煤矿通风系统的安全性及优化设计许成才

煤矿通风系统的安全性及优化设计许成才

许成才

河南平宝煤业有限公司河南许昌461714

摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，各领域对煤矿资源的需求大幅度提升，使得煤矿资源的开采量及开采深度增大。但是近年来，煤矿安全事故频繁，大部分因煤矿内部通风不畅导致。由此，人们对煤矿通风系统的安全与稳定有了更高的关注度。本文将具体探究煤矿通风系统安全性及稳定性，分析通风系统的优化设计，以为相关单位提供一些借鉴。

关键词：煤矿通风系统；安全性；稳定性；优化设计

煤矿通风系统是一个各项设施齐全的完整性系统，包括控制设施、动力设施、通风网络等等，因为煤矿井下作业环境恶劣，污浊空气难以有效排除出去，为保证外部新鲜空气顺利在井下流通，将污浊空气顺利排出取，营造更为舒心的井下作业环境，就需要使用到通风系统。可以说，煤矿通风系统运行是否稳定、安全，对煤矿企业的经济效益获取、职工安全有着直接关系，只有保证煤矿通风系统运行安全、稳定，对其进行优化设计，才能最大限度的将事故减少，保证生产的持续与稳定。下面将对具体内容探究。

1.煤矿通风系统安全性与稳定性措施

1.1煤矿通风系统的安全性

日常工作中，需要定期查看煤矿通风系统运行状况，对相关设施进行检测，保证各项设施运行稳定，各参数正常。矿井巷道是否能持续具备清新的空气及风量与矿井下通风网络风量是否可以按照规定要求分配有关，同时这也是用来衡量通风系统工作能力的一个重要条件。首先，各个开采区域保证都能输送到新鲜空气，不能因为节省成本，而减少某个开采区域的输送；其次，保证各个开采区域均具备较好的气候条件；保证随时控制各种粉尘及其他有害物质，使其能够随时在标准范围内；随时对风流方向、分量等进行有效控制，避免一旦发生安全事故而出现难以控制的局面。此外，因为井下作业任务重，很少会特意关注通风系统运行情况，经常会出现某些设施突然失灵或者老化问题，使得参数发生改变。作为一个动态变化的系统，通风系统随机性特点显著，煤矿生产发生改变，通风网络也会随之变化，这种变化的出现，将对系统其它参数产生一定影响。

1.2煤矿通风系统稳定性

保证矿井各个分支持续稳定，这样才能使通风系统运行更加顺畅，一旦分支风阻出现变化对于煤矿通风系统来说，首先要保证需要用风的工作区域送风量达到规定标准。通风系统网络分支风量变化、风流方向变化，这些都是影响风流稳定性的关键因素，如果因某些原因风阻出现改变，最先影响到的就是风量大小，同时还会将风流方向改变。因为煤矿井下作业环境恶劣，通风结构会受此影响时常出现变化，使得通风系统整体情况较为复杂。比如，通风系统中有着非常多的网络节点，分支也众多，矿井巷道长度可以达到200km，开采区域多达达到上百个，通风设备往往需要几十个甚至几百个。由此可见，通风系统运行能否稳定，将直接决定开采效率及效果。

2.煤矿通风系统优化设计

2.1传统通风系统设计

传统的煤矿通风系统构成比较简单，由通风机（1号通风机与2号通风机）、主风门、检修风口结构几部分组成。一般情况下，处于打开状态的是检修风门，如果通风机运行能够稳定，主风门将处于开启状态，然后进行倒机，将1号通风机关闭，开启2号通风机。一般来说，存在一段停风时间，在倒机的过程中，如果关闭1号通风机，会因故障导致2号通风机难以顺利启动，这样就容易出现瓦斯聚集，埋下安全隐患。

2.2优化方案

随着PLC自动控制技术的发展，在各领域应用日趋广泛，将PLC自动控制系统应用在煤矿通风系统中，可以大大提高通风效果，保障系统运行安全与稳定。两台通风机均稳定运行状态下，假设检修风门处于打开状态下，将主风门开放，关闭平式对空风门，输入给PLC，将主风门及平式对空风门开关信号，然后再将系统中交流接触器的辅助触点信号输入给PLC，包含每一个通道的通风机交流接触器。按照以下过程倒机：先开机运行1号通风机并开启主风门，全部关闭平式对空风门，让2号通风机处于关闭状态，平式对空风门、主风门也全部关闭，然后将2号平式对空风机开启，连同通风机一起打开，再将1号平式对空风门开启，关闭1号主风门及2号平式对空风门，再关闭1号风道通风机及1平式对空风门，最终将整个倒机过程完成。以上过程均由PLC自动控制，大幅度将通风系统运行稳定性与安全性提高了。

除了采用自动化技术以外，还要在设计中考虑到地质条件、生产规模等的变化，因为这些都会影响到通风流量，要想保证通风稳定，就必须调档，对通风系统，保证能够快速切换在调档过程中，但是很多时候无论怎么调档，旁支通道都会出现改变，还有一些通风机会出现随意关闭或者启动的问题，由此，在进行档次变换时，必须要先检查确认每一个部件都没有问题以后再进行。

3.煤矿通风系统优化设计案例

3.1概况

某煤矿，回采工作面采用的是U型上行通风方式，经由采面运输顺槽进入风流，经由风斜井将空气排出。矿井的总进风量为3582m3/min，总回风量3962m3/min，扇风机工作风量为4024m3/min，有效风量为78%。矿井当前通风阻力在不断增大，使得矿井负压持续增大，出现风机不匹配的情况，此外，采区内部风量较为紧缺，不能有效的释放瓦斯，经常出现瓦斯超限的情况，威胁到工作人员的安全。并且在机械化水平不断提高下，对温度、风量也提出了更高要求。对现有的通风系统优化改造显得尤为必要。

3.2优化设计方法

此次优化采用阻力测定技术、网络解算技术等，通过这些技术结合流体力学中相关原理，将通风特性曲线得到。需要达到的技术指标为：负压指标及安全指标，即负压能够控制在2500Pa以下，风量增加500m3/min。安全指标中，最为重要的是避免瓦斯超限。此次提出两种优化方案，均是结合施工条件、成本节约两方面内容考虑。方案一：增加一个回风井，并增加两条回风巷道，将“三进两回”的通风系统形成，然后对原有的专用回风进行扩建与维修。方案二：对主风井的主扇风机进行更换，扩修副斜井的下段及暗斜井的下段，将进风断面增大，进而将进风量增加。为了能够将通风阻力减少，进一步扩修回风井与专用回风巷道。对两种方案可行性进行比较，发现方案一辅助工程更少，但工期较长，成本较高；而方案二工程更为简单，成本更低，但是辅助工程量较大，施工不集中。最终将方案二作为此次通风系统改造设计方案，以为该方案近期可实施，并且能够将现阶段的煤矿生产需求满足。

结束语：

总而言之，煤矿资源是各领域生产不可或缺的能源，保证煤矿资源开采的顺利与安全是关键。而要想实现这一点，就必须保证煤矿经下通风系统运行稳定与安全，不断对系统进行优化改进，减少通风系统运行过程中的故障或者安全事故。同时，针对频繁出现的故障或者事故，还要加强各项管理工作，做好日常检修与维护，控制好各项参数运行稳定，推进煤矿开采工作更为有序、稳定进行。

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