浅谈煤矿通风系统的优化

摘要：矿井通风系统是保障矿井安全生产的根本，瓦斯、煤尘、火灾的防治都是建立在通风系统管理之上的。然而，随着矿井生产的进行，回采范围的扩大，通风路线的加长、通风阻力的增大，矿井通风系统不断变化，原有的通风系统和装置会出现不能适应矿井安全生产需要的情况。因此，定期对矿井通风系统进行测定和优化改造，保障井下通风系统的畅通和矿井通风能力，保障生产能力扩大和采掘区域延伸带来通风需求得以满足，是矿井通风工作的重要一环。所以，针对矿井通风系统存在的问题，采取有效措施，提高矿井通风系统的安全和可靠性，才能有效地减少甚至杜绝矿井的瓦斯事故和其他类事故的发生，促进煤矿生产安全、健康、持续、稳定的发展。

关键词：煤矿； 通风系统；优化

中图分类号：X752 文献标识码：A

一、回顾

上世纪50年代开始，我国煤矿逐步建立机械通风系统；60年代，建立分区通风系统和棋盘式通风网络；70年代，出现梳式通风网络、爆堆通风，推广地温预热技术及云锡的排氡通风经验等；80年代，我国煤矿通风技术以节约能耗为中心有了比较快的发展；90年代，我国开展高产高效矿井建设，矿井自然发火预测系统，快速高效堵露风等技术突飞猛进；近时期我国取得的主要成就有：高效节能风机的研制与推广；矿井火灾时风流非稳定流动规律的研究不断深化，建立起若干典型风流控制方案；多风机多级机站通风新技术的应用；矿井通风网路的节能技术改造；建立矿井通风计算机管理系统和井下风流调控技术与手段的完善；深井热源、空气与围岩热交换和矿井热环境控制理论与技术有较大进展，初步形成矿内热力学理论体系等。

二、原则

新矿井在通风系统设计或生产矿井在进行通风系统技术改造设计时，必须根据矿井的地质条件、矿井开拓和生产布局可拟定出很多可行的设计方案，并且各个方案各有优缺点。要从众多的方案中确定出最优的通风系统方案，必须首先确定矿井通风系统的评判指标。

三、 方案

由于矿井通风系统非常复杂，通风系统的解算是相当复杂的，手工解算或是利用传统的通风网络解算软件解算工作量太大根本无法达到及时得到井下通风状况的目的。所以开发出一个功能强大、界面友好、操作简洁方便、可视化度高的通风网络仿真软件能够大大加强矿井通风的管理力度，为保证煤矿安全生产奠定良好的基础。

1. 设计支持系统的研制

矿井通风系统优化规化、设计和调节的计算要实现计算机软件处理，并且优化方法由线性向非线性优化方向发展，这使得优化结果更加合理有效。矿井通风系统整体优化设计理论与方法的实现都以计算机为工具，由于目前的计算机硬软件水平落后，建造自动设计系统是相当困难，因此矿井通风系统计算机软件的建立应该以决策支持系统为主。并研制和设计一些独有安全的系统来控制矿井通风系统地合理化。

2.矿井通风能力合理核定

近年来，由于采煤方法和煤矿技术的发展，许多煤矿每年的煤炭的生产量远远超过其矿井的设计能力，这是无形地对煤矿的安全生产增加了不少隐患。可是煤矿通风又是煤矿生产系统中最为重要的环节。因此，矿井通风能力核定工作是衡量矿井生产组织是否科学的标尺和遏止瓦斯事故发生的有效途径。科学的矿井通风管理，不仅要求在设计或改造通风系统时，合理的进行通风网络设计、风机选型和风网优化，提高通风系统预防灾害和抗灾能力。为了有效地评价超设计能力生产的煤矿的通风系统状况，所以我国煤矿安监局探索出一条客观地评价矿井通风系统的方案，而且这一方案得到了煤矿通风界地权威认可。

3. 主要通风机附属装置的改造

主要通风机的附属装置是通风机装置的重要组成部分，它包括风硐、扩散器和反风设施等等。附属装置的结构是否合理，施工质量的好坏，直接影响通风机的装置效率和节能效益。(1)改造扩散器。(2)改造风硐。在进行新矿井的风硐设计和老矿井不合理的风硐改造要特别注意以下几个方面： ①要保证风硐的断匝，使风硐的风速保持在10～15 m／s以内。 风硐的断面形状应尽可能采用圆形和半圆形，风硐的表面应采用水泥沙浆抹面，保持表匝的光洁度，以减少摩擦阻力系数。②在风硐布置形式上，应采用单一斜上式的，直接与井筒相连，尽量减少转弯数，风硐与风井联接处的联接角要求小于或等于60度，其联接处的内外转角应圆滑，特别是内转角，应抹成双曲线形，则局部阻力更小。③风硐中应清除障碍物，保持风道畅通，使风硐的总阻力小于200Pa，并且小于全矿井通风系统总阻力的lO％。(3)对矿井通风系统进行改造，对设施进行调整，及时修理、大门改小门等，减小矿井内部漏风率，增加矿井有效风量。

4.定性到定量的综合集成技术

从定性到定量综合集成法的技术路线是采取人—机结合、人—网结合、以人为主的信息、知识和智慧综合集成。这种在形象思维上的创造与创新只有人脑才具备。因此二者可以互相补充、弥补不足。通风安全技术工作的一项重要内容是矿井通风阻力测定，开展该项工作可以了解系统中阻力分布的情况，以提供实际的井巷通风阻力系数和风阻值，保证通风设计与计算更切合实际。

5. 监测点的最优布局理论

随着矿床开采的规模越来越大，使得矿井通风系统的规模也不断扩大并且复杂性随之提高，由于采矿工业的发展，特别是采用多级机站通风系统，同时系统管理工作量也越来越大。在系统的适当位置，安排一定数目的监测点和提供必要的数量信息，以此反映系统的运行状态，监测系统是否运行正常，是计算机在线优化管理的重要环节。实行和开展矿井通风测量的监测点最优布局理论研究将对矿井生产的安全性起到重要的作用，对通风系统优化具有重要意义。

6.对矿井通风系统进行正确的评价

煤矿井下煤炭自燃、瓦斯、粉尘、有害气体的中毒和窒息等灾害事故所占比例较高，危害较大，其主要原因是矿井通风系统不完善。所以，要利用合适的安全性能评级方法对矿井的安全性能进行全方位的评价，进而努力提高矿井通风系统的安全性，以增强对事故的防范和抗御能力。目前，国内外在矿井通风系统安全评价方面常采用模糊 综合评价法、灰色系统评价法和基于神经网络等方法。我们应该应用这些方法评价出来的函数值和各项指标改进矿井的通风状况，更好的保障矿井的安全生产。

总之，矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，其合理与否对全矿井的安全生产及经济效益具有长期且重要的影响。矿井通风系统的正规合理、可靠稳定是确保矿井在发生瓦斯、火灾事故时抗灾、减小事故扩大范围的重要保障。