浅谈矿井通风系统中调节风窗作用

朱鹏程

摘要 :从理论上分析矿井风量调节中调节风窗的作用机理 ,通过双鸭山矿业集团煤矿通风系统 改造实例说明风窗的安设引起矿井风量及风压发生变化 ,从而加快局部地点瓦斯涌出等一系列问题 ,提出在矿井设计及实际生产中 ,科学设置调节风窗 ,在保证用风地点风量基础上 ,确保安全生产的观点 。

关键词 :调节风窗、风阻、主要通风机

中图分类号：TS737文献标识码： A

一、概况

近年来 ,煤矿生产形势发展迅速 ,随着煤矿井下生产的进行 ,矿井各巷道风阻变化较大 ,在主要通风机工作状态不变的情况下 ,工况点发生变化 ,即风量减少 ,风压增大 ,为确保安全生产, 必须不断对矿井风网的风量进行调节 。调节风窗是采区内的主要通风设施 , 通过改变窗口的开口流通面积实现风量调节 。 而调节风窗的调节性能直接影响通风系统的风量调节效果 。 要合理设计和运用调节风窗进行风量调节 , 就必须研究其调节特性 ,达到有效调节风量的目的 ,减少影响安全生产的因素 。

在风量调节措施中 , 工作面风量能否满足需求是重点问题 ,通风系统局部风量调节应慎重对待 ,在调节过程中常常达不到预期效果 , 若对调节方法理解不深则会导致调阻设施位置选择不当 , 造成通风困难 ,增加了通风电耗 , 或使风流紊乱 , 这些都会使矿井通风系统可靠性降低 。在矿井设计 、 通风系统日常管理及优化工作中 , 都应对风量调节措施进行详尽的研究和分析。

二、 风窗调节对矿井总风量的影响

风窗调节法使风网总风阻增加 , 如果主要扇风机特性曲线不变 ,总风量会减少 。 因此 ,在一定条件下可能达不到风量调节的预期效果 。

增加调节风窗后 ,对矿井总风量的影响很大 ,如图[ 1 ]1所示 ,已知主扇风压曲线 I和两分支的风阻曲线 R1 、 R2, 并联风网的总风阻曲线 R。R 与 I交点a即为主要扇风机实际工况点 , 自 a 作垂线和横坐标相交 , 得出矿井总风量 Q。从 a 作水平线和 R1 、R2 交于 b 、c两点 , 由这两点作垂线分别得两风路的风量 Q1 和 Q2 。 如 1 风路中安设风阻为 Rk 的调节风窗 , 则该风路的总风阻为 R ′ 1= R1+ Rk 。在图上绘出 R ′ 1 曲线 , 并绘出 R ′1 和 R2 并联的风阻曲线R ′ 。 由 R ′ 与 I的交点 a 得出调节后的矿井总风量Q ′ 。 由 a ′ 作水平线交 R ′ 1 和 R2 于 b 和 c , 自这两点得出风量分别为 Q ′ 1 和 Q ′2。

据图 1可见 ,当主要扇风机性能不变时 ,由于矿井总风阻增加 ,使总风量减少 ,其减少值为 Δ Q = Q Q ′ , m3/ s ;安装调节风门的分支中风量也减少 ,其减少值为 Δ Q1= Q1 - Q ′ 1, m3/ s ; 另一分支风量增加 ,其增加值为 Δ Q2=Q ′ 2 - Q2, m3/ s 。 从图中可以分析 ,通风网路中安没调节风窗以后 , 1 分支风路减少的风量并未全部增加到另一风路中去 ,而是减少的多、 增加的少 , 两者之间的差值等于总风量的减少值。 这个差值越大 ,总风量减少越多 ,则调节风量的效果越差。 如果矿井通风系统总风阻很大 ,则风阻曲线较陡 ,那么调节风量工作就更加困难 ,所以服务年限长的矿井往往风阻较大 ,必要时需要进行通风系统优化。

三、风窗位置的选择

调节风窗在风网中用来分配风量 , 保证各主要用风地点的风量需求 , 在矿井通风设施中处于重要地位 。 但一些矿井 ,尤其是服务年限长的矿井 ,在矿井风量调节工作中 ,只针对调风而工作 ,对矿井通风系统的长远服务意识淡薄 , 设置的风窗不随生产布局的改变而调整 ,由于时间的积累和生产的进行 ,矿井通风阻力增长很快 ,不但消耗了大量电能 ,而且为生产安全带来了隐患 。 ,风窗的设置不是一劳永逸的 ,要随生产布局的变化而改变 , 在设置过程中应考虑风窗位置对生产和安全的影响 。

不可因为风窗的设置而增大矿井内部漏风或出现瓦斯积聚等现象 。 风窗设置应有利于减小采空区两端漏风压差 ,有利于预防自燃发火。

井下在风窗设置时应考虑瓦斯涌出情况。如图 2所示 ,某矿双巷布置的工作面在上区段采完后 ,采下区段工作面时需风量小 ,所以在回风巷 A、 B密闭间 ① 处设置调节风窗 ,致使 A 点压力升高而 B点压力降低 ,采空区漏风严重 ,瓦斯在压力差作用下从采空区涌出 ,造成瓦斯在密闭后积聚 ,而后将风窗移到 ② 处 ,瓦斯积聚现象消失 。

图 2 调节风窗对采空区瓦斯的作用

四、调节风窗安设时应注意的问题

调节风窗的设置涉及到矿井通风系统的稳定性 ,整个矿井通风系统网络的状态在正常生产时是基本稳定的 ,牵一发而动全身 ,风窗的设置会牵动整个矿井风流压力的变化 , 在风窗安设时尽量减少对矿井安全生产的影响 ,应注意如下问题 。

( 1 )调节风门应尽量安设在回风巷道中 , 以免妨碍运输；

( 2 )在复杂的风网中 , 要注意调节风窗位置的选择 ,防止重复设置 ,避免增大风压和电耗 ;

( 3 ) 每一个风窗的设置应考虑对周围支路风量 、 风压的影响 ;

( 4 )每增设一处风窗 , 需对整个矿井通风系统进行分析 ,防止风阻的无谓增加 ;

( 5 )风窗的安设以不会带来安全隐患为前提 。

五、结束语

本文分析了调节风窗在矿井通风系统中的作用 ,提出了风窗设置对安全生产的影响 ,调节风窗作为一种通风构筑物 , 对矿井生产的作用是明显和直接的 ,为保证通风系统合理 、 风量能够满足需求 , 避免出现瓦斯积聚或漏风造成煤炭自燃等相关灾害 ,必需充分发挥调节风窗在通风系统中的作用 。

参考文献

[ 1 ]周茂增. 矿井通风. 北京 :煤炭工业出版社. 1993 .

[ 2 ]张国枢. 矿井实用通风技术. 北京 : 煤炭工业出版社1992 .

[ 3 ]张国枢. 通风安全学. 徐州 : 中国矿业大学出版社.2007 .

[ 4 ]黄元平. 矿井通风. 徐州 : 中国矿业大学出版社. 1986 .