煤矿自然风压对通风系统影响的研究

吴月春

冀中能源股份有限公司邯郸郭二庄矿 河北邯郸 056000

在井下由于各种自然因素的作用下，不同位置的空气产生了温度和密度的差异，冷空气较热空气重，自然冷空气流向热空气方向，从而形成自然通风。自然通风所具有的能量，一般称为自然风压[1]。在各个煤矿中自然风压是客观存在的一种想象，这种现象有时对煤矿通风系统有利，但多数情况产生不利影响，有时甚至导致安全事故的发生，因此必须对自然风压引起足够的重视。

1 自然风压产生原因及特性

1.1 自然风压产生原因及影响因素

井口内外的温度差，以及主副井的高度差是形成自然风压的重要动力之一。这种动力随着季节的不断变化而变化，因为不同季节中地面的温度是不一样的，尤其冬季和夏季温差较大的季节，则会产生相反的动力方向。

此外对自然风压的大小和方向的影响还有其他因素，比如井内空气成分，地表大气压，井巷的深度、通风机组的运行状况及平硐口的数量。由此来看，主副井的标高一样，也会因为空气的温度、湿度、密度和成分不一样，而产生的自然风压也存在着很大不同。井巷内的空气成分对自然风压影响很小，可忽略不计。但井下通风机机组的运行状况对自然风压影响较大，风机运行过程中会增加井内空气温度，从而增大温度差，导致自然风压增大。

1.2 自然风压的特性

自然风压的特性主要体现在随季节的变化而变化。地面的温度随季节的变化而变化很大，但井内空气温度一般保持不变。例如在冬天，地面空气温度越低，进内外空气温度差就越大，自然风压就会越大，而且自然风压和通风机组的风向是一致，因此对通风系统是有利的；而在夏天，地表温度越高，自然风压风向发生变化，是阻碍煤矿通风机组的风流。

2 自然风压对煤矿通风系统的影响及对策

2.1 自然风压反向流动成因

如果井巷道中自然风压大于通风机组分配到这一巷道的分支风压时，会导致巷道中风向发生反转。造成某井下巷道的自然风压与机械风压的反向不一致，有的时候能改变整个矿井的通风系统的风向。

2.2 如何应对反向自然风压

提升矿井通风系统质量。一般在煤矿的矿井，由于季节变化的因素，上行自然风流的时间比下行的长一些，并且上行的风压比较大，因此，在冬季气温较低的时候，可以以上行自然风为主，夏季气温偏高的时候，对下行自然风采取合理的控制措施，以减少对机械通风的影响。

对采空区和废旧巷道进行封闭。井下巷道的密闭性对煤矿通风系统的正常运行起到很重要的作用，如果上部采空区或废旧巷道存在漏风现象，将严重影响机械通风和安全生产，因此，十分有必要对其进行彻底密封。

根据不同巷道风向不同可采取增大或降低风阻的办法。如果竖井内风流方向，需降低竖井风阻或增大进风平硐的风阻；如果平硐内风流反向，需降低平硐风阻或增大进风竖井风阻。

安装辅助扇风机采取限制作用。若竖井风流反向，需安装扇风机向竖井内压风；若平硐出现自然风反向，需在平硐内安装扇风机，加强通风，向平硐内压风。

为了防止自然风向反流对机械通风的影响，以上措施要根据实际情况灵活运用。

2.3 自然风压对主扇风机的影响及采取措施

煤矿机械通风的主风机与自然风压的作用原理是串联作业。当自然风压与主风机风压一致时，会起到辅助作用，当两者风压方向相反时，会起到阻碍作用。当井下巷道的风阻不变时，主风机的风量风压分别与一次、二次方成正比。由此可知，改变主风机的转速可提高风机风压；因为风机风叶的安装角度也大，风机风压越高，也可改变风机风叶的角度提高风压；此外安装风门、风墙在自然风通过的巷道，阻碍自然风流，也可以安装辅助风机，改变自然风向，把不利的自然风压变为有利。

2.4 防止自然风压对煤矿通风系统影响的其他措施

（1）降低主井内的空气温度。一般矿井的伤口由铁皮密封，通过打开铁门，将外面冷空气进入降低了主井口的温度，雾气也会消散，并且打开主井下面的巷道，比如主副井相连的风门和主胶带机巷道联络门。此操作可增加风速，减低温度，减少主副井温度差。

（2）增加副井如风流的温度。在副井口可安装供暖设施，通过暖气给自然风加热，以减少主副井内空气温差，从而减弱了巷道内自然风的流动。设置专用引导自然风的回风道，把水平巷道作为总回风巷道，并且密闭上部与采空区和废旧巷道。平硐口的风向要和全年主风向一致，并设置排风硐口的挡风墙。一般使用平行巷道进风，使得采场起到并联通风作用，经常疏通回风道，降低封堵，扩大过风面积。可在水平硐口安装抽风机，或者安装无风墙辅助风机，利用动力加强通风，根据不同状况因势利导自然风压。安装可调节的风门，控制风流方向和流量。

3 结语

自然风压是天然形成的一种能量，如果能得到科学合理的利用，既能大大降低机械通风的能耗，减少成本投入，又能改善煤矿井下空气质量，确保煤矿安全生产。因此，在某些特定自然环境，充分利用自然通风的优势，可收到良好的安全效益、环境效益和经济效益。空气因密度不同而产生了流动，气体的密度与气温有直接关系[2]。因此，要充分认识不同季节的特性对自然风压影响的规律，掌握规律因势利导。自然风压一旦形成反向气流，对煤矿机械通风产生阻碍作用，不利于煤矿安全生产，因此，必须根据实际情况，采取有效措施，消除自然风压的影响，确保煤矿的安全生产。