矿井通风系统优化研究

矿井通风系统优化研究

辛柏杉

中国黄金集团建设有限公司 101399

摘要：矿井通风系统是安全生产的重要保障之一。矿井通风系统设计的合理性直接关系着煤炭综采工作的安全性、矿井事故的发生率、处理突发事故的能力、开采工作的稳定性和经济效益。由于综采工作的持续进行，矿井中的地质环境、生产布局、空气质量等都会发生变化，只有持续地对通风系统进行优化与改造，才能满足安全生产的需求，保障采矿工人的人身安全。矿井通风系统的优化主要包括设计方案的优化、巷道断面的优化和通风网络的优化等。对通风系统的优化，可以降低矿井通风阻力、增大矿井风量，达到节约电能、提高运行稳定性的目的。

关键词：矿井；通风系统；策略

引言

据统计，矿井事故中，有害气体因素占比安全生产事故中一半以上。为了保障生产安全运行，并且保证井下氧气充足能够满足矿井工人呼吸需求，必须加大对通风系统的改造与优化，提升通风系统的运行效率及安全稳定性，进而保证安全生产和采矿工人的生命安全，实现企业高质量发展。

1矿井通风的重要性

我国采煤生产井下作业较多，生产环境复杂，自然环境偶然性较大。井上空气在流入井下各个生产工作场所中，有毒有害气体和粉尘逐渐富集，使空气组成成分逐渐发生质变。与此同时，由于地下暗河、地热等作用，人体呼吸蒸发和设备及其散热等，矿井下空气的组成的温度和湿度会发生显著的变化，温湿度会显著提高，使矿井的空气条件显著恶化。因此，生产必须采取措施对矿井进行通风处理。

矿井通风的重要性体现在如下方面：①保障工作人员有新鲜的空气，排除井下的有毒有害气体及有害粉，使之有害成分符合国家规范。②保证井下温湿度处于人体舒适的状态，激发员工工作的积极性，提升工作人员的劳动效率。③极端条件下，发生安全生产事故，可以使通入气体进入各个生产场所，使之为救灾工作提供良好的生产操作环境。可以说，只有采取必要的通风系统，才能保证人员的生命安全和企业的财产安全，最大程度上防止安全事故的发生，降低煤炭企业的经营损失，进而实现煤炭行业的可持续发展。

2矿井通风系统优化策略

2.1减少沿程阻力系数

在已知巷道垂直截面面积大小、巷道长度、空气密度等的情况下，沿程阻力系数的大小主要取决于巷道面的平整度。可以采取以下措施减少沿程阻力。1）在风流流动时，平整、光滑的巷道面与风流之间的摩擦力较小，更有利于风流的流动和降低风阻。2）在巷道掘进施工时，采用光面爆破工艺，可以使井巷壁面光滑平整。3）在设计支护系统时，应考虑支护措施对通风风阻的影响，采用钢带、锚索、砌碹、喷锚等有利于降低摩擦阻力系数的支护方式。4）使用支架支护时，必须保证支架与巷道顶底板、两帮能够紧密接触。例如巷道只能采用工字钢或U型钢支护，在保证支护强度和安全性的基础上，尽量降低支护密度，并使其规则排列。该支护方式不仅可以提高支护的安全性，还可以降低风阻。5）巷道内壁的粗糙度会增加气流阻力，需要定期对巷道进行维护和清洁，及时修补破碎的巷道顶底板和两帮。有条件的区域可以进行喷砼硬化，以封闭凹凸不平的岩隙，使巷道岩壁保持平整，提高矿井通风效率。

2.2减少巷道长度

在摩擦阻力计算公式中，巷道长度也是影响矿井通风的重要因素。巷道越长，通风距离则越远，风阻以及所需风量也随之增加，从而提高了巷道建设成本。所以，在矿井通风设计和管理通风系统时，应该满足掘进和开采需要，根据煤层分布、周边水文地质构造等因素，合理设计巷道的走向分布，尽量缩短风路长度。此外，还应该及时封闭废弃的采空区和旧巷道，减少不必要的通风和风量损失。随着矿井采面和采深的增加，通风线路不断延长，通风阻力和通风难度越来越大。当现有通风系统经济性较差或是通风难度较大时，可以考虑开掘新的井巷，以缩短通风距离和降低通风阻力。

2.3优化矿井通风网络

矿井下的空隙应当设置一定的联系节点，保证其连接通风，进而使各个巷道之间形成一定的通路与对流。因此，需要在巷道的适当位置安置需要控制风量和调节风向的设备，这样有利于风的流通，使污染空气排放到地面，新鲜空气进入作业区域。在矿井中，通常井下巷道分为并联和串联两种。串联的方式便于调整风量的大小，进而提升通风的有效效率，并且并联巷道的风只经过一个巷道，能够减轻风的污染，即使污染气体排不出，也不会污染到其他作业区域，这样也能够保证各个区域作业的安全。串联具有风流大和风速快的特点，但是污染比较严重，而且不能及时调节风量，一旦巷道被污染，那么其余的巷道也会被污染。由此可见，在以后的矿井井下通风系统，应当采用优化的中通风系统，选择并联的方式进行通风；还需要防止管道的泄漏，从而保证一定的风量。

2.4优化进出风井的布置方式

按照出入风井场地的互相联系，可把矿井分成对角型出入风井场地、中央型出入风井场地和混合型出入风井场地。其中，中央型出入风井场地一般位于矿山的中部，是指纵向一体化进出风井场所，主要包括了并列式通风和分列式通风。①并列方式便于管理、建设和占用空间相对小，且开采区工作面的产量也比较集中。②分裂式通风又包括：水平分列式，具有通风阻力小和安全稳定性较好的优点；斜流分裂式，指进风井是矿井的主要组成部分，而出风井则是矿井的二翼，因此具有稳定性较好和压力小的优点。如果煤层开采位于比较淡的地方，那就可能使用中央式的通风，但如果矿井的地质条件比较复杂则可能使用混合式的通风，也要根据具体实际情况综合分析以后选择。

加强矿井通风的监管体系制定、实现矿井通风系统的工作顺利高效进行，不仅要从机械设备优化以及实施技术提升的角度来实现，还应当注重加强矿井通风工作的相关监管体系的制定。合理的监管体系建立对于通风系统的安全投入生产有着重要意义。就当前的企业生产来说，虽然已经有部分企业逐渐意识到监管体系制定的重要意义，但是大多数的监管体系制定还停留在表层或当前运行现状，没有从长远的运作角度进行相关制度的建立和完善，依旧存在一定的监管缺失与监管力度不足。所以，相关开采企业应当进行专门的监管岗位制定，并选拔专业人员就当前的通风系统的运作现状制定详细的、科学合理的监管制度，对通风系统的设备运行以及人员操作情况进行全面监管。

2.5改进风道布局及提升通风系统可靠性

在改进风道布局方面，可以考虑调整风道长度、径向尺寸和连接方式等。合理的风道布局改进，可以有效地减少风量不足、漏风和渗风等问题的发生，从而提高整个通风系统运行的效率和可靠性。在提升通风系统可靠性方面，可以考虑采用多种技术手段，例如加固风道、采取防爆措施和引入安全监测系统。其中，加固风道可以通过增大风道壁厚、截面积和增加支架等方式，提高通风系统的可靠性和稳定性；安全监测系统可以通过实时监测风道的风速、温度、湿度和O2浓度等参数，及时发现和预警风险隐患，从而有效避免事故的发生。

结束语

矿井通风系统是保障安全生产的重要设备。只有进行定期维护、评估，并进行改进优化，矿井通风系统才能与复杂多变的矿井环境相匹配，保障生产的稳定性和可靠性。首先阐述了当前矿井通风系统优化设计方案，希望能对矿井通风系统的优化有一定的帮助，从而提升煤矿生产效率和保障煤矿生产安全。

参考文献

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