矿井通风系统问题分析及其优化设计

摘 要：保障井下通风系统的畅通是矿井通风工作的重要一环。本文针对矿井通风系统存在的问题，提出了优化设计方案，以提高矿井通风系统的安全和可靠性，有效减少甚至杜绝矿井事故事故的发生。

关键词：矿井 通风 问题 优化

一、当前矿井通风系统普遍存在的问题

矿井通风系统是由通风动力及其装置、通风井巷网络、风流监测与控制设施等组成。其任务是利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点提供优质量足的新鲜空气，以保证井下作业人员的生存、安全和改善劳动环境的需要。为使矿井通风系统整体最优，必须使各要素之间相互协调。然而，我国矿井通风系统普遍普遍存在一些突出问题：总结如下：

1.通风机的运行效率低

由于选用的设备本身效率不高，或者风机性能与矿井通风阻力状况匹配程度较差，风机工作效率普遍偏低（低于50～60％），这造成了电能的无谓消耗。

2.通风阻力大且分布不合理

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。在系统设计中可能忽视了局部阻力的影响，因而在实际运行中对产生局部阻力的地点没有采取必要的措施。致使局部阻力增大。这种大阻力矿井回风段的通风阻力占总阻力的60～80%。整个矿井有效通风断面过小、风速过大、拐弯过急过多。

3.风量不足

有的矿井由于全矿或采掘面供风置不足、或风流串联次数多，往往造成某些地点有害气体聚集、矿尘浓度超标，直接威胁着生产的安全。尤其是中小型矿井，风量不足或串联次数过多的矿井情况尤其严重。

4.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。

5.通风设施设置不合理，质量较差

一些矿井的通风设施设置不合理，质量较差，很多系统采用增阻调节方式，容易导致矿井总风量减少，需要加风量的采区风量增加不上去，为此把调节风窗的面积任意缩小，几乎把巷道堵塞，造成恶性调节。如：应该构筑密闭的地方不构筑。而用风门代替，使风门数量增多。有的风门设在主要进、回风巷之间，两边的压差大，漏风严重。

二、矿井通风系统优化设计

矿井通风系统必须系统简单，运行可靠，稳定性高，有足够的新风达到用风地点，有效风量率高，通风阻力分布合理，易于调节，用风地点独立通风。限制串联通风，工作面不处于角联风路。只要满足这些要求，就能做到安全生产，才能避免因通风产生的各种事故的发生。

1.准确测量和计算矿井实际风阻和风量

矿井通风阻力测定是通风安全技术工作的一项重要内容，通过该项工作可以了解系统中阻力分布情况，提供实际的井巷通风阻力系数

和风阻值，使通风设计与计算更切合实际。在矿井通风阻力测定过程中，因多种干扰因素的影响，使测定值存在一定误差，如果测定方法

选择得当，可以较大提高测定精度，并能给测定工作带来方便。

2.对矿井通风系统进行正确的评价

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是矿井安全管理的重要途径。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。

3.通风机的合理选型

通风机是矿井通风系统好坏的重要指标，选择合适的通风机可以保证所选择的通风机满足矿井通风要求，并且通风机运转轴功率最小，节约能源，降低矿井生产的运转费用。在矿井设计时，通风机及电机设备都是按达产后通风容易时期和困难时期最大需风量、负压选型的。而投产初期生产范围小，产量低，有的矿井受地质条件限制影响，实际产量与设计产量相差较大，因此，可根据各矿实际要求分别采取更换低转速、小功率的电机方法，提高电机负荷率，实现经济运行。

4.建立合理的风网结构

合理的风网结构能使主要通风机与矿井风网最佳匹配，使矿井通风系统稳定、可靠，并且能够达到节能降耗的目的。矿井风网机构优化问题具体包括以下三个主要方面的内容：通风网络调节的优化，确定矿井各调节设施最佳位置，以使得矿井通风总功率为最小；风道断面的优化；网络结构的优化应较多采用并联巷道通风，减少角联，缩短通风流程。对老旧矿井通风设施进行调整，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。

5.主要通风机附属装置的优化

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。因此，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：

5.1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。

5.2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。

5.3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％。

三、结语

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事故时抗灾、减小事故扩大范围的重要保障。

参考文献

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