日常管理中降低通風(fēng)阻力的路徑探析

介小文，張 煜，李廣紅，齊 銘，成高飛

(陜西煤礦安全裝備檢測中心有限公司，陜西 西安 710001)

0 引言

通風(fēng)是礦井日常生產(chǎn)過程的基本保障，可以為井下作業(yè)人員提供新鮮空氣，同時稀釋、排出有毒有害氣體和粉塵，是礦井保障生產(chǎn)和安全必不可少的部分[1-3]。在礦井通風(fēng)過程中，由于風(fēng)流內(nèi)部粘滯力和慣性力、井巷壁面的阻滯、障礙物的擾動，而引起機(jī)械能損失，這部分損失的機(jī)械能就是礦井通風(fēng)阻力。一個礦井從建井到開采結(jié)束，井下通風(fēng)系統(tǒng)也會隨著礦井開采的變化而變化，每一次變化和調(diào)整都會對礦井通風(fēng)阻力產(chǎn)生影響。礦井主要通風(fēng)機(jī)為全礦井通風(fēng)提供動力，主要通風(fēng)機(jī)要克服礦井通風(fēng)阻力，并為全礦井提供足夠的新鮮風(fēng)流，所以礦井通風(fēng)阻力的大小對礦井主要通風(fēng)機(jī)存在著很大的影響[4-6]。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)日常管理過程中會有許多細(xì)節(jié)需要注意，每次通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整時，也會有多種調(diào)整方案可供選擇。如何做好通風(fēng)系統(tǒng)日常管理，以及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整時選擇哪種方案，都應(yīng)將最大限度降低礦井通風(fēng)阻力、對礦井通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)下和長遠(yuǎn)會更有好處納入考量范疇。

1 轉(zhuǎn)變簡單草率的通風(fēng)管理觀念

在通常的礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整中，多數(shù)情況下會選擇最方便的調(diào)整方案，或者根據(jù)風(fēng)量需求隨意調(diào)整，達(dá)到目的即可。要達(dá)到風(fēng)量需求會很容易實現(xiàn)，而且會有多種選擇，但簡單草率的調(diào)整方式對一個要存在幾十年的礦井通風(fēng)系統(tǒng)并不是一個好的選擇，特別是在礦井通風(fēng)困難時期會更為明顯。如果在日常的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整中，將對礦井通風(fēng)阻力的影響考慮進(jìn)去，那么就會有不同的結(jié)果。為了使礦井通風(fēng)阻力盡可能的小，每次通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整時，選擇使礦井通風(fēng)阻力最小的方案，就會成為最佳選擇。一個礦井的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整會有很多次，每次選擇通風(fēng)阻力最小的方案，積少成多，在礦井通風(fēng)線路變長，通風(fēng)系統(tǒng)變的復(fù)雜的時候，礦井通風(fēng)系統(tǒng)就會處于最佳狀態(tài)[7-9]。所以，將通風(fēng)阻力的概念納入礦井通風(fēng)的日常管理當(dāng)中，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的當(dāng)下和將來都會有許多的好處。比如當(dāng)?shù)V井通風(fēng)阻力小時，各處通風(fēng)設(shè)施前后的負(fù)壓就會相對較小，礦井主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓也會小，主要通風(fēng)機(jī)的負(fù)荷也會變小，負(fù)荷小了，對主要通風(fēng)機(jī)的使用壽命、修理維護(hù)等方面都有好處，也會比較節(jié)能。

2 通風(fēng)設(shè)施的作用及對通風(fēng)阻力的影響

2.1 通風(fēng)設(shè)施的作用

隨著礦井的開采，礦井通風(fēng)系統(tǒng)會一步步變得復(fù)雜，通風(fēng)路線也越來越長，為保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、符合礦井生產(chǎn)需求，構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施也就成為礦井通風(fēng)系統(tǒng)日常管理的重要內(nèi)容[10-12]。在日常礦井通風(fēng)管理中，在進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷之間，都會構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施(也稱通風(fēng)構(gòu)筑物)。該設(shè)施的作用就是控制和引導(dǎo)風(fēng)流，使風(fēng)流定向、定量流動，保證風(fēng)流符合礦井的生產(chǎn)需求。通常情況下在礦井每一處進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)交匯處都會構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施。通風(fēng)設(shè)施對礦井通風(fēng)阻力的影響是非常明顯的，風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)墻的作用會使多數(shù)風(fēng)流流向更遠(yuǎn)處，只需要滿足風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)墻巷道處最低風(fēng)量即可，要嚴(yán)格控制過風(fēng)量；密閉的作用是隔斷風(fēng)流，使風(fēng)流完全不通過該處巷道；風(fēng)橋是進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷出現(xiàn)水平交叉時，為使進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)隔開而產(chǎn)生的通風(fēng)設(shè)施，風(fēng)橋會使風(fēng)流流經(jīng)路線稍有加長，局部通風(fēng)阻力明顯增大。風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)墻、密閉均是為滿足更遠(yuǎn)通風(fēng)路線或者更大通風(fēng)阻力路線上生產(chǎn)對風(fēng)量的需求、提高風(fēng)量利用率而產(chǎn)生的通風(fēng)設(shè)施；風(fēng)橋則是在設(shè)計上一旦出現(xiàn)就無法避免的通風(fēng)設(shè)施。

2.2 通風(fēng)設(shè)施對礦井通風(fēng)阻力的影響

風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)墻、密閉、風(fēng)橋，這幾種礦井主要通風(fēng)設(shè)施雖然在礦井生產(chǎn)過程中無法避免，但從通風(fēng)阻力角度講都屬于井下通風(fēng)的障礙物，都會使礦井通風(fēng)阻力增大。當(dāng)?shù)V井只有一條通風(fēng)路線時，如圖1、圖2所示，圖1未在進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)之間構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，圖2在進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)之間構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，圖2的通風(fēng)阻力會大于圖1通風(fēng)阻力，將圖2中的通風(fēng)設(shè)施拆除，不會影響礦井的正常通風(fēng)。當(dāng)?shù)V井有多條通風(fēng)路線時，如圖3、圖4所示，假設(shè)第n條通風(fēng)路線阻力最大，圖4在第n條通風(fēng)路線上構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，圖3未在第n條通風(fēng)路線上構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，圖4的通風(fēng)阻力會大于圖3的通風(fēng)阻力，將圖4中第n條路線上通風(fēng)設(shè)施拆除，同樣能達(dá)到礦井生產(chǎn)對風(fēng)量的需求，而且在其他通風(fēng)路線上對通風(fēng)設(shè)施漏風(fēng)率的要求還會更低。從降低礦井通風(fēng)阻力的角度出發(fā)，在礦井通風(fēng)阻力最大的路線上可以不構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施。在礦井通風(fēng)阻力最大路線上去除通風(fēng)設(shè)施，相當(dāng)于減少通風(fēng)系統(tǒng)中的障礙物，也就減小了礦井通風(fēng)阻力。

圖2 一條通風(fēng)路線上構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施

圖3 多條通風(fēng)路線

圖1 一條通風(fēng)路線

圖4 多條通風(fēng)路線上構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施

3 其他方面的日常管理

3.1 井下富余風(fēng)量管理

當(dāng)?shù)V井某一時期風(fēng)量有富余時，富余風(fēng)量流經(jīng)路線越長，消耗能量就越大，無形中就增大了礦井通風(fēng)阻力。礦井主要通風(fēng)機(jī)要克服這部分增大的通風(fēng)阻力而做功，增大了礦井主要通風(fēng)機(jī)的負(fù)擔(dān)，增加了能量消耗。這部分為克服富余風(fēng)量產(chǎn)生的通風(fēng)阻力所消耗的能量，其實就屬于礦井主要通風(fēng)機(jī)所做的無用功的一部分。為了避免礦井主要通風(fēng)機(jī)做更多的無用功，為了降低礦井通風(fēng)阻力，可將富余風(fēng)量通過最近通風(fēng)路線放入礦井總回風(fēng)巷，避免富余風(fēng)量流經(jīng)路線更長，增加不必要的通風(fēng)阻力，同時也讓礦井主要通風(fēng)機(jī)負(fù)荷變小，也有利于節(jié)能環(huán)保。

3.2 材料和物品運(yùn)輸、存放管理

礦井生產(chǎn)過程中會有大量的材料和物品需要運(yùn)送和使用。在日常管理中，如果在大量的材料和物品遲遲不能運(yùn)送到指定地點，長時間停放在主要通風(fēng)巷道中，會影響有效通風(fēng)斷面，增大巷道局部通風(fēng)阻力。另外，井下不論是日常使用的工具、存儲備用或者即將使用的物品和材料都需要在不同的地點存儲堆放，如果這些材料和物品隨意擺放，雜亂無章，那對本來就空間有限的礦井來說是一種災(zāi)難，不光影響井下通風(fēng)，增加了礦井通風(fēng)阻力，還影響井下作業(yè)的正常順利開展，大大降低了工作效率。所以，加強(qiáng)井下材料和物品的運(yùn)輸、存儲管理也是井下通風(fēng)系統(tǒng)日常管理的重要內(nèi)容，對降低礦井通風(fēng)阻力有著重要影響。在礦井日常管理中，縮短材料和物品運(yùn)送時間，避免材料和物品在運(yùn)輸過程中長時間在主要通風(fēng)巷道停留；盡量避免在主要通風(fēng)巷道堆放材料，將井下待用材料整齊的堆放在硐室、聯(lián)絡(luò)巷或者專用存儲點，更有利于降低礦井通風(fēng)阻力，便于井下通風(fēng)系統(tǒng)日常管理。

3.3 主要通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置管理

礦井主要通風(fēng)機(jī)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要動力，加強(qiáng)主要通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置的管理，降低礦井主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓，對提高礦井主要通風(fēng)機(jī)效率至關(guān)重要。礦井主要通風(fēng)機(jī)選型與礦井實際需求要相匹配，主要通風(fēng)機(jī)葉片角度與井下通風(fēng)阻力、井下實際風(fēng)量需求相符合，均能提高礦井主要通風(fēng)機(jī)的效率。風(fēng)硐、閘門、擴(kuò)散器、防爆門等都屬于礦井主要通風(fēng)機(jī)的附屬裝置，附屬裝置布置合理、降低阻力、減小漏風(fēng)，都能降低礦井主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓，提高主要通風(fēng)機(jī)效率。在主要通風(fēng)機(jī)日常管理當(dāng)中，從降低主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓角度出發(fā)，加強(qiáng)日常維護(hù)，對各個附屬裝置加強(qiáng)巡查，遇見問題及時處理。

4 結(jié)論

(1)改變簡單草率的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整觀念，充分考慮通風(fēng)阻力的因素，在每次通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整時，選擇能使通風(fēng)阻力最小的最優(yōu)方案，也能使伴隨礦井始終的通風(fēng)系統(tǒng)時刻保持最佳狀態(tài)。

(2)為了符合礦井生產(chǎn)需要，通風(fēng)系統(tǒng)會變得復(fù)雜，通風(fēng)設(shè)施就是必不可少的存在，通風(fēng)設(shè)施也成了礦井通風(fēng)阻力增大的重要因素。在通風(fēng)阻力最大路線上，不構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，會更大程度降低礦井通風(fēng)阻力。

(3)礦井富余風(fēng)量從最近通風(fēng)路線進(jìn)入總回風(fēng)巷，更合理的管理井下材料運(yùn)輸、存儲等，都對降低礦井通風(fēng)阻力有好處，也都是礦井日常通風(fēng)管理中可以做到的。做好礦井主要通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置管理，能有效改善主要通風(fēng)機(jī)的負(fù)壓，有助于主要通風(fēng)機(jī)長期有效運(yùn)行。