淺析礦井通風系統優化設計的改進方向

陳全旺

摘要：礦井的通風系統在礦井生產過程中起著十分重要的作用，其系統的設計直接關系著礦井建設的進度以及投產效益。因此，根據礦井通風系統設計原理，有必要加強在礦井通風系統設計方面的完善工作，從根本上提高礦井通風系統的設計技術，達到促進礦井通風系統最優化的目的。

關鍵詞：礦井通風；系統優化設計；改進方向

中圖分類號：TD724 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）04-0092-02

對于從事礦井通風作業的專業技術人員而言，如何優化礦井通風系統屬于礦井設計的重要問題之一，提高礦井通風系統的工作效率促進礦機工作生產力的關鍵所在。隨著我國采礦業的高速發展，由于礦產資源的開采加大，礦井作業面臨著諸如通風系統距離增加、風量調節難度加大、井下有毒氣體增多、以及井下濕度大、氣溫高、氧氣密度小等嚴重問題。促進礦井通風系統優化設計勢在必行。

1 礦井通風系統的內容體系

1.1 礦井通風系統

礦井通風系統，簡而言之，就是通過通風設備以及通風網絡將地表新鮮空氣輸送至井下滿足井下作業環境要求，同時排出井下作業時所產生的污濁空氣的換氣系統。即將井下空氣與地表空氣之間通過人工建造形成空氣流通循環的系統工程，以滿足礦井作業需要從而提高施工效率。

1.2 礦井系統

1.2.1 礦井通風系統等級分類。礦井通風系統通常依據礦井作業中面臨的具體問題進行等級分類，一般將礦井內主要面臨安全問題例如瓦斯濃度、煤層自燃條件、井下溫度作為礦井通風系統的主要標準。針對于普通類型礦井，在礦井通風系統中對其定義為一般型；對于溫度過高的礦井，以其瓦斯濃度、煤層自燃等具體情況還分為一般降溫型、防火降溫型以及排放瓦斯降溫型三大等級；而對于瓦斯安全問題，國內對礦井通風系統將其細分為一般排放瓦斯型、排放瓦斯及降火型與排放瓦斯防火降溫型。

1.2.2 礦井通風方式分類。針對礦井通風方式通常通過不同礦井的回風口與井田的具體位置進行細致劃分。中央式、對角式、分區式以及混合式四種通風方式是國內對礦井通風的具體分類。將進出風口設置于井田中央部位的通風方式我們通常將其定義為中央式通風，而針對中央式礦井通風方式的風井傾斜對應位置，我們又可以將其細分為中央并列式以及中央邊界式兩種；而對于對角式通風系統，因其井田兩翼的位置差異，亦可通過回風口與井田位置關系的不同分為單雙翼兩種對角式通風系統；至于將井田的每一區域內都設立獨立的通風系統的礦井通風方式，我們將其定義為分區式通風系統；對于混合式通風方式，顧名思義，即將中央式、對角式、分區式三種通風方式靈活運用于一體，結合各種不同的優點并為己用形成的獨特的優質的通風方式。

1.2.3 通風方法分類。礦井通風方法通常可分為自然通風和機械通風。基于通風機的運作原理的不同，一般通風方法也不同。以壓入式而言，通過進風井的主扇給予正壓促使地表空氣進入井下，并壓出井下作業產生的渾濁氣體；利用回風井的主扇產生的強大負壓抽出井下作業產生的渾濁空氣的空氣循環方式我們稱之為抽風式；混合式則采取利用進風井的主扇壓入新鮮空氣和利用回風井的主扇抽出污濁空氣相聯合的通風方式。由于自然風壓一般較小且不穩定，因此礦井必須采用機械通風，我國大多數礦井主要通風采用抽出式通風，采掘工作面通風則多采用壓入式的局部通風方式。

1.2.4 礦井通風網路分類。風路連接方式的差異性是對礦井通風網絡分類的主要標準，串聯、并聯和角聯是通風網絡系統的三種基本聯接方式。將兩個或兩個以上通風風路直接聯在一條線路中，并不分流的通風網絡形式被稱為串聯網絡。而并聯網路指的是在確立一個通風主系統的前提下，將不同子系統以首首相連、尾尾相連的形式構成的一個通風系統。角聯網路是指在并聯網路分、合點之間貫穿一條或幾條對角風路。

2 礦井通風系統優化的探討

2.1 礦井通風系統設計的宗旨

礦井通風設計宗旨在于通過促進井下與地表空氣的循環，提高井下工作環境質量，以達到保障工人生命安全，提高礦井施工效率的目的。

2.2 優化礦井通風系統的作用

礦井通風系統的設計直接影響著礦井的工作安全、經濟效益、生產運營和應變能力。利用科學方法綜合考慮各種因素影響，確定一個抗災能力強、安全可靠、經濟實用和技術合理的通風系統。

2.3 礦井通風系統優化設計的原則

礦井通風系統優化設計應堅持以人為本的原則，通過改善礦井通風狀況，為井下營造穩定可靠的安全生產環境；堅持經濟節約的原則，根據實際生產情況，合理布局井筒和通風井等設施，縮短回風距離，最大限度地降低回風阻力；堅持統籌規劃的原則，結合礦井未來發展趨勢，合理調整現有的井巷和通風設備，充分發掘通風系統的潛力，形成與井下動態變化相適應的通風

系統。

3 礦井通風系統優化設計的改進方向

3.1 目前礦井通風系統技術的發展狀況

伴隨國內外科學技術的快速發展，礦井通風技術也發展出多風機多級機站、抽出式局部通風機、FQC系列礦用氣動抽出式塑料葉輪軸流局部通風機、智能局部通風機等新的設備。目前，學術界對于如何改建礦井通風系統與技術模式還沒有給予一致的規定與要求，礦井通風重點考慮的內容包括分區通風系統、多風機多級機站通風系統、主—輔多風機系統、統一主扇通風系統、礦井通風系統的微機自動控制技術新型以及高效、節能礦用風機的研制與應用等。

3.2 礦井通風系統優化設計的發展方向

隨著計算機技術的快速發展，專家學者已開發出推理機、FortranCAD系統、Fortran 77Dbase-Ⅲ系統等一批新型高科技礦井通風系統設計軟件，通過進一步開發通風系統技術在礦井中的運用，礦井通風系統優化設計未來應重點從以下三方面開展工作：

3.2.1 發展綜合集成技術。當前，礦井通風系統優化設計研究呈現多種設計方法相綜合的發展趨勢，在設計過程中日趨注重將多元化知識與數據收集并有機結合在一起，將不同的分析方法結合在一起，運用計算機網絡自動化工程技術統一管理礦井通風系統。對礦井通風系統優化設計應繼續加強人機結合和人網融合，創立起完整的智能化礦井通風集成系統，結合自主學習和自主適應機制，建立健全、完善發展系統的最終目的。

3.2.2 重視決策支持系統。目前，礦井通風系統的優化設計主要依靠計算機系統進行處理，優化方法逐漸由線性優化轉向非線性優化。但受當下計算機發展水平的制約，開發出自動設計系統還面臨很大困難。因此，與礦井通風系統優化設計相配套的計算機軟件，在設計過程中應以決策支持系統為主，逐步研制和設計相對獨立的計算機軟件系統來優化礦井通風系統。

3.2.3 完善電子監控體系。伴隨著采礦方法和采礦技術快速發展，許多礦井的生產量往往超過其原有的生產設計能力，礦井規模越來越大，礦井通風系統日趨復雜，特別是隨著多風機多級機站等新技術的應用，礦井通風系統的管理工作也日益復雜，傳統的憑人工經驗對通風系統進行管理已經不能適應社會經濟快速發展，運用計算機網絡自動化工程系統針對礦井通風系統采取監控已經成為礦井生產和發展的必然趨勢。對此，礦井通風系統優化設計應把電子監控體系建設作為一項重要工程，安排適當數量的監測點和監測設施，對礦井的運行狀態進行全面監控，為通風系統的深入優化提供重要支撐。

參考文獻

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