日常管理中降低通风阻力的路径探析

介小文，张 煜，李广红，齐 铭，成高飞

(陕西煤矿安全装备检测中心有限公司，陕西 西安 710001)

0 引言

通风是矿井日常生产过程的基本保障，可以为井下作业人员提供新鲜空气，同时稀释、排出有毒有害气体和粉尘，是矿井保障生产和安全必不可少的部分[1-3]。在矿井通风过程中，由于风流内部粘滞力和惯性力、井巷壁面的阻滞、障碍物的扰动，而引起机械能损失，这部分损失的机械能就是矿井通风阻力。一个矿井从建井到开采结束，井下通风系统也会随着矿井开采的变化而变化，每一次变化和调整都会对矿井通风阻力产生影响。矿井主要通风机为全矿井通风提供动力，主要通风机要克服矿井通风阻力，并为全矿井提供足够的新鲜风流，所以矿井通风阻力的大小对矿井主要通风机存在着很大的影响[4-6]。在矿井通风系统日常管理过程中会有许多细节需要注意，每次通风系统调整时，也会有多种调整方案可供选择。如何做好通风系统日常管理，以及通风系统调整时选择哪种方案，都应将最大限度降低矿井通风阻力、对矿井通风系统当下和长远会更有好处纳入考量范畴。

1 转变简单草率的通风管理观念

在通常的矿井通风系统调整中，多数情况下会选择最方便的调整方案，或者根据风量需求随意调整，达到目的即可。要达到风量需求会很容易实现，而且会有多种选择，但简单草率的调整方式对一个要存在几十年的矿井通风系统并不是一个好的选择，特别是在矿井通风困难时期会更为明显。如果在日常的通风系统调整中，将对矿井通风阻力的影响考虑进去，那么就会有不同的结果。为了使矿井通风阻力尽可能的小，每次通风系统调整时，选择使矿井通风阻力最小的方案，就会成为最佳选择。一个矿井的通风系统调整会有很多次，每次选择通风阻力最小的方案，积少成多，在矿井通风线路变长，通风系统变的复杂的时候，矿井通风系统就会处于最佳状态[7-9]。所以，将通风阻力的概念纳入矿井通风的日常管理当中，对矿井通风系统的当下和将来都会有许多的好处。比如当矿井通风阻力小时，各处通风设施前后的负压就会相对较小，矿井主要通风机负压也会小，主要通风机的负荷也会变小，负荷小了，对主要通风机的使用寿命、修理维护等方面都有好处，也会比较节能。

2 通风设施的作用及对通风阻力的影响

2.1 通风设施的作用

随着矿井的开采，矿井通风系统会一步步变得复杂，通风路线也越来越长，为保证通风系统稳定、符合矿井生产需求，构筑通风设施也就成为矿井通风系统日常管理的重要内容[10-12]。在日常矿井通风管理中，在进风巷和回风巷之间，都会构筑通风设施(也称通风构筑物)。该设施的作用就是控制和引导风流，使风流定向、定量流动，保证风流符合矿井的生产需求。通常情况下在矿井每一处进风和回风交汇处都会构筑通风设施。通风设施对矿井通风阻力的影响是非常明显的，风门、调节风墙的作用会使多数风流流向更远处，只需要满足风门、调节风墙巷道处最低风量即可，要严格控制过风量；密闭的作用是隔断风流，使风流完全不通过该处巷道；风桥是进风巷与回风巷出现水平交叉时，为使进风和回风隔开而产生的通风设施，风桥会使风流流经路线稍有加长，局部通风阻力明显增大。风门、调节风墙、密闭均是为满足更远通风路线或者更大通风阻力路线上生产对风量的需求、提高风量利用率而产生的通风设施；风桥则是在设计上一旦出现就无法避免的通风设施。

2.2 通风设施对矿井通风阻力的影响

风门、调节风墙、密闭、风桥，这几种矿井主要通风设施虽然在矿井生产过程中无法避免，但从通风阻力角度讲都属于井下通风的障碍物，都会使矿井通风阻力增大。当矿井只有一条通风路线时，如图1、图2所示，图1未在进风和回风之间构筑通风设施，图2在进风和回风之间构筑通风设施，图2的通风阻力会大于图1通风阻力，将图2中的通风设施拆除，不会影响矿井的正常通风。当矿井有多条通风路线时，如图3、图4所示，假设第n条通风路线阻力最大，图4在第n条通风路线上构筑通风设施，图3未在第n条通风路线上构筑通风设施，图4的通风阻力会大于图3的通风阻力，将图4中第n条路线上通风设施拆除，同样能达到矿井生产对风量的需求，而且在其他通风路线上对通风设施漏风率的要求还会更低。从降低矿井通风阻力的角度出发，在矿井通风阻力最大的路线上可以不构筑通风设施。在矿井通风阻力最大路线上去除通风设施，相当于减少通风系统中的障碍物，也就减小了矿井通风阻力。

图2 一条通风路线上构筑通风设施

图3 多条通风路线

图1 一条通风路线

图4 多条通风路线上构筑通风设施

3 其他方面的日常管理

3.1 井下富余风量管理

当矿井某一时期风量有富余时，富余风量流经路线越长，消耗能量就越大，无形中就增大了矿井通风阻力。矿井主要通风机要克服这部分增大的通风阻力而做功，增大了矿井主要通风机的负担，增加了能量消耗。这部分为克服富余风量产生的通风阻力所消耗的能量，其实就属于矿井主要通风机所做的无用功的一部分。为了避免矿井主要通风机做更多的无用功，为了降低矿井通风阻力，可将富余风量通过最近通风路线放入矿井总回风巷，避免富余风量流经路线更长，增加不必要的通风阻力，同时也让矿井主要通风机负荷变小，也有利于节能环保。

3.2 材料和物品运输、存放管理

矿井生产过程中会有大量的材料和物品需要运送和使用。在日常管理中，如果在大量的材料和物品迟迟不能运送到指定地点，长时间停放在主要通风巷道中，会影响有效通风断面，增大巷道局部通风阻力。另外，井下不论是日常使用的工具、存储备用或者即将使用的物品和材料都需要在不同的地点存储堆放，如果这些材料和物品随意摆放，杂乱无章，那对本来就空间有限的矿井来说是一种灾难，不光影响井下通风，增加了矿井通风阻力，还影响井下作业的正常顺利开展，大大降低了工作效率。所以，加强井下材料和物品的运输、存储管理也是井下通风系统日常管理的重要内容，对降低矿井通风阻力有着重要影响。在矿井日常管理中，缩短材料和物品运送时间，避免材料和物品在运输过程中长时间在主要通风巷道停留；尽量避免在主要通风巷道堆放材料，将井下待用材料整齐的堆放在硐室、联络巷或者专用存储点，更有利于降低矿井通风阻力，便于井下通风系统日常管理。

3.3 主要通风机及其附属装置管理

矿井主要通风机是矿井通风系统的主要动力，加强主要通风机及其附属装置的管理，降低矿井主要通风机负压，对提高矿井主要通风机效率至关重要。矿井主要通风机选型与矿井实际需求要相匹配，主要通风机叶片角度与井下通风阻力、井下实际风量需求相符合，均能提高矿井主要通风机的效率。风硐、闸门、扩散器、防爆门等都属于矿井主要通风机的附属装置，附属装置布置合理、降低阻力、减小漏风，都能降低矿井主要通风机负压，提高主要通风机效率。在主要通风机日常管理当中，从降低主要通风机负压角度出发，加强日常维护，对各个附属装置加强巡查，遇见问题及时处理。

4 结论

(1)改变简单草率的通风系统调整观念，充分考虑通风阻力的因素，在每次通风系统调整时，选择能使通风阻力最小的最优方案，也能使伴随矿井始终的通风系统时刻保持最佳状态。

(2)为了符合矿井生产需要，通风系统会变得复杂，通风设施就是必不可少的存在，通风设施也成了矿井通风阻力增大的重要因素。在通风阻力最大路线上，不构筑通风设施，会更大程度降低矿井通风阻力。

(3)矿井富余风量从最近通风路线进入总回风巷，更合理的管理井下材料运输、存储等，都对降低矿井通风阻力有好处，也都是矿井日常通风管理中可以做到的。做好矿井主要通风机及其附属装置管理，能有效改善主要通风机的负压，有助于主要通风机长期有效运行。