自然风压对矿井通风系统的影响分析及防治

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　　摘 要：本文对自然风压在矿井通风系统中产生的影响进行分析，并针对案例矿井中进行通风机低负压运转的改造项目进行论述。针对改造项目中不同时期产生的自然风压以及通风系统改造后对矿井通风情况的影响结果进行论证，提出了在井筒间空气柱的相互作用下，井下受到回风井筒温差以及自然风压大小等产生的影响，出现的风流路线、风量增大或减小等情况，需要采用主要通风机负压调高的方式进行主副井温差的控制的意见。
　　关键词：自然风压;矿井通风系统;系统防治
　　 在煤矿通风系统运行过程中，传统采用中央并列模式，這是针对返风现象以及自然风压的情况，对矿井通风进行调整的工作，以防止矿井冬季冷空气加剧，造成通风系统不稳定运行情况。针对矿井主井反风情况发生的原因以及产生的影响进行分析，应提出针对性的治理措施。
　　1 自然风压工作原理
　　当矿井自然风压与主要通风机方向一致的时候，往往产生自然因素无法抗拒的力量回风侧空气柱以及矿井。进风侧的空气柱在自然因素的影响下，容易发生重量变化。空气注重量的大小，取决于空气柱的温度和高度。在标高差和气温差的井下联通相到之间产生自然风压，影响通风系统的产生。例如当矿井自然风压方向与主要通风机的方向相反的时候，往往出现一定的通风阻力，降低风机的通风能力。
　　矿井自然风压作用一致的时候，通过矿井自然风压计算，可以得到相应的数值。冬季自然风压为正，夏季自然风压为负，此时需要保证通风系统稳定高效运行，就要对自然风压进行调整。例如在冬天自然风压过大的时候，容易出现解冻现象，主立井和副立井出现回流或者是停滞。风流容易造成自然风压变化过大，为了防止风流回流或者停滞，减少矿井安全隐患，因此在主井反风等原因上进行分析。[1]
　　2 主井反风造成的危害
　　以某煤矿井下自然风压情况为例，目前矿井中总风量为2000立方米每分钟，机械负压较小，而冬季受到自然风压影响较大，井口房采用半封闭式布置，使用钢绳芯进行胶带输送机的运行，再加上主井机电设备多，矿井主要运输系统，立井为辅助运输系统，在主副井运行的过程中，由于密度差和垂高差加大了自然风压。由于反风风量仅为正常通风期间风量50%左右，反风流中瓦斯浓度比正常回风流中瓦斯浓度高出1倍以上，含有高浓度瓦斯的回风流经过井筒着火点，发生瓦斯爆炸或爆燃几率大大增加，甚至会矿毁人亡;火灾期间，如保持矿井正常通风，有害气体会沿风流迅速蔓延，受灾范围人员脱险获救的概率几乎为零;火灾如得不到及时控制，火风压会引起井下风流逆转，大大增加井下发生瓦斯爆炸或爆燃的概率。
　　3 主井反风安全技术治理措施
　　对于主立井的温度进行降低，为了防止主井设备发生损坏，在主井口的流入口安装空调，住井口采用半封闭式，降低竹节井的温度，打开主副立井、联络巷的风门，增加副井入口，风流温度，减少空气密度差，在冬季时对风流进行加热增高，风流湿度。副井口增大暖风机供热量，购买锅炉专工暖风机和功率较大的热风幕悬挂在副井口，改造副井口，对副井口进行合理加热设备的布置。
　　4 通风系统在井下申请基建过程中的应用
　　某煤矿井下通风系统是由众多井巷及通风设施相互联系而构成的一个网络结构，在某个生产时期具有一定的独立性、完整性和稳定性。巷道贯通会破坏原先的平衡和稳定状态，部分井巷的风流方向、风速及风量产生突变，很可能出现因风速超限而导致煤尘飞扬，因采空区或密闭内的瓦斯大量涌出、循环风及不合理的串联通风的形成、无风或微风井巷的出现等原因，导致出现瓦斯迅速超限的严重隐患。
　　首先进行了井下空调通风系统的设置，由回风格栅和风管空调器等组成的空调通风系统，设置为通风风投排出的方式，格栅的有效通风面积。根据厂家的实验，得到的相应数值为通过格栅门的降噪达到30DB，建筑中回风不畅，容易导致附近密闭内瓦斯外泄并积聚，井下振压过大，出现井门难以打开的问题，因此设置为格栅的回风量，格栅的具体形式和尺寸经过技术论证，风机的改造采用整机更换的方案，改造后可带来双重效果：一是高效节能，二是提高风机的出力。[2]
　　经过调研，决定采用高效率的AN轴流风机替代现有的对旋风机，对叶轮进行大中修，与对旋风机相比，AN轴流风机的效率高，而且高效区范围宽，设备可靠性高，制造质量好，具有很好的节能效果，是煤矿主抽风机的最佳产品。[3]
　　通过技术方案的比较，选用最新研制的AN轴系列矿用轴流风机，该系列矿井通风机是最新产品，结构设计合理，使风机在容易期和困难期的效率都在高效区运行，代表了目前世界通风设备先进技术;采用反转返风，无负偏差，返风量较大，风机性能按国际最高标准考核，全压效率较高曲线准确性高;能在现场方便地更换叶片，采用叶片粗调，转速细调的方式，能确保备用风机的安全性返风时间较短;经过改造制造的轴流通风机应用情况良好，该风机的叶片可以停机调节，从而达到热源分布不均衡的进风井之间节能的目的。[4]
　　5 结语
　　不同时期自然风压变化及其对矿井通风系统的影响有不同，自然风压大小主要受进、回风井筒温差影响，温差大自然风压就大，反之亦然;自然风压对通风系统的影响表现为井筒间空气柱的相互作用，与自然风压方向相同的风流路线风量增大、相反的风流路线则风量减小;适当提高主要通风机负压，并将主、副井温差控制在5℃以上时，本文结合矿井实例，通过及时预防、控制问题的探讨，提出实时监测进风井的风流温度、风速，并及时调节其供暖热风量的方法.该方法能够迅速减小进风回路中的风流温差，可形成逐渐增加的平均风流温度差，在短期内让主井风流状态恢复到正常状态，从而实现了有效防控，快速解决了主井风流反向现象，保证通风系统稳定。
　　参考文献：
　　[1]董飞.自然风压在淮北地方小煤矿的控制和利用[J].中国西部科技，2007，（10）：155，154.
　　[2]陈治全.煤矿井下降温装置：中国，CN201721009553.9[P].2018-02-23.
　　[3]顾春.探究煤矿矿井通风[J].华章，2011，（15）：332.
　　[4]刘少辉，王继超.一种煤矿大型绞车液压站自动风冷散热装置设计及应用[J].中国机械，2015，（6）：169-170.
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