矿井通风技术和通风系统改进分析

摘 要：工业化进程持续加快背景下，使得社会对于矿产资源的需求不断增加，采矿业也因此得以繁荣。通风系统属于矿井系统的一个重要组成部分，其主要功能是为井下提供良好的通风环境，在保证人员正常工作的同时，也能够对瓦斯、粉尘等的浓度进行控制，以确保井下开采的安全性。本文从矿井通风技术的发展情况着眼，就矿井通风系统的改进和优化进行了分析，希望能够在充分保证安全的前提下，降低通风系统的运行成本，为企业带来更大的经济效益。

关键词：矿井；通风技术；通风系统；改进

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0181-02

煤矿井下开采中，会产生大量的有毒有害气体，而矿井本身并没有相应的通风条件，无法对这些气体进行及时排除，很容易引发相应的安全隐患。基于此，需要设置相应的矿井通风系统，为井下输送新鲜空气的同时，及时将有毒有害气体排除，保证井下职工的生命财产安全。

1 矿井通风方式概述

矿井通风方式大致可以分为三种不同类型：（1）中央式通风，简单来讲，就是将通风井和回风井的位置设置在矿井走向的中央位置，如果对其进行细化，还可以分为中央并列式和中央边界式两种方式。中央式通风方式的应用相对简单，不仅初期成本低，而且方便对通风设备进行管理和维护，通风系统运行的稳定性和可靠性能够得到保障，而且空间占用相对较小，不会引发或者很少引发压煤问题，适用于煤层倾斜度大、矿井较短以及没有在边界位置设置安全出口的矿井。需要注意的是，中央式通风方式在实际应用中，因为设备过于集中，噪音污染比较严重，需要技术人员采取有效措施进行控制[1]；（2）对角式通风，与中央式通风不同，对角式通风方式要求在矿井中央位置设置进风口，而在矿井相对较浅的两翼边界设置出风井。从实际运用的角度分析，同样可以将对角式通风方式划分为分区对角式和两翼对角式，适用于一些煤矿走向长、产量高的矿井。对角式通风方式在运行中基本不会产生噪声，而且通风顺畅、阻力小，不过初期建设成本较高，系统整体构建的周期相对较长；（3）混合式通风，这种通风方式一般被用在大型矿井或者开采时间较长的矿井中，以三种甚至以上通风方式构筑相应的矿井通风系统，具备了中央式通风和对角式通风各自的优点，而且能够对其缺陷进行弥补，应用效果良好。

2 矿井通风技术的新发展

现代矿井通风技术在我国形成于上世纪初期，建国后，重工业的飞速发展使得政府部门开始越发重视矿产开采行业，组织专业技术人员对国外一些矿井通风的著作进行了翻译，也引入了当时较为先进的矿井通风技术，在结合我国实际情况的基础上，初步形成了现代矿井通风的理论体系。20世纪60年代，有关矿井通风的研究和著作出现了井喷，也使得礦井通风理论以及相应的实践经验体系变得越发完善[2]。进入21世纪后，我国的矿井通风技术一再突破，在强调通风效果的同时，节能降耗也被纳入到了考虑的范围内，矿井通风自动化管理系统逐渐得到普及。就目前来看，矿井通风技术的新发展体现在很多方面：

2.1 主辅扇联合作业

主辅扇联合作业能够在切实保证矿井通风效果的同时，实现节能降耗。在研究实践中发现，通过主扇与辅扇的相互配合，能够在保证通风系统风量不变、空气中有毒有害物质含量不超标的情况下，将通风系统的运行能够降低80%左右，节能效果十分明显。

2.2 多风机多级机站

多风机多级机站技术的应用，同样可以在提升通风效率的情况下，减少通风系统对于电能的消耗。早在上世纪八十年代，我国就已经开始了对于多风机多级机站技术的研究，并且取得了显著成果，至今已有数十上百个大型矿井运用了该技术，社会效益和经济效益良好。多风机多级机站技术实际上就是包含了多级风站的矿井通风系统，可以通过接力的方式，将地面的新鲜空气传输到井下，将矿井中的有毒有害气体、粉尘以及污浊空气排放到地面，以此来保证井下空气的持续更新[3]。在系统中，风机可以对风量大小进行控制，通过减少风窗数量的方式，能够进一步强化矿井通风系统的可控性。不仅如此，多风机多级机站技术还具备较好的节能效果，传统矿井通风系统多采用大型单一风机，虽然风量和风压能够得到保障，但是在运行过程中，往往需要消耗更多的电能，与之相比，多风机多级机站技术可以通过机站内部的风机并联以及不同机站之间的风机串联来保证通风效果，不需要选择大风量大风压的风机，能够有效降低通风系统在运行过程中的能源消耗。实践证明，相比较单一大功率风机通风系统，多风机多级机站通风技术在使用环节的能耗要降低至少1/3。

2.3 降低风阻技术

风阻的存在是影响通风系统通风效果的一个重要因素，通过降低风阻的方式，不仅可以确保矿井通风系统的正常稳定运行，也可以有效减少系统的风压消耗，提升其经济效益。现阶段，技术人员可以在最大阻力路线上，计算出相应的高阻力区域，然后通过扩大井下巷道横截面的方式来降低风阻，东北大学等机构也研究开发了流线型通风桥、流线型扩散塔等通风建筑，同样可以降低风阻，而这些技术已经在部分矿山通风系统中得到了应用[4]。结合实践结果分析，与直立型扩散塔相比，流线型扩散塔的局部阻力可以减少一半，而如果配合相应的导流叶片，风阻更是能够降低至原本的20%左右。在马鞍山矿山研究院的研究中指出，多风机多级机站中存在的局部风阻可以分为进口和出口两部分，而且出口部分的风阻较大，如果能够在该位置设置相应的扩散器来降低风阻，则能够取得相当显著的节能降耗效果。

3 矿井通风系统改进措施

以新的通风技术为支撑，针对矿井通风系统进行优化改进，是矿井设计中一个非常重要的组成部分，甚至会直接将矿井整体设计水平体现出来，与矿井建设成本、建设效率、经济效益以及运行安全都存在很大关联。而在矿井生产过程中，因为生产活动的变化，对于通风系统的要求也会随之改变，这就要求技术人员必须从矿井的实际情况出发，做好矿井通风系统的改进和优化[5]。

3.1 做好风阻分析

风阻分析是矿井通风系统优化的一个重要前提，通过降低通风系统风阻的方式，能够促进其通风效率的提高，保证良好的系统运行效益。矿井通风系统中存在很多可能对风阻造成影响的因素，如风量、风压、分支风阻以及通风系统本身的网络结构等，考虑到实际矿井的结构复杂，任何一条分支路径出现变化，都可能影响通风系统的运行效果，技术人员在对矿井通风习题进行改进的过程中，应该做好全面细致分析，在满足通风安全性的同時，减少能源的消耗，减低通风系统运行成本。

3.2 重视现场勘查

矿井通风系统的优化改进是一项复杂的系统性工程，涉及内容众多，需要技术人员从实际情况出发，深入到煤矿井下进行现场勘查，结合相应的历史资料，充分了解矿井通风系统中的主风机通风性能、风阻分布等，提出切实可行的优化方案。在实际操作中，必须从矿井的生产状况着眼，做好采掘工作的合理安排，通过风机参数、通风技术以及通风建筑等的优化调整，改善井下通风条件，促进通风系统运行效益和效果的提高[6]。

3.3 优化系统可靠性

在针对矿井通风系统进行优化的过程中，需要矿井系统本身具备较高的可靠性。就目前来看，矿井通风系统的优化主要体现在通风网络、通风建筑以及维护措施等的可靠性，而作为通风系统的核心，通风机是矿井是否能够保证安全生产的关键所在，需要管理人员定期做好通风机的检查维护工作。井下作业环境恶劣，通风机在运行一段时间后，可能会出现零部件损坏的问题，导致其通风能力和经济性能的下降，同时在长期使用过程中，通风机的电能损耗也会越发巨大，要求技术人员必须从实际情况出发，做好通风机运行工况的有效调节，以确保其能够适应新系统环境的要求[7]。

3.4 拓展监测点布局

伴随着矿经开采规模的扩大，通风系统的需要顾及的范围也会不断拓展，在这种情况下，系统管理难度会有所增加，尤其是在针对多风机多级机站通风系统进行管理的过程中，必须选择恰当位置布设监测点，做好对于通风系统通风设备的监测工作，以此来保证矿井通风系统的正常运转，判断井下空气质量是否能够满足人员作业需求，有毒有害气体和粉尘的含量是否超标，以此来对通风系统进行优化改进，确保系统的功能和作用能够充分发挥出来。

3.5 开发设计支持系统

在针对矿井通风系统进行优化改进的过程中，如果可以利用相应的计算机系统作为支撑，实现对于系统规划、优化设计以及调节计算的综合处理，配合非线性优化方法，则能够进一步提升优化结果的合理性。新时期，矿井通风系统的改进中，无论是理论的完善还是方法的优化，都需要借助相应的计算机系统，为开发设计提供支持，在这种情况下，可以构建起基于决策支持系统的矿井通风系统设计支持系统，在保证通风系统正常运行的同时，搭配相应的安全保障系统，能够切实保证矿井通风系统的管理的规范化，提升系统运行效果[8]。

4 结语

总而言之，社会经济的快速发展，使得各行各业对于能源资源的需求不断增长，矿产行业得以繁荣。在针对矿产资源进行开发的过程中，矿井设施的建设是基础也是前提，完善的矿井通风系统能够为矿井内提供源源不断的新鲜空气，也可以将井下的有毒有害气体及时排除，在保障矿井生产安全方面发挥着重要作用。新时期，矿井通风技术的发展，为矿井通风系统的建设和改进提供了良好支撑，技术人员应该从矿井的实际情况出发，积极引入先进通风技术，做好矿井通风系统的优化设计，在保证通风系统运行效率的同时，促进矿井安全性和整体效益的提高。

参考文献

[1] 成董浩，浑宝炬，靳凯.增强现实技术在矿井通风系统中的应用前景分析[J].工矿自动化，2018，44（08）：10-14.

[2] 黄峰.矿井通风技术及通风系统优化案例分析[J].内蒙古煤炭经济，2017（13）：108-109.

[3] 张子范.地方煤矿矿井通风系统技术改造分析[J].机械管理开发，2017，32（04）：104-105.

[4] 吉雁斌，周琳.矿井通风技术及通风系统优化设计分析[J].内蒙古煤炭经济，2016（16）：16+74.

[5] 张连刚.肥城矿区衰老矿井通风系统优化及技术改造分析[J].科技视界，2015（25）：210.

[6] 张夏彭.基于防灭火的矿井通风系统技术分析[J].山东工业技术，2014（21）：48.

[7] 刘润平.基于网络分析的矿井通风系统故障源诊断技术研究[J].硅谷，2014（20）：54+35.

[8] 刘杰峰.变频技术在矿井通风系统中的节能分析[J].江西煤炭科技，2013（2）：134-135.