论矿井高效节能的通风措施

张凌 夏佳佳

摘要：目前中国矿井通风的效率较低、耗能高，提高矿井的通风效率、减少通风系统电能的消耗十分有必要。分析了矿井通风系统耗能增加的原因，并提出了一些矿井通风节能措施。

关键词：矿井通风；通风效率；高效节能

在煤矿井工开采时，矿井通风机是安全生产的核心设备，其主要作用是向井下输送足量新鲜空气和排出矿井内的废气。通风机的运行状态是根据布置的首采工作面确定的，然而随着矿井生产位置的变化，矿井风机效率会降低。矿井通风机是大功率用电设备，如果工作效率较低，大部分电能被白白浪费。这对于矿井生产是十分不经济的，也是不可取的。本文首先分析了矿井通风耗能增加的原因，然后给出了高效节能的通风技术措施，以此来达到降低能耗、节约能源的目的。

1 矿井通风耗能增加原因分析

煤矿矿机通风机设备耗能高、工作效率低，这是中国矿井通风中普遍存在的问题。其主要是由于矿井生产时的状况与矿井设计时的工作状况存在很大不同。造成通风机耗能增加的因素主要有以下几方面。

（1）矿井的生产规模和开采条件发生变化，造成矿井的通风网络发生改变。主要是指随着技术革新，矿井生产规模变大，这与矿井设计说明书的生产布局存在不同。由于生产规模的扩大和矿井的延深，矿井通风状况发生了改变，矿井通风阻力增加。而风机不能满足通风需要，导致风机的运行工况点发生变化，矿井风机处于低效率运行状态。这种情况一般发生在一些服务年限较长的矿井；

（2）矿井的通风阻力增加，导致风机耗能增加。巷道是矿井通风的主要通道，因此巷道的通风阻力对通风效率有着重要影响。巷道的设计不合理，如断面小、弯道多，容易造成通风阻力增加，矿井通风风量下降，风机能耗会增加，风机处于低效率工况点运行状态。此外，回风井、巷道表面的不光滑等情况也会增加矿井通风阻力。巷道通风阻力过大，不仅会增加矿井运行成本，还存在重大安全隐患，风量过低时矿井中有害气体会增加。

（3）采空区或地表漏风的增加，也是导致矿井风机耗能增加的主要原因之一。由于出现漏风，导致矿井的有效通风风压降低，风机运行的工况点会发生改变，风机工作效率降低，电能会被大量浪费。此外，由于矿井风机运行时间较长，风机已不能满足矿井通风需要，风机处于超负荷工作状态，工作效率较低，耗能也会增加。

2 矿井高效节能通风技术措施

为了降低风机的耗能，应提高矿井风机的工作效率。主要有两方面的措施：降低矿井通风阻力；提高风机的运行效率。下面分别介绍了改善矿井通风的几种技术措施。

2.1 降低矿井的通风阻力

降低矿井通风阻力的途径是采用周长较小的断面形状和增加巷道断面的光滑程度。其中改变巷道的断面方法效果最明显，但实施起来难度最大。因为井下巷道较多，改变其断面形状是不经濟的。在巷道弯道处增加导风板也可有效降低矿井的通风阻力。

矿井通风路线过长是目前矿井通风系统阻力增加的主要原因。随着矿井向深部延伸，通风线路会不断增加，导致了矿井通风阻力增加。因此，矿井在整体设计和生产时，一定要对矿井的通风路线进行合理设计，来减小矿井的通风阻力，尽量做到合理、顺畅的通风环境。对于废弃或多余的巷道，一定要进行处理，保证风流能以最短的距离到达用风地点，从而提高矿井通风效率。

采取有效措施减少巷道漏风量，降低矿井通风阻力。漏风虽然不能直接增加矿井通风阻力，但漏风的存在降低了通风风压，间接增加了矿井通风阻力。针对这种情况，可采取通风构筑物来减低通风系统中的漏风，改善矿井的通风效果。在选择构筑物时，构筑物的气动性能优良、阻力要小，例如风桥、流线型扩散塔、导风机等。在井下通风系统中的风量集中地段和高风速局部地段，使用通风构筑物减少漏风比率，降低风机的能耗。

巷道的通风阻力和巷道的断面周长成正比，而巷道断面面积的立方与通风阻力成反比。由此可见，选择合适的巷道形状比增加巷道的断面更能降低矿井的通风阻力。因此，巷道断面的摩擦阻力的系数要小且周长也应较小，在有条件的情况下，巷道要尽可能采用拱形断面。在设计巷道时，尽量不要让巷道出现拐弯，特别是直角弯。在通风的主要巷道内，尽量不要摆放杂物，以免减少矿井的有效通风面积。风桥、断面变化的位置、巷道拐弯位置、巷道分叉处、扇风机扩散器及调节风窗等都会导致局部的通风阻力变大。所以，在大小程度不同的巷道断面连接点要做成逐渐扩大或逐渐收缩状态，且设置导风板引导风流。

2.2 更换主扇风机

矿井主扇风机是整个矿山的呼吸器官，是煤矿井下正常生产的核心设备。目前，中国的矿井通风风机的工作效率很低，而矿井通风风机所消耗电能占矿井机电设备所消耗电能的一半以上。因此可见，当矿井风机工作效率很低时，大量电能被浪费了。当主扇风机的性能和矿井所产生的通风阻力相匹配时，风机通风效率较高，工作效率最高可达到90%以上，即在全压工作状态下，风机的运行状态较好。现在的矿井大多都采用的老式矿井主扇风机，这种风机结构简单，便于检修和安装，但耗能较高。而目前新的高性能新型风机，在相同条件下耗能是老式风机的一半左右。因此，在有条件的情况下，可以对老式通风机进行更换，满足矿井安全高效生产的需要。为了保证井下通风系统的安全性和连续性，还可以对扇风机进行改造、简化机械调节，避免机械调节与电机轴的同心度差造成电机烧毁从而引发的重大事故。

2.3 充分利用自然风压

自然风压是大气本身的压力，其大小会随着季节和气候的变化而变化。自然风压是矿井通风的主要动力，如果自然风压异常可能会造成矿井通风事故。因此，掌握自然风压的变化规律，并对自然风压进行利用十分有必要。在正常安全生产过程中，主要表现在要根据自然风压的大小合理调节风机的工况点，来满足矿井通风需要。且降低通风设备的通风能耗，节约通风系统的通风成本。

3 结语

矿井通风系统是矿井安全生产的基本保障，在保证通风系统可靠性的条件下，提升通风效率也十分有必要。通风机是矿井生产的主要耗能设备之一，如果能提高其工作效率，不仅能改善矿井的通风状况，而且还能节省大量电能，增加矿井的经济效益。主要可从两方面改善矿井的通风效率，即降低矿井的通风阻力和提高矿井风机的工作效率。提出了一些矿井通风高效节能的措施，可以为有关人员提供参考。

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作者简介：张凌，男，汉族，1977年出生，安徽淮北市人，毕业于安徽省煤炭工业学校，地下采煤专业，大专生，助理工程师，主要从事煤矿通风安全技术管理工作。