矿井通风阻力计算与均压防灭火技术研究
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摘 要：社会高速发展的同时，矿业的发展加快了开采中机械的使用，增加了矿山开采的深度，但这一情况需要解决的问题是，矿山的通风系统需进一步优化，并确保安全技术应用的水平。即通风系统可为井下的工作人员提供空气，促进矿井的空气流通，而安全技术的保证可提高开采的效率，保证人员安全，故矿井通风系统必须实现设计的进一步优化，确保矿井的通风顺畅。
关键词：矿井通风阻力计算;均压防灭火技术
1 引言
均压防灭火是预防和控制煤炭自燃的有效措施。其目的是“减少压力，防止风和火，挡风和泄漏，以风制火”，从而达到利用通风防止煤自燃和煤灭火的目的。与传统灭火技术相比，均压防灭火技术投资小、效率高、见效快，是根据煤矿发火区的实际情况，然后通过调压井口风机、连通管等通风设施，将通风系统中的风压重新分布输入煤易发火区，从而达到减小漏风通道处风压的目的。均压通风技术是高瓦斯矿井常用的通风方式，通过在井下相应位置布置调压设备，引起气压发生变化，最终使井下空气发生相对流动现象。采用均压通风技术可以有效提高工作面及巷道的风流量及流速，使高浓度瓦斯随风流经由回风井排出。
2 矿井通风系统
该系统是矿井开采必需的系统，由通风机、通风系统构成。运作原理是，风从风井进入到矿井后，根据气压的高低，把气流送到矿井的各个位置，在整个矿井内形成一个循环，当它的循环结束后，从回风口回到地面。井内的风流有两种，一是自然风，二是机械风，两者的区别是发出风流的动力，前者是在自然环境中受气压影响产生，但自然气压提供的动力较少，空气气流不稳定，多用于矿井内的辅助处理，后者是用机械操作，设备是通风机，具体方式是扇风机通电后，改变矿井内的气压，形成压强，空气流体在压强的影响下，促进了风在矿井内的流动，让风流在井内顺利流动。而有关部门给出的规定中，已经指明矿井的通风为机械通风。矿井通风系统开启后，会让自然风与机械风同时流通。其目前使用的现状是，可从多个位置进入空气，比如风筒、风桥等，循环后的空气排出方式是中央式、混合式等，实现通风系统和排气方式的融合。通风机的运行方式是，采用抽出式、压入式等，向矿井内输送空气。
3 通风阻力测定
3.1 选择测定线路及布置测点：
测点布置原则。矿井通风阻力测定中测点位置的选择至关重要，最终通过布置测点绘制的通风网络图能真实反映矿井通风状况。测点位置一般选取在风流的汇合和分岔处，且测点与测点间不易太近，相邻点可根据实际情况进行合并，否则实际计算中难以准确计算测点间阻力。为后续计算和绘制矿井通风网络图的方便、快捷，应对所布置的测点应进行合理的标号。测点的选择要遵循一定的原则，测风点应选择巷道平整规则、测点前后无堆积的杂物、巷道支护良好且无强烈涡流风流相对稳定的断面处。对于确实不易测定风速的断面，应该根据实际情况在测点前或测点后测定，通过测点间风量的加减确定测点风量。测点位置应尽量远离主要风门和井筒，减小因风门开启和箕斗提升过程中对压力造成的影响。
3.2 测量路线的选择
矿井通风阻力测定路线应选择在从进风井到回风井的通风路线最长、通过的风量最大井包括主要用风的采掘工作面和具有较多井巷类型、支护形式的一条主风流路线。对于有多个风井或采掘工作面的矿并应选择多条主测路线。另外对于主测线路没有包括的重要井巷和需要特别关注的地点，还要增加一些辅助的测定路线。对于风量变化较小、距离相近的巷道河以进行必要的简化合并从而降低测量工作量、提高测量效率。对于大规模、复杂的矿井通风系统采用分区测量的方法河以使问题得到简化是一种很实用的方法。
3.3 优化井下布置，优化通风系统
对于井下作业活动应该进一步优化，形成集约化生产格局，对于存在火灾隐患的区域，定期对火灾事故进行检查，尽可能消除其中存在的火灾事故，确保采矿活动可以有序开展，提升煤矿开采效益。同时，为了能够进一步降低矿井火灾隐患，应该充分发挥井下通风系统优势，进一步优化和改造通风系统。将中央式通风系统修改成中央和对角式混合通风系统;矿井分区域采集，确保每一个开采区域具备独立的通风系统，能够及时将开采区域内高温气体排出，引入新鲜空气，促使作业区域内通风充足，作业更加灵活，为区域作业活动提供更加坚实的安全保障，提升井下作业安全，维护人员生命财产安全。
3.4 测量数据处理方法的选择
矿并通风阻力测定由于受观测者、观测条件和环境及测量仪器等因素的影响，测量数据难免会存在误差。直接利用测量量的数据进行计算，结果往往很难符合矿井实际。测量平差是根据某种最优化准则，处理一组存在测量误差的数据，计算待求量的最佳估值及精度的方法。利用目前较成熟的平差处理软件可以对测量的数据进行平差处理，完成对阻力测定数据的误差处理。矿井通风阻力测量得到的数据很多，尤其是对复杂的矿井测量数据更多，对测量数据的处理，也是一项很复杂的工作。手工计算处理数据多，较麻烦，效率低，易出错，不利于一般技术人员操作。开发专业的通风阻力测量数据处理软件，又因开发者的设计思路、目的不同设计出的软件，因人而异，而不具很好推广价值。因此，综合目前常用的通风阻力测定方法，充分考虑测量的各种可能性，开发出一套完善的通风阻力软件，依然是一项艰巨的任务。
4 均压防灭火技术
4.1 实施要求
（1）为实现本巷道和相邻巷道的风压调节相适应，可以通过改变原有通风系统，实现煤矿井下大面积风压调节目的。（2）通过将采空区周围区域设置为风侧，可以保证采空区附近巷道之间的风压差接近0。
4.2 调节依据
单封闭法或注浆法在采空区不能达到理想的防火和灭火效果，煤矿要根据本矿區内采空区的实际特点采取有效的防灭火措施，从根本上解决大面积采空区渗漏问题，进一步降低采空区外渗漏率，防止浮煤自燃。
4.3 采用闭区均压的办法
采用闭区均压法消除3#煤层两侧的泄漏压差。使用闭区均压防灭火的突出特点是设备投资少，工作量较小且防灭火效果显著。压力调节风窗面积由下式求得：
S=1.095QF/（0.5×0.919FP+0.712Q）
式中：
S——压力调节风窗面积，m2;
Q——通风机风量，m3/min;
F——防火墙面积，m2;
P——气室压力，MPa。
4.4 采用开区均压的办法
（1）均压参数计算。由于保持工作面原有风量不变的调节，则调压值为：
[Δhme]=[hλ]=[hω]
式中：
[Δhme]——调压值，Pa;
[hλ]——辅助通风机的工作风压，Pa;
[hω]——调节风窗对风流所产生的阻力，Pa。调整风窗的设置。
（2）调节风窗开启面积的计算。
[Sω]=Q[×]S/（Q+0.759S[×][h0.5ω]）
（3）通风机的选型。风机和风窗点的选型是相同的，通过压力调节系统，在保持原有矿井通风量的同时，在各点的通风线路上安装辅助风扇并增加风扇风压，从而可以克服矿井的通风阻力。因此，根据工作面通风阻力和风量，通风机选用DJ60-II-8型正交轴型防爆风机。
5 结束语
综上所述，在煤矿井下作业中，为了能够有效降低火灾事故出现几率，维护人员生命财产安全，就需要保证矿井下良好的通风，通过对矿井通风系统优化技术的选择，建立安全、可靠的井下通风系统，排出有害气体，降低瓦斯浓度，避免遇到明火出现火灾事故，改善井下作业环境，促使作业活动可以有序开展。只有这样，在满足井下作业人员氧气需求的同时，还可以避免火灾事故出现，提升煤矿开采量，带来更大的经济效益。
参考文献：
[1] 邓军等.新型复合胶体防灭火技术及应用[J].煤矿安全，2001.
[2] 文虎等.综放复合胶体防灭火技术[J].中国煤炭，2001（5）.
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