論礦井通風理論與技術進展評述

郭光 楊志超 冀中能源峰峰集團薛村礦

論礦井通風理論與技術進展評述

郭光 楊志超 冀中能源峰峰集團薛村礦

全面綜述了20世紀60年代以來我國礦井通風領域的理論與技術成就。重點分析了在高效節能風機的研制、礦井火災時風流非穩定流動規律的研究、多風機多級機站通風技術、礦井通風網絡節能技術改造方面的進展方向。

礦井通風；節能風機；流動規律；技術改造

1.前言

20世紀60年代以來，我國礦井通風理論與技術研究取得的進展：①建立分區通風系統和棋盤式通風網絡；②梳式通風網絡、爆堆通風的研發；③推廣地溫預熱技術；④具備了豐富的排氡通風經驗；⑤以節能為中心的煤礦通風技術有了較快發展；⑥高產高效礦井建設顯著；⑦快速高效堵露風技術研發成功。

2.礦井通風理論與進展

2.1 礦井通風理論的歷史

礦井通風經歷過較長的發展過程。約在1640年，人們開始把進風和回風路線分開，以利用自然通風壓力進行礦井通風。1754年，俄國科學家M.B.ЛOMOHOCOB發表了空氣在礦井流動的理論；1764年法國采礦工程師JARS發表了關于礦井自然通風的理論，成為礦井通風學科史上奠基的兩篇論文。20世紀以來，發表和出版了許多關于礦井通風的論文和專著。

2.2 高效節能風機的研制與推廣

目前，我國開發了的K、DK系列礦用節能軸流通風機，采用電機與葉輪直聯的結構，整體穩定性好，裝置局阻低。風機的葉片，采用國內先進的三元流理論進行空氣動力性能設計，采用機翼扭曲形葉片，靜壓效率高達88%，節能效果顯著。風機可配套在線檢測檢測系統。并且能對異常情況發出警報，提供故障判斷。

2.3 礦井火災時風流非穩定流動規律的研究

礦井火災發生時，火風壓可以使巷道內的風流逆轉，使通風系統混亂引起瓦斯爆炸，嚴重時造成人員傷亡。所以，火風壓在礦井火災時風流非穩定流動規律的研究中非常重要。

煤科總院撫順分院的張興凱、姚爾義提出了火區火風壓計算的基本假設，著重分析了火區入風端風速、巷道性質、燃燒規模等因素與火風壓的具體影響，并提出相應的計算式。王樹剛等人在《火風壓計算的新模型》中，將空氣流動看作為可壓縮流體的流動，并提出了火風壓的計算公式。

目前，通過建立數學模型，編制出相應的模擬計算機軟件，可以較準確的模擬出礦井火災的燃燒過程以及風流的流動過程。

2.4 多風機多級機站通風技術

當采用多風機多級機戰通風時，即在各巷道與巷道端各布置一臺風機，在完成相同工作質量的前提下，多風機多級機戰通風方式所需風機的風量只有大主扇集中通風方式的一半左右。因此，多風機多級機戰通風相對其他單一通風方式具有明顯的優勢。

2.5 礦井通風網絡節能技術改造方面的進展方向

由于通風系統設計以及通風構筑物的安設不合理，礦井通風機在使用過程中，會出現機械磨損的現象。多數通風機的運行效率只有不到50%，僅僅極少數達到了70%，造成了能源的大幅浪費。

為降低礦井通風能耗，我們可以通過改造多級機站通風系統、推廣使用新型的節能風機和研究使用空氣幕技術。改造多級機站通風系統，實現分段道進風的通風方式，推廣使用新型節能風機，如使用目前廣泛應用的DK系列風機，達到節能的目的。

2.6 三維可視化技術的應用

礦井生產系統及其復雜，三維可視化技術的應用，可以較輕松地建立礦井通風系統的模型，獲得巷道內風流規律，經過計算機掛網解算，可以得出優化后的通風系統網絡圖，合理調節巷道內的風流，降低能耗。對于整個礦井生產體系的管理有促進作用。

3.結束語

合理的礦井通風系統對于礦井安全生產至關重要，完善的通風理論起著指導作用，先進的通風技術可以節約資源，降低能耗，提高通風效率，促進管理。隨著礦產資源的枯竭，開采礦產的不斷深入，生產中碰到的問題將更多、更復雜，無論是有毒氣體的排放，還是地下熱能的排出，都將更加困難。要解決這些問題，必須進行通風系統的優化與改造。

[1] 趙梓成，謝賢平.礦井通風理論與技術進展評述[J].云南冶金，2002年第3期

[2] 王軍號.三維可視化技術在礦井通風節能系統中的應用研究[J].煤炭技術，2010年第3期