矿山通风系统改造的探讨
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作者: 吴嗣兴 吴炜 焦锋
摘 要：在矿井开采时，确保安全生产非常重要，这无论是对人民生命财产安全还是国家的发展都具有重要意义，而矿山通风系统的建立和完善正是实现安全生产的一个重要条件，要不断重视对这一项目的研究和探索。本文结合了某矿山通风系统改造的具体事例，对其运用的方法进行了阐述，进一步明确了矿山通风系统改造的重要意义，分析了进行改造的科学有效方法。
关键词：矿井通风；合理设计；优化改造
矿山通风系统是保证矿井安全的一个重要方面，随着时代和相关行业的发展，过去建成的矿山安全系统已经不能适应安全生产的要求和行业发展的需要，为了使煤矿开采和生产更加符合新时期的要求，对原有矿山通风系统的升级和改造势在必行。以下主要结合了某矿山通风系统改造情况进行分析。
1 矿山的大致情况
该矿山属于小型矿山，尽管原先采用的自然通风方式在该煤矿浅部的安全开采中发挥了重要作用，但自然风的风力强弱和风向在很大程度上都是由大气环境决定，而大气环境并不稳定，其变化非常复杂，因而无论是在季节变化还是昼夜交替中，自然风的风压和风向的变化都非常明显。因此，随着矿井开采活动的深入化，用于矿井通风的风力必然会减弱，通风效率也会大大降低，从而造成矿井深处温度高、湿度大、供氧不足等问题，这必然形成安全隐患，对矿井的安全生产产生不利影响。随着由通风不畅而带来的一系列安全问题的不断增多和日益严重，对原有的通风系统进行改造和优化势在必行，减少对传统自然通风的依赖，采用先进的技术手段进行人工通风，这不仅能使矿井的安全生产得到有效保障，还能积极响应国家提出的可持续发展要求，从而促进“两型”社会的建设。
2 矿山通风井的规划
当前，该矿山共设置4个坑口，其中浅部斜井与深部斜井属于进风井，坑口属于回风井。这4个坑口主要用作行走的人行道、煤矿的运输，连接许多井巷、采空区及地表沟通的主要通道就是浅部斜井和坑口，在阻止漏风的问题上比较困难，同时也很难控制风的流向，且大量中段巷道由于长时间受地压的破损，会出现极其明显的漏风问题。经一系列的现场分析与考察，设计新鲜风流从浅部斜井、深部斜井与坑口三通风井转进矿井，坑口通风井可作回风井用。新风到各个中段位置之后，分别送至两翼，需分段风量足、风压高、风质好，待工作面清洗完之后从从边界回风井返至120中段，再集中于坑口多级盲斜井排出。
当然，建设矿山新的通风系统无需增设过多的构筑物与通风工程，只需把120中段和六庙斜井贯通40m左右，同时密闭与工区相通的坑道，避免回风段与进风段间出现漏风或者风流短路的情况。
3 设计通风方案
针对矿山的具体情况，经过一段时间的研究和讨论，规划出了3种通风方案，以下对3种方案的具体工作方式和具体内容进行分析。
3.1 方案一抽出式通风
通风方式：主要安装于北120中段和深部商斜井贯通处抽出污风；需风段与进风段风压处于负压状态，回风段的压力相对更高些。
优点：可利用浅部斜井、深部斜井、坑口生产井兼作进风，不需要井口密闭等设施；进风段的风速较小，劳动条件佳，有利于行人运输；因生产井又可以作进风井用，因此无需设置专用进风井巷。
缺点：工作面经采空区等与地面直接沟通时.较难控制短路漏风；可克服的矿井通风阻力不大。
注意问题：避免让工作面变为角联在自然风压作用下风流出现反向；将进风段重点密闭起来，以免地表和进风段或者进风段间出现短路漏风问题，密闭工作量大。
3.2 方案二压入式通风
通风方式：伞矿呈正压状态，进风段的压力相对较高；主扇安设于深部斜井进风井压入新风。
缺点：要开设深部斜井专用入风风硐；进风段的劳动条件差，风速大，不利于人行运输；通过采空区等同地面直接沟通，工作面控制短路漏风的难度较大；充分利用深部斜井兼作通风，需设置井口密闭等设施；可克服的矿井通风阻力较小。
注意问题：地表和回风段间要具备很多的通道相通，应避免工作面变为角联在自然风压作用下风流出现反向，烟尘乱窜污染新风等；把深部斜井坑口重点密闭好，以免深部斜井和进风风硐间出现短路漏风的情况；务必要具备可靠而又灵活的自动风门。
3.3 方案三混合式通风
通风方式：回风井与进风井均安装可主扇，一台负责压入新风，一台负责抽出污风；矿井风压在回风段呈负压状态，在进风段呈正压状态。
优点：能克服掉很大的通风阻力；可依靠对正负压交界的零压点的位置进行调整，对地面与漏风地段间的短路漏风进行控制。
缺点：充分利用深部斜井兼作通风，需设置井口密闭等设施；劳动条件太差，进风段风速大，不利于人行运输；需开设深部斜井专用入风风硐。
注意问题：对二台主扇风压，让零压点处在最容易和地表短路漏风的位置；回风段与进风段都一定要强化密闭力度；由于机械风压较小，在自然风压下风流反向，以免在正负压交界点的附近一带出现反向。
结合矿山具体情况对以上三个方案进行对比研究，经过仔细讨论后决定采用第一种方案，即抽出式通风，将进风装置安放在深部斜井、浅部斜和坑口，回风装置放置在坑口。
4 选择矿山通风设备
（1）计算风机风量Qf：
Qf =kQm
式中：Qm表示矿井需风量，Qf表示主要风机的工作风量，k表示漏风损失系数，设置K=1.1。
（2）计算风机风压：
Htd = hd + Hn+ hm + hvd （下转第149页）
（上接第81页）
困难时期：Htd = hd + hm + Hn
容易时期：Htd = hd + hm + Hn
式中：hm 表示矿井通风系统的总阻力，Pa；Hn表示矿井自然风压，Pa；hvd表示扩散器出口动能损失，Pa；Htd表示风机全压，Pa；hd表示通风机附属装置的阻力，Pa。
针对轴流式风机，把相关数据代入，获取风机的最大风压与最小风压，即：
Hsdmax=2439Pa
Hsdmin=1736Pa
（3）风机的实际工况点：
依照Qf、Hsdmin与Qf、Hsdmax确定的工况点均不处于确立的通风机的特性曲线上，所以说一定要依照通风机的工作阻力确立其实际工况点。经过计算我们知道通风机的最大工作风阻为1.92，最小风阻为1.36。
在通风机特性曲线图中作通风机工作风阻曲线，和风压曲线的交点困难、容易两点，也就是实际工况点。
（4）风机的选择：
依照当下矿山风机使用的状况，全方面确立风机应符合的各项特征确立对旋式轴流风机。一会走啊计算的矿井通风困难时期通风机的Qf、Hsdmax与矿井通风容易时期通风机，在通风机特性曲线上标注好符合矿井通风要求的通风机是DK62一N016。
（5）确定通风机的转速与型号：
依照通风机的工况点参数针对初选的通风机实施经济、技术及安全性比较，最终确定通风机的型号是DK62-N016，转速是n=960r/min。
5 结束语
通过使用该方案对通风系统进行改造，该矿山原来通风混乱的局面和存在的安全隐患都得到了较好解决，实现了安全生产。尽管目前我国矿山通风系统并不完善，但只要能不断深入对该项目的探索，同时总结先进的生产经验和方法，我国矿山系统的改造和升级一定会更加普及化和科学化，随着安全生产的不断落实和开展，我国的能源生产行业一定能取得更大的发展，从而更好地促进现代化建设。
参考文献：
[1]张森，陈开岩.基于突变级数法的矿井通风系统方案优选[J].煤炭技术，2012（03）.
[2]王燕杰等.矿井通风系统方案优选[J].煤炭技术，2011（10）.
作者简介：吴嗣兴（1974-），男，江西南昌人，本科，高级工程师，研究学科：矿山工程通风与安全。
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