煤矿矿井通风系统问题分析与解决对策

李冬奎

摘要：随着我国经济的迅速发展，社会对能源和资源的需求量逐年增长，煤炭作为我国应用最为广泛的资源。系统地、科学地做好矿井通风安全工作，结合矿井的各种资源情况，对矿井的安全生产具有重要意义。因此，本文论述了煤矿矿井通风系统安全控制的重要性，对煤矿通风系统问题进行了分析，并提出解决煤矿矿井通风系统问题的对策。

关键词：煤矿矿井；通风系统；问题；对策；

煤矿通风安全管理是保证煤矿企業安全生产的关键因素之一。为确保煤矿企业的生产安全，必须做好煤矿通风系统工作和通风事故防范工作。为煤矿工人提供更加安全的工作环境，推动我国煤炭事业又好又快地发展。

1煤矿矿井通风系统安全控制的重要性

矿矿井通风系统的重要组成部分，保证通风系统良好运行，就意味着保证煤矿生产安全。而通过对以往煤矿矿井之中煤矿生产实际情况，确定通风系统本身就置于危险性较高的环境之中，并且长期高速作业，一旦受到这样或那样因素的影响，势必会造成通风系统无法正常运行，甚至诱发安全事故，直接威胁井下工人的生命安全。而加强煤矿矿井通风系统的安全控制，可以对通风系统运行情况予以了解，如若通风系统运行不佳，将对其予以调节、控制，及时处理故障隐患，相应的由通风系统诱发的安全事故发生的可能性大大降低，这能够保障井下员工的生命安全、保证煤矿生产顺利进行。从这一方面来说，煤矿矿井通风安全控制至关重要。

2煤矿通风系统问题分析

2.1摩擦阻力

所谓摩擦阻力是指风流在井巷中流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起的内外摩擦，所产生的阻力。通常情况下，流体在运动中会出现两种不同的状态，即层流流动和紊流流动。因流层是指流体各层的质点相互不混合，呈流速状，为有秩序地流动，各流速的质点没有能量交换。因此，流体在运动的过程，如若受到某些因素的影响，使得紊流和层流流体质点相反，那么虽然总流方向不会改变之外，其流体内部存在着时而产生、时而消失的涡流。基于此理论，前人尝试进行多种实验，最终得出摩擦阻力公式。即在巷道的断面积为S，周长为U，风流的运动粘性系数为v，那么井巷风流不会出现层流状态，多数完全是紊流，只有一小部分风流可能处于完全紊流过渡的状况，如此可以确定摩擦阻力的公式为：

对于已经确定的井巷，巷道的长度L、周长U，断面积S以及巷道的支护形式，都是确定的，那么，此时可以确定摩擦阻力的参数，即：

当然，在摩擦阻力值不变的情况下，可以视其为反映井巷几何特征的参数，它反映的是井巷通风的难易程度，即：

基于此公式，可以确定完全紊流时，摩擦阻力定律说明了摩擦风阻一定的情况下摩擦阻力与风量的平方成正比。

2.2局部阻力

当风流流动时，因井巷边壁条件发生变化，在局部地区风流必然会遭受局部阻力的影响与破坏，势必会影响风流的流速，主要是造成流速方向，大小以及分布上发生变化，导致风流自身就遭受巨大的冲击，形成紊乱涡流，势必会对风流能量造成损失，而这种风流通过局部地点，必然会对能力造成损失，这种就称之为局部阻力。在这种概念基础上，分析通风系统运行时的风流运行情况，确定能够遭受局部阻力比较多，例如巷道断面变化、巷道交叉处、巷道拐弯处及巷道交汇处等等。一旦出现局部阻力情况，通风系统运动就会遭受影响，影响通风换气的效果。

3解决煤矿矿井通风系统问题的对策分析

3.1降低摩擦阻力对策

1）减少摩擦阻力系数。矿井通风设计时尽量选用摩擦阻力系数较小的支护方式，如锚喷、砌碹、锚杆、锚锁、钢带等。施工时一定要保证施工质量，应尽量采用光面爆破技术，尽可能使井巷壁面平整光滑，使井巷壁面的凹凸度不大于50mm。对于支架巷道，要注意支护质量，支架不仅要整齐一致，有时还要刹帮背顶，并且要注意支护密度。及时修复被破坏的支架，失修率不大于7%。在不设支架的巷道，一定注意把顶板、两帮和底板修整好，以减少摩擦阻力。

2）合理选择井巷风量。从上面公式来看，摩擦阻力和风量平方呈正比关系，所以在设计通风时，绝对不能够随意更改风量，不要认为风量越大越好，在确保井下各个用风地点所需风量情况下，应该尽可能降低风量。挡掘进初期，通风上采用局部通风机时，就需要控制风量。对主通风机工况及时进行调节，降低井道中富裕总风量。防止巷道的风量太集中，要尽量让矿井中总进风量早分开，总回风晚汇合。3）选择周界比较小的断面。当巷道的断面相同时，采用圆形断面其周长最短，其次就是采用拱形断面，周长最大莫过于矩形与梯形。因此在设计通风系统时，立井井筒就要采用圆形的断面，而石门、斜井及大巷等各种主要井巷必须要拱形断面，对于次要巷道就没有必要非用拱形断面，可以采用梯形和矩形断面。4）保证井巷通风断面。因为摩擦阻力与通风断面积的3次方成反比，所以扩大井巷断面能大大降低通风阻力，当井巷通过的风量一定时，井巷断面扩大33%，通风阻力可减少一半，故常用于主要通风路线上高阻力段的减阻措施中。当受到技术和经济条件的限制，不能任意扩大井巷断面时，可以采用双巷并联通风的方法。

3.2局部阻力问题的处理

基于以上煤矿矿井通风系统局部电阻问题的分析，确定产生局部电阻的直接原因是巷道断面的变化，进而使巷道风流速度发生改变，影响通风系统的正常运行。为了有效处理局部电阻问题，常见的有以下几种措施：1）可以最大限度地减少局部电阻地点的数量。也就是在设置巷道时应当尽量较少直径小的铁风桥的运用，如此可以减少节风窗的数量，那么就会减少局部电阻地点的数量。2）当连接不同断面的巷道，和以设置圆弧型的连接边缘。也就是在巷道拐弯，为了尽量避免出现直角弯而产生局部电阻，可以在不同断面的巷道连接边缘设为圆弧型，如此可以减小弯角。3）减少局部阻力地点的风流速度及巷道的粗糙程度，在巷道表面粗糙的地方应适当降低风流速度以减小阻力。4）减少井巷正面阻力物，及时清理巷道中的堆积物，采掘工作面所用材料要按需使用，不能集中堆放在井下巷道中。

总结：

矿产资源属于国家重点资源发展项目，其成功的建设离不开在矿井安全管理、矿井通风管理等方面能力的提升。我们应解决煤矿矿井通风系统问题，同时，要加强对通风事故的防范，做好应急救援工作，力求及时发现问题并及时处理，有效避免通风安全事故发生。保证矿井下的工作顺利有序、安全的进行，促进我们的经济发展。

参考文献

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