煤礦通風(fēng)系統(tǒng)及風(fēng)量?jī)?yōu)化研究

趙 濤

身份證號(hào)612701198808202016

陜西涌鑫礦業(yè)有限責(zé)任公司 陜西 榆林719000

引言

基于煤礦作業(yè)的過(guò)程中,煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的重要性,對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)構(gòu)筑物進(jìn)行了充分的探究。首先,對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中的作用原理以及風(fēng)門(mén)典型結(jié)構(gòu)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析;其次,詳細(xì)計(jì)算局部通風(fēng)的時(shí)候其掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量,并進(jìn)行相應(yīng)的分析;最后,借助兩種方式,分別是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和摩擦阻力的降低來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析

煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)具體包括向巷道以及各生產(chǎn)工作面排送新鮮的空氣,并且能夠排除一些煤礦井下毒害氣體的通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。本節(jié)內(nèi)容將詳細(xì)地分析和探究通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)中的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)構(gòu)筑物,以期全面剖析礦井的通風(fēng)系統(tǒng)。

1.1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 在對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的分析過(guò)程中,首先,礦井的通風(fēng)系統(tǒng)由眾多的通風(fēng)管路構(gòu)成,一般會(huì)借助平面圖的方法將通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化成一個(gè)由線與點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),也稱(chēng)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。

1.2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)筑物 通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)筑物具體是指在煤礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中,在某些位置設(shè)置的一些通風(fēng)設(shè)施,其重要的作用是控制風(fēng)流,并且保證風(fēng)流流向生產(chǎn)地點(diǎn)。同時(shí),根據(jù)風(fēng)流是否通過(guò),通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)筑物還被分為隔斷風(fēng)流構(gòu)筑物以及通過(guò)風(fēng)流構(gòu)筑物,具體而言,隔斷通風(fēng)構(gòu)筑物是指風(fēng)簾、風(fēng)門(mén)以及擋風(fēng)墻等;通過(guò)風(fēng)流構(gòu)筑物是指通風(fēng)橋、反風(fēng)裝置以及風(fēng)機(jī)風(fēng)筒等。

2 當(dāng)前煤礦井通風(fēng)面臨的主要難點(diǎn)

從當(dāng)前煤礦通風(fēng)工作開(kāi)展實(shí)際來(lái)看,整體工作實(shí)效還需要提升,特別是當(dāng)前煤礦井下開(kāi)采面臨的環(huán)境已經(jīng)出現(xiàn)了較大的變化,需要采取針對(duì)性的策略進(jìn)行調(diào)整與完善,但是從當(dāng)前煤礦企業(yè)開(kāi)展的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與瓦斯治理情況來(lái)看,各種類(lèi)型的突出問(wèn)題仍舊存在,過(guò)多的傳統(tǒng)模式仍舊存在,給煤礦瓦斯治理實(shí)效和通風(fēng)工作質(zhì)量的提升帶來(lái)較大的負(fù)面影響。

2.1 工程施工期間的通風(fēng)管理工作,調(diào)研了類(lèi)似礦井的通風(fēng)管理經(jīng)驗(yàn),總結(jié)出以下可能面臨的問(wèn)題:

供風(fēng)難度偏大:大型礦井一般采用3個(gè)井筒開(kāi)拓,3個(gè)井筒貫通后,貫通巷道多,通風(fēng)斷面大,供風(fēng)能力強(qiáng)。一些項(xiàng)目只有2個(gè)井筒,供風(fēng)能力受到限制,隨著掘進(jìn)工作的不斷推進(jìn),井下局部供風(fēng)距離越來(lái)越遠(yuǎn),風(fēng)筒管理較差(吊掛不平直、漏風(fēng)點(diǎn)多等)。加之井下環(huán)境濕度大、粉塵濃度大對(duì)風(fēng)機(jī)的性能都存在一定的影響,致使現(xiàn)井下掘進(jìn)迎頭供風(fēng)量較低,炮煙、粉塵很難及時(shí)排出;二期工程期間井下掘進(jìn)工作面布置較多,礦井總需風(fēng)量較大。如果管理不善,可能出現(xiàn)多次串聯(lián)通風(fēng)或1臺(tái)局部扇風(fēng)機(jī)為多個(gè)掘進(jìn)工作面供風(fēng)現(xiàn)象,存在安全隱患;由于井下部分迎頭出水原因,導(dǎo)致停頭、換面較為頻繁,通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定;井下監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)裝備安設(shè)比較滯后,對(duì)井下瓦斯的檢查存在部分盲區(qū)。井下可能存在有害氣體超標(biāo)區(qū)域,對(duì)礦井安全存在嚴(yán)重威脅;主副井井筒施工期間,風(fēng)筒懸吊于井壁,出現(xiàn)漏風(fēng)點(diǎn)不易維修。

3 煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的原則

第一,對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在保證煤礦企業(yè)正常使用的基礎(chǔ)上,做到最大限度的簡(jiǎn)化,在達(dá)到煤礦下最佳通風(fēng)效果的基礎(chǔ)上,對(duì)經(jīng)濟(jì)的成本實(shí)現(xiàn)有效地控制。第二,對(duì)煤礦下開(kāi)采技術(shù)方案應(yīng)當(dāng)首先做出來(lái),然后,以開(kāi)采技術(shù)方案為基準(zhǔn),制定出對(duì)應(yīng)的瓦斯治理方案與通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案。第三,設(shè)計(jì)得到的通風(fēng)系統(tǒng)方案,應(yīng)當(dāng)最大限度做到切實(shí)可行,同時(shí),也需要為后期煤礦企業(yè)產(chǎn)能的提升留有充足的空間。此外,設(shè)計(jì)的煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)能力,應(yīng)當(dāng)與煤礦實(shí)際的產(chǎn)能相匹配,同時(shí)更需要滿足相關(guān)法律法規(guī)的要求。在通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)為井下提供出充足的新鮮空氣,不僅需要對(duì)井下生產(chǎn)的安全性給予充足的保證,同時(shí)還必須保證工人井下正常作業(yè)需要。

3.1 井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化 礦井井下通過(guò)不斷對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的改造和優(yōu)化,可以保證井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量需求,保證生產(chǎn)作業(yè)安全,同時(shí)可以節(jié)省通風(fēng)設(shè)施的耗能。優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)主要有兩個(gè)目的:一是對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化,減小井下通風(fēng)復(fù)雜程度,增大巷道的有效風(fēng)量;二是降低礦井井下通風(fēng)系統(tǒng)在允許過(guò)程中所受到的各種阻力,降低通風(fēng)能耗,延長(zhǎng)通風(fēng)設(shè)備使用壽命,減少礦井成本投入。下面主要從優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和減小礦井通風(fēng)阻力等方面來(lái)探討分析。

3.2 井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 當(dāng)巷道掘進(jìn)施工距離較長(zhǎng)時(shí),原構(gòu)建的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已無(wú)法滿足掘進(jìn)工作面迎頭所需風(fēng)量,為了保障掘進(jìn)作業(yè)安全,需要對(duì)原有的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理優(yōu)化。本文采用在掘進(jìn)巷道與回風(fēng)巷道之間施工巷道穿透鉆孔的方式,將掘進(jìn)巷道內(nèi)的回風(fēng)通過(guò)鉆孔流入到回風(fēng)巷道,從而有效降低通風(fēng)阻力,對(duì)掘進(jìn)工作面瓦斯和粉塵治理起到較好作用。

3.3 減小井下通風(fēng)阻力 減小通風(fēng)阻力,是提高礦井通風(fēng)效率,滿足井下通風(fēng)安全需求的有效方法。從采取減小巷道通風(fēng)摩擦阻力系數(shù)的方法來(lái)降低礦井通風(fēng)阻力進(jìn)行分析研究。減小巷道通風(fēng)阻力摩擦系數(shù)主要措施有縮短巷道距離、加大巷道通風(fēng)斷面等。煤礦井下在進(jìn)行巷道斷面及支護(hù)方式設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮巷道摩擦阻力對(duì)巷道通風(fēng)的影響,巷道施工時(shí),要最大可能地保證巷道表面平滑,從而減少巷道通風(fēng)阻力摩擦系數(shù)。

3.4 通風(fēng)阻力的降低 降低礦井通風(fēng)過(guò)程中受到的阻力能夠有效保障生產(chǎn)的安全,并提高經(jīng)濟(jì)效益。本文利用減小摩擦阻力系數(shù)原理來(lái)降低通風(fēng)阻力,比如增大巷道斷面或者減小巷道長(zhǎng)度等。在礦井設(shè)計(jì)的初期階段,應(yīng)盡量保證施工時(shí)巷道壁面的光滑,同時(shí)結(jié)合考慮摩擦阻力的影響來(lái)選用支護(hù)方式。當(dāng)巷道其他參數(shù)固定不變時(shí),斷面面積每增大33%,通風(fēng)阻力則降低50%,風(fēng)量流過(guò)巷道時(shí)需要的能耗也將降低一半。盡管斷面面積的增大也會(huì)增加在基礎(chǔ)建設(shè)中的投資,但考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益還是更加有效的?；谙锏喇a(chǎn)生的通風(fēng)阻力與其長(zhǎng)度成正比關(guān)系,因此,在符合工作面通風(fēng)需求的基礎(chǔ)上,應(yīng)盡量縮短各風(fēng)路長(zhǎng)度。

結(jié)語(yǔ)

對(duì)煤礦企業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性的優(yōu)化,但是從具體優(yōu)化情況來(lái)看,在很多方面表現(xiàn)出明顯的差強(qiáng)人意,因此,這就需要煤礦企業(yè)充分認(rèn)識(shí)到做好通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化工作的重要性,結(jié)合煤礦企業(yè)實(shí)際,采取針對(duì)性的措施。