矿井通风系统的优化控制策略研究

矿井通风系统的优化控制策略研究

唐桢辉

云南锡业股份有限公司老厂分公司马鹿塘坑，云南省个旧市 661000

摘要：随着矿山开采技术的不断发展，矿井的开采深度不断增加，工作面的长度也逐渐增长，矿井的通风系统在延伸过程中，网络结构交错较多，形成复杂的通风网络，加剧了井下环境的恶劣性，对矿山的开采效率及安全性也造成了影响。基于此，文章主要分析了矿井通风系统的优化控制策略。

关键词：矿井；通风系统；优化控制；策略

1矿井通风安全的重要性

在矿井开采过程中，一旦发生漏风现象，将造成工作地点出现大幅度的风量下降，导致有毒有害气体和温度超标，影响矿井作业的稳定性和有效性。漏风还会影响矿井通风系统的正常运行。通风机难以良好满足矿井生产需求，将导致矿井作业成本增加。矿井通风安全能为矿井生产作业人员提供安全保障，并能实现对矿区各类物资财产的有效保护。矿山企业缺乏对矿井通风安全的高度重视，极易引发事故，威胁矿井生产作业人员安全，并造成一定的经济损失。加强矿井通风系统安全管理，能实现对漏风现象的有效规避，及时发现和有效解决安全隐患，保障矿井生产质量和安全。

2井下通风系统风阻较大的原因分析

2.1矿井通风阻力计算分析

矿井通风阻力计算主要是了解巷道通风难易程度，测定各个巷道风阻和风力分配情况，从而为井下通风决策提供科学的依据。井下通风阻力通常采用基点测量法，即选择巷道两端两个测量点风阻压力变化作为巷道内通风的阻力。从数学计算公式上看，通风阻力主要有摩擦阻力、局部阻力、风扇等装置阻力和矿井自然风压等构成，其中后三者通常根据经验公式获得。针对上述变量来降低通风系统风阻措施的可操作性较差，因此在实际井下通风阻力研究中主要关注的是摩擦阻力，而巷道通风的摩擦阻力与巷道长度、巷道周长、巷道面横截面积、空气流量等因素相关。矿井通风难易程度也可用等积孔来衡量，等积孔数值越大，说明井下通风越容易实现，反之则可作为优化巷道通风布局、改善局部阻力降的关键性指标，用等积孔法评估矿井通风难易程度情况。

2.2矿井通风网络较复杂

矿井通风网络是井下通风系统的重要组成部分，主要职责就是将新鲜空气经由井下巷道连接网络贯穿整个矿井生产环境。矿井的通风阻力不仅受巷道长度的影响，由多个巷道交错分布的矿井，巷道连通方式对通风系统风阻的影响更加明显。常见的井下通风网络有三种形式，即串联式、并联式和混联式。混联式通风网络连接较为复杂，主要是其基于通风网络各种支路在回风过程的相互影响，将串联式和并联式融合在一起的通风管道连接方式。在实际矿产开采过程中，随着作业平台深度的增加，通风网络的空间构成也更加复杂，此时就出现了混联式井下通风布局。在一些相互交错的巷道，通风网络包含数十条送风线路和回风线路，这些线路相互之间形成扰动，大大降低了井下通风效率。此外，一些废弃的、被闲置的巷道没有及时做封堵处置，或者封堵不实造成漏风现象，都会影响通风系统的风量和能量平衡，降低井下通风系统的整体效率。

3矿井通风系统的优化控制策略

3.1加强相关人才培养

矿山企业要针对矿井通风系统安全管理，加强相关人才培养，契合自身实况，与政府相关部门和专业院校加强沟通联系，培养高素质的专业人才，为加强矿井通风系统安全管理提供人力资源支持。矿山企业要组织现有人员，定期开展学习培训，引导其熟练掌握矿井通风系统安全管理所需的各项知识技能。矿山企业可根据自身需求，邀请实践经验丰富的相关专家学者，为现有人员进行授课培训，据此培养业务骨干。要针对矿井通风与安全监控涉及的设备维修人员加强培训，提高其操作技能。

3.2及时评估矿井通风阻力分布

运用科学分析手段，及时评估矿井通风阻力分布，为矿山通风系统优化控制策略研究提供可靠依据和科学方法。根据巷道通风阻力降的计算公式，将降低巷道内通风系统摩擦阻力作为优化控制策略的重要方向，从巷道长度、巷道表面光滑程度和巷道横截面积入手，显著减低巷道内摩擦阻力降。利用信息化技术，建立井下通风系统实时监测体系，以太网模块实现井下气体浓度变化的传输，CAN总线实现计算机对井上井下仪器设备的网络调控，通过远程非接触式手段操控风机、语音报警等设备，实现对井下数据动态监测与反馈调节的同时，保障矿山从业人员在安全通风环境下进行生产。

3.3引入新型矿井通风控制系统

不同以往采用固定风机频率的送风模式，国内许多矿山逐渐采用PLC+变频器调节矿井通风控制系统，该系统能够适应多种矿井采掘工作面的通风要求，同时具有耗电量少、运行成本低的优点。PLC变频通风控制系统主要配件有FX-PLC控制中心、CC-Link数据线、变频调节器等，最大的特点是能够根据井下气浓度变化，接收数字信号反馈，启动闭环调节模式，通过中心控制电脑发出的指令，采用调制解调器控制通风系统执行单元调节送风状态，包括通风时间、鼓风速率、送风容量等参数。PLC变频通风技术内部存在两个闭环控制方案，即风量-风压闭环和浓度-数字显示闭环，两个闭环体系在组成上是相互独立的反馈调节单元，在通风效果上相互印证井下通风状态，保证了矿井通风系统运行的正确性和准确性。

3.4优化巷道内通风路径

巷道送风路径直接决定着井下通风系统的运转效果，对于确保矿山始终处于安全有效运行状态具有重要意义，而优化井下通风网络是改善送风路径的重要途径。一方面，优化井下现有巷道的通风网络，正确绘制井下巷道大小和走向地图，研究空间上最优通风路径，减少不必要的串联通风路径；适当增加巷道并联送风路径，对于路线较为复杂的巷道采用计算机模拟出混联送风路径，合理裁撤、合并送风通道，保证井下通风系统高效运转。另一方面，尽量关闭闲置、废弃送风路径，减少风扇送风负荷，降低风量在无用巷道内阻力降；由于旧有巷道普遍存在回风系统路径上，必要时也可以改造旧有巷道为回风路径，减少回风系统开凿成本，同时又减少矿井通风回路的阻力。

3.5加强井下通风管理工作

加强井下通风系统管理工作是确保矿井时刻处于安全生产状态的必要措施，必须引起矿山各级管理人员的高度重视。在日常管理方面，定期定点开展通风线路巡查工作，检查巷道内部是否存在渗水、腐蚀、脱落、变形等危害通风系统正常运转的情况，对于重点仪器设备要加强排查力度，细化检查手段，同时做好设备运行和维护的登记造册工作，避免井下通风设备“带病”工作。在通风技术维护方面，时刻关注通风设备运转参数，及时检修和更换失灵的仪器设备；针对日常检维修过程中发现的多发性设备故障，召集单位工程技术人员，启动井下通风系统技改公关项目；在资金允许的情况下，改造、升级通风系统软件和硬件设备，提高通风系统监测调节精度，确保将矿山巷道有害气体始终维持在可控的范围内。在矿山安全检查活动中，督促各责任单位及时清理长期堆放在巷道中的材料和设备，安排专职人员落实巷道畅通的监管职责，保证矿山井下巷道通风工作的质量。

4结语

矿井通风技术作为矿山治理的常用手段，在矿山应用实践过程中存在通风阻力降增大的问题。鉴于此，从井下通风阻力的计算公式入手，发现井下巷道长度增加过快、巷道通风网络复杂化、巷道内堆积多种构筑物都会造成井下通风过程阻力的增加。为此，需要矿山管理人员高度重视矿井通风工作，及时评估井下通风阻力降低分布区域，引入先进的矿井通风控制系统，优化井下巷道通风网络，加强井下通风管理工作，努力提高矿山通风系统运行效率和管理水平，为维护企业安全生产工作提供坚实保障。

参考文献

[1]王阳.矿井智能通风系统优化研究[J].山西能源学院学报，2020（2）：28-30.

[2]刘波.通风机在煤矿通风系统中的运行方式优化研究[J].当代化工研究，2019（4）：82-83.