軸軸流式風(fēng)機(jī)可以做到，這種類型如果按照葉片調(diào)節(jié)的不同又可以細(xì)分成很多種，縱觀目前現(xiàn)有的許多礦用通風(fēng)機(jī)，大多數(shù)人看好的都是液壓動葉片可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)。

（一）液壓動葉片可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)的原理

這種風(fēng)機(jī)的葉輪里面存在著和葉輪一起運動的液壓缸頂裝置和齒條，齒條可以與葉片下方安裝的小齒輪進(jìn)行咬合，液壓缸進(jìn)入軸向運動狀態(tài)之后，齒條就會推動小齒輪進(jìn)行運轉(zhuǎn)，風(fēng)機(jī)的葉片會以葉柄為中心運轉(zhuǎn)，可以通過調(diào)節(jié)葉片的角度達(dá)到調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和壓力的目的，這種風(fēng)機(jī)的好處就是當(dāng)?shù)V點出現(xiàn)變動導(dǎo)致其大于額定的負(fù)壓情況時，調(diào)整指揮核心的電動執(zhí)行器就可以自動的對葉片的角度進(jìn)行調(diào)整，以防喘振現(xiàn)象的發(fā)生危害到井下工人的生命財產(chǎn)安全。

（二）反風(fēng)

這種通風(fēng)機(jī)要完成反風(fēng)操作全靠液壓動葉調(diào)節(jié)扇葉角度，在對動葉角度進(jìn)行調(diào)整的時候會發(fā)送軸旋轉(zhuǎn)指令給電動執(zhí)行機(jī)，然后半聯(lián)軸器就會帶動同心調(diào)節(jié)軸進(jìn)行運動，在這一過程中液壓缸就會調(diào)節(jié)頭內(nèi)的伺服閥，啟動油窗讓液壓缸體進(jìn)行轉(zhuǎn)移，同時液壓缸體上裝有齒輪的液壓缸支撐體也會發(fā)生變化，齒條帶動的裝置在葉柄終端的非齒輪開始運轉(zhuǎn)，葉片會以葉片為中心開始進(jìn)行軸線運動，從而達(dá)到扇葉調(diào)整轉(zhuǎn)動角度的目的。

（三）液壓動葉可調(diào)的優(yōu)缺點

這種通風(fēng)機(jī)的機(jī)房可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程的在線監(jiān)管，調(diào)控的時候快捷方便，安全性也比較高，調(diào)節(jié)力度由液壓缸的體積和油壓進(jìn)行掌控，受到的限制相對來說比較少，同時它還具備反饋機(jī)構(gòu)的自我補(bǔ)償性能，葉片角度的變化可以通過相應(yīng)的設(shè)備動態(tài)的進(jìn)行反應(yīng)，由于他反風(fēng)的耗時較少也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的調(diào)控，這樣也有利于提高控制管理的集中化和自動化，唯一的缺點大約就是液壓動葉可調(diào)式軸流式風(fēng)機(jī)的設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)成本比停車集中一次可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)的花費要大得多。

相關(guān)企業(yè)必須懂得“投桃報李”，我國的煤炭產(chǎn)業(yè)如今隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也迎來了新的機(jī)遇，必須順應(yīng)著國家“可持續(xù)發(fā)展”的口號，重視通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)和發(fā)展趨勢，不斷提高設(shè)計和使用水平，改良礦用主要通風(fēng)機(jī)的性能，解決影響煤炭通風(fēng)安全性和能耗的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]王京斌.煤礦采礦過程中通風(fēng)技術(shù)的改進(jìn)方法[J].中國科技縱橫，2018，（1）：166，168.

[2]趙喜龍，張永明.煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J].大科技，2017，（36）：222.