礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造的實踐探究

摘要：隨著礦井的開采深度不斷增加，礦井通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)線路長、初期設(shè)計不合理等問題就越來越突出，而且伴隨礦井開采深度增加，煤層瓦斯含量及絕對瓦斯涌出量越來越大，因此采掘工作面的需風(fēng)量就必須相應(yīng)的加大，才能保證礦井的安全生產(chǎn)。本文就針對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造進行討論。

關(guān)鍵詞：礦井 通風(fēng)系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

中圖分類號：TD725 文獻標(biāo)識碼: A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1 優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的必要性

礦井通風(fēng)是煤礦生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，礦井通風(fēng)不良會直接導(dǎo)致瓦斯爆炸、火災(zāi)和粉塵災(zāi)害，而礦井通風(fēng)的現(xiàn)代化又是促進煤礦工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)現(xiàn)代化的極為重要的條件，它對礦井的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、防災(zāi)抗災(zāi)能力和礦井的經(jīng)濟效益有著重大的影響。生產(chǎn)礦井由于自然條件、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)布局的變化，要求及時地對通風(fēng)系統(tǒng)進行技術(shù)改造，以保證安全生產(chǎn)。

現(xiàn)在很多礦井的通風(fēng)系統(tǒng)均存在一定的問題，其主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，礦井主扇能力不匹配。因為礦井的開采深度不斷深入，礦井的通風(fēng)線路就越業(yè)越長，通風(fēng)的阻力相應(yīng)的增加；第二，通風(fēng)路線過長，通風(fēng)的阻力越來越大；第三，通風(fēng)阻力過大，容易導(dǎo)致自燃引發(fā)火災(zāi)；

為保證安全生產(chǎn)，要求礦井通風(fēng)能力必須跟上生產(chǎn)形勢，進行通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化。通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整以被調(diào)整的礦井供風(fēng)量是否滿足礦井生產(chǎn)的需要為依據(jù)，以提高經(jīng)濟效益和社會效益為目的，通過合理的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，優(yōu)化礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，合理地進行風(fēng)量分配，保證礦井安全生產(chǎn)，達到節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本的目的。

2 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析

通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化分析是在充分掌握現(xiàn)場實際情況的基礎(chǔ)上進行的。分析的對象就是實測數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)解算，由網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果找出通風(fēng)系統(tǒng)存在問題的因素:風(fēng)量分布的狀況;檢驗各井巷的斷面;通風(fēng)構(gòu)筑物的分析;主要通風(fēng)機及附屬裝置的檢驗;查漏風(fēng);生產(chǎn)布局的分析.

3 降低礦井的通風(fēng)阻力具體措施

3.1并聯(lián)通路通風(fēng)

經(jīng)過相關(guān)研究可以發(fā)現(xiàn)，與串聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路相比，在風(fēng)量相同的條件下，并聯(lián)風(fēng)路的通風(fēng)阻力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于串聯(lián)網(wǎng)路設(shè)計，因此可以利用相關(guān)的計算機模擬軟件，或者進行實地的通風(fēng)阻力測量，找出通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路中的高阻力區(qū)段，通過啟封舊巷道或者開掘新巷道等方法進行并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路的改造，降低通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力。

3.2 開掘新井巷

很多礦井由于通風(fēng)線路過長，導(dǎo)致其通風(fēng)阻力過大，因此要采取有效措施縮短通風(fēng)線路的長度，來降低通風(fēng)阻力。隨著礦井的開采向著深水平的方向發(fā)展，或者井田的規(guī)模擴大導(dǎo)致通風(fēng)線路越來越長，使得通風(fēng)阻力也相應(yīng)的增加。如果通風(fēng)系統(tǒng)無法滿足礦井的用風(fēng)要求，或者現(xiàn)用的通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)濟性較差，則可以在適當(dāng)位置開掘新的進、回風(fēng)井，縮短通風(fēng)路線長度，降低通風(fēng)系統(tǒng)阻力，提高通風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

3.3 改變通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

對通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的改造其主要目的就是為了使礦井主扇工況點處于經(jīng)濟、合理位置。在礦井開采生產(chǎn)的過程中，如果通風(fēng)系統(tǒng)和礦井主扇供風(fēng)能力不匹配，要對通風(fēng)系統(tǒng)進行及時、合理的調(diào)整，對通風(fēng)網(wǎng)路進行改造，使主扇工況點處于，以保證現(xiàn)有風(fēng)機、巷道的效能得以充分的發(fā)揮，如果有必要可以適當(dāng)?shù)脑鰷p風(fēng)機的數(shù)量。

3.4 擴大巷道斷面

因為礦井的通風(fēng)系統(tǒng)阻力一般都會存在幾個高阻力區(qū)段，因此只要找出高阻力區(qū)段，對其巷道面積進行相應(yīng)的擴充，就可以起到比較有效的降阻作用。而且井巷的壁面要盡可能的保證其光滑度，保證巷道的平直度，盡量不要出現(xiàn)巷道斷面突然擴大或縮小的問題，這樣也可以相應(yīng)的降低摩擦阻力系數(shù)及局部阻力。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主通風(fēng)機工況優(yōu)化

主通風(fēng)機在整個礦井生產(chǎn)過程中有著非常重要的作用，從某種程度上來講，一個礦井生產(chǎn)的安全性及經(jīng)濟效益是由主通風(fēng)機的運行狀況來決定的。主通風(fēng)機工況點的調(diào)節(jié)直接影響著礦井通風(fēng)系統(tǒng)的改造及網(wǎng)路的優(yōu)化。一般優(yōu)化調(diào)節(jié)主通風(fēng)機的工況點主要是通過調(diào)節(jié)通風(fēng)機的能力來實現(xiàn)的，比如其能力的提升及降低等。在實際操作時，改變主通風(fēng)機能力的措施主要有以下幾點：

4.1 改變主通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)參數(shù)

同一臺主通風(fēng)機條件下，如果通風(fēng)阻力不發(fā)生改變，風(fēng)量和轉(zhuǎn)速一次方成正比關(guān)系，而軸功率和轉(zhuǎn)速的三次方成正比關(guān)系。由此可知，如果要調(diào)整礦井風(fēng)量就要相應(yīng)的調(diào)整風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，通過調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速，是礦井風(fēng)量處于合理有效范圍，能有效的使通風(fēng)阻力達到最佳狀態(tài)。具體來講改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速可以采取以下幾種方法：更換電機、利用雙速電機、液力偶合器調(diào)速、以及改變傳動比進行調(diào)速和采用齒輪減速器進行調(diào)速等等。

4.2 對葉片角度進行調(diào)節(jié)

主通風(fēng)機的工作能力及耗電量均與葉片安裝的角度成正比關(guān)系，即葉片安裝的角度越大，風(fēng)機的工作能力及耗電量就越大。所以如果實際工作過程中主通風(fēng)機的能力過大，則可以減小葉片安裝的角度，礦井風(fēng)量就會有所減小，礦井通風(fēng)阻力亦會降低，最終實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的目的。

4.3 更換風(fēng)機

如果主通風(fēng)機的能力與礦井通風(fēng)系統(tǒng)不匹配，也可以將其予以更換，采用合適能力的風(fēng)機來代替。不過如果通風(fēng)系統(tǒng)所采用的是多風(fēng)機聯(lián)合運行的模式，在對其結(jié)構(gòu)進行改造的過程中，如果選擇主通風(fēng)能力小的風(fēng)機，則要注意不能出現(xiàn)由于主通風(fēng)機的互相影響而導(dǎo)致主通風(fēng)機運行不穩(wěn)定的問題。

5 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案模擬

擬定改造方案后，利用計算機進行模擬，即在通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀模擬的基礎(chǔ)上，把繼續(xù)留用的井巷(分支)風(fēng)阻作為真實風(fēng)阻，把通風(fēng)系統(tǒng)改造方案的網(wǎng)絡(luò)圖及其參數(shù)(各分支風(fēng)阻、主要通風(fēng)機特性等)輸入計算機解算通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，最后根據(jù)模擬結(jié)果，對各種改造方案進行分析比較，確定優(yōu)選改造方案，優(yōu)選方案既要充分利用現(xiàn)有通風(fēng)井巷和通風(fēng)設(shè)施，并且投資少、見效快，又要使改造后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理、主要通風(fēng)機性能與網(wǎng)絡(luò)特性相匹配、具有較高的防災(zāi)抗災(zāi)能力、適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，而且經(jīng)濟效益好。

6 結(jié)語

通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化還要對礦井通風(fēng)的測量平差進行優(yōu)化，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的測量平差是對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行分析時所提出的全新的概念，提出礦井通風(fēng)測量平差優(yōu)化的概念，其主要是出于礦井通風(fēng)系統(tǒng)向著優(yōu)化管理及自動控制的方向發(fā)展的需要。對礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進行優(yōu)化、控制，要以系統(tǒng)的實際運行參數(shù)為基礎(chǔ)，尤其是各風(fēng)流分支的風(fēng)阻，其主要內(nèi)容包括巷道的周長面積、斷面形狀、摩擦阻力系統(tǒng)以及長度等等，這也是對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的測量平差進行優(yōu)化的基礎(chǔ)依據(jù)，在此不做贅述。

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