矿井通风系统优化研究

营亚辉

摘要：煤矿是否安全，内行人首先会观察矿井的通风系统，可见矿井通风系统的设置与优化直接关系到矿井人员的安全和工作的质量。然而在现阶段，我国许多矿井仍然没有摆脱低效率、调节不合理、设备落后等问题，这给从事矿业工作的人员带来了许多健康乃至生命的威胁。基于这样的现状，本文选取矿井通风系统的优化作为主要内容，集中探讨通风系统优化的标准、选择和措施，为矿井通风系统的设计提供一些宝贵思路。

关键词：矿井通风；通风系统；系统优化；优化措施

尽管我国的科学技术发展已经引发了我国能源使用的结构，但是煤仍然是我国的支柱型能源。虽然煤的产量是逐年上升的，可我们已然要关注煤矿事故（尤其是瓦斯爆炸）等相关社会问题，这些问题归根结底是由于煤矿通风系统不够完善造成的，因此优化通风系统、降低事故比率、挽救工人生命已是当务之急。

一、矿井通风系统优化的标准和选择

要想优化矿井通风系统，设计者首先应当熟悉优化的标准。在行业中，较为广泛使用的标准主要是“专一原则”。而考虑利用这个原则优化通风系统的设计者，也应当根据矿井工程的进度、分布、地势等因素，因地制宜地选择和设计恰当的通风系统。

（一）通风系统应达到的标准

矿井的通风系统的优化标准不同于其他行业，其严格性是不言而喻的，一旦在设计和优化方面出现差错，不仅会导致经济效益下滑，还会加速一个企业的破产。因而，采矿行业将矿井通风系统优化的原则称为“专一原则”，即矿井通风系统必须做到独立使用、分区通风，既不能与其他通风设备混用，也不能将矿井中的粉尘、毒气和煤尘等置之不理。也就是说，矿井生产的水平和开采区域的位置直接决定了通风系统的设计思路，且要将自然因素如风向、地势等考虑在内，针对不同的矿井物质设计不同的通风管道，且这些管道应当彼此独立，不可混合使用。

（二）通风系统的选择

在确立了通风系统的标准之后，就要严格按照这些标准来选择和设计通风系统。总的来说，一般的矿井通风系统包括四个设计思路：中央布置型、交叉布置型、对角布置型和区域布置型，这是基于气体进出的方向和矿井的位置进行的分类。此外，关于通风所需要的主电机也相应地被分为气体抽出、强制压入和压轴混合三种给矿井通气的模式，选择的依据主要是因地制宜。加入一个煤矿是刚开采的，那么，基于成本和工程量的考虑，要在确保生产速度和效率的同时采用中央布置型。如果一个矿井危险系数较高（比如瓦斯含量高、粉尘较多），且地质结构不稳定、煤层分布不均匀等，可以选择对角布置型。

二、矿井通风系统优化的措施

通风系统能够正常运行的一个重要保障就在于动态化的工程进度和工程要求，所以，通风系统设计的各个环节和各个时期必须要适应矿井工作的进度和相关要求。换句话说，风机设备、风硐设备和网格结构的优化，加上相关测量数据的支撑，能够共同为通风系统的优化保驾护航。

（一）优化风机设备

由于风机的种类与功能的多样化，设计者应当明白，并不是每一台风机对矿井都具有普适性。例如刚开采的矿井在安装风机之后会产生一些问题，包括风机工作效率低下、故障发生次数多等。因此对于这类矿井，设计者应当选择工作效率较高、性能稳定、噪音较小且成本偏低的风机，这样可以达到扩大覆盖面积、安全运行的目标。从长远来看，选择这样的风机也有利于减少维修和保养的成本，在杜绝频繁更换风机的同时将矿井作业的安全系数大大提升。

（二）精确测量风速、风量、风阻、漏风面积

通风效果的好与坏最大的影响因素就是风阻，因而在优化通风系统的过程中可以将风阻作为设计的突破口。由于风阻是影响矿井生产安全的重要因素，因此相关工作人员要对这些数据进行动态且精密地测量，由此获得优化通风系统的第一手科学数据。而對风速与风量的测量主要是为设计者选择风机提供一定的依据，因而这两项指标的准确性有利于保证矿井不会因为频繁更换风机延误工程进度。至于漏风面积的测量，主要是为工程的安全性进行强化。因为漏风面积的大小直接反映通风效果，所以对漏风面积的测量能实现节能减排，这将会给矿井的整体通风效果带来质的提升。

（三）优化网格结构

风机选择的恰当与否无疑是通风效果的一项重要指标，而网格结构是否与风机匹配，也是优化通风系统的一个重要方面。网格结构的优化主要是基于通风设备运作的稳定性、高效性和环保性，从一定意义上来说是一种可以数字表达的公式。一般情况下，网格结构的分风主要包括人为控制分风、自然状况分风和常规分风三种。要想优化网格结构，设计者需要考虑这些分风与矿井之间“按需分配”的程度，要精确控制通风设备的位置和风量，探索出最佳的通风效果，从而降低通风主机的能耗；除此之外，矿井的通风面常常出现回风、留风和分风现象，网格结构也需要优化这一点，减少回风、留风和分风的发生；再者，连巷的网格安装也不失为一个较少角连、缩短风程的好办法。对于已经优化的网格，也应当采取定期检查更换、降低漏风等措施，做好及时反馈和维修保养工作。

（四）优化风硐设备

风硐设备主要是通过自身具备的扩散器和反风装置与主风机协同工作，达到高效运转状态的，因而属于通风系统中必不可少的构成。然而根据我国矿井的相关调查数据，不难发现风硐设备无论是在新矿井还是老矿井的施工过程中都会出现一些问题，从而给通风效果造成负面影响。由此，设计者应当注意将风硐设备的通风断面设计成C形或半圆形，这样能在较低的阻力和较好的光洁度的共同作用下将风速控制在10-15m/s的范围内；其次，风硐设备的优化也可以落实到安放位置上，比如采用单一斜上式安放法，将风硐设备与主风机合并的角度控制在60度以内，就能在减少弯曲度的同时对风硐管道进行一定程度的疏通和保洁，减少管道堵塞的现象发生。

三、总结

矿井的通风系统，尤其是煤矿的通风系统牵系着相关人员和企业的生产安全，因此矿井通风系统的研究需要考虑许多自然和人为的因素，且优化过程要贯穿于整个生产过程的始终。所以要重视每一个环节的研究与设计，在充分考虑成本的基础上，因地制宜地安排和优化通风系统，这样才能把开采风险降到最低，在增强和巩固生产连续性的同时维护社会安定、创造更多更大的经济效益。

（作者单位：淮北矿业股份公司朱仙庄煤矿）

参考文献

[1]陈寅.矿井通风系统问题分析及其优化设计[J].中国化工贸易.2013.1：143.

[2]马骊，王鹏军，李晋生.浅析矿井通风系统的优化[J].中国安全生产科学技术.2009.5（4）：187-190.