崔宇軒
摘要:為了滿足煤礦生產(chǎn)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)要求,相關(guān)生產(chǎn)單位通常需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改造。本文闡述了煤礦通風(fēng)系統(tǒng)改造優(yōu)化時(shí)所遵循的原則和關(guān)鍵步驟,并提出了一些具體的優(yōu)化措施。
關(guān)鍵詞:通風(fēng)系統(tǒng);通風(fēng)機(jī);風(fēng)阻;漏風(fēng)點(diǎn)
1.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)
煤礦礦井的通風(fēng)系統(tǒng)指的是在煤礦開采過程中,利用優(yōu)異的通風(fēng)動(dòng)力向煤礦井下礦井工作面提供新鮮的空氣、調(diào)控礦井工作面工作區(qū)域溫度以及稀釋、排放排出礦井中的粉塵、瓦斯等有害組成。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效的運(yùn)行不僅能夠深度優(yōu)化煤礦礦井工作面的的工作環(huán)境,保障相關(guān)工作人員的生理健康,還是煤礦安全生產(chǎn)的重要技術(shù)支撐。因此,通風(fēng)技術(shù)系統(tǒng)是整個(gè)煤礦開采中非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。煤礦井下氣流的通風(fēng)動(dòng)力根據(jù)外加能量性質(zhì)的不同可以分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。自然通風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)相位受環(huán)境中的氣溫、壓強(qiáng)影響很大,一些環(huán)境下無法形成穩(wěn)定、足量的自然風(fēng)氣流,滿足不了煤礦礦井對(duì)通風(fēng)性能的要求。機(jī)械通風(fēng)是一種利用機(jī)械通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)勁的氣流促使煤礦礦井中空氣高速流動(dòng)的通風(fēng)技術(shù),根據(jù)所使用的通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)不同,可以分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī),根據(jù)所使用的通風(fēng)機(jī)功能,可以分為主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)和局部通風(fēng)機(jī)。其中,主要通風(fēng)機(jī)的功能是為全礦井或者礦井的一個(gè)獨(dú)立區(qū)域提供通風(fēng)氣流;輔助通風(fēng)機(jī)的功能是輔助于主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng),為采礦區(qū)提供通風(fēng)氣流;局部通風(fēng)機(jī)的功能是為煤礦井下局部區(qū)域、地點(diǎn)提供通風(fēng)氣流。
2.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的原則與步驟
(1)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的原則煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造技術(shù)應(yīng)當(dāng)遵循安全性和穩(wěn)定性原則。
①安全性原則
安全生產(chǎn)是煤礦開采的核心要素,在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中,要保證通風(fēng)系統(tǒng)的每個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都充分的發(fā)揮出安全防護(hù)功能。然而受到煤礦通風(fēng)同系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性和隨機(jī)性等特性影響,通風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)不可避免的受到煤礦礦井中各種內(nèi)、外因素的影響,而導(dǎo)致產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)行的工況。具體來說,優(yōu)化改造后的通風(fēng)系統(tǒng)要保證系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)能夠提供足量的新鮮空氣;保證井下的各類有害物質(zhì)、危險(xiǎn)易燃物質(zhì)、粉塵顆粒物等濃度降低到安全線以下;保證煤礦井下出現(xiàn)突發(fā)安全事故時(shí)能夠迅速、有效的提供超額的空氣流量以及控制氣流相位;保證通風(fēng)系統(tǒng)的管道和設(shè)備易于檢查,最大程度的減少安全隱患。
②穩(wěn)定性原則
煤礦通風(fēng)系統(tǒng)極其復(fù)雜,在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造過程中,必須要保證通風(fēng)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)性能的穩(wěn)定性,保證通風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)礦井分支的風(fēng)阻變化而能夠做出靈活的氣體流量和氣體相位調(diào)整。具體來說,一些大型的綜合型煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)通常具有幾千個(gè)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),礦井分支的數(shù)量可達(dá)幾千條之多,具有氣流方向改變功能的角聯(lián)分支最高占比可達(dá)45%以上,礦井中用風(fēng)位置至少在幾百個(gè)。因此,當(dāng)?shù)V井中的風(fēng)阻發(fā)生變化時(shí),所帶動(dòng)的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分支中的氣體流量和氣流相位變化是很復(fù)雜的,只有保證煤礦通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,才能有效的保證通風(fēng)系統(tǒng)提供的風(fēng)能滿足用風(fēng)位置需求。
(2)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的步驟
不同的煤礦所處的地質(zhì)環(huán)境和氣候環(huán)境的差異性導(dǎo)致其使用的通風(fēng)系統(tǒng)性能和各項(xiàng)指標(biāo)上也有所差異。在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造技術(shù)設(shè)計(jì)開展時(shí),應(yīng)當(dāng)遵循基本的優(yōu)化步驟,在此基礎(chǔ)上根據(jù)煤礦的地質(zhì)特點(diǎn)和實(shí)際生產(chǎn)情況,靈活的調(diào)整優(yōu)化措施。一般來說,煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的基本優(yōu)化步驟包括了以下幾方面內(nèi)容:
①明確調(diào)查和分析礦井中現(xiàn)使用的通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀、礦井通風(fēng)阻力、主要通風(fēng)機(jī)性能和通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu),根據(jù)整理得到的資料進(jìn)行綜合分析、總結(jié)和研究,并深度挖掘現(xiàn)階段使用的通風(fēng)系統(tǒng)存在的安全隱患或者性能缺陷。
②根據(jù)挖掘得到的通風(fēng)系統(tǒng)安全隱患或者性能缺陷,邀請(qǐng)相關(guān)技術(shù)專家對(duì)安全隱患和性能缺陷進(jìn)行研究分析,并由專家提出科學(xué)、合理的技術(shù)方案。相關(guān)技術(shù)人員,根據(jù)專家意見,初步擬定幾個(gè)符合國家、行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的且具有技術(shù)改造可行的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造方案。
③組織會(huì)議,由煤礦通風(fēng)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員、專家顧問以及煤礦企業(yè)相關(guān)技術(shù)主管,對(duì)擬定的幾個(gè)優(yōu)化改造方案進(jìn)行分析對(duì)比,結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況,選擇最佳的優(yōu)化方案。同時(shí)在此方案的技術(shù)改造項(xiàng)目基礎(chǔ)上,繼續(xù)針對(duì)性的深入優(yōu)化,并利用計(jì)算機(jī)仿真程序等現(xiàn)代化信息技術(shù)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全性等角度對(duì)優(yōu)化的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。
3.煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)策略
礦井通風(fēng)系統(tǒng)的具體優(yōu)化措施要根據(jù)礦井的實(shí)際生產(chǎn)情況來評(píng)定。首先分析礦井現(xiàn)階段使用的通風(fēng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在滿足通風(fēng)系統(tǒng)改造的安全性和穩(wěn)定性兩大基本原則下,設(shè)計(jì)和制定適宜的改造優(yōu)化措施。下面重點(diǎn)介紹礦井通風(fēng)措施的具體方面。
(1)優(yōu)化礦井通風(fēng)設(shè)備性能
機(jī)械設(shè)備是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的核心組成部分,為了保證通風(fēng)系統(tǒng)的性能和開采作業(yè)的安全性能,必須要強(qiáng)化機(jī)械設(shè)備資源的配置,提高設(shè)備的性能和先進(jìn)性。例如,通風(fēng)系統(tǒng)使用的機(jī)械通風(fēng)機(jī)設(shè)備的功率較小,無法滿足深度礦井作業(yè)所需要的通風(fēng)量時(shí),就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故和粉塵污染情況,因此需要對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改造或者升級(jí)。
(2)改革創(chuàng)新通風(fēng)技術(shù)
隨著煤礦開采深度增加和開采規(guī)模的擴(kuò)大,其對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模和技術(shù)要求也越來越高,設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。很多深井煤礦使用的通風(fēng)系統(tǒng)主要采用多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng),系統(tǒng)管理工作量很大,如果過度依賴人工操作管理,則無法滿足當(dāng)前復(fù)雜系統(tǒng)的管理要求。因此,使用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)和自動(dòng)化系統(tǒng)工程技術(shù),可以有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化監(jiān)控和管理。從而保證通風(fēng)系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。
(3)強(qiáng)化系統(tǒng)的檢修維護(hù)工作
煤礦通風(fēng)系統(tǒng)使用的機(jī)械設(shè)施復(fù)雜,專業(yè)技術(shù)水平高,為了延長通風(fēng)系統(tǒng)的壽命以及保證通風(fēng)系統(tǒng)的性能,在技術(shù)優(yōu)化改造中應(yīng)當(dāng)制定完善機(jī)械設(shè)備的維護(hù)和管理制度。
(4)加大礦井通風(fēng)管理投入力度
煤礦的礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)改造不僅依賴于先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備以及資金的支持,更離不開煤炭生產(chǎn)企業(yè)完善的管理系統(tǒng),通過整合企業(yè)各種資源,優(yōu)化通風(fēng)設(shè)施配置,加強(qiáng)技術(shù)實(shí)踐與培訓(xùn),保證通風(fēng)系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。在煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)中,一方面需要加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備的維護(hù)與管理,另一方面還需要加強(qiáng)其他輔助設(shè)施的治理。為了能夠降低煤礦通風(fēng)系統(tǒng)在輸送過程中的消耗率,在現(xiàn)有的礦井通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,將閑置巷道或者采后區(qū)域完全關(guān)閉,并對(duì)可能存在漏風(fēng)地方進(jìn)行治理,從而減少無效風(fēng)量,并重新計(jì)算礦井總的風(fēng)量需求值。然后根據(jù)計(jì)算的礦井總需風(fēng)量值來調(diào)整風(fēng)機(jī)的角度和轉(zhuǎn)速,從而降低通風(fēng)機(jī)的功率,節(jié)約通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
(5)完善通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)管制度
通風(fēng)系統(tǒng)的工作性能不僅僅取決于礦井的實(shí)際工作環(huán)境、機(jī)械設(shè)備性能以及技術(shù)人員專業(yè)水平,還依賴于系統(tǒng)完善的監(jiān)管體系。在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),相關(guān)負(fù)責(zé)人員應(yīng)當(dāng)組織技術(shù)人員建立長效的監(jiān)督管理機(jī)制,保證通風(fēng)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
(6)加強(qiáng)職工“一通三防”培訓(xùn)工作
根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)工作特點(diǎn)以及工作環(huán)境,通風(fēng)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在較多的安全隱患,為了加強(qiáng)煤礦職工的“一通三防”素質(zhì),煤礦企業(yè)可開展“人人都是通風(fēng)員”的活動(dòng),重點(diǎn)是培訓(xùn)各崗位工種通風(fēng)意識(shí),要求人人都懂通風(fēng)基礎(chǔ)知識(shí)和懂瓦斯基礎(chǔ)知識(shí)、懂瓦斯防治標(biāo)準(zhǔn),人人做到無風(fēng)和微風(fēng)不作業(yè),熟悉井下通風(fēng)系統(tǒng)要求等。
參考文獻(xiàn):
[1]褚紅偉,王洪存,郭志偉.關(guān)于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的研究[J].山東煤炭科技,2011(4)
[2]唐輝雄,趙伏軍,張柏,等.八一煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造[J].礦業(yè)工程研究,2014
[3]曲榮飛.濟(jì)寧三號(hào)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的研究[D].西安科技大學(xué),2007