煤礦礦井通風系統優化措施探討

崔宇軒

摘要：為了滿足煤礦生產對通風系統的技術要求，相關生產單位通常需要對通風系統進行技術優化改造。本文闡述了煤礦通風系統改造優化時所遵循的原則和關鍵步驟，并提出了一些具體的優化措施。

關鍵詞：通風系統;通風機;風阻;漏風點

1.煤礦通風系統技術

煤礦礦井的通風系統指的是在煤礦開采過程中，利用優異的通風動力向煤礦井下礦井工作面提供新鮮的空氣、調控礦井工作面工作區域溫度以及稀釋、排放排出礦井中的粉塵、瓦斯等有害組成。礦井通風系統的穩定、高效的運行不僅能夠深度優化煤礦礦井工作面的的工作環境，保障相關工作人員的生理健康，還是煤礦安全生產的重要技術支撐。因此，通風技術系統是整個煤礦開采中非常重要的技術環節。煤礦井下氣流的通風動力根據外加能量性質的不同可以分為自然通風和機械通風兩種。自然通風的風量和風相位受環境中的氣溫、壓強影響很大，一些環境下無法形成穩定、足量的自然風氣流，滿足不了煤礦礦井對通風性能的要求。機械通風是一種利用機械通風機產生強勁的氣流促使煤礦礦井中空氣高速流動的通風技術，根據所使用的通風機的結構不同，可以分為離心式通風機和軸流式通風機，根據所使用的通風機功能，可以分為主要通風機、輔助通風機和局部通風機。其中，主要通風機的功能是為全礦井或者礦井的一個獨立區域提供通風氣流;輔助通風機的功能是輔助于主要通風機通風，為采礦區提供通風氣流;局部通風機的功能是為煤礦井下局部區域、地點提供通風氣流。

2.煤礦通風系統優化的原則與步驟

（1）煤礦通風系統優化的原則煤礦通風系統的優化改造技術應當遵循安全性和穩定性原則。

①安全性原則

安全生產是煤礦開采的核心要素，在煤礦通風系統運行過程中，要保證通風系統的每個運行環節都充分的發揮出安全防護功能。然而受到煤礦通風同系統的動態性和隨機性等特性影響，通風系統在實際運行過程中會不可避免的受到煤礦礦井中各種內、外因素的影響，而導致產生不穩定運行的工況。具體來說，優化改造后的通風系統要保證系統單位時間內能夠提供足量的新鮮空氣;保證井下的各類有害物質、危險易燃物質、粉塵顆粒物等濃度降低到安全線以下;保證煤礦井下出現突發安全事故時能夠迅速、有效的提供超額的空氣流量以及控制氣流相位;保證通風系統的管道和設備易于檢查，最大程度的減少安全隱患。

②穩定性原則

煤礦通風系統極其復雜，在進行通風系統的優化改造過程中，必須要保證通風系統的各個環節性能的穩定性，保證通風系統根據礦井分支的風阻變化而能夠做出靈活的氣體流量和氣體相位調整。具體來說，一些大型的綜合型煤礦的通風系統通常具有幾千個通風網絡節點，礦井分支的數量可達幾千條之多，具有氣流方向改變功能的角聯分支最高占比可達45%以上，礦井中用風位置至少在幾百個。因此，當礦井中的風阻發生變化時，所帶動的通風系統網絡分支中的氣體流量和氣流相位變化是很復雜的，只有保證煤礦通風系統運行的穩定性，才能有效的保證通風系統提供的風能滿足用風位置需求。

（2）煤礦通風系統優化的步驟

不同的煤礦所處的地質環境和氣候環境的差異性導致其使用的通風系統性能和各項指標上也有所差異。在進行通風系統優化改造技術設計開展時，應當遵循基本的優化步驟，在此基礎上根據煤礦的地質特點和實際生產情況，靈活的調整優化措施。一般來說，煤礦通風系統的基本優化步驟包括了以下幾方面內容：

①明確調查和分析礦井中現使用的通風系統現狀、礦井通風阻力、主要通風機性能和通風網路結構，根據整理得到的資料進行綜合分析、總結和研究，并深度挖掘現階段使用的通風系統存在的安全隱患或者性能缺陷。

②根據挖掘得到的通風系統安全隱患或者性能缺陷，邀請相關技術專家對安全隱患和性能缺陷進行研究分析，并由專家提出科學、合理的技術方案。相關技術人員，根據專家意見，初步擬定幾個符合國家、行業技術標準規范的且具有技術改造可行的通風系統優化改造方案。

③組織會議，由煤礦通風系統工程設計技術人員、專家顧問以及煤礦企業相關技術主管，對擬定的幾個優化改造方案進行分析對比，結合實際生產情況，選擇最佳的優化方案。同時在此方案的技術改造項目基礎上，繼續針對性的深入優化，并利用計算機仿真程序等現代化信息技術從技術、經濟和安全性等角度對優化的方案進行評價。

3.煤礦礦井通風系統優化設計策略

礦井通風系統的具體優化措施要根據礦井的實際生產情況來評定。首先分析礦井現階段使用的通風系統和結構特點，在滿足通風系統改造的安全性和穩定性兩大基本原則下，設計和制定適宜的改造優化措施。下面重點介紹礦井通風措施的具體方面。

（1）優化礦井通風設備性能

機械設備是礦井通風系統的核心組成部分，為了保證通風系統的性能和開采作業的安全性能，必須要強化機械設備資源的配置，提高設備的性能和先進性。例如，通風系統使用的機械通風機設備的功率較小，無法滿足深度礦井作業所需要的通風量時，就會引發嚴重的安全事故和粉塵污染情況，因此需要對機械設備進行改造或者升級。

（2）改革創新通風技術

隨著煤礦開采深度增加和開采規模的擴大，其對通風系統規模和技術要求也越來越高，設計的通風系統的網絡結構也越來越復雜。很多深井煤礦使用的通風系統主要采用多級機站通風系統，系統管理工作量很大，如果過度依賴人工操作管理，則無法滿足當前復雜系統的管理要求。因此，使用現代化計算機技術、人工智能技術和自動化系統工程技術，可以有效的實現系統的自動化監控和管理。從而保證通風系統安全、高效、穩定、經濟的運行。

（3）強化系統的檢修維護工作

煤礦通風系統使用的機械設施復雜，專業技術水平高，為了延長通風系統的壽命以及保證通風系統的性能，在技術優化改造中應當制定完善機械設備的維護和管理制度。

（4）加大礦井通風管理投入力度

煤礦的礦井通風系統優化設計改造不僅依賴于先進技術、設備以及資金的支持，更離不開煤炭生產企業完善的管理系統，通過整合企業各種資源，優化通風設施配置，加強技術實踐與培訓，保證通風系統長期、安全、穩定、高效的運行。在煤礦的通風系統中，一方面需要加強機械設備的維護與管理，另一方面還需要加強其他輔助設施的治理。為了能夠降低煤礦通風系統在輸送過程中的消耗率，在現有的礦井通風系統基礎上，將閑置巷道或者采后區域完全關閉，并對可能存在漏風地方進行治理，從而減少無效風量，并重新計算礦井總的風量需求值。然后根據計算的礦井總需風量值來調整風機的角度和轉速，從而降低通風機的功率，節約通風系統的運行費用。

（5）完善通風系統監管制度

通風系統的工作性能不僅僅取決于礦井的實際工作環境、機械設備性能以及技術人員專業水平，還依賴于系統完善的監管體系。在進行通風系統優化設計時，相關負責人員應當組織技術人員建立長效的監督管理機制，保證通風系統安全、穩定的運行。

（6）加強職工“一通三防”培訓工作

根據通風系統工作特點以及工作環境，通風系統在運行過程中存在較多的安全隱患，為了加強煤礦職工的“一通三防”素質，煤礦企業可開展“人人都是通風員”的活動，重點是培訓各崗位工種通風意識，要求人人都懂通風基礎知識和懂瓦斯基礎知識、懂瓦斯防治標準，人人做到無風和微風不作業，熟悉井下通風系統要求等。

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