刍议煤炭矿井内通风阻力和通风动力

吴江杰（云南能源职业技术学院采矿教研室,云南 曲靖 655001）



刍议煤炭矿井内通风阻力和通风动力

吴江杰
（云南能源职业技术学院采矿教研室,云南 曲靖 655001）

摘 要:煤矿井内通风，对煤矿开采施工的安全与效率，有着重要影响。为了保障施工安全，提升开采效率。所以文章针对煤炭矿井内，通风阻力产生的原因，和降低空气阻力的对策进行分析。同时，针对自然通风和机械通风效果的调整与优化，提出了几点看法。希望为煤矿行业，设计与工作人员，提供借鉴和参考。

关键词：通风阻力；通风动力；煤炭矿井

0 引言

通风系统在矿井中，能起到改善工作环境、稀释有害物质，调节井内湿度与温度的作用，在矿井建设设计中，具有重要作用。我国煤矿开采技术，相比国外水平，还有所不足。并且工人施工条件较差，施工安全性较低。故而，本文对矿井的通风系统进行分析。

1 造成煤炭矿井的通风阻力的原因

煤炭矿井中，不同的通风流动状态，会导致不同的通风阻力现象。通常情况下，引发风阻问题的原因主要有以下两种。

由于井巷壁面与巷内流通空气之间，会形成摩擦，从而对空气的正常流通，形成阻碍作用。这种阻碍作用被即为摩擦阻力，这种阻力对矿井通风的影响最为明显。

巷道面积的骤然变化，以及转角、交汇、分叉等局部位置，会对流通冲动空气，产生结构性的阻力，这种阻力即为局部阻力。

2 降低空气阻力的对策

2.1 降低摩擦阻力

（1）摩阻系数与矿井结构有关，为了在不影响矿井整体结构的前提下，减少其摩阻系数，应首选针对矿井的支护方式进行改造。在设计过程中，对钢带、锚索、砌碹等结构，应确保其质量达到技术标准的要求，并以光面爆破的方式，保证井壁的光滑程度与平整度，使空气流通时，所受到的摩擦阻力降低。此外，还需保证支架的整齐，并对损坏的支架，及时的采取手段修复。修复时，需注意修整好底板、两帮等结构，从而最大限度的降低摩阻系数。

（2）由风阻公式可以看出，巷道风量与摩擦阻力之间，存在正相关关系。所以风量越大，所造成的通风阻力也就越大，而通风效率的损失也就越大。因此，应结合具体的生产特点，选择最为适宜的通风量。在初期掘进时，控制局部通风机的风量，并对主通风机进行调节。使井巷内富裕风量下降。同时，防止井内风量集中而产生的紊流问题。

（3）井巷断面周长越长，则通风的摩擦阻力越大。而井巷断面面积越大，则通风的摩擦阻力越小。因此，在对井巷断面进行设计时，应对周长与面积以及实际使用情况进行综合考虑。由于同面积下，圆形设计，具有最小周长。因此，应尽量采取圆形断面。而大巷、斜井等结构，因考虑其使用的方便性，故而采用仅次于圆形结构的拱形断面，从而降低断面周长，提升通风流畅性。

（4）巷道越长，则发生紊流情况的几率就越高，通风摩擦阻力也就越大。因此，在满足工作需要的前提下，应尽量减少巷道长度。对采空区，以及废弃管巷，应及时予以封闭。

2.2 降低局部阻力

局部阻力，通常是由井巷内，局部结构的变化和损坏所引起，从而导致通风流向、流速发生改变。所以，应对产生风阻的局部结构，进行改善和优化，避免风力冲击现象与涡流现象，提高风力流动效率。

（1）保障空气流动的流畅性，首先应改善井巷结构，使巷内断面积的变化量尽量降低，避免出现面积突变现象，防止风力受到结构性阻碍和冲击。其次，对于铁风桥，要对其直径进行控制，使之尽量减少。设计时，合理设置调风窗。最后，对其他产生风阻的局部结构，也应予以改良。

（2）对面积不同的两巷道之间，应采取圆滑连接、光滑过渡的方式。对巷道转弯位置，需增加弧度过渡结构。在满足生产需求的条件下，尽量减少巷道汇合与分叉的情况。

（3）生产中备用材料和工具，应按照生产需求向井巷中运送，不可将大量材料和工具堆积在井巷内部。日常做好检查工作，及时清理各种阻力物。

3 提高通风动力的措施

为了保证井巷具有良好的通风状况，克服各种通风阻力，因此需要为井巷提供一定的风压。矿井通风的压力来源有两种，分别是自然风压以及机械风压。

3.1 自然风压的利用

自然风压是矿井所在位置，由自然环境条件所生成的风压。因此，在设计时，应对当地的气候条件与地形环境，做好充分考虑，并结合气候规律，对主通风机进行调整，达到节能目的。此外，还可以在你复杂井巷内，通过钻孔的形式，构成通风回流，增加自然风压的利用率。为了应对非常情况，可有自然风代替通风机进行风力供给。

3.2 调整工况点

采用通风机进行风力供给时，通过对工况点的调整和优化，能有效提升通风效率，并降低电能消耗，节约生产成本。

所谓工况点，是指在特定的风阻与转速条件下，通风机的各项工作参数。当风力无法满足开采需要时， 可采用增风调节方式，首先减少总风阻，并对外部漏风位置，采取封堵措施。而当井巷内富裕风量较高时，则通过减风调节方式，避免井内通风紊流。以轴流式机器为例，可以首先对其进行增阻调节，而后提高外部漏风量。

而实际工作中，在无法对风阻进行调整的情况下，还可以通过改变风机的特性，从而提升通风效率。仍以轴流风机为例，对叶片的安装角度，进行相应的调整，则能实现风量调整。而通过调整电机转速，或调整传动比等形式，都能有效调整风量。对于离心式风机，可通过安装前导器，并针对前导器的叶片，进行调整。从而达到调整风量的目的。

4 总结

通过提高井壁光滑程度，改善并优化井内结构，在保证矿井断面面积的前提下，尽量缩短断面周长，缩短井巷长度等方法，能有效降低井内通风阻力。而合理的利用自然风压，并结合开采需要，对通风机工况点进行调整，则既能保证经济性，又能提高通风动力。

参考文献：

[1]高存友.煤炭矿井内通风阻力和通风动力的研究[J].民营科技,2014,12(02):92.

[2]闫幸国.煤矿矿井通风阻力测定研究[J].科技风,2013, 13(11):122.

[3]柏银.刍议煤矿通风安全管理信息系统的设计与应用[J].科技风,2015,03(16):145.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.062