对于矿井通风设计及改造的研究

摘 要：安全的开展煤矿生产，对矿区的发展以及人员安全的保障起到了关键作用。确保通风系统的可靠性，应达到通风系统改造与协调与矿井生产环境变化的一致，对通风串联系统以及局部管理的强化需要精确的控制，同时应该禁止对局部风机的无计划断电情况，保证整个系统的符合最优的合理性、稳定性、可靠性.因此，必须对通风设计进行周密考虑，精心设计，力求实现预期效果。

关键词：矿井 通风设计 安全

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）004-040-02

1 矿井通风设计的内容与要求

通常矿区的通风设计是由新建和扩建矿井两类来分开设计的。新建矿井的通风设计必须同时兼顾矿区现在与长远两方面发展的要求。而改建或扩建矿井需要严格的调查的井内原有的生产、通风、设备情况，从井内的各项情况做分析，以矿井生产的独特性和发展规划做及基础来考虑现有通风的问题。

矿井通风设计分为基建时期与生产时期，分别进行设计。矿井基建时期的通风指建井过程中掘进井巷时的通风，即开凿井筒（或平硐）、井底车场、井下硐室、第一水平的运输巷道和通风巷道时的通风。此时期多用局部通风机对独头巷道进行局部通风。当两个井筒贯通后，主要通风机安装完毕，便可用主要通风机对已开凿的井巷实行全压通风，从而可缩短其余井巷与硐室掘进时局部通风的距离。矿井生产时期的通风是指矿井投产后，包括全矿开拓、采准和采煤工作面以及其他井巷的通风。设备选取都需要根据矿井整个生产时期的技术经济因素，作出全方位的考虑，以使保证的通风系统既可适应现实生产的要求，又能照顾未来的生产发展与变化情况。每一矿井必须有完整的独立通风系统。矿井的进风口应根据全年风向频率指标，将其地点选定在煤尘、粉尘、有害气体和高温气体无侵入的地方。而且矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复正常生产。

2 矿井风量计算

矿井的总进风量，需要通过对采煤、掘进、硐室及其他地点实际需求风量的求和来计算：

矿井所需总风量，按井下同时工作最大人数来计算，且每人每分钟共计风量不少于4m3；以及采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行分别计算，并取用其中最大值。

3 矿井通风总阻力计算

矿井通风总阻力是指风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。计算原则为矿井通风总阻力，不应超过2940pa。矿井井巷的局部阻力，新建矿井（包括扩建矿井独立通风的扩建区）宜按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。对于有两台或多台主要通风机工作的矿井，矿井通风阻力应按每台主要通风机所服务的系统分别计算。在主要通风机的服务年限内，随着采煤工作面及采区接替的变化，通风系统的总阻力也将因之变化。在矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时称为通风困难时期。对于通风容易和困难时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总压力。

4 矿井通风设备的选择

矿井通风设备是指主要通风机和电动机。矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套做备用。选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。当工况变化较大时，根据矿井分期时间及节能情况，应分期选择电动机。通风机能力应留有一定的余量，轴流式通风机在最大设计负压和风量时，轮叶运转角度应比允许范围小5；离心式通风荒选型设计踪不宜大于允许最高踪担%。进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。下面详细介绍主要通风机电设备的选择方法。

（1）计算通风机风量Qf。

（2）计算通风机风压。

通风机全压Htd和矿井自然风压HN共同作用克服矿井通风系统的总阻力hm、通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力hd及扩散器出口动能损失Hvd。当自然风压与通风机风压作用相同时取“-”；自然风压与通风机负压作用反向时取“+”。根据提供的通风机性能曲线，由下式求出通风机风压：

Htd=hm+hd+HvdHN

离心式通风机提供的大多是全压曲线，而轴流式通风机提供的大多是静压曲线。

（3）确定通风机以及求通风机的实际工况点。

根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsd min（或Htd max）和矿井通风困难时期通风机的Qf、Hsd max（或Htd max）在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。在通风机特性曲线图中做通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。根据各台通风机的工况参数（Qf、Hsd、 、N）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定满足矿井通风要求，技术先进、效率高和运转费用低的通风机的型号和转速。

（4）电动机选择。

2）电动机的台数和种类

电动机功率在400～500kw以上时，宜选用同步电动机。其优点是在低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，使矿井经济用电；缺点是这种电动机的购置和安装费较高。

5 总结

煤矿的安全生产是整个矿区经济以及人民和谐生活的重要保障因素。而优良的通风系统的对于矿井平稳生产以及矿区人员的安全有着关键性的作用。所以在矿区通风设计的机电设备要求应不断根据生产环境变化而能够准确的调整系统的可靠性，文中的设计思想对矿区的通风设备设计以及电气设备选择提供了一定的参考，但在实践中需要更加仔细的研究当地矿井的特点对矿井通风设计进行周密考察，全方位的研究，力求实现预期效果，保证人员以及设备的安全。