煤礦礦井通風系統問題分析與解決對策

李冬奎

摘要：隨著我國經濟的迅速發展，社會對能源和資源的需求量逐年增長，煤炭作為我國應用最為廣泛的資源。系統地、科學地做好礦井通風安全工作，結合礦井的各種資源情況，對礦井的安全生產具有重要意義。因此，本文論述了煤礦礦井通風系統安全控制的重要性，對煤礦通風系統問題進行了分析，并提出解決煤礦礦井通風系統問題的對策。

關鍵詞：煤礦礦井；通風系統；問題；對策；

煤礦通風安全管理是保證煤礦企業安全生產的關鍵因素之一。為確保煤礦企業的生產安全，必須做好煤礦通風系統工作和通風事故防范工作。為煤礦工人提供更加安全的工作環境，推動我國煤炭事業又好又快地發展。

1煤礦礦井通風系統安全控制的重要性

礦礦井通風系統的重要組成部分，保證通風系統良好運行，就意味著保證煤礦生產安全。而通過對以往煤礦礦井之中煤礦生產實際情況，確定通風系統本身就置于危險性較高的環境之中，并且長期高速作業，一旦受到這樣或那樣因素的影響，勢必會造成通風系統無法正常運行，甚至誘發安全事故，直接威脅井下工人的生命安全。而加強煤礦礦井通風系統的安全控制，可以對通風系統運行情況予以了解，如若通風系統運行不佳，將對其予以調節、控制，及時處理故障隱患，相應的由通風系統誘發的安全事故發生的可能性大大降低，這能夠保障井下員工的生命安全、保證煤礦生產順利進行。從這一方面來說，煤礦礦井通風安全控制至關重要。

2煤礦通風系統問題分析

2.1摩擦阻力

所謂摩擦阻力是指風流在井巷中流動時，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起的內外摩擦，所產生的阻力。通常情況下，流體在運動中會出現兩種不同的狀態，即層流流動和紊流流動。因流層是指流體各層的質點相互不混合，呈流速狀，為有秩序地流動，各流速的質點沒有能量交換。因此，流體在運動的過程，如若受到某些因素的影響，使得紊流和層流流體質點相反，那么雖然總流方向不會改變之外，其流體內部存在著時而產生、時而消失的渦流。基于此理論，前人嘗試進行多種實驗，最終得出摩擦阻力公式。即在巷道的斷面積為S，周長為U，風流的運動粘性系數為v，那么井巷風流不會出現層流狀態，多數完全是紊流，只有一小部分風流可能處于完全紊流過渡的狀況，如此可以確定摩擦阻力的公式為：

對于已經確定的井巷，巷道的長度L、周長U，斷面積S以及巷道的支護形式，都是確定的，那么，此時可以確定摩擦阻力的參數，即：

當然，在摩擦阻力值不變的情況下，可以視其為反映井巷幾何特征的參數，它反映的是井巷通風的難易程度，即：

基于此公式，可以確定完全紊流時，摩擦阻力定律說明了摩擦風阻一定的情況下摩擦阻力與風量的平方成正比。

2.2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。

3解決煤礦礦井通風系統問題的對策分析

3.1降低摩擦阻力對策

1）減少摩擦阻力系數。礦井通風設計時盡量選用摩擦阻力系數較小的支護方式，如錨噴、砌碹、錨桿、錨鎖、鋼帶等。施工時一定要保證施工質量，應盡量采用光面爆破技術，盡可能使井巷壁面平整光滑，使井巷壁面的凹凸度不大于50mm。對于支架巷道，要注意支護質量，支架不僅要整齊一致，有時還要剎幫背頂，并且要注意支護密度。及時修復被破壞的支架，失修率不大于7%。在不設支架的巷道，一定注意把頂板、兩幫和底板修整好，以減少摩擦阻力。

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）保證井巷通風斷面。因為摩擦阻力與通風斷面積的3次方成反比，所以擴大井巷斷面能大大降低通風阻力，當井巷通過的風量一定時，井巷斷面擴大33%，通風阻力可減少一半，故常用于主要通風路線上高阻力段的減阻措施中。當受到技術和經濟條件的限制，不能任意擴大井巷斷面時，可以采用雙巷并聯通風的方法。

3.2局部阻力問題的處理

基于以上煤礦礦井通風系統局部電阻問題的分析，確定產生局部電阻的直接原因是巷道斷面的變化，進而使巷道風流速度發生改變，影響通風系統的正常運行。為了有效處理局部電阻問題，常見的有以下幾種措施：1）可以最大限度地減少局部電阻地點的數量。也就是在設置巷道時應當盡量較少直徑小的鐵風橋的運用，如此可以減少節風窗的數量，那么就會減少局部電阻地點的數量。2）當連接不同斷面的巷道，和以設置圓弧型的連接邊緣。也就是在巷道拐彎，為了盡量避免出現直角彎而產生局部電阻，可以在不同斷面的巷道連接邊緣設為圓弧型，如此可以減小彎角。3）減少局部阻力地點的風流速度及巷道的粗糙程度，在巷道表面粗糙的地方應適當降低風流速度以減小阻力。4）減少井巷正面阻力物，及時清理巷道中的堆積物，采掘工作面所用材料要按需使用，不能集中堆放在井下巷道中。

總結：

礦產資源屬于國家重點資源發展項目，其成功的建設離不開在礦井安全管理、礦井通風管理等方面能力的提升。我們應解決煤礦礦井通風系統問題，同時，要加強對通風事故的防范，做好應急救援工作，力求及時發現問題并及時處理，有效避免通風安全事故發生。保證礦井下的工作順利有序、安全的進行，促進我們的經濟發展。

參考文獻

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