煤矿通风系统的优化与应用

煤矿通风系统的优化与应用

韩瑞朋,胡路伟,刘召盛

旬邑县中达燕家河煤矿有限公司 陕西省咸阳市旬邑县711300

摘要：近年来，我国对煤矿资源的需求不断增加，煤矿开采越来越多。在机械化开采中，煤矿通风系统直接影响煤矿巷道内一氧化碳等有害气体浓度，影响人员安危与设备运转，是煤矿安全生产的重要保障。本文首先对矿井通系统测定与分析，其次探讨了通风系统优化，

关键词：煤矿；通风系统；通风阻力；优化

引言

矿井通风是实现煤炭高效开采的基础，同时确保通风系统可靠运行是防范各类安全灾害的保障措施。煤矿井下巷道分布错综复杂，通风系统具有随机、复杂以及非稳定等特点，通风系统中会不断有新鲜风流入且伴随着采掘调整、风门等通风设备开启和闭合、地面温度变化等。对矿井通风系统进行动态安全预警分析具有显著意义。

1矿井通系统测定与分析

应对通风阻力测定方法确定。主要有差压法和气压计法。差压法，优点是精准、计算工作量小；缺点是由于收放胶皮管，需要现场铺设，工作量较大，适用于整个矿井。气压计法，现场测量工作快速，仪器测量省时省力；缺点是受到标高影响，测定方法不精准。适用于部分巷道。本文采用气压计法，对副井口读取大气压力变动，另一气压计沿着图纸测量路线行走，对个监测点进行测量，避免受到大气压力变动影响测量精准度。测试仪器需要通风干湿表、风表、测杆、手表，根据施工路线图确定测定路线和测量点。对大气参数、巷道参数、风俗参数、通风系统阻力、风门压差等全面记录。

2通风系统优化

2.1优化通风设备

优化通风设备主要是指对主通风机及其他通风系统中配套设备的优化。该煤矿巷道在一天之中的不同时间段对于风量的需求并不相同，主通风机可以从以下途径解决这一问题，即可以通过调节通风量，降低风量大小来形成一个最优化的风量，适应煤矿井下对于通风的具体需要。在此过程中，要在改进过去传统调节方法的基础上进行优化，拆除老旧设备，更换最新风机，对该矿BD-II系列、FBCDZ系列主通风机，调整风机内部叶片的角度，确保影响通风量优化的各个因素与环节不出问题。在该煤矿过去通风过程中，电能过度使用也是一大弊端。因此在技术进步的背景之下，为了降低电能使用量，对于配件复杂的主通风机实施技术优化，更需要将主通风机以一个合理且高效率的技术方式与井下通风系统相融合。同时，在管理方面，管理层应当明确管理责任，建立健全管理制度，确保监管到位，认真落实具体管理要求，设备检查尤其是对主通风机的检查常态化，在煤矿巷道作业时间保证各个环节正常运转，使通风系统达到最优化的理想状态。此外，还应当注意巷道内作业安全，配套安装更新气体检测设备，对于有毒有害气体进行实时监测，并为其专门设置气体通道，不仅利于通风系统发挥作用，还可保证井下技术人员施工的安全以及整个工作流程的顺利进行。

2.2矿井通风预警分析

根据网络解算模块解算的风量、风阻等参数，对井下通风巷道内风流状态以及各用风点位置通风状况进行综合分析。采用通风安全预警系统模拟得到的参数，对煤矿井下通风系统用风点通风状况、各巷道风速以及通风系统整体可靠性等进行分析，经过测算该矿通风系统较为可靠，但是需要重点对回风大巷通风阻力过高问题进行处理。

2.3优化通风网络

矿井通风系统中的通风网络指的是巷道、车场等所有与作业相关的通道或工作面交叉连接所形成的网络，在该网络中，风流流经每一条路线。通风网络结构复杂，但基本是由串联与并联两种形式构成，也就是说，可以将通风网络拆分为每一个串联单元与并联单元所组成的基本网络。其中，串联是指风流直接从某一巷道进入下一巷道，没有分支情况出现；并联是指风流在某一巷道处产生分支，进入两个或多于两个支巷道中，之后又经多个支巷道汇入同一巷道中去。合理设计、优化通风网络，分析计算每一支巷道进风量大小、通风阻力大小，判断进风量是否满足所需风量要求，并把控风压，这对提升通风效果有重大影响。近年来，在对通风网络进行优化研究中，通常使用分支界定法选取通风网络模型。通过该算法得到的通风网络模型每一支巷道风量大小均较为合理，整个网络风量达到理论上的最优，同时能耗、成本损失可以降到最低。在通风网络模型基础上，结合该煤矿实际情况，对网络中的支巷道、工作面、车场等设计进行微小调整，使其更加具有针对性。此外，还需考虑一般型通风网络，在当前通风网络中，部分支流已经确定，部分支流未确定，未确定部分需要根据煤矿生产实际需求进行设计。针对该种通风网络，应结合所需对支流未确定部分进行线性规划，求出最优解，并在适当位置安装风窗、风机等设备。

2.4矿井通风设施

在矿井通风系统中，通风设施的主要作用是进行风量分配和风量调节。常见的矿井通风设施有局部通风机、风门、调节风窗、风桥以及密闭等。只有将通风设施放在合适的位置，才能起到调节风量的作用。若风门的位置放置不当，则会引起严重的风流短路，甚至瓦斯爆炸时不能有效地抑制冲击波产生的高压气体；若密闭得不彻底，则会导致巷道漏风严重，在很大程度上会引起矿井通风系统不稳定。在放置矿井通风设施时，一定要根据矿井的通风网络来选择合适的放置地点，不仅应该考虑风量调节的效果，还应该考虑对通风安全性的影响。

2.5通风系统现状计算机模拟

因为通风网络局部是进行简化处理后得到的，一些分支风阻参数是进行计算得到，这与实际会存在着一定偏差。为了保证模拟结果可以满足精度要求，可以为后续预测所采用，需要进行计算机模拟。对模拟结果进行校验是根据实测的分支阻力、风量、风机工况点等参数。通过实际的计算机模拟可以发现，通风现状与计算机模拟基本相符，表明网络拓扑结构、风阻分布都与实际接近，可以为矿井通风模拟和预测提供数据支持。

2.6矿井通风预警分析

根据网络解算模块解算的风量、风阻等参数，对井下通风巷道内风流状态以及各用风点位置通风状况进行综合分析。对矿井采掘作业面、变电所、轨道大巷以及运输大巷等主要用风点情况预警分析。采用通风安全预警系统模拟得到的参数，对煤矿井下通风系统用风点通风状况、各巷道风速以及通风系统整体可靠性等进行分析，经过测算该矿通风系统较为可靠，但是需要重点对回风大巷通风阻力过高问题进行处理。

2.7通风系统现状计算机模拟

因为通风网络局部是进行简化处理后得到的，一些分支风阻参数是进行计算得到，这与实际会存在着一定偏差。为了保证模拟结果可以满足精度要求，可以为后续预测所采用，需要进行计算机模拟。对模拟结果进行校验是根据实测的分支阻力、风量、风机工况点等参数。通过实际的计算机模拟可以发现，通风现状与计算机模拟基本相符，表明网络拓扑结构、风阻分布都与实际接近，可以为矿井通风模拟和预测提供数据支持。

结语

随着煤矿综采工作面的不断推进和生产的进行，最初设计的通风系统往往出现各类不满足实际生产需求的问题。使用通风安全预警系统可实现通风系统运行情况实时分析，并对潜在的隐患进行预警，从而可在一定程度上提升矿井生产安全保障能力。优化通风网络是指在巷道、车场、工作面等组成的通风网络设计过程中，合理布局规划，可使用分支界定法等算法选取最优网络模型，并根据实际安放风窗、风机等。

参考文献

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[2]龚向楠.煤矿通风系统优化研究及应用[J].机械管理开发，2018，33（7）：171-172.

[3]徐碧云.浅谈煤矿井下通风系统的优化[J].机械管理开发，2016，31（8）131-132；135.