矿井通风系统优化设计的研究现状与发展方向

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[摘 要]矿井通风系统可谓是煤矿的咽喉之事，从字面就可以解释，矿井一般都是在地下深层，试想一下，如果矿井里通风条件不好，就说明它对外的空气流通不好，矿井里尘埃、有毒气体、刺激气味都相当大，如果空气堵塞或者不畅通，是一件很危险的事情，它可能随时引发伤亡，造成爆炸事故。本文对矿井通风系统的建设、优化及理论方法进行了解析，阐述了这些方法的利害益弊，最后谈了一下它的发展方向。

[关键词]矿井通风系统；优化设计；综述；发展方向

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0042-01

矿井通风系统是矿井设计的重要内容之一，它的运行，直接影响到矿井的建设速度、投入运营以后的寿命以及建设资金花销的数据。不仅如此，而且矿井投入生产之后，对矿工的工作环境和技术投入效益都有着深远的影响。所以，矿井通风系统的建设、优化和方向一直是专业人员研究和探讨的重点之一。也因此出现了一些令人欣慰的研究成果，但总体比较笼统，许多问题还有待探讨，本文针对矿井通风系统的建筑、优化以及发展方向做了阐述，将俩hi益弊总结了出来，共同探讨，吸取更优秀的见著。

一、矿井通风系统设计的基本特点

1、矿井通风系统是矿井投入后安全生产的基础保障，也是正常运行时一个重要的环节，有的法律文献铭文规定，每个矿井必须有完善的人性化的通风系统，例如《金属非金属矿山安全规程》等。矿井的主要作用就是向矿井下面输送新鲜的空气，稀释和排出有毒的有害的有危险性的气体以及粉尘等，时刻调节矿井深处的空气质量，是一个良好的循环系统，时时刻刻为工作人员提供一个清洁健康的工作环境，让矿井下面能够安全有效的运行和生产，所以，大凡矿井通风系统必须符合简单的系统，先进的技术，安全高效，经济实惠等诸多特点。

矿井通风系统一直是跟着世界的前进的步伐不断优化不断实现完善的一个发展过程，随着矿产资源枯竭，金属地下矿山资源愈来愈少，矿山开采越来越远和深，不断的开采，矿井下面的巷道就得发生变化，采空区的巷道就得废弃，以前的通风系统，也跟着被废弃，失去作用，或者，出现疏风不足的严重现象。这就危害到了井下工作人员的生命和健康，影响到了井下开采的正常运行。这就要求相关部门，及时的组织人员改变现状，优化和挖掘新的巷道，必须是的通风系统能安全有效的解决它所承担的事情。

2、国内外矿井通风技术的发展状况。矿井通风系统时保证矿井下面能正常有效运行的重要措施，也是旷工健康安全的保障之一。矿井通风的目的就是为矿井下面提供安全舒适的工作的环境，这是相较别的通风系统投入成本最低的系统，这一系统，是利用风，使空气流动，达到驱散和稀释井下的有害气体和粉尘等。

一五五六年，德国著名学者阿格里格拉在《论冶金》中就讲述了手动风箱的通风原理；一八三七年我国明朝学者宋应星在《天空开物》中描述了使用竹筒排放矿井里有害气体和粉尘的方法；十七世纪欧洲利用火炉通风的方法施行井下通风；十九世纪开始机械通风；到了二十世纪六十年代以后，随着计算机的应用和普及，整个系统开始由计算机操作和监控，使得技术、理论和经验都取得了巨大的成果。

3、国内外矿井通风系统优化的研究成果。随着科技的发展，矿井通风系统的优化和发展也主要集中在计算机这方面，计算机数值和调试。国内外专家对通风系统的优化研究成果只要集中在矿井通风网络调节研究、矿井通风系统安全可靠性研究、矿井通风系统方案优选等方面。

二、矿井通风网络优化的调节研究

苏联学者E.罗戈夫于一九六五年提出来矿井通风网络优化理论。随着科技不断进度，后继有许多学者在他的基础上不断挖掘、进步和完善。

1、 矿井通风系统的阻力研究

何为矿井通风阻力，就是指影响分风和能耗情况等。在矿井通风系统的日常运行中，要经常性的对矿井通风阻力进行检测和汇报，将数据记录成册，以便于分析和研究。矿井的阻力只要集中在巷道的面积和巷道的支护形式等。要不断对这些进行调节优化，使通风阻力不断降低。降低通风阻力的措施主要是增大巷道面积或改善巷道支护形式。

2、 矿井通风系统风量调节研究

风量调节是属于网络优化的部分。就是通过计算机对巷道的阻力对风量进行分配的过程。这些手段，有力的避免了风量分配不合理，满足了不同生产线的不同需求，随着时间推移，矿井开采的深度和宽度不断加深扩大，原有的通风网络数、巷道和风量等数据都会随着变化，需要及时的记录数据、数据对接和调节数据。

普遍见到的风量调节法，就是减阻和增能，就是减低阻力大的巷道的阻力，增大阻力大的巷道风量。通过数据记录研究，按需分风。反之也是一样的，增大阻力小的巷道阻力，降低阻力小的巷道风量。如何调节矿井巷道的风量？主要是通过调整主风扇机，来达到这一目的。如何让调整主风扇？就是通过调节风机的叶轮转速和叶片安装角度，使得风机的风压被改变，风量也就跟着被改变，从而改变达到了调整主风扇的目的。

3、 矿井通风系统安全可靠性研究

矿井通风是否有效的运行，直接影响着矿井的安全生产和高效运作。这就是矿井通风系统对矿井安全生产、管理以及运作的可靠性。可靠性越高，相对它的安全、生产率、管理等都更好。矿井的通风系统的可靠性指的是有效的按照数据给矿井下面输送空气，使的矿井下面空气质量达到合格，保证矿井下面开采工作有效的进行。

国内外学者对矿井通风系统可靠性做了不少的研究，研究成果表明，影响可靠性的因素可分为风流稳定性、矿井通风构筑物、矿井通风动力系统等等。研究理论有度算法、风路、意外事故等等。研究的方法由有使用结构法、事故树法。布尔代数等等。

三、矿井通风系统方案优选研究

1、优选评价指标的研究

随着时光流逝，随着矿井下面不停不歇的开采，矿井的深度和宽度不断加深扩大，通风系统的规模也越来越大，也愈来愈复杂。从事这方面的工作人员和学者对它的研究从没有间断过，都各有利弊，不被公认。

2、方案优选理论的研究

矿井通风系统优化理论是结合方案，考虑了各种相互影响的因素，从而确定技术是否合理，抗灾能力是否有效，经济效益是否良好等。它属于外部优化。

四、国内外通风系统优化研究发展趋势

1、设计支持系统研制

随着生产持续，矿井规模加大，通风系统不断复杂，通风系统的管理也就愈来愈麻烦。所以很有必要建立一套智能的反应快的通风管理系统。要完成这个系统，不是一件简单的事，即便资金雄厚，技术上也很难达到，而且，还的考虑人工、代价和流程等。计算机技术的使用，使得矿井通风系统向现代化技术不断发展，计算机的控制技术具有自动监控和自动检测管理的功能，因此，特别有利于建立一套智能全自动的管理系统。

2、自动检测理论

随着矿井的寿命不断增长，矿井的规模不断扩大，深度不断加深，矿井通风系统也愈来愈复杂，巷道的数量和长度都相应的增加。尤其矿井采用了多级机站通风系统，系统的管理也就越来越庞大和艰难。所以再继续采用传统的人工监测管理已经不合理，不划算了。需要大量的人工来完成这一项工作，这其中的人工费可是一笔不可小觑的开销。随着计算机的应用和普及，计算机管理监测系统的趋势已经势不可挡。

五、结束语

综上所述，可以看出，对于矿井通风系统的设计、建设和运行的发展方向可以从技术和软件两方面入手。技术指的是从定性到定量的综合集成，良好的矿井通风系统，跟人的大脑系统是一样的，有一套很严密的逻辑思维，直觉、联想和洞察等，然后再结合知识、经验和预算等，建立一套具有人为色彩的管理通风系统。随着国家经济的快速发展，国家对矿业安全越来越重视，引进先进的外来技术，使得矿井通风系统越来越完善，也越来越安全。