矿井通风问题分析及最新进展研究

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1、矿井通风问题分析及最新进展研究摘要：由于我国煤炭分布范围广泛，埋藏地形复杂，煤炭生产一直受到瓦斯、水害、火灾、煤尘及顶板等灾害的威胁，虽然采用各种措施抑止事故的发生，百万吨死亡率正逐年下降，但我国目前煤矿安全生产仍面临严峻的挑战，与发达国家的差距很大，事故总量和死亡人数均远高于其他主要产煤国家。矿井通风是矿井安全工作的基础，是稀释和排除矿井瓦斯与粉尘最有效、最可靠的方法，也是创造良好劳动环境的重要途径，而合理的通风又是抑制煤炭 自燃和火灾发展的重要手段 。关键字：矿井通风 存在问题 解决措施 运行对策与效益分析矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，它对矿井的稳产高产、防灾抗灾能力和矿井的经

2、济效益有着重大的影响。矿井通风系统由多个要素组成 ，各要素之间存在着有机的联系，彼此又相互影响。为使矿井通风系统整体最优，必须使各要素之间相互协调 ，而要使其高度协调，必须首先对通风系统运行现状进行分析，找出存在的问题，以寻求改进途径。为制定现有通风系统的科学管理方案和选择通风系统改造方案提供依据。1 目前矿井通风系统存在的问题 11 主要通风机的运行效率低 据对30个矿务局使用老型号轴流式通风机的100个风井的调查 ，49 %的风井风机运行效率低于50% ，造成电能的元谓消耗。12 通风阻力大 。阻力分布不合理 据分析，在全国国有重点煤矿总风量为 52300立方米s的情况下 ，矿井通风阻力每

3、减阻98 Pa，每年就可节电 900万 kW h，节约 电费 72万元 以上。造成回风巷通风阻力过大的原因是:风量大而通风断面小堆积物多，风速过大等。13 风量不足 有的矿井 由于全矿或采掘面供风量不足 、或风量串联使用次数过多，往往造成某些地点瓦斯积聚、矿尘浓度超标，直接威 协着 安全生产。原煤炭工业部 1996年底调查表明，国有重点煤矿中尚有48处风量不足的矿井，至于地方煤矿和乡镇煤矿，风量不足或串联次数过多的矿井就更为普遍。14 风量调节方法欠妥 有的矿井在投产初期，由于主要通风机能力过剩 ，就采用下放 闸门的方法减少矿井进风量。这种调风方法简便易行，对离心式风机也能节省一部分电能，但比

4、采用调小风机能力(如降低风机转速或用小能力电机)的方法还是多消耗了不少电能，降低了通风系统的经济效益。如淮北矿务局某矿西风井安装的K473一01一28风机，配有功率为 1250 kw 的电机，矿井初期需风量为 6700 立方米min，仅为达产时的一半，采用下放闸门的方法调风，使矿井通风阻力由 1 000 Pa增至 4 600 Pa，实测每小时耗电760kWh；后换装一台低转速 550 kW 的电机驱动，并将闸门全部提起，使风量保持 6700 立方米min，实测小时耗电 16okWh，全年可节电 5256万 kwh。 15 漏风多 将足够的、符合质量要求的风量送往用风地点，漏风少、有效风量率高，

5、是通风系统有效性表现之一，也是保证矿井安全生产的主要措施。可是，有的矿井外部漏风或内部漏风较大，有效风量率低。如淮南某矿 7号通风系统地面漏风量为 960 立方米min，占风机排风量的 256 % 、占系统回风量的 339 %。2.解决措施 作为矿井通风系统的设计人员就有必要实地考察矿井的实际情况，全面分析影响矿井生产与安全的各种因素，结合其它些运行情况良好的矿井通风系统来认真拟定2-3个可行的方案进行技术、经济和安全比较。为了降低通风阻力和通风费用，要尽量选用断面足够大的巷道。总的原则应该是尽快地让新风到达用风区，尽快排出或将矿 井中瓦斯或有害气体浓度降低到最高允许浓度以 下，在整个矿井内不

6、留死角，也不能出现短路的情况。 2.1完善通风设施，优化通风系统 ，提前升级改造机电设施。在出现瓦斯动力现象后，应该不等突出矿井鉴定结果，就严格按照突出矿井标准对通风、监测、机电等系统进行升级改造，用锚杆等加固加厚风门墙体，临时通风设施一律取消，安装防逆风装置，主要巷道及掘进巷道每隔50m安设一组压风自救装置，所有机电设施全部按照高突 矿井井下电器要求进行升级改造。2.2进行矿井通风系统可靠性； 价。每年进行一次反风演习和矿井通风系统优化设计及可靠性 评价，测算反风率及矿井通风阻力，实现系统、设施可靠，风流稳定，具有较强的抗灾能力，发生灾变时风流易于控制，便于抢险救灾，保证通风系统合理、稳定、

7、可靠。 2.3实施矿井瓦斯抽放。严格落实瓦斯治理 “十二字”方针，井下、地面各建立个瓦斯抽放泵站，井下炮采放顶煤工作面、高瓦斯掘进工作面和综采放顶煤工作面分别实施顶板岩石钻孔抽放、高位巷遭抽放、超前浅孔与巷帮钻孔抽放、采空区 抽放、上隅角埋管抽放等，杜绝采掘面瓦斯经常超限现象，产量与进尺提高了40。 2.4开展掘进工作面瓦斯防治评价。定期对掘进工作的瓦斯涌出量、煤与瓦斯突出危险性、通风系统、局部通风、抽放系统、监测系统、隔爆设施、压风自救、顶板岩石钻孔抽放、巷帮超前抽放、钻孔疏放、避灾铜室、物探、钻探分析、地质构造、设备防爆、机电设备保护、通风设施等项目进行预测预报及评价验证，并由总工程师组织

8、各业务部门，分别对各专项评价进行会审，提出掘进工作面瓦斯防治综合评价意见，决定是否可以掘进及整改 防治措施，确定允许掘进距离。3.通风系统经济运行对策与效益分析 实现矿井通风系统的经济运行是一项系统工程，而煤开采各个阶段条件不同 ，它是一个动态的变化过程，应从拓布局、通风设计设备选型和科学管理等方面采取合理行的措施，使矿井风 网与风机相匹配，充分发挥风机能力到安全可靠、高效节能的目的。针对以上通风电耗情况的析，应采取以下节能对策实现通风系统的经济运行 。 3.1 选用高效节能型风机 新建矿井，必须选用高效率、低噪音、曲线较平缓的新节能型风机 ，除能够长期安全运行外 ，其高效区范围大 ，并能够适

9、应不同生产布局的需风要求，兼顾采区生产的前、后期及其巷道布置，做到运行工况点总是处于高效低能耗域内，减少通风 电费 和通风成本。 3.2 对现有风机进行 节能改造 风机的节能改造可综合考虑3点因素 ：更换为高效率旋风机 ，采用变频调速和缩短投入成本的回收期。对现有扇效率在 60 以下的21组风机进行节能技术改造，使3风机效率平均提 高到 60以上 ，如果风机效率提高10%，则每年通风电费可 由 4 76574万元 降低到 4003万元，每至少节约电费 76274万元 。3.3 合理开采布局。优化通风系统 应用电子计算机进 行通风 网络解算和分析，从而 实现合理开采布局 ，优化通风系统。各个通风

10、方案 要验算其通风能力，分析其通风效果，这就需要进行矿井 的通风网络解算工作。主要包括以下程序 ： (1)风量自然分配程序。这个程序是采用 HCross迭代法，在网孔选择方面应用了图论中关于最小树的理论而编制的。该程序可用于解算存在自然风压 、固定用风量的多台风机的网络解算，可以求算各分支巷道的风量自然分配和风机工况 。 (2)风机选优程序。在风量自然分配程序的基础上编制风机选优程序。程序数据 库 内已列有 国产 70B2、472、473和 957系列等通风机的特性 曲线参数 ，即各 台风 机的风量Q和风压H及效率的3个数值组 。根据矿井(或各个风机系统 )的风量要求 程序可以自己选 出功率

11、消耗最小的风机，并在该风机驱动下，求出各风道分支的风量分配。 (3)矿井风量优化调节程序。根据现场的风流调节方法，以最大风压路线为基准，而在其他风流的风路系统中加调节风 窗来控 制。这种方 法常使矿井风压普遍增大。造成通风运营费用的不合理 ，有时还会出现矿井风量不足的问题。较好 的调节方法应该是在 把较低风压 路线 的风压调上去的同时，使高压路线 的风压尽量降下来。其办法是在矿井的回风区寻找有流人最大风压路线的风道，在这个风道上设置调节风窗，截 流一部分 风量流人 最大风压路 线 内，从而降低最大风压路线的风压。目前已编制了计算机程序，可以自动编排各条风流路线，寻找合适的调节风道位置，计算调节

12、量大小 ，使调节后的通风能耗达到最小 。 对现有通风系统进一步优化问题是比较复杂的系统工程，任务艰巨，它包括地面装备的高效运行和井下网络的优化。往往是通风设 备虽 然陈旧、效率低 下 、性能降低 、运行费用高 ，但是由于资金问题而不愿意优化 。建议决策者从提高经济效益的角度，算一算优化前后的经济帐，下决心逐步更换成高性能通风设备。4.新技术的应用积气分水器的应用4.1积气分水器结构与制作。 4.1.1气分水器箱体的制作。选用厚度4mm的铁皮、89法兰盘及铁管和耐磨橡胶垫等材料，加工成个长方体的箱体。箱体前端采用厚度5cm的橡胶垫，对钻孔进行密封。通过使用橡胶垫，积凸不平的巷帮，根据巷 帮凹凸不

13、平的实际状况，实现与巷帮紧密接触，解决了积气分水器的漏气问题；箱体后端采用89法兰盘以及耐磨橡胶垫，旦出现橡胶垫严重磨损可及时更换；箱体内采用方向各异的两块隔板，解决了钻孔返水吸人抽放管路的问题，提高了抽气的效果；箱体下部采用不等腰梯形底，设计了流水坡度，能够顺利地进行排渣和排水工作；箱体上部加装 DN40球阀，能够根据钻孔瓦斯涌出量的大小，人工合理地调节抽气量，保证了瓦斯抽放主管路瓦斯浓度的稳定；另外，积气分水器采用下端加 支腿，后部加撑杆进行固定，保证了积气分水器的稳定性。 4.1.2积气分水器的密封。积气分水器的密封非常关键，尽管它的前端采用橡胶垫进行密封，能够适应凹凸不平的巷帮，但是有

14、时还出现漏气现象，在实际施工中，可根据实际情况利用棉纱、麻片等柔性物 糯 气地点进行纣堵。 4.1.3积气分水器的排水管设计。排水管的尺寸设计必须能够JI匝利地排渣、排水，不出现堵管现象。另外，积气分水器排水管下端必须接铠装蛇形软管，并且铠装管必须放置在循环水箱内，般应放置于循环水箱水面下 lOem左右，以保证钻孔施工时不吸入空气。 4.1.4积气分水器后端通径的设计。积气分水器后端通径的设计根据所使用钻杆直径来确定，加耐磨橡胶垫以后，通径尺寸般比钻杆直径小 2-3mm，这样才能保证积气分水器的密封性。如MK-6型钻机钻杆直径为 73mm，设计的后端通径 为 70mm。 4.2积气分水器的安装

15、。积气分水器安装时其轴线必须和钻杆轴线保持致，否则，就会导致积气分水器随钻杆摆动，耐磨橡胶垫磨损严重，提高钻探成本，降低抽放效率。5.结语矿井通风系统是保证安全生产很重要的一环，作为专业人员和各个相关部门都应从心理上和行动上对它予以充分重视，加大投入和管理的力度，以减少和消除瓦斯爆炸悲剧的重演。参考文献1张国亮，冯强积气分水器在高瓦斯矿井钻探中的应用J煤矿安全，2002，33（9） 2王从陆，吴超矿井通风及其系统可靠性J北京：化学工业出版社 2007.3 王德明矿井通风安全理论与技术M徐州：中国矿业大学出版社19974 李崇山煤矿通风技术与管理M徐州：中国矿业大学出版社，19955王清亮智能决

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