煤矿通风系统的优化与改造实例

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摘 要：通风系统是煤矿生产系统的重要组成部分，也是煤矿安全生产的重点管理内容。从某种程度上讲，通风系统运行是否稳定、可靠，会对煤矿安全生产产生决定性作用。通风不畅会导致矿井内部瓦斯与粉尘含量过高，增加了安全事故的发生机率，因此研究通风系统存在的不足，并采取有针对性的优化改造措施具有重要的安全意义。文章针对该问题进行探讨。

关键词：煤矿；通风系统；优化改造；实例分析

1 矿井通风系统管理技术难点

矿井通风系统包括通风网络、风流检测及调控设施等几个模块，各模块之间互相联系、互相作用、互相影响，其主要作用是为矿井提供新鲜风量，稀释井下毒性、窒息性及爆炸性气体及粉尘，改善井下作业环境，保障井下作业人员人身安全及身体健康。矿井通风系统管理的技术难点主要包括两个方面，一是矿井狭长，空巷多。我国大部分煤矿常年开采，空巷多且狭长，空巷未及时封闭会占用大量的新鲜空气，在有限的新鲜风供应条件下，空巷占用风量必然会减少真正作业区的新鲜风量，导致风机组、通风系统的通风效率下降；此外，空巷还会导致风流无序乱流，影响到通风系统工作的有效性。另一方面，工作环境恶劣。通风系统的工作环境处于深井内，在作业过程中矿井要应用大量的空气，如通风不畅易导致局部空气稀薄；作业过程中弥散的粉尘、瓦斯等有害气体会直接影响到空气质量，并埋下安全隐患。

2 常用的煤矿通风系统优化策略

煤矿通风系统的优化主要是改善矿井作业环境，及时发现通风系统中存在的问题及安全隐患，采取科学的改进措施，以优化井下作业环境。结合通风系统的工作特点，常用的优化策略包括以下几个方面：

2.1 改变通风方式

煤矿进出风井口位置不同，可以将通风方式分为对角式、中央式及混合式通风等三种形式，实际工程中确定应用哪种通风方式，要结合煤矿的施工技术、安全性及经济性等因素确定。首先要考虑煤矿的自燃问题，比如监测煤矿中瓦斯的浓度、井田的面积、煤矿的地表情况，如果井田面积小且煤层埋藏深，集中开采可采用中央式通风的方法，不过中央通风不仅阻力大，而且管路长，对管路密封要求较高，如果发生漏风会影响煤矿中风压的稳定性。通常大型矿井深部开采采用混合通风的方式。

2.2 合理分配通风系统通风量

安装矿井通风系统时要注意对煤矿通风系统的通风量进行合理安排，在深入矿井勘察、收集分析数据信息的基础上，将各矿井点的通风量控制在合理范围内。需要注意一点，当矿井点通风量发生变化时，比如增加开采深度或扩大开采范围时，要及时更换主要通风设备，以降低意外事故发生率，保证工作人员的人身安全。注意降低矿井通风阻力。设备提供风量大小、通风井的光滑程度、通风井的长度、通风线路布局等等，均会对矿井通风效率产生直接影响，因此，安装通风系统时要全面分析相关因素，确定其对通风系统的阻力大小，对通风系统工作方案进行持续优化，以提高通风系统的有效性及合理性。

2.3 合理设置矿井通风设施

相比其它因素，矿井通风设备对矿井通风效果的影响相对较小，但是也会对通风效果产生直接影响。矿井通风系统的主要设备包括风桥、风窗、风门，在合理分配矿井点风流的基础上科学配置矿井通风设施，以尽量减少通风设备的使用数量。设计过程中要加强质量检查，保证通风设施性能良好，运行稳定，以达到最佳的通风效果。此外，还要注意通风设施数量的易控性，合理确定安装位置，在充分考虑通风效果的基础上保证设备更便于维护。

3 煤矿通风系统优化应用实例

某煤矿属开滦集团下属的老矿，其开采历史已有数十年，随着产量的不断增加，开采范围也越来越大，开采水平的逐渐延伸直接导致通风线路的不断增加，原有的通风系统已经无法满足实际的安全生产需求。原有通风系统的主要问题表现在：设备老化，无法保证运行稳定性；外部漏风严重，通风主扇能力不足；且由于该矿开采历史长，在之前的设计条件下，巷道断面相对较小，而服务年限越长，巷道断面面积就越小，矿井风阻巷道断面面积越小，相应的矿井风阻也会越来越大；此外，该煤矿煤层赋存条件复杂，生产区域大，尽管有大量的通风设备，也无法保证矿井内部的良好通风，因此对该煤矿通风系统进行优化迫在眉睫。

在优化改造前要深入现场进行全面实地的调查，分析前通风系统存在的主要问题；对现有通风系统进行模拟分析，主要分析通风系统、回风系统降阻的可能性、降阻的幅度及准确位置；通风系统的优化要考虑成本问题，将老旧巷道的作用充分发挥出来，主要通过改善主通风机的性能实现通风降阻的目的。最后再确定优化方案，优化方案至少设计两到三套以上，对每种优化方案进行模拟计算、分析，最终得出一套成本最低、优化效果最好的方案。在本实例中，由于该煤矿通风网络比较复杂，通过技术及成本比较后，先期先提高027风井风机转速至每分种570n，改造老中央风井，将其作为进风井进行降阻。经过改造后，027风井风机风压达到4038Pa；02井风机风压达到3066Pa。当风量风压达到要求后，将027风井风机转速稳定在每分种570n，将老中央风井改造为进风井，将02井封闭并进行降阻。改造完成后027风井风机风压达4021Pa，井下95%以上的区域通风条件均达到了原改造设计要求。

总之，对矿井通风系统进行优化，不但可以降低矿井负压，而且还能有效避免矿井自燃现象。此外，也保证了系统稳定，有利于避免瓦斯积聚，提高了风门质量，有利于减少漏风，降低了风机功耗，有利于提高经济效益，最终达到保证了矿井安全生产的目的。

参考文献

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