礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化及其應(yīng)用

丁景明

(西山煤電股份公司 西銘礦，山西 太原030052)

0 引言

礦井的通風(fēng)系統(tǒng)作為整個(gè)工作系統(tǒng)的一部分，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其好壞優(yōu)劣，直接關(guān)系著整個(gè)礦井的安全可靠。近年來(lái)，礦難頻繁發(fā)生，最主要的原因就是通風(fēng)系統(tǒng)不合理，造成工人呼吸不順暢。因此，通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，不僅是保證工人工作環(huán)境安全的重要因素，同時(shí)有助于提高礦井的抗災(zāi)能力，是實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)的重要條件。由此可見(jiàn)，應(yīng)當(dāng)建立完善的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，為礦井經(jīng)濟(jì)效益的提升提供充分保障。

1 我國(guó)礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

隨著煤炭需求量的不斷擴(kuò)張，原煤產(chǎn)量也逐漸提升，然而煤礦事故尤其是瓦斯事故也越來(lái)越多。究其原因，這些問(wèn)題基本上均是通風(fēng)系統(tǒng)的不科學(xué)合理造成的。在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，如果增加礦井的需風(fēng)量，則會(huì)增加通風(fēng)阻力，對(duì)風(fēng)量的調(diào)配困難，則會(huì)造成通風(fēng)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，通風(fēng)線路長(zhǎng)，通風(fēng)設(shè)備差，漏風(fēng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，造成了瓦斯的泄漏時(shí)有發(fā)生。有些小鄉(xiāng)鎮(zhèn)的煤礦通風(fēng)能力不足，但是缺乏專業(yè)的人員幫助他們改善系統(tǒng)，改造意識(shí)也十分薄弱，無(wú)法及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，導(dǎo)致通風(fēng)事故頻頻出現(xiàn)。因此，優(yōu)化礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，是保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)，杜絕通風(fēng)事故發(fā)生的前提條件。

2 優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的理論依據(jù)

對(duì)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化就是了解原系統(tǒng)中存在的不足，然后分析產(chǎn)生的原因，提出合理的優(yōu)化方案進(jìn)行優(yōu)化，確保礦井的安全生產(chǎn)。主要通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

2.1 通風(fēng)方法的改變

通常采用的通風(fēng)方式包括抽出式、壓入式和抽壓聯(lián)合式，要根據(jù)不同的情況采用不同的通風(fēng)方式。如礦井比較淺，且具有自燃的危險(xiǎn)時(shí)，要采用壓入式的通風(fēng)方式;其他沒(méi)有特殊要求的礦井，往往采用抽出式的通風(fēng)方式;抽壓聯(lián)合式的設(shè)備比較復(fù)雜，管理起來(lái)也較為麻煩，因此應(yīng)盡量避免使用。

2.2 簡(jiǎn)化礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)具有角聯(lián)風(fēng)路，角聯(lián)風(fēng)路是指有一條或多條風(fēng)路把兩條并聯(lián)風(fēng)路連通的網(wǎng)絡(luò)。具有角聯(lián)風(fēng)路的通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)性能不夠穩(wěn)定，容易造成通風(fēng)不暢引起瓦斯事故。而簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)可以消除礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，因而要盡量采用簡(jiǎn)單的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。

2.3 降低礦井的通風(fēng)阻力

導(dǎo)致礦井通風(fēng)阻力變大的因素非常之多，如斷面大小的變化情況，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的情況等等。這就要求技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)地考察，了解通風(fēng)阻力變大的最主要原因，是風(fēng)量分配引起的還是巷道的長(zhǎng)短或者光滑程度引起的，然后測(cè)量這些量，得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析改進(jìn)，以此降低礦井的通風(fēng)阻力，達(dá)到優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)的目的，提高安全生產(chǎn)的效率。

2.4 礦井通風(fēng)方式的改變

礦井的通風(fēng)方式有很多種，包括中央分列式、中央并列式、分區(qū)對(duì)角式、混合式等等，要根據(jù)不同的環(huán)境條件，選擇不同的通風(fēng)方式。需要考慮的是礦井煤層的地理?xiàng)l件，存儲(chǔ)情況，煤礦的自燃可能性等。對(duì)于井田面積較小、煤礦隱藏較深的礦井適合采用中央并列式的通風(fēng)方式，但是該方式會(huì)造成通風(fēng)阻力大、風(fēng)路長(zhǎng)、漏風(fēng)多等問(wèn)題，不利于煤礦的開(kāi)采。對(duì)于井田面積較大、煤礦隱藏較深的礦井，宜采用中央對(duì)角式的通風(fēng)方式。

2.5 采用合理的通風(fēng)設(shè)施

當(dāng)?shù)V井自然分配風(fēng)量時(shí)，切勿采用通風(fēng)設(shè)施，極易使得通風(fēng)阻力變大。當(dāng)?shù)V井無(wú)法自然分配風(fēng)量時(shí)，加入科學(xué)的通風(fēng)設(shè)施，如風(fēng)門、風(fēng)墻、風(fēng)橋、風(fēng)窗等。要根據(jù)具體情況，采用合理的通風(fēng)設(shè)施，要注意通風(fēng)設(shè)施的擺放位置，數(shù)量，保證能夠通風(fēng)順暢，經(jīng)濟(jì)合理。還要嚴(yán)格控制通風(fēng)設(shè)施的質(zhì)量，保證其正常工作，避免漏風(fēng)、風(fēng)流短路、有害氣體涌出等現(xiàn)象的發(fā)生，提高整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性。

2.6 合理配備礦井通風(fēng)量

要根據(jù)通風(fēng)量計(jì)算方法計(jì)算每個(gè)地方所需的通風(fēng)量，有效地稀釋并排出瓦斯、煤塵等有害氣體，保證工作人員的安全。合理配備礦井的通風(fēng)量對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)至關(guān)重要，因?yàn)殡S著礦井深度的增加，所需的通風(fēng)量是不同的，如果不能合理配備，很有可能引起事故的發(fā)生。要根據(jù)所需的風(fēng)量，及時(shí)更換通風(fēng)機(jī)，對(duì)風(fēng)量需要少的地方，減少通風(fēng)機(jī)還能降低成本。故合理的配備通風(fēng)量是安全生產(chǎn)的前提，也是降低生產(chǎn)成本且提高經(jīng)濟(jì)效益的有效手段。

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案

3.1 優(yōu)化前的通風(fēng)系統(tǒng)

某煤礦的通風(fēng)方式為中央并列通風(fēng)系統(tǒng)，從北風(fēng)井、新副井和老副井進(jìn)風(fēng)，從東風(fēng)井回風(fēng)，東風(fēng)井安裝兩臺(tái)BDK -10 -NO40(1 600 kW×2)對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)，通風(fēng)方法為抽出式。礦井總進(jìn)風(fēng)量為128 m3/s，總排風(fēng)量為130 m3/s。

3.2 優(yōu)化方案的提出

根據(jù)實(shí)地考察，得知此礦井的瓦斯?jié)舛容^高，通風(fēng)線路長(zhǎng)、阻力大，并且還有自燃的傾向，所采用的系統(tǒng)比較復(fù)雜且不合理。為解決上述問(wèn)題，提出了一種優(yōu)化系統(tǒng)的方案，采用混合式通風(fēng)系統(tǒng)，以加大地下的通風(fēng)量，降低瓦斯的濃度。

3.3 優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化后，挖掘了一個(gè)新的風(fēng)井，采用混合式通風(fēng)系統(tǒng)，由北風(fēng)井、新副井、老副井和東風(fēng)井四個(gè)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，新挖掘的風(fēng)井作為中心風(fēng)井進(jìn)行回風(fēng)，在新風(fēng)井中新安裝兩臺(tái)BDK-8 -NO31(800kW ×2)通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)方法為抽出式。增加總進(jìn)風(fēng)量為211 m3/s，總排風(fēng)量為220 m3/s。

3.4 優(yōu)化前后通風(fēng)系統(tǒng)的比較

進(jìn)行優(yōu)化后的系統(tǒng)與之前的系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)勢(shì)。

1)該礦井改變了通風(fēng)方式，因此能夠降低通風(fēng)阻力。新風(fēng)井的增加，增加了原有的通風(fēng)量，有助于采煤人員通風(fēng)的順暢。此外，在四個(gè)風(fēng)井中央增加一個(gè)風(fēng)井，縮短了通風(fēng)線路，各巷道的斷面也有所擴(kuò)張，在很大程度上降低了通風(fēng)的阻力。

2)降低了礦井內(nèi)瓦斯的濃度。在通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化前，風(fēng)井的總排風(fēng)量為130 m3/s，優(yōu)化后的風(fēng)井的總排風(fēng)量為220 m3/s，大大降低了瓦斯的濃度。在礦井中瓦斯超量的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，優(yōu)化前的總排風(fēng)量太小，很容易造成瓦斯事故，優(yōu)化后的系統(tǒng)有利于安全生產(chǎn)的進(jìn)行，提高了礦井的抗造能力。

3)增加了礦井中各地的用風(fēng)量。優(yōu)化前的系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)量少，而地下用風(fēng)的地點(diǎn)較多，造成地下采掘工作的失衡。在地下掘進(jìn)的速度與采煤的速度相差甚遠(yuǎn)，這便需要加快掘進(jìn)速度，而掘進(jìn)速度的加快，就造成了瓦斯抽放的不完全，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛冗^(guò)高。系統(tǒng)優(yōu)化后，進(jìn)風(fēng)量增加，滿足了各個(gè)地點(diǎn)的用風(fēng)量，降低了瓦斯的濃度，為安全生產(chǎn)提供有力保障。

除上述之外，優(yōu)化系統(tǒng)之后的風(fēng)量增大，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，可以盡快將有毒氣體排出，限制了災(zāi)害的擴(kuò)大，易于救災(zāi)工作的順利展開(kāi)。系統(tǒng)優(yōu)化之后，可以在地下多安裝幾個(gè)采掘機(jī)，可以加快生產(chǎn)的效率。當(dāng)然，由于增加一個(gè)風(fēng)井會(huì)增加生產(chǎn)成本，但是采掘速度的加快，也加快了煤炭的生產(chǎn)效率，從整體上看系統(tǒng)的優(yōu)化帶來(lái)的收益大于成本。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，使其更加經(jīng)濟(jì)合理，有效地保證了煤礦生產(chǎn)的安全性、可靠性與高效性。同時(shí)也加強(qiáng)了煤礦系統(tǒng)的抗災(zāi)能力，大幅度提高了經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)礦井的整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)揮著指導(dǎo)作用。所以，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)重視礦井系統(tǒng)的優(yōu)化，以便于推動(dòng)礦井生產(chǎn)工作的穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］ 邢玉忠，范紅偉，王彥凱，等.基于瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理性評(píng)價(jià)［J］. 采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2010，27(4):522 -526，531.

［2］ 王宏圖，黃振華，范曉剛，等.粗糙集-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論在礦井通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用［J］.重慶大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2011，34(9):90 -94.

［3］ 李越.復(fù)雜條件下礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究［J］. 科技研究，2014(23):673 -673，674.