矿井通风系统改造技术探析

矿井通风系统改造技术探析

郝文豪

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摘要：矿井通风系统作为煤矿建设的重要组成部分，不仅会影响煤矿的生产效率和建设速度，也会保障员工井下作业的安全，对行业的后续发展有着长远的影响。随着我国开发建设的不断加快，对各种资源的需求也逐渐增加，通风系统也发生了重大变化。矿山行业要想与当今时代接轨，就必须重视通风系统的改造，从而确保矿山的安全生产，避免后续工作中的风险问题。

关键词：矿井通风系统；改造技术；探析

1 矿井基本概况

1.1 生产情况

该矿由日本天皇于1920年建造，并于1960年投入运营。设计生产能力45万吨/年，批准生产能力36万吨/年。目前，地下有两个生产水平，即-430m和-600m水平，10个掘进工作面，3个采煤工作面，1个备用工作面和3个生产矿区。主要开采太原系4、7、9-1煤层，厚度0.60～1.10m。

1.2 通风情况

矿井通风方式为中央分体通风，主副井进风，斜井回风，通风方式为抽出式。主风机型号为g4-73-11no28d，电机功率630kw。矿井所需风量5895m3/min，进风量6350m3/min，矿井负压3100pa，矿井等容孔2.34m2。矿井瓦斯绝对涌出量为2.58m3/min，相对涌出量为3.8m3/t，属瓦斯矿井。

通风状况综合分析：

山东天安安全检测技术服务有限公司对矿井通风阻力进行了测量。从实测数据来看，通风系统的综合阻力达到3265pa，矿井主扇风量为6600m3/min，特别是在通风网络最长的-430m水平南翼，回风段长度占通风网络总长的39.1%，回风段阻力占总阻力的71.1%。回风段阻力大，回风网络长。矿井进回风洞-430m南翼进回风洞高阻段进行了扩建，并喷涂了大截面。扩建总长度为2800m，并开挖了一条330m的新的600m水平新回程隧道。然而，由于南翼的通风网络较长，矿井通风系统的管理很困难。

2矿井通风系统改造技术的应用策略

矿井通风系统作为生产的重要组成部分，直接关系到效益、安全等方面，需要结合实际情况进行改造。以下将结合上述矿山总结技术策略。

2.1优化通风系统改造过程

矿井通风系统的改造更为复杂，涉及更多的标准和规范。因此，在改造过程中，需要将工作分为两个层次，以便合理安排通风设施。制定新方案后，需要发送至相关部门进行全面审查，然后进行调整，以解决通风系统的问题，改善矿井的通风条件。工作时，我们需要有目标、计划和遵循步骤。根据先挖潜、后扩、先易后难的原则，在各种方案中选择最优通风系统，优化方案风网的内部调节。如果我们需要购买新设备，我们需要对其进行审查。在实施最优调节的基础上，保证系统投入使用后的安全稳定。

2.2建立通风仿真系统

2.2.1 通风系统阻力测定

计算上述矿井的顶部通风阻力，在巷道的两个测量点各放置一个皮托管，用空气表测量两个测量点的表速，并从两个测量点获得相应的读数。试验采用电子差压计方法，将测量的基础数据与各种参数进行比较，然后检查温度和空气流量的绝对静压。皮托管布置在道路中心，管轴与风向平行。与竖井和巷道一起，在终点放置差压计，以测量两个测量点附近的空气流量，测量两个测量点的空气密度，并获得差压计之间的静压差和势能差。

2.2.2通风管理信息系统

该系统（MVIs）以求解和调整为核心，内部有一个矿井用气量计算模块。在实际应用中，可以实现通风网络的调整。在此过程中，应进行通风阻力测试，并结合实际情况进行回路计算和调整。然后将通风系统图形和数据无缝连接，并将矿井通风系统的阻力测试集成，为后续的模拟系统优化提供数据支持。基于网络共享数据，矿井和矿井通风系统无缝关联。在通风网络计算和调整中应提供系统图，然后在工作面中促进巷道长度变化的模拟；为了模拟新开挖的风井和回风井，需要做好地面主风机的选择和多风机联合运行的分析，在应用过程中对通风系统进行调整和评估，获得当前气流中的气体浓度，并最终生成仿真分析报告，为后续工作提供帮助。

2.2.3 通风仿真模型系统

绘制上述矿底图以生成系统图，并使用网络优化理论确保网络图的拓扑关系一致。然后，检查仿真系统图的连通性。经过反复调试和比较，对模拟系统的风量和阻力进行了调整，将误差减小到允许范围内。将测量数据输入MVIs后，需要检查当前系统中的数据是否缺失，然后将测量数据与矿井风量报告进行反复比较，以将测量数据的误差控制在允许范围内。如果出现问题，需要反复调试和确认，最终得到矿井通风仿真系统，提高后续应用的可靠性。

2.3制定系统改造目标

上述矿井的布局规划是在通风系统改造之前进行的，以确保该系统能够与现有生产系统相匹配。通过现场经验和前人的总结，目前系统需要增加风量，调整局部风量。为了避免矿井通风阻力过大的问题，风机容量应与实际生产相适应。通风系统布局不合理可能导致采矿过程中气流不稳定。因此，在布局规划中应注意通风网络结构。横截面积每增加33%，通风阻力就需要相应增加，总系数应控制在90%以上，使通风阻力与巷道长度成正比，以避免被动通风，并使通风系统的调整满足生产计划的需要。

2.4 通风系统安全优化

2.4.1空气处理

矿井通风系统考虑了事故后的通风要求，风量必须大于5次/h。设计中不能考虑最小新风量。处理需要在表面冷却器冷却后送至室内。根据传热公式，参数设置为t0=15.4℃，ho=42.1kj/kg，以保证室内基本无湿负荷，使室内相对湿度达到95%，从而承受全部室内热负荷。室内设置需要消除过热。在此基础上，需要确定室内状态点参数。根据实际情况，可选择137.4kw机组。

2.4.2 GIS室通风

在GIS室内，矿井通风系统分为两部分：正常通风和事故通风。为防止井下有毒有害气体埋置安全隐患，按4次/小时的通风量计算。设计中需要单独设置通风系统。气体绝缘开关设备室的通风可按连续运行进行设计，日常通风由较低的排气模式保证。在设计中，还需要双速风扇。紧急情况下，可开启高速工况下的通风，每天可开启低速工况下的通风。

2.4.3 节能设置

在矿井通风系统中没有风电场的情况下，有必要设置进风口和排风口，以了解矿井下当前所需的空气交换率，g=pm/[（cy-c J）]kg/h），进排气气流之间的空气温度影响很大。因此，有必要结合实际情况改变气流的方向和速度，使进排气流的流道合理。一般规定进气量约为排气量的60%。入口风机可设置为双速风机，以尽量减少排气轴对入口轴的影响，满足地下通风的实际需要。

2.5通风系统网络优化

矿井通风网络包括多个系统。在改造技术的实际应用中，有必要分析和掌握通风网络中的气流变化规律。如果整个矿井的风量Q一定，不考虑使用机械通风，则应求解主风机的最小风压和每个调节支路的调节量。当各风机负压相等时，应根据自然配风功耗进行改造，确定安装调节风挡的支路。在控制配风网络时，我们可以采取控制措施来平衡差异，计算几个子系统网络，通过调节装置将整个网络的电阻调平，最后使用分解解来解决此类通风网络的配风问题，使各支路风量成为已知参数，满足矿井通风系统的需要。

结束语

在了解矿井通风的基本理论后，有必要对通风指标进行测量，采用理论与实践相结合的方法，并将得到的求解结果用于指导矿井通风管理，从而进行相应的技术改造和优化。为了解决矿井供风不足和全矿用风不足的问题，需要对试验数据进行整理分析，用计算软件计算矿井各方案，并将计算风量和风压的误差控制在5%以内，经过上述改造后能够满足《煤矿安全规程》的要求。同时，对上述矿井在改造中进行了区域通风优化，充分利用现有连接巷道进行改造，并在矿井临时通风设施改造前调整分区布局，以尽量减少岩巷作业和揭煤作业。优化改造后的通风系统不仅可以有效缩短施工时间，而且可以改善整个深层的通风条件，希望能为类似工程提供参考。

参考文献

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