礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造的探討

吳嗣興,吳 煒,焦 鋒（大昌建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 舟山316000）

礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造的探討

吳嗣興,吳 煒,焦 鋒
（大昌建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 舟山316000）

摘 要：在礦井開采時(shí)，確保安全生產(chǎn)非常重要，這無論是對人民生命財(cái)產(chǎn)安全還是國家的發(fā)展都具有重要意義，而礦山通風(fēng)系統(tǒng)的建立和完善正是實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的一個(gè)重要條件，要不斷重視對這一項(xiàng)目的研究和探索。本文結(jié)合了某礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造的具體事例，對其運(yùn)用的方法進(jìn)行了闡述，進(jìn)一步明確了礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造的重要意義，分析了進(jìn)行改造的科學(xué)有效方法。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng)；合理設(shè)計(jì)；優(yōu)化改造

礦山通風(fēng)系統(tǒng)是保證礦井安全的一個(gè)重要方面，隨著時(shí)代和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，過去建成的礦山安全系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)安全生產(chǎn)的要求和行業(yè)發(fā)展的需要，為了使煤礦開采和生產(chǎn)更加符合新時(shí)期的要求，對原有礦山通風(fēng)系統(tǒng)的升級和改造勢在必行。以下主要結(jié)合了某礦山通風(fēng)系統(tǒng)改造情況進(jìn)行分析。

1 礦山的大致情況

該礦山屬于小型礦山，盡管原先采用的自然通風(fēng)方式在該煤礦淺部的安全開采中發(fā)揮了重要作用，但自然風(fēng)的風(fēng)力強(qiáng)弱和風(fēng)向在很大程度上都是由大氣環(huán)境決定，而大氣環(huán)境并不穩(wěn)定，其變化非常復(fù)雜，因而無論是在季節(jié)變化還是晝夜交替中，自然風(fēng)的風(fēng)壓和風(fēng)向的變化都非常明顯。因此，隨著礦井開采活動的深入化，用于礦井通風(fēng)的風(fēng)力必然會減弱，通風(fēng)效率也會大大降低，從而造成礦井深處溫度高、濕度大、供氧不足等問題，這必然形成安全隱患，對礦井的安全生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。隨著由通風(fēng)不暢而帶來的一系列安全問題的不斷增多和日益嚴(yán)重，對原有的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造和優(yōu)化勢在必行，減少對傳統(tǒng)自然通風(fēng)的依賴，采用先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行人工通風(fēng)，這不僅能使礦井的安全生產(chǎn)得到有效保障，還能積極響應(yīng)國家提出的可持續(xù)發(fā)展要求，從而促進(jìn)“兩型”社會的建設(shè)。

2 礦山通風(fēng)井的規(guī)劃

當(dāng)前，該礦山共設(shè)置4個(gè)坑口，其中淺部斜井與深部斜井屬于進(jìn)風(fēng)井，坑口屬于回風(fēng)井。這4個(gè)坑口主要用作行走的人行道、煤礦的運(yùn)輸，連接許多井巷、采空區(qū)及地表溝通的主要通道就是淺部斜井和坑口，在阻止漏風(fēng)的問題上比較困難，同時(shí)也很難控制風(fēng)的流向，且大量中段巷道由于長時(shí)間受地壓的破損，會出現(xiàn)極其明顯的漏風(fēng)問題。經(jīng)一系列的現(xiàn)場分析與考察，設(shè)計(jì)新鮮風(fēng)流從淺部斜井、深部斜井與坑口三通風(fēng)井轉(zhuǎn)進(jìn)礦井，坑口通風(fēng)井可作回風(fēng)井用。新風(fēng)到各個(gè)中段位置之后，分別送至兩翼，需分段風(fēng)量足、風(fēng)壓高、風(fēng)質(zhì)好，待工作面清洗完之后從從邊界回風(fēng)井返至120中段，再集中于坑口多級盲斜井排出。

當(dāng)然，建設(shè)礦山新的通風(fēng)系統(tǒng)無需增設(shè)過多的構(gòu)筑物與通風(fēng)工程，只需把120中段和六廟斜井貫通40m左右，同時(shí)密閉與工區(qū)相通的坑道，避免回風(fēng)段與進(jìn)風(fēng)段間出現(xiàn)漏風(fēng)或者風(fēng)流短路的情況。

3 設(shè)計(jì)通風(fēng)方案

針對礦山的具體情況，經(jīng)過一段時(shí)間的研究和討論，規(guī)劃出了3種通風(fēng)方案，以下對3種方案的具體工作方式和具體內(nèi)容進(jìn)行分析。

3.1 方案一抽出式通風(fēng)

通風(fēng)方式：主要安裝于北120中段和深部商斜井貫通處抽出污風(fēng)；需風(fēng)段與進(jìn)風(fēng)段風(fēng)壓處于負(fù)壓狀態(tài)，回風(fēng)段的壓力相對更高些。

優(yōu)點(diǎn)：可利用淺部斜井、深部斜井、坑口生產(chǎn)井兼作進(jìn)風(fēng)，不需要井口密閉等設(shè)施；進(jìn)風(fēng)段的風(fēng)速較小，勞動條件佳，有利于行人運(yùn)輸；因生產(chǎn)井又可以作進(jìn)風(fēng)井用，因此無需設(shè)置專用進(jìn)風(fēng)井巷。

缺點(diǎn)：工作面經(jīng)采空區(qū)等與地面直接溝通時(shí)．較難控制短路漏風(fēng)；可克服的礦井通風(fēng)阻力不大。

注意問題：避免讓工作面變?yōu)榻锹?lián)在自然風(fēng)壓作用下風(fēng)流出現(xiàn)反向；將進(jìn)風(fēng)段重點(diǎn)密閉起來，以免地表和進(jìn)風(fēng)段或者進(jìn)風(fēng)段間出現(xiàn)短路漏風(fēng)問題，密閉工作量大。

3.2 方案二壓入式通風(fēng)

通風(fēng)方式：傘礦呈正壓狀態(tài)，進(jìn)風(fēng)段的壓力相對較高；主扇安設(shè)于深部斜井進(jìn)風(fēng)井壓入新風(fēng)。

缺點(diǎn)：要開設(shè)深部斜井專用入風(fēng)風(fēng)硐；進(jìn)風(fēng)段的勞動條件差，風(fēng)速大，不利于人行運(yùn)輸；通過采空區(qū)等同地面直接溝通，工作面控制短路漏風(fēng)的難度較大；充分利用深部斜井兼作通風(fēng)，需設(shè)置井口密閉等設(shè)施；可克服的礦井通風(fēng)阻力較小。

注意問題：地表和回風(fēng)段間要具備很多的通道相通，應(yīng)避免工作面變?yōu)榻锹?lián)在自然風(fēng)壓作用下風(fēng)流出現(xiàn)反向，煙塵亂竄污染新風(fēng)等；把深部斜井坑口重點(diǎn)密閉好，以免深部斜井和進(jìn)風(fēng)風(fēng)硐間出現(xiàn)短路漏風(fēng)的情況；務(wù)必要具備可靠而又靈活的自動風(fēng)門。

3.3 方案三混合式通風(fēng)

通風(fēng)方式：回風(fēng)井與進(jìn)風(fēng)井均安裝可主扇，一臺負(fù)責(zé)壓入新風(fēng)，一臺負(fù)責(zé)抽出污風(fēng)；礦井風(fēng)壓在回風(fēng)段呈負(fù)壓狀態(tài)，在進(jìn)風(fēng)段呈正壓狀態(tài)。

優(yōu)點(diǎn)：能克服掉很大的通風(fēng)阻力；可依靠對正負(fù)壓交界的零壓點(diǎn)的位置進(jìn)行調(diào)整，對地面與漏風(fēng)地段間的短路漏風(fēng)進(jìn)行控制。

缺點(diǎn)：充分利用深部斜井兼作通風(fēng)，需設(shè)置井口密閉等設(shè)施；勞動條件太差，進(jìn)風(fēng)段風(fēng)速大，不利于人行運(yùn)輸；需開設(shè)深部斜井專用入風(fēng)風(fēng)硐。

注意問題：對二臺主扇風(fēng)壓，讓零壓點(diǎn)處在最容易和地表短路漏風(fēng)的位置；回風(fēng)段與進(jìn)風(fēng)段都一定要強(qiáng)化密閉力度；由于機(jī)械風(fēng)壓較小，在自然風(fēng)壓下風(fēng)流反向，以免在正負(fù)壓交界點(diǎn)的附近一帶出現(xiàn)反向。

結(jié)合礦山具體情況對以上三個(gè)方案進(jìn)行對比研究，經(jīng)過仔細(xì)討論后決定采用第一種方案，即抽出式通風(fēng)，將進(jìn)風(fēng)裝置安放在深部斜井、淺部斜和坑口，回風(fēng)裝置放置在坑口。

4 選擇礦山通風(fēng)設(shè)備

（1）計(jì)算風(fēng)機(jī)風(fēng)量Qf：

式中：Qm表示礦井需風(fēng)量，Qf表示主要風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量，k表示漏風(fēng)損失系數(shù)，設(shè)置K=1.1。

（2）計(jì)算風(fēng)機(jī)風(fēng)壓：

困難時(shí)期：Htd = hd + hm + Hn

容易時(shí)期：Htd = hd + hm + Hn

式中：hm 表示礦井通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力，Pa；Hn表示礦井自然風(fēng)壓，Pa；hvd表示擴(kuò)散器出口動能損失，Pa；Htd表示風(fēng)機(jī)全壓，Pa；hd表示通風(fēng)機(jī)附屬裝置的阻力，Pa。

針對軸流式風(fēng)機(jī)，把相關(guān)數(shù)據(jù)代入，獲取風(fēng)機(jī)的最大風(fēng)壓與最小風(fēng)壓，即：

Hsdmax=2439Pa

Hsdmin=1736Pa

（3）風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn):

依照Qf、Hsdmin與Qf、Hsdmax確定的工況點(diǎn)均不處于確立的通風(fēng)機(jī)的特性曲線上，所以說一定要依照通風(fēng)機(jī)的工作阻力確立其實(shí)際工況點(diǎn)。經(jīng)過計(jì)算我們知道通風(fēng)機(jī)的最大工作風(fēng)阻為1.92，最小風(fēng)阻為1.36。

在通風(fēng)機(jī)特性曲線圖中作通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻曲線，和風(fēng)壓曲線的交點(diǎn)困難、容易兩點(diǎn)，也就是實(shí)際工況點(diǎn)。

（4）風(fēng)機(jī)的選擇:

依照當(dāng)下礦山風(fēng)機(jī)使用的狀況，全方面確立風(fēng)機(jī)應(yīng)符合的各項(xiàng)特征確立對旋式軸流風(fēng)機(jī)。一會走啊計(jì)算的礦井通風(fēng)困難時(shí)期通風(fēng)機(jī)的Qf、Hsdmax與礦井通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)機(jī)，在通風(fēng)機(jī)特性曲線上標(biāo)注好符合礦井通風(fēng)要求的通風(fēng)機(jī)是DK62一N016。

（5）確定通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與型號:

依照通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)參數(shù)針對初選的通風(fēng)機(jī)實(shí)施經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及安全性比較，最終確定通風(fēng)機(jī)的型號是DK62-N016，轉(zhuǎn)速是n=960r/min。

5 結(jié)束語

通過使用該方案對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造，該礦山原來通風(fēng)混亂的局面和存在的安全隱患都得到了較好解決，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。盡管目前我國礦山通風(fēng)系統(tǒng)并不完善，但只要能不斷深入對該項(xiàng)目的探索，同時(shí)總結(jié)先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和方法，我國礦山系統(tǒng)的改造和升級一定會更加普及化和科學(xué)化，隨著安全生產(chǎn)的不斷落實(shí)和開展，我國的能源生產(chǎn)行業(yè)一定能取得更大的發(fā)展，從而更好地促進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張森,陳開巖.基于突變級數(shù)法的礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案優(yōu)選[J].煤炭技術(shù),2012(03).

[2]王燕杰等.礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案優(yōu)選[J].煤炭技術(shù),2011(10).

作者簡介：吳嗣興（1974-），男，江西南昌人，本科，高級工程師，研究學(xué)科：礦山工程通風(fēng)與安全。