礦山礦井通風系統優化方案研究

（山東誠泰安全技術咨詢有限公司，山東 濟南 250100）

在礦井系統中，作為礦井“六大系統”之首的通風系統，起作用至關重要。它主要用來滿足新鮮空氣的供給，解決諸如高溫、瓦斯積聚以及粉塵積聚等安全問題。其工作流程是直接將新鮮空氣輸送到井下作業點，并對污濁空氣進行相應的稀釋和排出，其與礦井運轉的安全性以及工人的勞動效率密切相關[1]。當前，我國采礦行業發展較快，為追求經濟效益，多數礦井都追求更高的礦井生產力，擴大開采范圍，然而對礦井的通風系統沒有足夠的重視，其發展遠遠跟不上行業的發展步伐。從整體來看，礦井通風系統存在的主要問題有：風流停滯或反向、污風循環、礦井供風量不足、風質不合格、等問題，不僅阻礙了礦山的安全生產，更嚴重危及作業人員的身體健康[2]。因此必須重視礦井通風系統的升級改造，保證礦山的安全穩定運行。本文基于某礦井的調研情況，對其存在的問題進行了查找和分析，利用VNT軟件對通風系統進行模擬優化，并確定出最優改造方案。

1 某礦井概況

運河某礦井的結構為兩水平上、下山開拓方式，其采用中央并列式的礦井通風方式，并采取抽出式，其中將副井設置為進風，主井設置為回風。該礦井的采用的生產系統相對復雜，整體選擇增阻式調風法；井下部分設備設置在巷道進風側，都采取了全風壓通風法[3]。井下各個工作點全部使用獨立通風。

2 礦井通風系統優化的必要性

礦井實現安全生產的前提和保證是其通風系統完善有效。當前針對通風方法的設計要求主要考慮三點：排熱、排瓦斯及排粉塵能力。礦井通風系統的研發和設計水平與礦井的經濟效益直接相關，其決定了礦井的基建資金、建設速度以及投入使用時間，同時也關系到礦井經濟效益。從整體來看，產能的提高、自然條件的變化等因素對礦井通風系統均有較大影響，因此需要及時對其進行改造優化。

3 礦井通風系統優化及改造方案

3.1 巷道降阻

首先對礦井通風阻力進行的相關測定，結果如下表1所示。通過分析可知，該系統的風段阻力偏大，同時其局部阻力也相對偏大。對此，我們提出巷道降阻的方案對其進行改造。通過擴大回風大巷，增加斷面，設置擋風簾遮擋的方法來減小甚至消除巷道巨變引起的局部阻力過大。

表1 礦井通風三段阻力分布情況

解網條件：完成上述工作，結合之前所測的實際數據，對礦井工作面和硐室所需風量進行定量分配。采煤工作面風量分配采用自然分風。利用軟件進行掛網解算，得出條件。

3.2 合理配風優化

使用上述配風方案可以滿足礦井對風量的相關指標要求，滿足礦井正常運轉。但是礦井某些工作點配風量嚴重超出配風標準，造成浪費。同時有回風流交匯現象，加上存在部分瓦斯，不僅存在安全隱患，還使得礦井抗災變能力嚴重不足。

通過測定礦井通風阻力大小，結合相關規定的生產部署，對該方案進行模擬計算。本次風量分配方式為：掘進工作面以及硐室按固定風量分配；抽采工作面分配方式為自然分風。通過上述方案的合理配合，由上表可知，礦井的總回風量通過改進大大降低，且對于礦井系統其井下工作點的配風風量都能滿足相關要求。在礦井的通風量降低之后，礦井內部通道的總阻力實現了相應的下降，其阻力大小下降值為1810Pa。當主通風機選擇方案為-9°運行時，風機完全能滿足效率要求，同時也使得礦井能耗大大下降，并且節約了通風的經濟成本。

3.3 后期通風系統的確定

針對該礦井的通風系統的后期工作，結合實際提出相關方案。目前該礦井的開采采取水平投產，通風方式為中央并列式，其中將副井設置為進風，回風使用中央風井。當礦井二使用水平投產方式后，礦井內部的通風線路發生改變，路線加長，阻力增大，此時礦井的通風系統工況變得復雜，為保證礦井安全運轉，其通風方案需要改進。結合對礦井測量的結果以及上述模擬結果，綜合考慮多方面因素來考慮和優化礦井的通風系統方案。主要方案有兩個：①通風方式不變，仍舊中央并列式通風，副井進風，但是回風時選擇風井回風；②考慮在井田重新設置單獨的風井，來承擔回風任務。

通過上述模擬結果，對上述方案進行對比分析。方案1：其優缺點非常明顯，優點為無需設計新的立井作為回風口，也避免了額外購買風機設備，節約了成本。但是礦井在生產后期工況下，礦井通風線路將大大延長，導致通風阻力嚴重增加，對通風造成極大困難。最嚴重的是如果此時礦井地溫增高、瓦斯含量增加將會對礦井提出新的難題，甚至影響其正常運轉。對于方案2來說，增加新的回風口，大大降低礦井阻力，降低通風難度，同時在礦井內部增加了新的安全出口，大大提高礦井通風系統的穩定性和安全性。但是其缺點是大大增加了經濟成本。通過技術對比、安全可靠性能比較和經濟成本的考量，我們采取中央分列式的通風方式。

4 結論

通過對礦井的通風阻力調研以及與采用VNT軟件模擬計算，合理地對礦井通風阻力大的現象進行了分析，并且有針對性地提出通風系統優化的方案。綜合考慮安全可靠、經濟合理、技術可行的原則，最佳改造升級方案為中央分列式的通風方式，并為礦井通風系統的升級改造提供了一定的參考。