礦井通風技術(shù)及通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探討

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摘 要 隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展與進步，生產(chǎn)行業(yè)的規(guī)模也在不斷地壯大，因此社會生產(chǎn)對能源的需求也在不斷地增加。煤炭資源作為我國主要的基礎(chǔ)資源，其需求量巨大。不僅如此，在我國現(xiàn)階段的生產(chǎn)中，煤炭資源還存在著很大的缺口，因此煤炭礦井的生產(chǎn)力需要進一步提高。礦井的通風系統(tǒng)是保證礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，需要采用科學合理的通風技術(shù)來提高礦井生產(chǎn)的穩(wěn)定性。本文首先從礦井通風技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀出發(fā)，對礦井通風技術(shù)及通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重要意義進行了分析，通過對礦井通風技術(shù)和通風系統(tǒng)分析，提出了礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計所面臨的技術(shù)問題，緊接著對礦井通風節(jié)能技術(shù)進行了研究，并對礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計進行了探討，提出了一些科學合理的建議和措施，希望能夠?qū)Ξ斍暗耐L系統(tǒng)進行改善和優(yōu)化，進一步提高礦井生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 煤炭礦井 通風技術(shù) 通風系統(tǒng) 節(jié)能技術(shù)

中圖分類號：TE22 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）06-0097-03

在煤炭礦井的生產(chǎn)過程中，井下通風系統(tǒng)是關(guān)乎礦井生產(chǎn)的重中之重，通風系統(tǒng)的設(shè)計是否具有科學性、合理性直接關(guān)乎礦井的生產(chǎn)和國民經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，因此我們要不斷地對礦井的通風系統(tǒng)進行優(yōu)化。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，通風系統(tǒng)也引進了先進的技術(shù)設(shè)備，為礦井的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了更高的保障。礦井通風系統(tǒng)所涵蓋的范圍比較廣，涉及礦井生產(chǎn)的各個區(qū)域，因此只有對通風系統(tǒng)進行科學合理的設(shè)計，才能夠保證通風效果。

1 我國礦井通風技術(shù)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

1.1 我國礦井通風技術(shù)的發(fā)展歷程

煤炭礦井的通風技術(shù)在我國具有悠久的歷史，可以追溯到先秦時期。在六七十年代，我國的煤炭礦井通風技術(shù)得到了快速的發(fā)展，在八十年代走上了節(jié)能環(huán)保的道路，直至如今的礦井通風系統(tǒng)。我國通風系統(tǒng)的理論研究主要是參照國外的通風技術(shù)，再根據(jù)科學理論制定適合于我國實際情況的通風技術(shù)和工藝。隨著信息科學技術(shù)的不斷發(fā)展，通風系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步建立了計算機設(shè)計方法，并利用計算機輔助技術(shù)建立了詳細的通風模型，通過模擬分析數(shù)據(jù)結(jié)果對一些災(zāi)害事故進行分析和研究。[1]

1.2 我國礦井通風技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國正處于礦井通風技術(shù)的高速發(fā)展階段，并取得了很多的研究成果，包括對通風機械設(shè)備進行科學檢測、推廣應(yīng)用高效、可靠的節(jié)能型風機、利用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研制模擬軟件進行防災(zāi)救災(zāi)工作等等，為礦井的正常穩(wěn)定生產(chǎn)提供更多的保障。盡管我們在礦井的通風技術(shù)方面取得了不錯的進步，但是目前我國煤炭礦井通風系統(tǒng)的可靠性和環(huán)保節(jié)能性都還欠缺。尤其是目前大量使用的綜采放頂?shù)姆椒ǎm然提高了生產(chǎn)效率，但是因所需通風量較大，且礦井內(nèi)的瓦斯溢出量較大，使得傳統(tǒng)的通風設(shè)備并不能夠滿足這種生產(chǎn)方式，導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生，因此我們要對煤炭礦井通風技術(shù)和通風系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計和改進。

2 礦井通風技術(shù)及通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的重要意義

煤炭礦井的通風技術(shù)是為礦井內(nèi)的各個用風場所提供新鮮足夠的空氣，來保證礦井工作人員的工作空氣條件，減低礦井內(nèi)的有毒、有害物質(zhì)對井下工作者的身體造成危害。另外礦井的通風系統(tǒng)還直接影響著礦井的穩(wěn)定生產(chǎn)，穩(wěn)定的生產(chǎn)能夠給礦井帶來穩(wěn)定的經(jīng)濟收益，一旦出現(xiàn)生產(chǎn)事故不僅會造成人員和設(shè)備的損傷，還會延誤生產(chǎn)工期，造成更大的經(jīng)濟損失。因此我們要定期地對礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性進行檢查，建立完善的煤炭礦井通風系統(tǒng)監(jiān)測機制，來保證礦井的順利開采和生產(chǎn)。在當前我國煤炭礦井常用的通風系統(tǒng)檢測中，主要是對礦井井下瓦斯、粉塵和熱量進行測定，并根據(jù)一定的標準對這些數(shù)據(jù)進行判斷，來確定通風系統(tǒng)的工作效能。通風系統(tǒng)的設(shè)計對煤炭礦井的整體設(shè)計有著至關(guān)重要的作用，它直接關(guān)系到礦井的建設(shè)時長、投產(chǎn)時間、資金投入和礦井后期的生產(chǎn)效能和經(jīng)濟效益，因此礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計對礦井具有十分重要的意義。[2]隨著煤炭礦井的不斷開采，我們要對煤炭礦井的通風系統(tǒng)進行不斷地改造與優(yōu)化，以適應(yīng)礦井生產(chǎn)環(huán)境的變化和自然條件的改變，因此我們說礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化也是煤炭礦井改造的重要條件之一。

3 礦井通風技術(shù)和通風系統(tǒng)分析

在我國當前的煤炭礦井的開采工作中，通風系統(tǒng)主要的作用是向井下輸送新鮮空氣，同時對井下的有毒有害氣體進行稀釋，例如稀釋瓦斯、減低粉塵濃度等，新鮮的空氣輸送至煤炭礦井之中還能夠?qū)ΦV井內(nèi)的溫度進行調(diào)節(jié)，來保障井下作業(yè)者的工作環(huán)境，使他們處于穩(wěn)定的環(huán)境之中，來保障生產(chǎn)效率。礦井的通風技術(shù)主要包括以下幾種：

3.1 中央式通風

在礦井之中設(shè)置進風井和回風井，并將二者設(shè)立在不同的位置，一般為中央邊界式和中央并列式兩種。中央邊界式的通風方式主要適用于井內(nèi)瓦斯氣體較多，且煤層和地表水平面的距離較近的礦井之中。中央并列式的通風方式主要適用于井內(nèi)瓦斯氣體較少，煤層與地表水平面的距離較大或者角度較大的礦井之中。在我國大多數(shù)的礦井都是選用的中央式的通風方式，根據(jù)實際情況進行中央邊界式和中央并列式的選擇，這樣的通風方式通風效果很好。

3.2 對角式通風

與中央式通風方式相比，對角式的通風方式只是在進風井和回風井的位置上有所不同，它主要分為兩翼對角式和分區(qū)對角式兩種。兩翼對角式的通風方式主要適用于徑向距離較大的井田，這種井田容易產(chǎn)生瓦斯和火災(zāi)災(zāi)害。分區(qū)對角式的通風方式主要適用于埋藏較淺的煤礦，這種煤礦的地表滾動較大，更容易進行分區(qū)。

3.3 混合式通風

在一些地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，礦井內(nèi)瓦斯?jié)舛确浅８?，且需要進行大量、長時間開采的礦井中，需要將中央式通風和對角式通風進行混合應(yīng)用，利用各種通風方式的優(yōu)點，來彌補各自的不足，因此混合式通風方式的效果十分不錯，并得到了廣泛的應(yīng)用。[3]

3.4 通風系統(tǒng)

在我國煤炭礦井的通風系統(tǒng)中，主要使用的有自然分風網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和控制分風網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化兩種，同時我國也在不斷地對這兩種通風系統(tǒng)進行針對性的研究，因為它們不僅能夠降低能耗和成本，還能夠?qū)ΦV井的生產(chǎn)效能進行優(yōu)化。但是隨著礦井生產(chǎn)的不斷進行，自然分風和控制分風的通風系統(tǒng)都只能是進行靜態(tài)化的研究，因此不適應(yīng)礦井的動態(tài)化生產(chǎn)，所以必須要對通風系統(tǒng)進行動態(tài)化的設(shè)計。

4 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計所面臨的技術(shù)問題

礦井通風系統(tǒng)在優(yōu)化設(shè)計的過程中主面臨兩個方面的技術(shù)問題：首先是礦井內(nèi)的空巷道較多，通風系統(tǒng)主要是通過通風設(shè)備對井下環(huán)境進行新鮮空氣的補充和有毒有害氣體的稀釋，同時對設(shè)備的動力、巷道的風流進行監(jiān)測和控制。當煤礦開采的某一階段完成時，會留下許多的空巷道，但是并沒有對空巷道進行封閉處理，這就導(dǎo)致通風系統(tǒng)輸送的新鮮空氣在空巷道中存留，浪費了大量的空氣資源和通風效能，從一定程度上嚴重影響了通風系統(tǒng)的效果。其次在煤炭深井開采中，通風系統(tǒng)的設(shè)計不合格。在煤炭深井的開采中，其工作環(huán)境更為惡劣，表現(xiàn)為空氣稀薄、瓦斯?jié)舛雀?、粉塵濃度超標等，對深井開采工作者的身體健康造成了極大的危害，因此需要更為科學先進的通風技術(shù)來滿足深井生產(chǎn)的需要。[4]我們要根據(jù)深井生產(chǎn)的特點，利用先進的通風技術(shù)，構(gòu)建科學合理的通風系統(tǒng)，來完成對深井開采環(huán)境的優(yōu)化，降低風險，保障深井作業(yè)人員的工作環(huán)境。

5 礦井通風節(jié)能技術(shù)研究

5.1 多風機多級基站技術(shù)

隨著我國煤炭的大規(guī)模開采，通風技術(shù)的研究也在不斷地進行，多風機多級基站技術(shù)不僅能夠提高井下作業(yè)的工作效率，還能夠有效地節(jié)省電能的消耗，因此得到了大范圍地推廣和使用。多風機多級基站技術(shù)指的是由二級及以上風基站將地表的新鮮空氣輸送至井下，同時將井下的污染空氣排放至地表。這種技術(shù)的風量是通過風機進行調(diào)節(jié)的，相比較于傳統(tǒng)風窗調(diào)節(jié)的方式，其穩(wěn)定性和可靠性都增加了很多，它能夠保證礦井通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠準時、按時進行通風;同時具有節(jié)能的優(yōu)點，符合當前對節(jié)能環(huán)保建設(shè)的要求。在多風機多級基站技術(shù)中，風機的功率和風量是一致的，風機的通風量小，它的功率就小，因此對能源的消耗就會降低。

5.2 礦井通風網(wǎng)絡(luò)動態(tài)優(yōu)化技術(shù)

在我國礦井通風網(wǎng)絡(luò)動態(tài)優(yōu)化技術(shù)還不成熟，正處于研究探索階段，但是其研究的目的也是為了對礦井的通風系統(tǒng)進行動態(tài)化的管理，對礦井各個時期的通風技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，以此來滿足煤炭礦井的生產(chǎn)需求。[5]對礦井的通風系統(tǒng)進行動態(tài)化的優(yōu)化設(shè)計能夠在很大程度上提高礦井通風系統(tǒng)的質(zhì)量。

6 礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計探討

在煤炭礦井的開采工作中，通風系統(tǒng)是關(guān)鍵所在，對礦井的生產(chǎn)環(huán)境，穩(wěn)定生產(chǎn)都具有直接的重要影響，因此想要促進煤炭礦井的穩(wěn)定、可靠發(fā)展就必須采用科學合理的通風技術(shù)對通風系統(tǒng)進行不斷地優(yōu)化，以促進煤炭礦井的生產(chǎn)。以下我們將通過三個方面對礦井通風系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計進行探討。

6.1 準確把握不同通風方式的優(yōu)缺點，對已有的通風系統(tǒng)進行優(yōu)化

任何的通風方式都存在一定的優(yōu)缺點，我們要對這些優(yōu)缺點進行科學合理的分析，并對其進行利用，來實現(xiàn)優(yōu)化通風系統(tǒng)的設(shè)計效果。針對中央式通風方式，我們通過分析研究得出其優(yōu)點是：通風方式簡單、建設(shè)周期較短、工程成本較低。其缺點是：利用中央式通風的方式會在過程中產(chǎn)生風流折返的問題，因此導(dǎo)致礦井底部出現(xiàn)漏風的情況，且容易將送入井內(nèi)的新鮮空氣污染。針對對角式通風方式，我們得知其優(yōu)點為：風流線路短、阻力小、安全出口設(shè)置隨意，在生產(chǎn)的過程中，巷道的風量可以進行有效的調(diào)節(jié)，因此保障了風壓的穩(wěn)定性。缺點是安全系數(shù)較低、投資成本較大、通風風量大等。通過對不同通風方式優(yōu)缺點的分析，我們能夠根據(jù)實際情況對現(xiàn)有的通風系統(tǒng)進行優(yōu)化，來提高通風系統(tǒng)的實效性和節(jié)能性。

6.2 提高通風設(shè)備的整體性能

在整個煤炭礦井的通風系統(tǒng)中，通風設(shè)備是基礎(chǔ)的組成部分，為了保證礦井的作業(yè)深度，必須要提高通風系統(tǒng)設(shè)備的整體性能。首先要對老舊的通風設(shè)備進行更換或者技術(shù)升級改造，因為深井作業(yè)中，瓦斯氣體和粉塵以及火花都是影響生產(chǎn)的重要因素，高效的通風系統(tǒng)能夠在很大程度上解決這些問題。其次選用適應(yīng)性強的新設(shè)備，深井作業(yè)需要大量的通風量，傳統(tǒng)的自然通風和機械通風的方式?jīng)]有辦法滿足對通風量的需求，因此我們選擇適應(yīng)性強的新設(shè)備，例如對旋式軸流通風機和軸流式通風機，它們具有高效率、小體積、噪聲低和適應(yīng)性強的優(yōu)點，非常適用于深井煤炭作業(yè)對通風量的要求。

6.3 提高通風系統(tǒng)運行的實效性

對通風系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，同時將空巷道進行封閉處理，避免因過多新鮮空氣進入空巷道而導(dǎo)致作業(yè)區(qū)空氣不足的問題。隨著開采深度的不斷加深，會需要越來越多的通風量，這時在巷道內(nèi)增加一些調(diào)節(jié)的措施，對通風路徑進行調(diào)節(jié)，使空氣更大限度地進入到工作生產(chǎn)區(qū)域，降低通風量的浪費，進而提高通風系統(tǒng)運行的實效性。同時還要結(jié)合礦井內(nèi)巷道的實際特點，選擇具有針對性的措施，來對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整。

6.4 加強對礦井通風系統(tǒng)的監(jiān)管

通風系統(tǒng)不僅會受到通風設(shè)備、系統(tǒng)設(shè)計、礦井實際情況等因素的影響，同時還會受到監(jiān)管體系的影響，設(shè)計科學合理的通風系統(tǒng)能夠保障其高效運行，嚴格完善的監(jiān)管制度能夠提高監(jiān)管人員的專業(yè)能力，進而提高通風系統(tǒng)的實效性，保證其工作的穩(wěn)定性和高效性。[6]

7 結(jié)語

綜上所述，我們不難看出通風技術(shù)和通風系統(tǒng)對礦井作業(yè)的重要性，通過對各種通風技術(shù)和通風系統(tǒng)模式的研究，我們遇到了一些技術(shù)難題，但是相信利用通風節(jié)能技術(shù)，對通風系統(tǒng)不斷地進行各種優(yōu)化，一定能夠解決這些難題，實現(xiàn)煤炭礦井生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。

參考文獻：

[1] 張國勝，蘇成哲.基于Ventsim的小柳溝鎢礦礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].甘肅冶金，2017，39（02）：1-3，65.

[2] 程健維，陳祖云，鄭萬成，等.智能礦井通風調(diào)節(jié)演示實驗系統(tǒng)的設(shè)計與實驗研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備， 2021（15）：20-23，34.

[3] 李玉鵬，任萬興，李洪杰.高效節(jié)能動葉可調(diào)軸流式主通風機在通風系統(tǒng)改造中的應(yīng)用[J].能源技術(shù)與管理，2021，46（03）：136-137.

[4] 劉福新.礦井通風與安全生產(chǎn)的關(guān)系及優(yōu)化分析[J].廣州化工，2021，49（08）：220-221.

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[6] 劉靖.礦井通風技術(shù)標準及通風系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計要點分析[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2020，40（23）：121-123.