煤礦礦井通風系統的問題及對策分析

張俊

摘 要：隨著經濟建設不斷發展，煤炭需求量越來越大，自然開采技術得到極大的提高。但是近些年煤炭企業屢屢發生安全事故，因此開采安全管理得到高度重視。從各種安全事件來看，通風系統是否合理是誘發安全事故的重要因素，因此分析礦井通風系統存在的問題具有現實價值。本文概述了礦井通風系統，并分析通風系統中存在的問題，有針對性地提出解決問題的對策。

關鍵詞：煤礦礦井；通風系統；問題及對策

中圖分類號：TD726 文獻標識碼：A

在煤礦生產系統中，礦井通風系統是主要因素之一，直接對井下工作安全性造成影響，更是工人生命、財產安全的重要保障，可以說通風系統是井下工作的生命線，其重要性不言而喻。但從通風系統現狀來看，極易受到各種因素的影響而出現各種問題，從而降低生產的安全性，乃至造成安全事故。

一、礦井通風系統概述

如今在煤礦礦井中所用的通風系統，主要是由通風動力、網絡、方法及設施等共同組成，能夠充分發揮通風換氣作用。因通風系統的結構比較復雜，并且使用在特殊的環境中，因此礦井通風系統必須要具備一定的要求，鑒于通風系統要確保礦井生產安全，通風系統通風量也需要滿足應用要求，有效降低礦井中的粉塵、瓦斯的含量，不會對煤礦礦井開采安全造成威脅；要確保風流通暢、良好排除煤礦礦井的空氣，就需要通風系統的風流流過路線具備極高的合理性和完整性，只有達到這些要求才能夠讓風流經過入風井口流入礦井，才能夠順利通過各種用風的作業點，排出礦井下的空氣。因此在建設與使用通風系統過程中，就應該按照相關的要求進行設置，促使通風系統能夠滿足要求，從而發揮通風系統的通風換氣作用，確保礦井下的空氣良好，為開采煤礦營造一個安全的環境。

二、煤礦礦井通風系統的問題分析

1.摩擦阻力

摩擦阻力就是風流通過井巷時，在流動過程中必然受到固定墻壁的限制，從而造成內外摩擦而產生阻力。一般情況下，空氣流體運動時就會出現兩種不同狀態，即為層流流動與紊流流動。因為流層為流體各個層的質點互相不混合，而呈現出流速狀態，形成有秩序流動，各個流速質點并沒有進行能量交換。當流體運動時，假如遭受某種因素影響，讓紊流與層流流體的質點相反，即使維持總流的方向保持不變，而流體的內部必定會存在時在時消失的渦流。許多專家學者通過多種實驗，最后確定摩擦阻力的公式。將巷道斷面積設為S，周長設為U，風流運動時的粘性系數設為V，假如井巷的風流并沒有出現層流的狀態，即為紊流，在這種情況下就能夠確定出摩擦阻力公式是：

h摩=a*L*U*Q2/S3

如果已經確定好了井巷；其巷道長度為L，面積為S，周長為U及巷道采用的支護形式，均能夠確定，那么就通過上面這個公式就能夠計算出摩擦阻力參數：

R摩= a*L*U /S3。

如果摩擦阻力的值維持不變情況時，就能夠視為可以體現井巷的幾何特征參數，從而體現出井巷通風難易程度，即為：

h摩= R摩*Q2。

通過這個公式可知，假如風流完全為紊流時，按照摩擦阻力定期可知，當固定摩擦風阻時，那么摩擦阻力和風流平方二者就呈現正比關系。

2.局部阻力

當風流流動時，因井巷邊壁條件發生變化，在局部地區風流必然會遭受局部阻力的影響與破壞，勢必會影響風流的流速，主要是造成流速方向，大小以及分布上發生變化，導致風流自身就遭受巨大的沖擊，形成紊亂渦流，勢必會對風流能量造成損失，而這種風流通過局部地點，必然會對能力造成損失，這種就稱之為局部阻力。在這種概念基礎上，分析通風系統運行時的風流 運行情況，確定能夠遭受局部阻力比較多，例如巷道斷面變化、巷道交叉處、巷道拐彎處及巷道交匯處等等。一旦出現局部阻力情況，通風系統運動就會遭受影響，影響通風換氣的效果。

三、解決煤礦礦井通風系統問題的對策分析

1.降低摩擦阻力對策

（1）降低摩擦阻力系數。在設計礦井通風時就要合理選擇支護方式，盡可能降低摩擦阻力系數。比如錨桿、鋼帶等等各種方式。在進行施工時一定要確保施工的質量，盡量使用光面爆破技術，通過施工將巷道的墻壁變得光滑平整，而墻壁上的凹凸度必須要達到相應標準，要控制在50mm內。在巷道中采用支架，就必須要注意支架施工的質量，支架不僅要整齊，還要確保剎幫背頂，同時還必須要達到支護的密度。如果支架被破壞就要及時修復，失修率必須控制在7%內。

（2）合理選擇井巷風量。從上面公式來看，摩擦阻力和風量平方呈正比關系，所以在設計通風時，絕對不能夠隨意更改風量，不要認為風量越大越好，在確保井下各個用風地點所需風量情況下，應該盡可能降低風量。擋掘進初期，通風上采用局部通風機時，就需要控制風量。對主通風機工況及時進行調節，降低井道中富裕總風量。防止巷道的風量太集中，要盡量讓礦井中總進風量早分開，總回風晚匯合。

（3）選擇周界比較小的斷面。當巷道的斷面相同時，采用圓形斷面其周長最短，其次就是采用拱形斷面，周長最大莫過于矩形與梯形。因此在設計通風系統時， 立井井筒就要采用圓形的斷面，而石門、斜井及大巷等各種主要井巷必須要拱形斷面，對于次要巷道就沒有必要非用拱形斷面，可以采用梯形和矩形斷面。

（4）確保井巷的通風斷面。從前面的計算公式來看，摩擦阻力與通風斷面3次方之間存在反比關系，因此擴大斷面就能夠有效降低通風阻力。擋通風量處于恒定時，巷道的斷面就必定會擴大到33%，就能夠降低一半的通風阻力，這種措施常常被使用在通風線路上，而且是高阻力段，發揮其減阻的作用。當遭到經濟和技術條件限制，無法任意擴大巷道的斷面時，可選擇雙巷并聯的通風方式。

（5）減少巷道長度。從計算公式來看，因為摩擦阻力和巷道長度二者呈現正比關系，所以通風系統在可以滿足開采所需情況下，就要盡可能降低風流流過的長度。

（6）采用并聯風道通風。在礦井的通風系統中，可以采用并聯風道，使用并聯風道后礦井通風的風阻可采用如下公式進行計算；

2.局部阻力

出現局部阻力的原因，就是因為局部阻力的巷道斷面發生變化，從而造成井巷的風流速度大小、分布及方向發生變化。因此就必須要采用措施降低局部的阻力，改善斷面的變化狀態，降低風流，所采用的措施比較多，但是主要措施有如下幾種：

（1）盡可能降低存在局部阻力點的數量；在礦井下就要盡可能少用直徑較小的鐵風橋，盡可能減少風窗的數量，還要讓巷道斷面盡可能均衡，降低斷面比值。

（2）當巷道連接不同斷面時，就應該將連接邊緣設計成斜線或者圓弧型；巷道拐彎時，設計轉角要盡可能小，越小越好。盡可能不用直角彎。巷道中盡量不要出現突然分叉與突然匯合，而分叉與匯合處內側均應該設計成圓弧型或者斜線。

（3）降低局部阻力點上風流速度，降低巷道平面的粗糙程度，從而降低風流速度，有效降低阻力。

參考文獻

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