矿井通风节能技术研究

聂贵亮

摘 要：在井下采矿的过程中，通风节能技术是非常关键的技术，对矿井生产的效率以及安全性有着巨大的影响。本文主要是对井下采矿矿井通风技术进行了重点的研究，并且结合矿井实例探析矿井通风节能技术的主要影响因素，希望能够对井下采矿工作有所帮助。

关键词：煤矿矿井;通风节能

0 引言

矿井企业本身就属于高能耗企业，因为在矿井生产过程中需要消耗大量的电能。在矿井生产中发展节能技术，对于中国社会的发展具有重要意义。目前，中国的电能多是由火力发电产生的，减少电能的消耗有助于减少火力发电中CO2的排放。值得注意的是，节能减排已经成为中国的一项政策。虽然中国的矿井开采技术已经得到了很大的提升，但是鉴于地质方面的原因，一些矿区的节能指标仍然达不到要求，这不利于矿井企业的长久发展。

1 矿井主要情况介绍

某矿井的开采时间较长，其通风设计比较陈旧。从总体设计情况来看，该矿井采用的是中央进风、两翼抽风的方式进行通风。中央进风井为新副井、老管缆井、老副井，并且在-305m深部主要是由辅助斜坡道进风和新副井组成。在工作的过程中，风流从新副井、管缆井流入，然后途径石门、斜坡道、穿脉等区域进入到采场通风井中，然后对采场的灰尘进行冲洗，完毕之后再经过回风巷道、回风石门等排出地表。而在该矿井中，掘进工作面主要是采用了局部通风的方法进行。在北翼主扇设备中，主要采用的是两段的动轮主扇，其型号为DK45-8-NO.19，主要安装在井下-185m的矿体回风石门硐室内，南翼的主扇为两段动轮的DK45-8-NO.18风机，由于该矿井的通风系统比较陈旧，节能设施不好造成了开采经济效率低下。

2 矿井安全通风管理存在的问题

首先是开采周围存在较多小矿井，不利于开采工作的顺利进行。部分小矿井仅看重眼前的经济效益，在没有得到国家允许与许可证的情况下，便开始进行开采工作，无法保证通风安全性。同时，部分矿井企业为了降低生产成本，并未建立可行的通风系统，开采存在较大的无序性，加之没有做好监测工作，降低了矿井生产的安全性，埋下了巨大隐患问题。其次是矿井企业没有做好基础的安全工作，随着开采深度的增加及市场标准的提升，矿井开采难度不断增大，对技术要求水平不断提升。但受多种因素的影响，矿井开采期间存在诸多陈旧设备，安全基础较差，加之缺乏资金支持，以致在短期内无法达到预期要求。再次是技术水平较低，部分矿井企业没有配备专业的通风管理人员，出现通风安全事故后，安全系统容易出现断层，不能保证通风故障的及时处理。最后是矿井周边地质状况复杂，煤矿开采大多存在于井下，极易受地质水文因素的影响。一般而言，矿井井下应设置两个安全出口，分别连接进风巷道与回风巷道。但实际开采过程中，矿井企业并未根据规定设置安全出口，布局并不合理。

3 煤矿通风节能的具体措施

3.1 合理的开采设计

从以上分析中可以发现，矿井开采过程中的能耗受地质条件的影响比较大，特别是在一些地质构造区，能耗特别高，因此，要求工作面开采设计时要尽可能合理。为了保证开采设计的合理性，应该对煤层的赋存情况有充分的了解，主要包括2点：①了解煤层的厚度，为选择合适的开采方法提供参考，从而达到节能的效果;②考虑到煤层的地质构造，合理的开采设计能最大程度上避免地质构造对开采的影响，这有助于从本质上实现生产过程的节能。与此同时，还应该考虑到周边矿井对所开采矿井的影响。因为一些矿区附近存在过小煤窑，开采过后形成一定面积的采空区，长时间下采空区会有大量的积水。如果不处理采空区中的积水，当开采扰动波及到这些采空区时，很容易引发矿井突水事故。针对这些老采空区一定要提前进行探测，采取一些安全措施，从而保证开采安全[1]。

3.2 扩压器结构节能

为了提高扩压器的能量回收效率，增加扩压器的结构节能水平，改善流场的扩散和优化扩压器结构，国内研究人员相继提出了反演方法和干扰流场的方法。一些研究学者针对坡面60°扩压器和坡面45°扩压器的边界和面积放大问题，提出将扩压器内的气流看作是平面平行流与汇流之间的叠加流。基于速度势法和内（外）边界流的内（外）边界线，推导了内（外）边界线和外（外）边界线的控制方程，并在控制应用中构造了流线扩压器方程，即扩压器是典型的流线型扩压器。通过实验，改善了扩压器出口的反向回流现象，典型流线型扩压器的阻力比为0.85～0.98，典型流线型扩压器的性能系数优于坡度为60°的扩压器和坡度为45°的扩压器。但典型的扩压器存在着面积放大比不大、动态能量回收远未达到最大、不能完全避免反向回流现象等问题[2]。

3.3 自动化控制技术在煤矿通风系统中的具体应用

自动化控制技术在应用后，不仅大大提高了矿井的通风效率，还切实保障了通风的效果。在具体的操作过程中，排风程序对于正常的运作发挥着重要的作用。换言之，系统想要实现集中化的控制，需要传感器对各项数据信息进行传输后，通过合理的利用排风扇叶和受到发动机的带动作用，实现周期性的频率运作。只有这样才能使排风系统在正常的运转过程中能够将井下的污染气体全部的吸收到排风筒中。当这些污染气体被吸收后，排风系统就能够利用扇叶，将外部的空气输入到井内。这一流程被称之为周期性传送。为了满足实际需求，在输送的过程中需要结合实际的情况，对各个环节输送的命令予以完成，这样才能逐步完善命令系统，发挥出变频做功装置的巨大作用[3]。

3.4 综合运用现代信息技术模式

矿井通风安全管理过程中应重点引入现代化信息技術，在整个通风控制过程中，工作人员应在结合自身实际情况的基础上，在地质状况监测、勘探模式以及施工技术等方面综合运用信息化管理方法，构建通风安全管理计算机系统，实现规范化与科学化。同时，通风管理期间还应构建通风安全数据库系统，根据矿井的通风情况构建图库与模型库，以实现通风安全管理的现代化，为此后煤矿通风安全管理工作提供更多的模拟分析依据。具体而言，矿井通风安全数据库系统包括通风报表、瓦斯管理、通风系统、防火防尘管理等方面，在矿井通风灾害方面可以引入专家系统与DSS技术，保证通风决策的科学化[4]。

3.5 充分利用自然风

在矿井外部的自然环境中，自然风是大量存在的，自然风的有效利用不但能够实现良好的通风效果，更是经济性的体现。但是自然风可以说是一把双刃剑，如果在设计的过程中能够充分、高效地利用自然风，那么自然风就会为矿井下的通风系统提供良好的免费空气流通动力，经济效果显著。如果不能够很好地利用自然风压，那么自然风也是造成矿井事故频频发生的一个幕后推手，因此，利用自然风必须结合当地的实际情况出发，对周围的风压进行检测和估计，找出自然风的运行规律，引导着自然风进入到矿井之中，实现有效的通风[5]。

4 结束语

矿井企业本身就属于高能耗企业，在矿井生产中发展节能技术，对于中国社会的发展具有重要意义。要想矿井企业实现节能减排，必须从2个层面出发，即企业层面和政府层面。在矿井企业层面上，应该注重技术创新，推进节能减排的实施;在政府层面上，应该制订一些政策来督促矿井企业节能，对于一些节能指标较低的，采用一些处罚措施，而对于节能指标较好的，采取一些奖励措施。为了达到节能的目的，应该进行合理的开采设计，对矿井通风系统进行优化，更换一些新设备[6]。

参考文献：

[1]张星亮.谈矿井通风系统安全性评价[J].中小企业管理与科技，2012（06）：199-200.

[2]柳延超.热泵与矿井回风余热回收装置耦合系统的研究[D].邯郸：河北工程大学，2012.

[3]赵志炜.浅析矿井通风的阻力及应对措施[J].科技信息，2010（35）：1190.

[4]刘伟.矿井水源热泵系统的研究与应用[D].青岛：山东科技大学，2009.

[5]孙柏春.浅谈变频技术在矿井通风系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2009（10）：29.

[6]商坤，王建军.变频调速在矿井通风机上的应用[J].煤矿安全，2006（07）：18-20.