煤礦通風系統的優化與改造實例

摘 要：通風系統是煤礦生產系統的重要組成部分，也是煤礦安全生產的重點管理內容。從某種程度上講，通風系統運行是否穩定、可靠，會對煤礦安全生產產生決定性作用。通風不暢會導致礦井內部瓦斯與粉塵含量過高，增加了安全事故的發生機率，因此研究通風系統存在的不足，并采取有針對性的優化改造措施具有重要的安全意義。文章針對該問題進行探討。

關鍵詞：煤礦；通風系統；優化改造；實例分析

1 礦井通風系統管理技術難點

礦井通風系統包括通風網絡、風流檢測及調控設施等幾個模塊，各模塊之間互相聯系、互相作用、互相影響，其主要作用是為礦井提供新鮮風量，稀釋井下毒性、窒息性及爆炸性氣體及粉塵，改善井下作業環境，保障井下作業人員人身安全及身體健康。礦井通風系統管理的技術難點主要包括兩個方面，一是礦井狹長，空巷多。我國大部分煤礦常年開采，空巷多且狹長，空巷未及時封閉會占用大量的新鮮空氣，在有限的新鮮風供應條件下，空巷占用風量必然會減少真正作業區的新鮮風量，導致風機組、通風系統的通風效率下降；此外，空巷還會導致風流無序亂流，影響到通風系統工作的有效性。另一方面，工作環境惡劣。通風系統的工作環境處于深井內，在作業過程中礦井要應用大量的空氣，如通風不暢易導致局部空氣稀??；作業過程中彌散的粉塵、瓦斯等有害氣體會直接影響到空氣質量，并埋下安全隱患。

2 常用的煤礦通風系統優化策略

煤礦通風系統的優化主要是改善礦井作業環境，及時發現通風系統中存在的問題及安全隱患，采取科學的改進措施，以優化井下作業環境。結合通風系統的工作特點，常用的優化策略包括以下幾個方面：

2.1 改變通風方式

煤礦進出風井口位置不同，可以將通風方式分為對角式、中央式及混合式通風等三種形式，實際工程中確定應用哪種通風方式，要結合煤礦的施工技術、安全性及經濟性等因素確定。首先要考慮煤礦的自燃問題，比如監測煤礦中瓦斯的濃度、井田的面積、煤礦的地表情況，如果井田面積小且煤層埋藏深，集中開采可采用中央式通風的方法，不過中央通風不僅阻力大，而且管路長，對管路密封要求較高，如果發生漏風會影響煤礦中風壓的穩定性。通常大型礦井深部開采采用混合通風的方式。

2.2 合理分配通風系統通風量

安裝礦井通風系統時要注意對煤礦通風系統的通風量進行合理安排，在深入礦井勘察、收集分析數據信息的基礎上，將各礦井點的通風量控制在合理范圍內。需要注意一點，當礦井點通風量發生變化時，比如增加開采深度或擴大開采范圍時，要及時更換主要通風設備，以降低意外事故發生率，保證工作人員的人身安全。注意降低礦井通風阻力。設備提供風量大小、通風井的光滑程度、通風井的長度、通風線路布局等等，均會對礦井通風效率產生直接影響，因此，安裝通風系統時要全面分析相關因素，確定其對通風系統的阻力大小，對通風系統工作方案進行持續優化，以提高通風系統的有效性及合理性。

2.3 合理設置礦井通風設施

相比其它因素，礦井通風設備對礦井通風效果的影響相對較小，但是也會對通風效果產生直接影響。礦井通風系統的主要設備包括風橋、風窗、風門，在合理分配礦井點風流的基礎上科學配置礦井通風設施，以盡量減少通風設備的使用數量。設計過程中要加強質量檢查，保證通風設施性能良好，運行穩定，以達到最佳的通風效果。此外，還要注意通風設施數量的易控性，合理確定安裝位置，在充分考慮通風效果的基礎上保證設備更便于維護。

3 煤礦通風系統優化應用實例

某煤礦屬開灤集團下屬的老礦，其開采歷史已有數十年，隨著產量的不斷增加，開采范圍也越來越大，開采水平的逐漸延伸直接導致通風線路的不斷增加，原有的通風系統已經無法滿足實際的安全生產需求。原有通風系統的主要問題表現在：設備老化，無法保證運行穩定性；外部漏風嚴重，通風主扇能力不足；且由于該礦開采歷史長，在之前的設計條件下，巷道斷面相對較小，而服務年限越長，巷道斷面面積就越小，礦井風阻巷道斷面面積越小，相應的礦井風阻也會越來越大；此外，該煤礦煤層賦存條件復雜，生產區域大，盡管有大量的通風設備，也無法保證礦井內部的良好通風，因此對該煤礦通風系統進行優化迫在眉睫。

在優化改造前要深入現場進行全面實地的調查，分析前通風系統存在的主要問題；對現有通風系統進行模擬分析，主要分析通風系統、回風系統降阻的可能性、降阻的幅度及準確位置；通風系統的優化要考慮成本問題，將老舊巷道的作用充分發揮出來，主要通過改善主通風機的性能實現通風降阻的目的。最后再確定優化方案，優化方案至少設計兩到三套以上，對每種優化方案進行模擬計算、分析，最終得出一套成本最低、優化效果最好的方案。在本實例中，由于該煤礦通風網絡比較復雜，通過技術及成本比較后，先期先提高027風井風機轉速至每分種570n，改造老中央風井，將其作為進風井進行降阻。經過改造后，027風井風機風壓達到4038Pa；029風井風機風壓達到3066Pa。當風量風壓達到要求后，將027風井風機轉速穩定在每分種570n，將老中央風井改造為進風井，將029風井封閉并進行降阻。改造完成后027風井風機風壓達4021Pa，井下95%以上的區域通風條件均達到了原改造設計要求。

總之，對礦井通風系統進行優化，不但可以降低礦井負壓，而且還能有效避免礦井自燃現象。此外，也保證了系統穩定，有利于避免瓦斯積聚，提高了風門質量，有利于減少漏風，降低了風機功耗，有利于提高經濟效益，最終達到保證了礦井安全生產的目的。

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