对确保煤矿通风系统稳定、可靠的探讨

【摘 要】井下通风系统做为重要辅助环节，是井下生产作业人员安全保障的基本系统，在煤矿生产中的作用不可或缺。可以说，矿井通风系统与煤矿井下火灾、煤尘及瓦斯爆炸等重大恶性事故的关系极为密切。只有选择并不断改进和完善通风系统，使之更加稳定与可靠，才能在煤矿生产过程中，源源不断地把地面空气及时输送到井下生产作用地点，从而有效地排除或稀释井下有害、有毒气体与粉尘，在为生产人员呼吸提供有保障的基础上，不断创造相对良好的井下生产环境、保障煤矿生产的安全及煤企经济效益。

【关键词】矿井通风系统

煤企的经济效益和矿井的生产安全与煤矿井下通风系统优劣息息相关。有效的矿井通风系统及其技术不但能够对灾害发生有效进行预，而且，一量灾害发生，通风技术还是消除、缩小和控制灾害十分重要的手段之一。因此，煤企必须要重视矿井通风系统的建设，使之具备较强的抗灾、防灾能力，使之在正常生产中能够及时有效地稀释和排除瓦斯，以预防煤炭自燃、粉尘和瓦斯爆炸的发生；而一但发生灾变时，能够最大限度地控制和减少事故危害范围和程度，为救人、救灾和恢复生产提供必要支持。

1、稳定、可靠是评判矿井通风系统是否有效的基本前提

随着现代矿进的建设，安全、高效成为煤矿企业努力追求的方向。而可靠性更高、稳定性更强无疑是评判矿井通风系统优劣，确保矿井生产高效、安全的基本前提，事关矿生生产能力与抗灾能力，与对矿生的生产安全的经济效益产生直接影响。

1.1煤矿井下通风系统稳定性探析

煤矿井下通风系统稳定性通常与主通风机台数、通风机设置的位置，以及通风网络的结构形式和风压大小有关。此外，井下局部采区风流稳定性，通常取决于局部采区通风系统的联接方式，及对角风路多寡和有无角联风路有关。

1.1.1风路的稳定性

通风系统风路的稳定性主要包括两方面内容：一是风路风流的变化；二是风流是否改变方向。煤矿井下通风系统的风路有普通风路与角联风路之分。对普通风路来说，通常产生变化的只是风流的大小，而在角联风路中，不仅风流大小可能发生变化，风路的方向也是有可能发生改变的。实践证明，通风系统如果存在大量的角联分支，可以降低总风阻，但角联分支过多，在发生井下灾变时可能会产生较大危害。

1.1.2对通风系统风流稳定性的探讨

不管从理论上，还是实践上看，探讨煤矿井下通风系统风流的稳定性均具有重要的现实意义。①只有以井下通风网络中各风道风量最优回归方程为依据，才能确保通风系统中影响风流稳定性的风路；②在具体的煤矿井下生产实践中，要保持通风系统风流的稳定性，首先应确保主通风机的稳定；③通过对矿井通风系统各风道的分析，确定影响系统风流稳定性主要风路之后，则应采取相应措施，将影响风路风阻尽量控制在安全范围之内，从而确保矿井通风系统风量、风质的稳定，进而为煤矿井下安全生产保驾护航。

1.2对煤矿井下通风系统可靠性的探析

煤矿井下通风系统运行可靠性主要体现在：能否维持井下生产所必需满足的清洁风量供应。具体来讲，通风系统的可靠性则应包括以下内容：通过通风系统的运转，在正常生产状态下，要以最经济方式为井下相应风地点提供能够保证质量的风流，以实现稀释或冲淡有毒矿尘或气体，为井下作业提供良好气候条件的目的；一量有灾变问题发生时，能够及时有效地对风量、风向进行控制，同时结合其它处治措施，以减小事故影响，为井下救灾和恢复生产提供支持。

通风系统的可靠性可通俗地解释为，通过系统风量的分配，使通风系统各部风阻符合进下生产的实际需求。煤矿井下通风系统各部（包括通风设施、巷道等）的空气动力阻力，是决定井下总入风量的主要因素之一，常用于确定分配通风系统风量的依据。这里需要注意的是：主要通风机工作状态能否保持稳定，并不超过规定范围，对于确保矿井生产的安全稳定意义重大。

综上，煤矿井下通风系统稳定性、可靠性包含以下内容：一是在一定条件支持下能够确保矿井内各采区的通风安全，并创造一个相对优良的生产作业环境；二是稳定可靠的通风系统应当是通风设备选择布置合理、系统简单实用、坚固可靠、串联风路少的，同时与已采区严格密闭分离，以防止粉尘和自燃的危害，从而有效提高抗灾能力；三是主风机运行稳定。主风机应当无喘振、故障少，且工况合理，多风井联合的系统各部间应无严重干扰现象。煤矿井下通风系统可靠性与稳定性是系统安全的重要特征，只有稳定性与可靠性的最佳结合才能为井下生产提供坚实保障。

2、影响煤矿井下通风系统可靠性和稳定性的因素分析

2.1通风巷道风阻变化的影响

按照矿井通风系统中巷道位置与巷道风流质量来划分，通风巷道可分成进风段、用风段与回风段几部分；在通风系统中，以巷道分支结构来看，又可划分为并联巷道、串联巷道与角联巷道三种。如果通风系统内只有并联巷道和串联巷道，则系统的风流稳定性通常较强，且更有保障。只有当系统内风机作用方向或是风机数量发生变化时，巷道分支风流才可能发生方向的改变。但对于含有角联巷道的通风系统，在某一分支风阻发生变化时，就有可能引发角联分支风流方向的改变。

在生产实践中，由于井下生产不断变化的影响，通风系统的采区阻力分布也是不断变化着的。当自然分风无法满足生产变化的需求时，为实现增强某一分支的风量时，常常需要加大另一分支的风阻，而由于该分支风阻发生变化，井下通风系统各分支风量的分配也会发生改变。在实践生产中，通风系统中巷道的风阻是经常发生变化的，且范围还较大。通常情况下，矿井巷道风阻的变化是有规律可循的，如特定巷道的风阻总是趋向增大，其变化范围为初始值至无穷大，此时巷道是完全隔绝的。巷道风阻变化影响通风系统的程度和通风系统结构、巷道位置、风机位置等通风系统布局关系较大。正是由于具有趋于增大的规律，巷道风阻常会导致通风系统整体风阻的增加，从而对通风系统产生一定的负面影响。

2.2机械通风动力的影响

煤矿井下通风的动力装置，按照其服务范围通常可分为：主通风机、辅助通风机与局部通风机三大类。其中主通风机通常需要为全矿或是矿井的某一部分提供风源；而辅助通风机则是为煤矿井下生产中特定工作面或采区提供风源，协助主通风机实现预期通风效果，以保证工作面或采区得到所需的相应风量；局部通风机通常是为局部区域如独头掘进的进巷提供风源的装置。使用局部通风机，相当于在矿井通风系统无法满足风量、风流需求时，添加一个分支动力源，以实现改变系统中风流流动状态的目的，从而提升矿井通风系统整体的稳定性。由于主通风机对矿井通风系统的可靠性和稳定性的影响最为直接，也最大，所以必须予以严肃对待。

煤矿井下通风系统中的主、辅通风机性能或数量如果发生变化，则必然会引起风机供风巷道风流的变化，而且还可能会导致通风系统中与之相关巷道风流随之产生变化。当通风系统为单主通风机时，在通风机性能有所变化时，系统内部各分支风流会随着主风机的变化而改变；当通风系统为多主通风机时，在某一主要通风机风量输出增大时，与其并联的了风网与风机的风量会减少，而与其串联的子风网与风机的风量则会增大。

在一个完整的通风系统中，若某条巷道增加了辅助通风机后，不但使用辅助风机的巷道会发生风流的变化，与之相通的其它巷道风流也会随之改变。对于增加辅助通风机巷道的闭合回路中，与辅助风机作用方向相同的巷道风量会增加，而与其作用方向相对的巷道风量则会减少。若辅助通风机风量较大，则可能还会引起相通并联巷道风流停滞、风量不足，甚至是风流反向的问题。

此外，一些风机外部工况的变化，如外部电网的谐波干扰、风机匹配不合理等问题也可能会对煤矿井下通风系统的可靠性与稳定性产生不利影响。

2.3通风系统构筑物的影响

通风系统构筑物主要有两类；一类为风门、风帘、挡风墙和井口密闭等隔断风流的构筑物；另一类则为风硐、导风板、风桥、调节风窗和反风装置等风流通过的构筑物。

通风构筑物对通风系统的影响是直接而明显的。如开或闭风墙、风窗、风帘或风门，就会对通风系统风流产生影响；对风桥而言，当分支中的局部阻力增大时，就会对通风系统产生影响。各构筑物基本都是通过改变系统中分支风阻来实现调节矿井通风的。

2.4自然风压的影响

自然风压也是影响通风系统稳定、可靠性的因素之一，其对风流稳定性的影响不但表现在影响风机工况点上，还可能引起风网中分支风流分配发生变化，导致某些风流较为稳定巷道出现风量停滞或减少，严重者还可能使风流反向。

3、合理构建矿井通风系统探析

3.1设计施工阶段矿井通风系统的合理构建

3.1.1合理选择矿井通风方式。一般来讲，由于初期投资小、井巷工程量不大的优点较为突出，新建矿井宜在建设初期优先选用中央式通风系统；如果矿井煤层易自燃、有煤和瓦斯突出的危险、热害明显，或是高瓦斯特征明显，则最好选择对角式通风或是分区对角通风形式；而若矿井有较大的旧面积，则宜在前期采取中央式通风形式，在矿井中风压趋于稳定后，再逐步过渡至并口通风，如此，则能够更好地使矿井通风系统抗灾能力得到有效提升。

3.1.2合理选择矿井通风方法。压入式通风方法，其显效虽较慢，较果却较好。且与抽出式通风方法相较，压入式通风方法具有更强的抗灾能力。所以普通非高瓦斯煤矿矿井可采用费用相对较低的压入式通风方法。虽然抽出式通风的费用相对较高，但由于其可在更短的时间内把混有瓦斯空气抽出，特别是在通风机因故出现停转时，可以有效减少采空区瓦斯的涌出量，所以对于高瓦斯矿井而言，应优先选择抽出式通风，以便于瓦斯的管理工作。此外，由于通风方法的选择还会对巷道空气的平均年龄产生影响，进而对通风效率产生较大影响，因此，应以矿井的实际情况为依据选择最为适宜的通风方法。

3.1.3合理布置采区的通风系统。作为煤矿井下通风系统的中心，采区通风系统的结构对矿井通风系统的可靠性和稳定性影响是极为重要的。因此，做好采区通风系统的合理布置是确保矿井生产安全的基础。基于以上认识，对于采区通风系统而言，应当尽量做到少漏风，以使风流稳定性得到保证，这对于提高矿井通风系统稳定性和可靠性是极为裨益的。

3.1.4优选主通风机。要选择适宜的主通风机，就必须以矿井实际情况为依据，使风机工况点尽量设置在高效区域。这样不但使井下供风要求得到满足，而且能有效降低井下生产费用。当然，选择合适的主通风机后，为使其供风质量有所保障，还要定期对其进行性能的测试。

3.1.5尽量使矿井通风系统的网络结构更加合理。矿井通风系统的网络结构怎样才算更加合理呢？那就是网络结构简单、风流阻力小、网孔数目少。同时，为避免在矿井采区或是两个工作面间角联风网的出现，也应恰当地对网络结构给予合理布置，才能确保风流的稳定。在实在无法避免角联风网络时，则应设置具体的通风管理安全措施，对角风路两节点前后风阻变化予以密切关注，这样才能使角联巷道的风流稳定，实现正常安全通风的根本目的。

3.2煤矿生产阶段通风系统的有效维护

3.2.1严格规范井下生产，对出现可能影响矿井通风能力情况时，如矿井、生产工艺、通风系统改扩建时，矿井通风能力会随之发生变化，这时就应进行矿井通风能力的重新核定，以有效避免超通风能力生产现象的出现。

3.2.2矿井通风设施要切实加强管理，使挡风墙、风门等设施的密闭质量有效提升，从而实现减少漏风，确保井下通风系统稳定的目的。此外，为便于管理，通风构筑物与风量调节的相关设施应该使之尽量地少。

3.2.3局部通风管理也要得到加强。局部通风机是确保采掘工作面正常生产的重要措施，所以应当采取有效措施，避免或减少局部通风机出现停风、停电现象。要知道，风机一但停风极易造成瓦斯在工作面的积聚，重启风机排出瓦斯时又可能会引起瓦斯爆炸事故，因此，实行“三专两闭锁”措施对局部通风机而言必须十分必要。

3.2.4巷道布置要规则，尽量避免急转弯，或是突缩、突扩等非直巷道的布置。生产中要对回风巷进行定期的清理与维护，以防止因顶板冒落而至巷道阻塞，使合理的巷道通风断面得到保证，从而确保风流的顺畅。

3.2.5通风系统应定期予以优化。如对通风系统的通风阻力定期测定，才能及时了解矿井通风阻力分布状况，才能采取合理而科学的措施对风量进行调节，从而保证各用风地点供风的正常。

3.3构建合理的矿井通风系统不可忽视应急事故的处理

随着矿井生产的进行，通风系统及其设施必然不断地发生着微小变化，所以，在设置通风系统时必须要留有一定空间。即在井下发生事故时，应有完备的救灾应急系统来满足救灾抢险工作的开展。矿井主要通风设备必须具备反风安全功能，且该功能应在事故发生十分钟内完成，反风后风压应小于反风前的40％以上，以配合矿井应急事故的处理。

结语

要保证煤矿生产安全，矿井通风系统是重要环节。因此，采取切实有效的措施，保障矿井通风系统可靠性与安全性，才能促进煤矿的安全生产和煤企持续、稳定的发展。

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