通风系统优化研究

通风系统优化研究

程云鹏

平煤集团五矿 河南 平顶山 467000

摘要：矿井通风系统作为煤矿井下六大系统之一，直接影响矿井的安全生产，矿井通风阻力随着井下开采活动的进行而改变。一般来说，开采时间越长则通风路线越长，通风阻力越大，当阻力增加到一定程度时，将进入通风困难时期。若通风困难时期的送风量达不到相关要求，就需要对通风系统进行调整和改进，以保证井下通风的安全。

关键词：通风系统；优化研究

引言

新中国成立以来，我国对于煤矿开采的重视程度非常高，煤矿生产一直以来都在工业生产中占据很高的地位。但是煤矿资源属于不可再生资源，为了保证资源的连续性我们必须合理地开采，煤矿开采的周期比较长，而且在生产的过程中也会发生不断地变化，尤其是井下地质条件的不可预见性对开采工作造成了很大的影响。在矿井开采的过程中，通风系统的设计是一个非常重要的内容，该系统的好坏直接关系到了矿井开采的秩序性以及安全性等内容，是目前煤矿企业十分关注的问题，因此，矿井通风系统的优化和改造设计，对于煤矿企业的发展具有十分重要的意义。

1井下通风现状

井下通风技术主要包括向矿井各个工作区域提供新鲜空气及排除有毒有害气体和废气的技术。随着矿井开采力度不断加大，地下矿井深度逐渐加深，井下通风系统越发复杂，通风系统也逐渐延伸，通风条件越发复杂。通风系统需要满足安全性和稳定性两个主要要求。首先，要控制好通风风量，确保通风风流平稳进行，保证井下正常作业；其次，要检测有毒有害气体浓度，不得超出国家标准，确保井下工作人员的安全，并且注意通风系统的日常维护，保证设备能够安全有效地持续运行。

2通风控制系统存在问题分析

矿井现阶段采用的以PLC及变频器为基础的通风控制系统，存在结构简单、便于操控等优点，在矿井生产初期，通风系统简单时可以有效对矿井通风系统运行状况进行监控，但是随着矿井开拓系统不断扩展，井下通风系统、地质构造更趋复杂，采用的通风控制系统逐渐难以满足矿井通风可靠需要，具体表现为：通风控制系统受到自身结构限制，对通风参数监控范围有限，随着矿井开拓延伸不断扩展，势必会发生由于采集数据不足导致通风控制系统分析结果偏差较大问题；随着通风系统复杂程度增加，传感器采集数据、PLC控制系统处理数据以及变频器执行控制指令耗时增加，会出现无法及时对通风异常情况即刻响应问题；随通风系统延伸，通风阻力变大，井下风压会有所降低，若PLC数据分析不及时，无法有效确保井下用风需求。

3矿井通风系统的优化策略

3.1测定矿井通风阻力

由于矿井通风系统是一个庞大的系统，涉及到井下所有巷道，很难凭肉眼对其运行状态进行准确的判断。为了能准确地了解矿井通风系统的运行状态，需要对矿井通风阻力进行测定。通过准确地测定矿井通风阻力，可以了解通风机工况点运行的好坏以及通风网络的优劣。通风机工况点是通过通风网络的阻力核算而得来的，这就要求在核算矿井总通风阻力时力求准确。为了降低核算的误差，尽量使用计算机来计算通风阻力。与此同时，可以通过核算通风网络的阻力了解矿井的局部通风状况，从而为矿井通风网络的优化提供一定的参考。在确定矿井通风系统的运行状况后，优化时一定要先优化矿井的通风网络，然后再调整通风机的工况点。若先调节通风机的工况点，则很难再对通风网络进行调整，这是因为调节通风网络后通风阻力也会发生改变，反过来还是会引起通风机运行工况点发生改变。

3.2通风系统优化设计的必要性分析

随着科学技术的发展与进步，矿井的生产系统也在不断地换代升级，一些老旧煤矿均需要面临着通风系统的改造。而且随着矿井生产力的扩大，原有的通风系统不能够与现代化的生产系统相匹配，且矿井的扩区、延深开采都会使得原有的通风系统发生巨大的改变。在对矿区的通风系统改造的过程中要从现实出发，结合矿井的实际需求，统一规划，对矿区内的通风设计进行综合性的管理，达到增加风量、降低安全事故、实现安全生产的目的。

3.3通风设备的选型确定

考虑通风系统在实际通风过程中的漏风损失和阻力损失后，要求通风机风量满足如下要求：通风机风量为135m3/s×1.05=141.75m3/s；基于对通风机风量的计算，并对通风机相关产品的选型对比，拟采用方案一中通风机的型号为FCBD29/630对旋式轴流通风机。安装两台，其中一台工作，另一台为备用。

3.4运行原理

针对矿井现阶段通风控制系统现状，提出基于现场总线技术的智能通风控制系统。该系统包含有数据采集、数据处理及执行、险情预警以及冗余设计等独立功能模块。具体工作原理为：在通风系统内布置的各类传感器对通风设备、通风构筑物、风流参数进行监控采集，采集数据先通过采集卡形式发送至现场监控PC，随后通过工业以太网传输至远程控制PC；远程控制PC对通风设备、构筑物运行参数以及通风参数进行智能分析，并根据嵌入的算法做出合理控制决策，通过工业以太网将控制指令传输给现场监控PC；现场控制PC将收集到的指令传输给相应的28CAN节点，控制并监控设备运行状态。

3.5排放瓦斯安全技术措施

施工前，通知西风井系统所有队组停止作业；下井前，所有参加排放瓦斯人员要认真检查所携矿灯及便携式瓦检仪，必须确保完好；所有排放瓦斯人员进入工作地点后，严禁随意开、关矿灯；在排放瓦斯时，要始终控制好所排放的风量，使回风流中的CH4不超过0.8%和CO2浓度不超过1.5%；排放瓦斯期间，无关人员要站在密闭上风侧。

3.6优化矿井通风网络

通过测定矿井通风阻力可以发现，有时虽然矿井的总风量满足安全生产的要求，但是局部风量很难满足要求。因此，优化矿井通风网络的主要目的是控制巷道的局部通风阻力。造成巷道局部通风阻力增大的原因是巷道的通风线路过长、巷道漏风严重以及巷道的涡流。在调节局部通风阻力时，一定要针对引起局部通风阻力增大的原因采用相应的调节方法。通常采用的方法有增大巷道的断面、关闭一些联络巷以及重新开凿风井等。在调节局部通风阻力后，一定要重新核算矿井的通风阻力。若局部通风阻力满足要求，则需要对矿井的通风机工况点进行核算；反之，则需要继续调节局部通风阻力，直到满足要求为止。

结束语

煤矿资源一直以来都是我国工业建设的重要资源，因此煤矿的开采工作受到了社会各界人士的广泛关注。对于目前国内的矿井生产情况来看，巷道年久失修、时间过长、安全管理工作存在漏洞等都是共性问题，风机由于长时间的满负荷工作损坏十分严重，而且随着矿井的生产而引发了各类复杂的问题，从某种程度上来说，矿井通风系统的良好性直接关系到矿井的建设速度，对于矿井未来的发展具有长远的深刻影响，所以，改造和优化矿井的通风系统具有非常重要的意义，矿井通风系统是煤矿生产中最重要的辅助系统，必须保证其安全高效运行。随着煤矿开采的进行，通风系统的运行性能逐渐下降，必须采取措施对通风系统进行优化。本文从这个主题切入，对通风系统的设计要点进行了综合性地分析，希望其中的一些观点能够为矿井通风系统的设计提供新的参考。

参考文献

[1]韩国锋,秦鹏,孔雷.深井通风系统研究与优化[J].山东煤炭科技,2019(12):100-101.

[2]安胜东.矿山通风系统优化策略[J].世界有色金属,2019(24):284+286.

[3]徐新华.煤矿通风系统的安全性及优化设计[J].矿业装备,2019(06):52-53.

[4]胡发伟,贾全立.矿井通风系统优化研究[J].内蒙古煤炭经济,2019(20):34-35.

[5]张志云.矿井通风系统优化方法探讨[J].内蒙古煤炭经济,2019(20):141-142.