文/扈樹章

礦井安全通風阻力是影響礦井安全通風的一個重要因素。根據(jù)對我國617對井口和1023個風井調查統(tǒng)計，礦井通風阻力屬于中阻力和大阻力的占40%。因此，對影響礦井安全通風阻力的因素及如何降低礦井安全通風阻力進行系統(tǒng)研究，對于實現(xiàn)礦井高效通風具有重要的普遍性借鑒意義。

一、礦井安全通風阻力產生的原因

礦井安全通風的主要任務是向井下各個工作場所連續(xù)不斷地提供新鮮的空氣，并稀釋和排出井下的有毒有害氣體，為礦工創(chuàng)造良好的勞動環(huán)境。然而，隨著煤礦開采深度的增加，通風線路越來越長，導致礦井摩擦阻力與局部阻力加大，受這兩方面因素影響，礦井的通風阻力也越來越大。

1.礦井通風摩擦阻力產生的原因

風流在井下流動過程中，空氣分子之間的相互摩擦以及井巷的壁面對風流的阻滯作用，使風流與巷道邊緣產生摩擦阻力。根據(jù)風流在巷道中流動的特點不同，可將風流分為兩種形態(tài)：層流與紊流。井巷風流絕大多數(shù)屬于紊流狀態(tài)，層流的狀態(tài)很少（可忽略不計），因此，需主要考慮井巷紊流風流與礦井摩擦阻力的關系。根據(jù)摩擦阻力公式與實際調研可知，影響礦井摩擦阻力主要因素是：井巷壁的粗糙程度、風流通過的巷道的長度、巷道的段面積、巷道斷面的周長。

2.礦井局部阻力產生的原因

礦井風流在流動過程中，由于巷道邊壁條件變化，礦井風流在局部地區(qū)受到局部阻力物的影響與破壞，導致礦井風流速度、方向以及分布突然發(fā)生變化，致使礦井風流本身產生強烈的沖擊，從而形成紊亂的渦流區(qū)，造成一部分分流能量損失，這種能量的損失就被稱為礦井局部阻力。產生局部阻力的原因主要是：井下巷道斷面積的突然增大與縮小，井下巷道的各種轉彎、分叉和匯合，井下巷道中存在的局部阻力物（生產所用的材料、巷道片幫等）。

二、降低礦井通風摩擦阻力的措施

根據(jù)礦井通風摩擦阻力產生的原因，結合礦井實際，在通風線路設計、通風風量控制等方面進行優(yōu)化調整，從源頭上降低通風摩擦阻力。

1.減小礦井摩擦阻力系數(shù)

礦井在通風設計時，應當盡量選用摩擦阻力系數(shù)小的支護方式，如錨噴、砌碹、錨桿、錨鎖等；施工過程中，要保證施工質量，盡量采用光面爆破技術。實驗證明，不同支護方式對礦井摩擦阻力系數(shù)影響不同，采用料石砌碹的巷道摩擦阻力系數(shù)僅是支架巷道的30%左右。采用“錨網(wǎng)+噴射混凝土”支護不僅能預防巷道煤炭自然發(fā)火，而且相比傳統(tǒng)工字鋼支護巷道的摩擦阻力能夠減少33%。如果有些礦井的巷道只能采用工字鋼或者U型鋼進行支護，應注意支護質量，合理選擇支護密度，盡可能地減小摩擦阻力系數(shù)；對于采煤工作面，要盡量保證支架整齊平整，直線度偏差不超過50cm，中心距偏差不超過100cm，相鄰支架間錯差不超過頂梁側護板1/3，使采煤工作面達到平直順，以減少不必要的風量損失。

2.合理選擇巷道風量

通過巷道的風量越大，摩擦阻力就越大。因此，在設計施工過程中，不能無計劃地隨意加大風量，應當在滿足用風地點安全的條件下，盡可能地減小風量。當掘進初期采用局部通風機通風時，應當控制好風量，特別要觀測和調節(jié)風機的運轉情況，使礦井風量在合理的范圍之內。此外，礦井安全通風時，應盡可能使礦井總進風早分開、總回風晚匯合。

3.盡量采用周長較小的斷面

在巷道斷面積相等的條件下，要盡可能選擇周長較小的斷面積。實踐證明，斷面積相等的情況下，圓形巷道斷面周長最小，通風阻力最??；其次是拱形。因此，設計服務年限較長的巷道時一般選擇圓形或拱形，如主副井一般選擇圓形斷面，石門等主要大巷通常選擇拱形斷面。

4.盡量采用大斷面的巷道

由于摩擦阻力的大小與通風巷道斷面積的三次方成反比，通風巷道斷面積越大，摩擦阻力就越小。因此，擴大巷道斷面積可以有效地降低摩擦阻力。實踐證明，當風量相等，通風巷道斷面積擴大33%時，摩擦阻力可以減少50%。然而，在井下由于技術條件和經(jīng)濟條件的限制，一般不能隨意擴大巷道斷面積，這種情況下可采用雙巷并聯(lián)通風的方法來增大通風巷道斷面，降低通風阻力。此外，在正常生產過程中要對井下巷道定期維護、整修，清理巷道的堵塞物，使巷道保持完好暢通，有足夠的通風斷面。

5.采用并聯(lián)風道通風

在礦井通風中，采用并聯(lián)風道，礦井通風總阻力小于任一風道的風阻。經(jīng)現(xiàn)場測量，當主扇風機安裝葉片角度一定時，采用并聯(lián)風道通風，可使通風阻力有所降低，改善礦井通風條件。

6.縮短通風線路

盡可能地縮短通風線路，可以有效降低礦井摩擦阻力。所以要及時封閉廢棄的巷道，甩掉經(jīng)過采空區(qū)且通風線路很長的巷道。當新礦井開采時，各采區(qū)距離底表距離不大時，可以采用分區(qū)式通風。

井下中央變電站

三、降低礦井局部阻力產生的措施

根據(jù)礦井通風局部阻力產生原因，針對性地減少局部阻力產生的地點、位置、物體等，可有效降低通風局部摩擦阻力。

1.規(guī)范井下通風設施設計標準

煤礦井下應盡可能地減少調節(jié)風窗的使用數(shù)量和通風直徑很小的風橋。井下巷道設計施工時，要盡量避免巷道斷面突然擴大或縮小。當井下兩個不同尺寸巷道連接時，要把巷道的連接邊緣做成斜線或圓弧型。

2.減少井下巷道的正面阻力物

及時清理煤礦井下巷道中的堆積物，采煤工作面和掘進工作面使用的材料要按需使用，合理存放，不能集中堆積在巷道中而影響通風。采面工作面上隅角處理瓦斯時，盡量不要使用風障導風。若必須使用風障處理上隅角瓦斯，一定要控制風障的角度，一般控制在45°左右。及時處理巷道內的淤泥、雜物、片幫等，保證巷道合理有效的通風斷面。

3.井下避免巷道直角拐彎

井下巷道需要拐彎時要注意避免直角轉彎，轉角越小越好，并且轉彎內外兩側盡可能地做成圓弧型。井下巷道要避免突然分叉和突然匯合，在井下巷道分叉和匯合處內外兩側也要做成圓弧型或斜線。此外，還可在通風機或者風筒入口處安裝集風器，在出口安裝擴散器。

礦井安全通風是實現(xiàn)煤礦安全生產的重要保證，提高礦井安全通風效率有助于提高通風的安全性和經(jīng)濟效益。上述礦井通風降阻舉措已成功應用，在一定程度上降低了礦井通風阻力，減少了風量的損失，降低了通風耗電量，減少了礦井通風費用。

總之，要根據(jù)礦井實際情況，認真剖析、全面探究礦井安全通風阻力的影響因素，采取有效辦法來降低礦井安全通風阻力，確保礦井有足夠的通風風量，以稀釋煤礦作業(yè)產生的粉塵，及時排放有毒有害氣體，為礦工提供一個安全的作業(yè)環(huán)境，保證礦井安全生產，提升礦井經(jīng)濟效益。