优化矿井安全通风系统的研究与思考

摘 要：矿井通风系统是矿井的一个重要组成部分，被称为矿井的“心脏”与“动脉”。近年来，随着矿井开采时间的延长、开采水平的延伸及深度的增加，矿井通风能力已严重不足，现有通风系统已不能满足矿井安全生产的需要，一旦系统失效不仅会导致生产停滞，而且会引起安全事故发生，后果十分严重。文章分析了通风系统优化设计的基本原则，提出了通风系统优化设计的对策建议，主要包括：制定通风系统的改造方案、系统的优化设计、应用计算机软件系统等，以期为同仁们提供参考借鉴。

关键词：矿井；安全；通风系统

作为矿井生产系统中非常重要的组成部分，矿井通风系统在为整个生产系统提供更好生产环境，保障矿井安全生产和井下工人的劳动安全、身体健康的同时，也为矿井生产系统带来一定的安全隐患。近年来，随着矿井开采时间的延长、开采水平的延伸及深度的增加，矿井通风能力已严重不足，现有通风系统已不能满足矿井安全生产的需要，存在着进风距离长、通风阻力大、通风困难、内部漏风量大、地温高，主扇效能低、耗能大、通风费大大增加等各种各样的危险因素，致使矿井存在严重的安全隐患，对煤矿的安全生产构成了严重威胁。因此，当前如何采取有效的措施，优化改造矿井通风系统，以保证通风系统达到“安全、可靠、稳定、高效”的目的，是每位煤炭企业管理者和科技工作者面临的崭新课题。

一、优化矿井安全通风系统的原则

矿井通风系统的优化设计应本着“安全可靠、技术先进、经济合理、便于管理”和充分利用原有通风系统的原则，结合矿井的开拓与开采需要，贯彻党的技术经济政策，遵守《煤矿设计规范》、《煤矿安全规程》等法律法规，符合国家颁布的矿山安全规程、技术操作规程、设计规范和有关的规定，建立一个科学的通风系统，保证生产所需充足、稳定的风量，减少在运行后对通风系统的调节次数，使得整个网络运行保持相对稳定的状态。

二、影响矿井安全通风系统的因素

1.网络因素。空气在为进行生产或通风及其它特殊用途而掘出的井巷中流动，满足生产和安全的需要。空气流过的井巷就组成了矿井通风系统的通风网络。通风网络由通风巷道、通风构筑物组成。通风巷道按其位置在网络中的相互关系可分为并联巷道、串联巷道和角联巷道。矿井通风网络属于大型复杂网络，对于这样一个具有上百条分支的大型复杂网络，存在许多角联分支。如何确定出这些角联分支本身自然就是一件比较困难的事。通过寻找网络中各条风路的敏感性，以此判断风路对风网稳定性的影响程度；风网是一个动态变化的网络，这种方法没有考虑风阻、风压的动态变化，因而很难对整个通风系统的稳定性给出正确评价。

2.动力因素。矿井的通风动力装置有两大类，一类是主要通风机：另一类是局部通风机或辅助通风机。其中以主要通风机对通风系统稳定性的影响最大、最直接。矿井主要通风机分离心式和轴流式，它通过机械为矿井通风提供动力，一般为负压通风。矿井通风系统中主要通风机设备有效度很高，其影响虽然重大，但一般发生故障的概率很低。局部通风机在矿井通风系统中往往用在掘进或局部需调整风量满足临时需要，而其他通风部分改动困难、不经济或改动无法满足需要时。由于局部通风机在通风网络的某个分支上加上了一定的动力，从而明显改变网络中风流的分布状况，影响矿井通风系统的稳定。

3.阻力因素。由于不同的通风巷道的断面积、支护形式、断面形状、长度以及风量不同，从而它的阻力大小也不同。矿井通风阻力分布的状况直接影响到矿井通风情况及风量调节能力。

三、优化矿井安全通风系统方法与途径

在进行矿井通风系统安全优化分析时，通风系统的稳定性和可靠性是诸多因素中的核心因素，是对矿井通风系统安全性分析的中心环节。通风系统的优劣直接影响着矿井安全生产及其经济效益，决定着矿井的生产能力和抗灾能力。通风系统的可靠性和稳定性就是通风系统安全性的两个重要特征，两者互相配合才能使矿井通风系统安全性处在更佳的状态。

1.注重稳定性。矿井通风系统的稳定性，主要取决于主要通风机的台数、主要通风机的相对位置以及其风压大小，通风网路的结构形式。局部地区和采区的风流的稳定性，取决于局部或采区的通风系统。首先风路的稳定性。风路稳定性包含两方面的内容：一是风路风流大小变化，二是风流方向的改变。风路分为普通风路和角联风路。对于普通风路，只会发生风流大小的变化，在角联风路中有可能发生风路方向的改变。大量角联分支的存在，使得通风系统总风阻下降，但在灾变时期是十分有害的 其次是系统风流的稳定性。根据矿井通风网路中各风道风量的最优回归方程，可以确定出影响通风网络风流稳定性的主要风路；在煤矿生产的实际过程中，保持矿井通风系统中风流稳定，要求主要通风机稳定；建立矿井通风网路中各风道（仅指风机风路和用风风路）的最优回归方程，并确定影响网路风流稳定性的主要风路之后，便可采取针对性措施，把主要影响风路的风阻控制在一定范围内，从而保证矿井网路的风质、风量稳定，保证矿井的安全生产。

在风路稳定性分析时，首先要要收集整理矿井通风系统的基本资料；其次要分析通风网络结构，找出通风系统中的角联巷道和重要巷道作为分析评价的重点；第三要进行通风系统自然分风计算，获得基本数据，在此基础上，根据需要，进行风路增阻（降阻）模拟计算，建立风路稳定性系数矩阵；最后，计算上述稳定性指标值，通过分析和评价，筛选出影响通风系统稳定性的关键巷道。通风系统的稳定性影响到系统安全性中井巷风流的稳定性、主要通风机的稳定性以及矿井等级孔。

2、注重可靠性。矿井通风系统在运行过程中保持其工作参数值的能力，以维持井巷中必需的满足要求的清洁风量的供应。所谓矿井通风系统的工作能力是指通风网络的风量分配符合规定要求。首先在生产时期利用通风动力，以最经济的方式向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流。其次要保证作业空间有良好的气候条件；冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘；三是在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其它措施结合，防止灾害的扩大，进而消灭事故。可靠性因素可解释为影响通风系统风量分配的因素。

从可靠性的角度来看，决定通风系统各部分通风阻力的原始数据是否符合实际特别重要。有些数据是指支护方式、巷道横断面、矿井漏风量等空气动力特性的数据。矿井通风系统各部分的空气动力阻力（即巷道、通风设施等的风流阻力）是决定井下总入风量的几个主要因素中的一个因素，同时也用于确定通风网络相对风量的分配。主要扇风机装置的工作保持稳定状态十分重要，在矿井的全部生产期间，必须使其变化不超过规定范围。对于矿井通风系统安全性来说，可靠性主要影响反风系统的灵活性、用风点风量情况、矿井风量供需比以及矿井风压，而抗灾能力是可靠性与稳定性结合起来共同决定的。

结语

综上所述，矿井通风系统安全可靠状况直接决定着整个矿井的安全或危险程度，是煤矿安全工作的重中之重。对矿井通风系统的分析研究，可以及时发现矿井通风系统中存在的问题和安全隐患，优化通风设计，调整和改造现行系统，准确编制应急预案，指导通风安全管理。

参考文献

[1]罗玉永，周图文.矿井通风系统可靠性研究[J].科技资讯，2009.01.

[2]张秋慧.矿井通风系统安全评价研究及应用[D].太原理工大学，2011.