矿井通风系统优化设计与应用分析.pdf

当代化工研究 73 Modem Chemical Research I Q2020 10 技术应用与研究 矿井通风系统优化设计与应用分析 *张晓瑞 （山西阳煤集团翼城山凹煤业有限公司 山西043500） 摘耍煤矿企业是我国经济发展中的重点企业，矿井餉生产效率和生产质量直接关系到社会生产的效率，在矿井生产过程中，通风系统 是一个非常关键的设计环节，它的质量好坏直接决定着矿井生产的安全性与高效性，在具体丝生产过程中，为了保证矿井通风系统能够保 持最佳的状态，需要根据矿井的实际需求进行通风系统餉优化设计，本研究立足于学术研究内容，结合华北某矿井的相关内容对通风系统 设计的相关内容进行重点的阐述. 关键词煤矿企业；矿井；通风系统；应用；优化设计 中EB分类号TD72 文献标识码B Optimization Design and Application Analysis of Mine Ventilation System Zh a n g Xia o r ui Yic h e n g Sh a n a o Co a l In d ustr y Co ., Ltd ., Sh a n xi Ya n gme i Gr o up, Sh a n xi, 043500 Abstracts Coal mine enterprises are the key enterprises in Chinas economic development. The production efficiency and quality of coal mines are directly related to the efficiency of social production. In the process of coal mine production, the ventilation system is a very important design link. Its quality directly determines the safety and efficiency of coal mine production. In the specific production process, in order to ensure that the mine ventilation system can maintain the best state, it is necessary to optimize the design of the ventilation system according to the actual needs of the mine. Based on the academic research content, combined with the relevant content ofa mine in North China, this studyfocuses on the design of the ventilation system. Key words coal mine enterprise mine； ； ventilation system application optimal design 仁前言 煤矿资源一直都是社会生产和发展的重要资源，我国古 代就开始对煤矿资源进行开采和利用，新中国成立以来，我 国对于煤矿开采的重视程度非常高，煤矿生产一直以来都在 工业生产中占据很高的地位。但是煤矿资源属于不可再生资 源，为了保证资源的连续性我们必须合理地开采，煤矿开采 的周期比较长，而且在生产的过程中也会发生不断地变化， 尤其是井下地质条件的不可预见性对开采工作造成了很大的 影响。在矿井开采的过程中，通风系统的设计是一个非常重 要的内容，该系统的好坏直接关系到了矿井开采的秩序性以 及安全性等内容，是目前煤矿企业十分关注的问题，因此， 矿井通风系统的优化和改造设计，对于煤矿企业的发展具有 十分重要的意义。 2.华北某矿区通风设计概述 该矿区从整体规模上来说是比较大的，按照地势的由浅 到深将该矿区分为四期工程开采，第一期采矿工程中段为四 至八中段，设计高度在1500米至1850米之间，沿着矿体的走 向540剖面线。第二期为九至十三中段，高度为1500米至 1350米之间，共有5个中段，每一段的高度均为50米。第三 期为十四至十五中段，设计高度为1290米至1200米，中段的 高度也是50米。第四期在深部进行开采，其高度为1050米至 1180米之间，沿矿体走向575剖面线，在设计方面中第四 阶段和第二阶段的系统相互连接形成了比较完整的材料、运 输、通风系统。 在该矿井技术部门的引导下，矿井针对通风设备进行了 进一步的改造与优化，使用高效低耗能的设备和多级机站通风 的方式进行通风，并将通风系统改为“中央进风、东西两翼回 风”模式的压轴结合的多级机站通风系统，在矿山开采进入到 第二阶段的时候，开采中段开始下降，因此进风、回风路线都 相对增长，矿井的风阻变大，所以将通风设备调整为“中央进 风、西翼回风”的模式，使得整个通风系统的通风量以及电量 的消耗情况发生改变，从而适应矿区开采的需要。 西 部 j 53.2m7s 图1华北某矿区通风设计平面图 图2多级机站通风系统示意图 当代化工研究 Modem Chemical Research74 技术应用与研究 2020 10 3.通风系统的优化设计分析 ⑴通凤系统优化设计的竺要性分析 随着科学技术的发展与进步，矿井的生产系统也在不断 地换代升级，一些老旧煤矿均需要面临着通风系统的改造。 而且随着矿井生产力的扩大，原有的通风系统不能够与现代 化的生产系统相匹配，且矿井的扩区、延深开采都会使得原 有的通风系统发生巨大的改变。在对矿区的通风系统改造的 过程中要从现实出发，结合矿井的实际需求，统一规划，对 矿区内的通风设计进行综合性的管理，达到增加风量、降低 安全事故、实现安全生产的目的。 ⑵通风系统改造的基本要求分析 在通风机的装置设计中，从矿井通风系统的整体结构来 看，矿井的通风系统可以分为两个主要部分，其中包含矿井 的通风机装置和矿井的风网设置。两者有着明显的界限，其 交界点为风嗣中测压管的安装位置，进行通风系统的改造和 优化主要内容在于提高通风机的运行效率，在改造过程中应 当从不同条件、不同角度出发，采用综合治理的手段来提升 通风系统的适用性。在实际改造的过程中，矿井设计人员应 当从以下几个方面来考虑通风系统的改造离心式风机的调 速、通风机的安装质量、有效地降低矿井外部的漏风现象、 选择适合整个矿井工作量的电机设备。 L “ B1 1、集流器芯筒 2、一级电动机 3、一级叶轮 4、二级叶轮 5、二级电动机 6、扩散器芯筒 图3通风机装置示意图 在矿井的风网设计优化中，矿井的风网是非常关键的 一个部分，是矿井风流的通道同样也是通风机能量的主要场 所。在矿井风网的设计优化中，矿井的风网应当满足以下几 个方面的要求，首先需要将风网设计更加便捷化，从而保证 风的流速相对稳定，而且对于一些老旧矿井来说，废弃的巷 道和工作面应当及时地关闭，从而减少漏风量。在生产风区 的划分以及总体规划上应当保证各个生产采区保持相当的通 风阻力平衡，这样可以有效地减少设施的数量并且还可以降 低通风的阻力，在此基础上，要使得矿井的回风阻力、用 风、进风达到合适的比例。此外，要对矿井的内部结构加大 管理和维护，要根据实际需求来扩大断面，进一步降低矿井 的阻力。在调试通风系统的过程中可以适当地增加一些并联 风路，如果必要的话可以开凿出新的矿井巷并且制定出缩短 风流的相关流程。但是需要设计人员注意的是，矿井通风系 统的优化设计需要严格遵循矿井需要供风的原则。 在通风构筑物的设计与优化过程中，要遵循适度的原 则，通风构筑物的设置会随着矿井通风系统中构筑物时空的 变化而发生变化，尤其指的是数量上的变化，数量的变化可 以使得风网的结构发生显著地变化，这样也就会对通风系统 的通风参数造成了较大的影响。所以，从这个角度来说，构 筑物的设计与优化直接影响到风量的分配以及风流的控制方 面，因此，在实际设计过程中构筑物的数量应当尽量少，压 缩在合理的范围之内，构筑物太多的话会使得管理起来更加 地困难、导致了漏风现象的增加，长时间下去的话会使得风 流出现紊乱并发生失控的现象。除此之外，构筑物的优化与 设计同样还需要遵循行业内质量监督部门的相关要求，保证 其质量能够适应矿井通风系统的发展。而且，通风构筑物位 置的选择也具有一定的技巧性，需要从矿井的地质条件以及 经济成本等相关条件出发，同时还需要将自然灾害等特征着 重考虑在内，尤其是要对风门进行严格的管控，防止出现风 门的设置不当而造成自然失火现象。 总而言之，通风系统的优化与设计是一个全局性的工 作，是需要从矿井的实际特点出发，并严格遵循三匹配的原 则，实现调节设备与风向相互匹配、风机的能力与风网的质 量相互匹配、风网的阻力分布相互匹配，从而保证通风系统 能够为矿井的开采工作提供帮助。 4.结语 煤矿资源一直以来都是我国工业建设的重要资源，因 此煤矿的开采工作受到了社会各界人士的广泛关注。对于目 前国内的矿井生产情况来看，巷道年久失修、时间过长、安 全管理工作存在漏洞等都是共性问题，风机由于长时间的满 负荷工作损坏十分严重，而且随着矿井的生产而引发了各类 复杂的问题，从某种程度上来说，矿井通风系统的良好性直 接关系到矿井的建设速度，对于矿井未来的发展具有长远的 深刻影响，所以，改造和优化矿井的通风系统具有非常重要 的意义，本文从这个主题切入，结合华北某矿井通风设计的 相关内容对通风系统的设计要点进行了综合性地分析，希望 其中的一些观点能够为矿井通风系统的设计提供新的参考。 【参考文献】 [1] 陈明生，陈伯辉,沈斐敏.矿井通风优化评价指标体系权重 确定[J ].中国妥全生产科学技术,2018, 7 03 22-25. [2] 杨会明，谢贤平，陈一洲，杨时业.矿井通风系统优化设计计 算机系统[J ].金属矿山，2019 06 149-152. [3] 张七兵.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J ].能源 与节能, 2017 12 159-160. [4] 张黔生，谢贤平.基于最小能量原理的矿井通风优化研究 [J ].中国安全生产科学技术,2017 06 56-59. ⑸杨运龙，问孙军，白新民，武华，魏引尚.矿井通风困难时期 通风优化方案研究[J ].西妥科技大学学报,2016, 33 05 538-543. 【作者简介】 张晓瑞1988-,男，山西阳煤集团翼城山凹煤业有限公 司；研究方向煤矿通风、采煤技术及管理。