矿井通风系统优化及控制.pdf

煤矿现代化 2 0 0 7 耳第4 期 总第7 9 期 井通风系统优化及控制 皖北煤 电集 团公 司前 岭煤矿 周 图文 曹松林 摘要本文通过对矿井通风系统的设计、 现场管理等进行论述 ， 主要强调对矿井通风系统的优化和 控制， 为矿井的通风管理提供保障。 关键词矿井 通风系统 优化控制 矿井通风系统是矿井生产的一个组成部分，由于受到井 下采掘布置的影响，随着井下生产的变化而不断产生变化， 采、 掘工作面的掘进与接替 ， 采区准备 、 投产与结束等工作不 断进展使通风网络随时发生变化。通风系统实质是一个随时 变动的系统 ， 而它的变化通常是可以预见的和规划的， 同时由 于采矿活动的影响， 通风巷道和通风设施的变形、 老化， 使风 阻增大 ， 风门、 风墙漏风增大 ， 各种通风动力设备也磨损、 锈 蚀 。 性能逐渐降低， 从而通风系统参数发生变化而且这种变化 也是随时发生的。 矿井通风系统担任着重要的通风任务，在生产期间利用 通风动力向井下个各用风地点供给足够的新鲜风流，保证井 下工作人员的呼吸、 稀释并排除井下有毒有害气体、 瓦斯、 粉 尘等各种有害物质， 降低热源， 给井下职工创造了一个 良好 的 工作环境。在矿井发生灾变期间， 通风系统能够有效地、 及时 地控制风量及风向， 防止灾害进一步扩大， 最大限度的减少事 故损失， 从历次的重大煤矿事故可以看出每次事故 不与矿井 通风系统有着密切的关系，因此应对矿井通风系统及时地进 行优化， 确保通风系统的高效、 可靠、 经济、 简单。为井下的安 全生产创一个有较强抗灾能力的通风系统。 1 合理的矿井通风动力 通风系统源源不断地向井下各个用风地点输送新鲜的空 气， 而担任此任务的主要动力是矿井主要通风机， 矿井主要通 风机工作的状况如何， 决定着井下的安全生产， 矿井主要通风 机应该最大限度供给矿井足够的新鲜风流，且保证其运行稳 定、 可靠。如何能够确保主要通风机在合理的工况点内运行是 保证通风机稳定可靠的基本条件，首先要加强对矿井主要通 风机的检查维修， 确保主要通风机正常运行 ， 每天通风机司机 要监护好通风机并认真做好记录，要认真的巡视主要通风机 的附属设施及其配套的 “ 一通三防” 设施 ， 一旦发生异常情况 应及时汇报， 把隐患消灭到萌芽状态。其次 ， 随着井下系统的 不断变化， 通风系统也将随着发生变化 ， 此时矿井的通风阻力 也随着变化， 风阻曲线也就相应变化， 而主要通风机的工况点 也就发生变化， 在通风机风压特性曲线不变情况下， 主要通风 机的工况点需要的风压将升高， 矿井总风量将减少， 为了能够 保证矿井主要通风机相应的风压和风量将必须对其进行调 整， 确保井下用风及生产安全， 只有这样才能够保证系统的稳 定，调整时对轴流式通风机可以通过调节主要通风机叶片安 装角、 风机的转速来提高主要通风机风压。而离心式通风机可 以通过调节通风机转速、前导器角度或更换大功率电机来达 到 目的。 通风系统是一个动态的系统， 随着矿井向深部的推进 ， 瓦 斯的涌出量、 地质等因素的变化而变化。矿井的阻力会逐渐增 大、 需风量会逐渐增加， 漏风量也会逐步增加 ， 应该有计划对 其工况点进行测定、调整确保主要通风机在合理的工况范围 内运行， 为井下的安全生产提供保障。 对于多风机一定要均衡好每个风机所承担的风压，不能 出现几个风机抢风现象 ， 以免出现风机喘振， 损坏风机 ， 影响 矿井通风 。 对于轴流式通风机， 为了保证风机的安全和运行稳定， 要 求风机的风压最大不应高于最大压力点的0 ．9倍， 风机在实际 运行中工作压力是不能超过这个压力的，一旦超过将发生喘 振事故，同时还要求风机运行叶片安装角比允许的最大安装 角小于 3 o ， 这样才能确保主要通风机具有实际的最大供风量。 每个矿井都应配有两台主扇， 一台使用、 一台热备用， 特 殊规定除外 两台主要通风机的通风能力要求一样并且能够 满足井下安全生产的需要。不能两台主扇、 两台风机性能差别 较大， 同时对于驱动电机的要求效率不能太低， 以免影响主扇 的效率。 为了保证每台风机的正常运转及风机参数的合理，主要 通风机要定期进行测定，由有资质的单位并提出可行的效果 检验报告 ，一旦井下通风系统发生较大的变化也应及时进行 对风机性能进行测定为井下通风提供科学的依据。 对于每个风机应根据其矿井通风设计，选用合理的主要 通风机及其配套电机， 不要出现大马拉小车现象， 这样就耗电 多； 也不要出现小马拉大车， 造成电机负荷大而跳闸， 影响安 全生产 。 随着现代化科技发展，网络电脑的应用为矿井提供了许 多方便， 近年来矿井主要通风机也安装了主扇开停传感器 ， 从 而使通风调度、矿调度及局调度都能及时监测到主扇的运行 状态， 一旦主扇出现故障能够及时去发现处理 ， 为主扇的连续 运行提供有力的保障。 2 通风网络的优化、 控制 通风系统网络是一个动态的系统， 随着井下采场及瓦斯、 地质条件的变化而不断变化 ，由此而形成通风网络也将随便 化， 如何能够随着井下环境、 条件变化 ， 通风系统也将人为的 合理的进行优化、 调整， 从而使通风系统更好地服务生产已是 矿井在安全生产中特别是在通风管理中成为一项特别重要的 工作 ， 许多的 “ 一通三防” 事故都无不证明通风系统的合理在 安全生产的重要性，现将通风系统优化控制的有关内容介绍 一 下。 2 ． 1 合理供风 作为通风区一名管理、 技术人员要必须明白、 清楚矿井通 风系统的情况， 通风在安全生产中心的重要性， 要有牵一发而 动全身的意识，一旦通风系统有什么变化都应作出相应的反 应， 应及时找出原因， 采取措施去处理、 去分析 ， 找出解决方 法， 防患未然 ， 这样才能使矿井通风系统有一个 良好的技术保 】 3 维普资讯 煤矿 统代化 2 0 0 7 年第4 期 总第7 9 期 障， 由于井下采场的变化， 通风网络也是时常变化的， 这时就 要对井下各个地点的用风合理分配， 做到温度不超过、 风速不 超限， 合理供风是通风系统正常运转的人为优化的必然结果， 只有这样才能确保系统的优化、 科学、 合理， 才能保证通风系 统为安全生产提供相应的安全后盾， 要有合理的供风， 就需要 技术人员的现场测量、 调整， 采集大量的有关现场的通风及生 产等资料， 然后去按照有关规定去优化、 调整供风， 并且要技 术人员对井下的采场及通风系统非常熟悉，而且要经常下井 到现场， 只有这样才能保证通风系统供风的合理科学化。 2 ． 2 精确设施位置 矿井通风系统实质就是一个根据井下生产的需要而人为 调整的优化系统，在调整优化的过程中就需要建立许多通风 设施 ， 如风墙、 调节风门、 永久风门、 风窗等， 设施位置的选定、 其质量的要求对矿井通风系统的稳定、 可靠， 有着很大的决定 作用， 这就需要整个通风系统的设计、 现场情况及未来的施工 作以全面的考虑后方可确定设施的位置 在考虑设施位置时 还应根据井下的瓦斯、 地质等 ， 如高瓦斯矿井每个采区必须 有三条上山，其采区进回风巷必须贯穿整个采区的高度和长 度， 严禁一条上山一段进风一段回风， 这样在建设施时就会给 了我们一个标准，同时建造设施还应考虑到设施的建立对通 风系统的影响， 如果有一个车场 ， 车皮通过频率较高， 在此建 风门是可能不太合适的，这样车皮皮通过不仅影响通风同时 也对通风设施破坏， 其稳定性较差。 对于有三条上山的采区通风系统建立设施时应尽量考虑 到两条上山通风以便减少通风阻力提高有效风量利用率。 对于低瓦斯矿井 ，要考虑好两条上山进回风的优点、 缺 点， 根据矿井生产、 地质、 瓦斯， 煤层等情况合理地选择设施的 位置并保证通风系统合理。 通风系统是一个人为调整的系统 ，在调整系统时要根据 现场情况尽量少建设施， 因为每少建一处设施， 系统的稳定性 就会增加一些。通风设施在建造时， 要严格按照质量标准化要 求尽可能的建造成永久设施，每一组风门都必须具有风门联 锁并且每天有专人维修， 确保通风设施的质量。 在高瓦斯系统矿井中， 调节风门尽量不要建立在回风侧， 这样对于工作面的瓦斯释放增大阻力， 不利于瓦斯释放。 在采煤工作面有联巷的系统中，一般应在这个联巷外端 去建调节设施，这样联巷设施的开关对于风量的影响要比在 联巷以里打调节时要小， 同时也减少了联巷两端的风压 ， 也减 少了漏风量。特别是对于有 自燃的煤层有好处。 对于有角联的巷道建设施时， 要尽量利用有益角联 ， 严格 控制有害角联， 把通风系统优化到最佳状态。 为了能够把井下的通风设施建好并且建在合理的地点就 要对通风系统作较为详细研究， 并且拿出较为可行性的方案， 只有这样才能保证通风系统的合理、 可靠。 2 - 3 通风网络的优化 通风网络实际就是井下的通风巷道及通风设施互相连接 所组成一个网状结构。 他是通风系统较为直观的一个反映。 在 井下生产过程中， 随着采、 掘工作面的推进或转移 ， 通风网络 中的风阻和风网的结构将作相应的变化 ，风网的风流也将随 着变化。在这个变化过程中， 应将通风网络朝着一个较为合理 的结构调整、 优化， 使之能更好地服务生产， 保证安全 ， 才能达 到通风网络优化的目的。因此 1 4 第一首先必须要清楚井巷风阻变化引起风流变化的规 律 1 变阻分支的风量与风压变化的规律 ， 当某分支风阻 增大时， 该分支风量减少， 风压增大； 当风阻减少时， 该分支风 量增大， 风压降低。 2 变阻分支对其他分支风量与风压影响规律。 a 、 当某分支风阻增大时， 包含该分支上所有通路上的其 它分支的风量减小， 风压亦减小， 与该分支并联的通路上的分 支上的风量增大， 风压亦增大， 当风阻减少时与此相反。 b 、 对于一进一出的子网络， 若外部分支调阻引起其流入 流出 的风量变化， 其内部各分支的风量变化趋势相同。 c 、 风网内某分支风阻变化时各分支风量、 风压的变化幅 度 ， 以本分支为最大， 邻近次之， 离该分支的越远分支变化越 小 。 d 、风网内主干巷道变阻引起的风量变化幅度和范围较 大， 末支巷道变阻引起的风量变化幅度和范围较小。 e 、 风网内某分支增阻时， 增阻分支风量减小值要比其并 联分支增加值大， 反小则小 ， 在矿井通风网络中， 风量的自由 分配往往不能满足井下安全生产的需要。根据以上风流变化 的规律 ， 就可以对通风网络进一步作优化。 第二、 对通风网络结构的合理进行调整。一个通风网络结 构的合理不合理 ，要看这个网络按照阻力分配的风量与其人 为调节风量的比例如何， 对于单风井的矿井来说此值越大， 说 明通风网络结构越合理， 调节风量越小。 第三、 当井下巷道封闭或巷道贯通时， 要提前对通风系统 作以分析， 分析其工程完成以后风流变化的规律， 而采取相应 的措施对系统进一步调整优化。 第 四、 由于通风网络是一个动态网络 ， 随时发生变化， 这 就要要求随时对通风网络的结构都要有清楚的认识，要了解 清楚进风段、 回风段、 用风段阻力分布情况及其总阻力情况 ， 同时还要清楚矿井阻力最大的线路 ，要分析各段线路所产生 阻力的原因， 然后采取相应措施去处理， 由于巷道失修变形， 引起风阻增大， 应及时维修。由于巷道设计造成风阻增大， 可 以打并联巷道， 减少风阻， 同时还要尽量减少一些局部阻力 ， 这样通风网络结构才能逐步得到优化。 } 第五、 优化通风网络还应优化通风设计， 在设计巷道时 ， 应尽量采取安全、 经济、 合理的巷道断面 ， 这样可以减少矿井 通风阻力， 提矿井有效风量利用率， 提高风机效率 ， 同时还应 根据井下现场情况及时调整设计，对于长距离掘进高瓦斯巷 道， 应尽量采用每隔一段打一个联巷的方法 ， 这样不仅可以使 掘进巷道的供风量增加 ，同时后面的巷道还可以进行全风压 通风， 联巷对行人运料也很方便 ， 因此在井下现场施工中， 多 优化系统为矿井通风安全提供便利。 第六、 严格控制通风网络中不合理的串联通风、 老塘通风 等不合理通风， 采取控制采、 掘工作面的角联分支， 充分利用 有益角联 ， 控制有害角联。 作者简介 周图文，安徽省濉溪县人 ， 1 9 9 7 年毕业于山西矿业学院， 一 直从事矿井通风与安全技术管S_z - 作，现任前岭煤矿通风 区副区长兼技术主管、 助工。 收稿 日期 2 0 0 7 3 2 维普资讯