矿山矿井通风系统优化方案研究

矿山矿井通风系统优化方案研究

李雪峰

新疆乌苏市巴音沟丛龙煤矿新疆乌苏市833017

摘要：井下通风系统作为矿井生产作业安全开展的关键核心，确保其运行效能始终满足井下生产需求意义重大。结合具体工程实例，基于对矿井通风阻力测定的分析，提出了具有针对性的通风系统优化改良方案，希望能为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。

关键词：矿井；通风系统；阻力测定；优化方案

引言

矿井通风系统作为煤矿生产的关键核心构成部分，其运行稳定性对矿井生产安全和最终综合效益的获得有着至关重要的作用。特别是随着井下生产作业的持续开展，矿井通风系统运行状态处于持续变化中，一方面伴随矿井生产机械化程度和回采深度的增加，井下通风线路持续延长，瓦斯涌出量与热害加剧，井下作业对风量的需求大幅增加；另一方面，井下采掘交替的加速，使得采掘面布设更加集中和复杂，导致井下通风网络复杂程度增加，再加上部分巷道年久老化，漏风严重，使得矿井通风系统运行管理难度不断提高。有鉴于此，针对矿井通风阻力开展针对性测定分析，充分掌握矿井通风系统运行状态，进而提出改良方案，对于矿井的安全、高效作业意义重大。

1某矿井概况

该矿为2009年资源整合矿井，矿井可采煤层分别为6#煤层、7#煤层、8#煤层、9#煤层、10#煤层、11#煤层、12#煤层、13#煤层、14#煤层、15#煤层。通过对该矿井需风量进行计算分析得出，该矿最小需风量为4300m3/min，通风阻力处于1400-200Pa之间，该矿井的通风方式为中央并列式，矿采用抽出式通风，主要通风机采用2台对旋轴流式风机，一用一备，为了能够准确培风，并有效优化矿井通风系统，对该矿的通风阻力测定工作制定了详细的阻力测定方案。

2矿井通风系统优化的必要性

矿井实现安全生产的前提和保证是其通风系统完善有效。当前针对通风方法的设计要求主要考虑三点：排热、排瓦斯及排粉尘能力。矿井通风系统的研发和设计水平与矿井的经济效益直接相关，其决定了矿井的基建资金、建设速度以及投入使用时间，同时也关系到矿井经济效益。从整体来看，产能的提高、自然条件的变化等因素对矿井通风系统均有较大影响，因此需要及时对其进行改造优化。

3矿井通风阻力测定

（1）矿井通风阻力测定方案的制定

目前矿井使用的通风阻力测定方法不尽相同，主要有两种方法，分别为倾斜压差计法和气压计基点法。基于该矿的实际情况，采用气压计基点法进行测量。选用三台气压计，一台气压计放置于地面工业广场，另外两台携带至井下进行井下测量。位于井上的人员每五分钟对气压计的参数进行一次读取，并记录至专用表格内。通过对该矿井的通风系统进行分析，选择了一条矿井通风系统主线路，并对其四条辅助线路进行测量，共计设置72个测点。主线路的测点为：副立井—井底车场—轨道运输大巷—主要运输大巷—综采工作面胶带运输巷—综采工作面—综采工作面回风顺槽—采区回风上山—总回风巷—回风井底。

（2）矿井通风阻力测定数据处理

由于井下环境比较复杂，在测量过程中对测量仪器的影响比较大，另外测量人员对仪器的操作也受环境影响，造成一定误差，导致数据结果对测量结果影响较大，致使其指导性偏弱。为了避免误差对数据的影响，需对数据进行整体分析，并针对具体数据进行平差处理，减少误差的影响。在矿井通风系统测量过程中，倘若存在n条通风系统分支，仅需要对其中的n-1条分支进行测量，不需对所有的分支线路均进行测量，以便减少工作量。但在测量过程中由于多种因素导致测量结果误差较大，最终致使各分支回路的风压之和不为零，从而出现多个平差方程的情况。通过平差方程将误差较大的数据消除，并通过条件极限计算得到真值，最终得到平差值。在本次数据处理过程中，分别对测量的风压和风量进行处理，针对误差较大的数据进行最小二乘法处理，从而使测量数据尽可能的准确，以便最终测量结果具有指导意义。

（3）矿井通风阻力测定

通过对井下及地面数据的收集分析，并对误差较大的数据进行处理，最终使得数据满足需要。通过理论计算得到的矿井通风系统风阻值为2683Pa，井下现场实测的矿井通风系统风阻值为2603Pa，相对误差为3.3%，小于5%，故本次测量结果满足相关标准要求，测量准确，具有实际的指导意义。

（4）矿井通风系统阻力分析

通过对井下进行现场实测，最终得到该矿井的通风阻力值，其中进风段的阻力值为375.2Pa，用风段的阻力值为820.65Pa，回风段的阻力值为1291.89Pa，各段所占比重分别为15%、33%、52%。通过对数据的分析可以得出，回风段的阻力值较大，在整个系统中的比重达到52%。通过对井下现场环境的实际观察，并分析可能存在的原因，导致回风通风系统阻力值较大的主要原因为回风系统线路较长，并且存在部分回风断面较小，是整个矿井通风系统的瓶颈，例如在回风系统中的风桥处，由于巷道变形底鼓，造成巷道断面变小的现象，从而造成矿井通风系统阻力值陡增的情况。

（5）矿井风量情况

通过对该矿的通风系统的分量分布情况进行分析，该矿进风段风量为1300m3/min，回风段风量为1056m3/min，工作面的风量为1000m3/min左右。通过计算可以发现该矿的有效风量率为80%，远低于相关标准中85%的要求，外部漏风情况较为严重，应当采取具有针对性的改进措施，降低矿井的漏风情况，提高矿井的有效风量率，同时也减少了矿井的资源浪费。

4矿井通风系统优化及改造方案

通过对该矿井的通风系统阻力数值和风量分配情况进行分析，发现该矿通风系统存在较大的问题，急需整改。根据矿井的实际情况，制定了详细的优化方案，具体如下：

（1）将巷道中的杂物清除。通过对该矿井下现场了解，发现在总回风巷内和部分巷道内存在大量杂物堵塞巷道断面的情况，建议将其清除，减少对巷道断面的堵塞工作，保证巷道断面。

（2）加强巷道的休整工作。在矿井总回风巷内部分巷道风墙附近存在底鼓、片帮严重情况，需及时进行巷修工作，保证巷道最小通风断面满足要求，去除巷道瓶颈对矿井通风系统的影响。

（3）提高巷道通风系统的断面设计。针对该矿巷道易底鼓的情况，在矿井的新采区设计过程中需充分考虑巷道变形的情况，给巷道留有一定的变形空间，以便因为巷道断面较小，而维护跟不上的情况造成巷道断面不能满足要求。加强矿井通风系统的管理。针对井下通风情况严重，部分通风设施漏风严重，需加强对通风设施的检查与维护，需专人定期对通风设施检查维护，减少矿井通风，提高矿井通风系统的稳定性。

（4）提高矿井的机械化程度，引进先进的设备。针对矿井目前的通风设施比较老旧，需购置一批先进的、机械化程度高的通风设施，便于系统的维护，保证通风系统的安全。

结束语

通过本次对该矿通风系统阻力的测定工作，并分析其阻力值偏大的原因，并提出了优化措施，将该矿的有效风量率提高到了90%，通风阻力值也有较大的下浮，提高了该矿通风系统的可靠性，从而进一步保证了矿井的安全。矿井通风系统作为矿井的基础，应该对其有足够的重视，当矿井的通风阻力不能满足要求时，需详细排查可能的原因，制定详细的改正措施，提高矿井通风系统的稳定性，保障井下各地点的需风量满足要求，切莫疏忽大意。

参考文献：

[1]吴建辉.嵩山矿通风系统优化研究[D].焦作：河南理工大学，2011.

[2]田学起.矿井高效低耗通风系统的构成模式研究[D].青岛：山东科技大学，2005.

[3]鲁忠良，郭华巍，齐金龙.孟津煤矿通风系统优化[J].煤矿安全，2013（11）：137-138.

[4]王骏辉，王毅，郭金岩.余吾矿通风系统阻力测定及其优化改造［J］.煤矿安全，2016，47（4）：154-157.

[5]沈仕美，陈中裕.层次分析法在矿井通风系统优化中的应用［J］.煤矿现代化，2017（1）：22-24.

[6]葛晓波.阳煤一矿通风系统优化改造浅谈[J].江西煤炭科技，2018（03）：135-137.

[7]李向东，张庆华，陈忠明，等.龙滩煤矿通风系统改造优化方案的研究［J］.煤炭科学技术，2010，38（12）：66-68.