新時期煤礦井下通風設計的優化設計探究

李成祥

（遼寧東煤基本建設有限責任公司，遼寧 沈陽110112）

在我國的煤礦行業中，國營的煤礦企業數量眾多，但是也不乏一些私人企業，在這種時代背景下，煤礦安全存在著很大的隱患。在眾多的安全事故中，煤礦的井下氣體中毒是一項重要的安全隱患之一。所以，煤礦企業要發展，要保證安全，最基本也最關鍵的工作就是做好煤礦井下的通風系統設計。

在實際的工作中，煤礦的井下通風對風量的需求是很大的，對通風系統的要求也比較高。隨著我國對于煤礦的通風設計研究的不斷深入，節能設計理念也逐漸成為煤礦井下的通風設計的主旋律。

1 煤礦井下通風系統的概述

煤礦的井下通風系統，顧名思義，其主要的目的是為了保證井下的通風，將井下工作施工的有害氣體排出來，并將外界的新鮮空氣引入，達到氣體交換的目的，為井下的工作人員的正常工作和生存提供保障。所以，煤礦井下通風工作是最基礎的，一般來說，煤礦井下通風系統主要由通風網絡和通風機構成。通風網絡貫穿于煤礦生產的所有部位，主要是為空氣的流通提供通道，通風機則是通風系統的能源。

2 煤礦井下的通風阻力

2．1 煤礦井下受通風阻力的影響因素

結合煤礦井下通風系統的設計來說，通風阻力是一個關鍵的影響因素。通風系統的效率與通風系統的合理設計有著直接的影響，在設計中，通風的阻力越小的話，越有利于通風系統效率的提高。

2.1.1 煤礦生產布局

對于煤礦工程來說，不同的工程的地質條件不同，開采的規模也各異，在這種條件下，對于通風系統的設計也會相應的改變。所以，在通風系統的各項參數的設計中，要根據實際煤礦的規模大小和地質條件進行合理的設計。

2．1．2 巷道斷面設計

在煤礦的井下通風設計中，巷道斷面的參數設計對于痛風也有著一定的影響。巷道是通風網絡的重要組成部分，如果斷面太小，或者巷道發生了一定程度的損壞，必然會引起通風阻力的增大。通風阻力增大，于是風壓有了一定的上升，在通風量一定的情況下，對于能源的損耗也十分嚴重，導致通風系統的工作效率變低。

2．1．3 采空區或者地表漏風

在煤礦井下設計的過程中，如何提高通風量是通風系統設計主要考慮的因素。近年來，隨著有效壓力研究技術的進步，利用空氣隔幕來控制地表漏風、進而提高通風的效率得到了廣泛的運用。一般采用大風量、口徑比較寬的空氣隔幕、或者采用倒風板引風，主要的目的就是降低地表漏風對于煤礦通風風阻的影響。

2．2 降低風阻的有效技術探究

結合煤礦的井下通風系統的結構設計來說，要降低井下的風阻，一個重要的途徑就是優化通風網絡，具體來說，主要是優化巷道斷面的斷面形狀，并合理設計斷面，降低斷面對風的阻力。所以，對于巷道斷面來說，首先可以降低斷面的轉彎的彎度，降低對于通風的阻擋程度。其次，可以增加導風板的數量，提高對風的引流效率。

2．2．1 優化通風的路線

在通風系統中，通風網絡的優化設計對于通風系統通風效率的提高有著重要的作用。一般情況下，通風阻力會隨著通風路線的加長而增加，礦井越深、通風路線越長，相應的通風阻力越大。因此，在設計通風巷道的通風路線時，要根據煤礦的布局，采用最優的路線設計，對于煤礦中廢棄的巷道及時封閉，減少風流量的空間。在此基礎上，盡可能的采用直線的通風網絡設計，減少通風路程，將風阻降到最低。

2．2．2 井下的構筑物降低風阻

對于井下的構筑物來說，構筑物的合理設計和位置安排也能夠起到重要的降低風阻的作用。在井下通風系統的設計中，在風量比較集中的部位、或者是高風速通風的路線中，要設計氣動性能比較優良的、阻力比較低的構建物，在這個基礎上，降低風能的損失，也減少漏風的比例。同時，要加大對于導風機、繞線型風橋以及空氣幕等構建物的建設，提高對于空氣幕等建筑物的運用能夠有效的降低地表漏風現象。

3 煤礦井下的節能設計

3．1 風機節能設計

主扇風機在井下采礦礦井中的地位是極其重要的，它在整個礦山中的地位好比人體心臟的地位，整個礦山通風系統的主要消耗來自于主扇風機，其消耗要占90%以上。傳統的通風系統中，礦井中的通風機存在著一些缺點，小號的能源非常高，而且它的工作效率很低。在正常的情況下，通風機的耗電情況要達到整個礦井總耗電量的一半以上。目前，我國研發了一款高效節能的扇風機，它的耗電量只有就是傳統扇風機的一半，具有極其好的效果并能很好的滿足礦井風量的需求。因此，在經濟允許的情況下，提倡更多的使用新型的扇風機，實現節能高效與低碳生活。

3.1.1 改造老式扇風機

在改造對軸流式扇風機時，比較簡單的方法就是通過改變扇風機葉片的角度或者是葉片的形狀，這樣可以改變扇風機的氣動特性，而且效果顯著。對于扇風機的結構優化來說，應該盡可能的改善風機的設計，通過加強對于葉片式和容積式風機的運用，根據礦區通風的具體要求合理選擇葉輪的形式和集流器的類型，同時，渦殼的軸面設計一般設置為矩形，減少出氣的阻力。

3．1．2 采用新型的節能風機

近年來，對著礦產工業機械技術的不斷發展，更多的新型機械被運用到礦產工業中來，節能風機的運用就是一個典型。對于節能風機來說，通過合理的位置安排，能夠與通風網絡相結合，提高通風的效率和效果。一方面，節能風機的扇風機的空氣動力性能好，扇風的效率高，在一定程度上提高了煤礦地下通風的效率。另一方面，對于新興的節能風機來說，不管是安裝，還是維修和檢查，都有著一定的便捷性。

3．2 充分利用自然風壓

自然風壓能夠為井下的通風提供動力，這是自然風壓得優點所在，但是它也很有可能引發通風事故。因此，井下工作在通風之前必須仔細的對自然風壓的規律進行研究及探討，使自然風壓能夠得到充分而有效的利用，由于自然風壓會發生變化，因此應該對通風機的工作狀況進行充分的了解，并做適當的調整，減少通風設備的能源消耗和運行成本。

4 結語

伴隨著我國科學技術的發展，更多的新技術被運用到采礦工程中來。目前，礦井的通風設計趨于節能型的方向發展。對于井下通風系統的規劃來說，要優化通風系統的結構設置，同時，加大對于節能型通風機的運用。在傳統的風能系統的基礎上，盡可能的降低風阻，提高通風效率，更好的滿足礦井對于風量和風質的要求，促進煤礦企業的健康穩定發展。

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