矿井建设通风系统节能技术措施研究

董鸣镝

【摘  要】煤矿节能会受到自然因素、技术因素、设施设备因素、管理因素等的影响。论文仅从节能技术中的通风系统入手，分析了影响矿井通风阻力的因素，包括生产布局、过风断面、地表和采空区内部漏风、局部阻力、井下构筑物的布局和数量，根据这些影响因素，从利用自然风压和改进风机效率、矿井通风路线优化、提高通风机运行效率、优化生产布局、减小井下构筑物风阻、解决漏风问题六个方面有针对性地提出矿井节能的技术措施，希望能为生产实际提供参考意见，实现低碳、环保、节能的目的。

【Abstract】Coal mine energy saving will be affected by natural factors， technical factors， facilities and equipment factors， management factors and so on. Starting from the ventilation system of energy saving technology， this paper analyzes the factors that affect the mine ventilation resistance， including production layout， cross-section， surface and goaf internal air leakage， local resistance， underground structure layout and quantity. According to these factors， the paper puts forward the technical measures of mine energy saving from six aspects， that is to make use of natural wind pressure and improve fan efficiency， optimize mine ventilation route， improve fan operating efficiency， optimize production layout， reduce the resistance of underground structures， and solve the problem of air leakage， it is hoped that this can provide reference for production practice and realize low carbon， environmental protection and energy saving.

【关键词】矿井;通风系统;节能;技术措施;影响因素

【Keywords】coal mine; ventilation system; energy saving; technical measures; influence factor

【中图分类号】TD724                                              【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）03-0165-02

1 引言

瓦斯、粉尘、高温等是影响煤炭安全生产的主要因素，要创造良好的生产环境，必须使空气中的瓦斯、粉尘等有害物质的浓度降到安全范围，温度降到适宜的范围，解决这一问题的途径就是通风。矿井通风系统是矿井生产系统的主要组成部分，是矿井生产系统的重要子系统。通风系统的主要设备是通风机、局部通风机及其附属设施。由于矿井老、旧、杂，设备多，部分风机运行效率低、能耗损失严重等问题。矿井通风系统合理与否，关系到矿井的安全生产，也关系到矿井的经济效益。对国内外历次煤矿重大灾害事故的发生、发展规律以及事故的原因分析可知，煤矿重大灾害事故的发生与矿井通风有着密切的关系，矿井通风系统不完善、井下用风地点风量不足、风流不稳定是导致煤矿重大事故的主要原因之一。因此，建立一个完善的矿井通风系统，保证矿井主要通风机运行工况合理、风流稳定、风量足够、风质合格，对保障矿井安全十分重要。

目前国内煤矿通风节能存在的问题主要有两个方面：首先是通风节能设备有待更新，负载率低，耗能大，维修保养不及时;其次是巷道断面设计不尽合理，影响通风阻力。

2 矿井通风阻力的影响因素

①生产布局。随着地质条件和开采规模的变化，矿井通风系统也随之发生变化。生产布局不合理必然造成通风系统不合理，对于一些井深、巷道长的老矿山，通风难度大的问题尤其突出。

②过风断面。由于涉及的巷道断面偏小，巷道失修，堵塞風路，增加通风阻力，平均风压明显上升、风量大幅下降，致使通风能耗大、费用高。另外，在总回风井和总回风局部地段发生铆钉、片板、泥水阻塞、通风设施撤出不彻底等，也会使矿井通风阻力增大，造成通风经济效益低，安全性差。

③地表和采空区内部漏风。要尽量不用带调节风窗的设施，提高有效风量。可利用导风板引风，利用空气幕隔风。

④局部阻力。局部阻力通常是在不同断面的突变处，在这些突变点风流会形成极为紊乱的涡流现象，造成风流的能量损失。因此在巷道转弯处设置圆弧光滑型导风板，使风流顺畅通过，从而降低局部阻力。

⑤井下构筑物的布局和数量也是影响通风效果的一个重要因素。矿山生产实践已经证明，通风构筑物的布置可以对井下风流起到调节作用。然而实际的矿山节能管理上，人们并没有充分认识到这一点，以至于在节能设计时不够重视，设计安装流程也不规范，导致构筑物在通风效能上没有体现其作用，串风、漏风状况时有发生，致使井下通风阻力变大，通风系统不能实现预期目的，耗能随之增加。

3 优化矿井通风节能的措施

3.1 利用自然风压和改进风机效率

自然风是大量存在的，季节和气候的不同，自然风也会发生很大变化，应当充分利用自然风，将其引入地下成为井下通风量，成为矿井通风动力的重要部分，这能代替部分风机通风量，减少能耗。然而，一旦自然风不能被很好地利用，就有可能引发矿难。因此，根据矿井地形，做好风压检测，找到自然风的运行规律，合理有效地引导自然风，才能实现通风、节能的目的。淘汰老式风机，改用新型高效风机，相较于旧式风机，新型风机的效率提高了近1倍，而且能耗大大降低。

3.2 矿井通风路线优化

包括缩短通风路线和风道优化。随着矿井深部的开采，通风路线逐步增加，通风阻力也在不断变化，对主干巷道的风流路线布置一定要做到合理、顺畅。当矿井处于后期生产时，尽量把多余的巷道及时封闭，尽量缩短通风路线，以降低整个矿井的通风压力。及时封堵清理废弃巷道，降低通风长度。在条件允许下，巷道应尽量设计成类圆形断面，还可以采用流线型通风结构筑物降低井巷通风阻力，还可以运用均衡风压的原理减少漏风，提高有效风量率。

3.3 提高通风机运行效率

从通风机选型、调速节能技术和通风机与通风网络匹配三个方面进行节能。

通风机选型时要选择合适的通风机和电机，在保证使用风量和风压的要求下，选择最优的调解方案和节能方案，重视运行的经济性。

通过调整通风机的风量和风压使其与通风网络相匹配，达到高效运行的目的。在风机允许的最大转速内，适当调整风机转速是个好办法。目前变频调速节能技术是比较普遍使用的技术，因此，可以考虑通过应用变频调速技术对矿井通风机进行改造，以实现节能的目的。

高效风机并不一定带来节能的效果，还取决于风机特性曲线与风网特性的匹配情况。需要通过技术测定掌握矿井通风阻力分布和主要通风机的运行特性，然后根据矿井需风量从改变主要通风机运行特性和风网特性入手，使风机运行合理，更加节能。

如果通风机正常工作供给的风量低于井下安全生产的用风量，应当调大通风机叶片安装角度，这样一来就可以增加通风机的供风量。

3.4 优化生产布局

通过优化生产布局，最大限度地减少采取和采掘工作面接续，实现合理集中生产，以利于采掘工作面接续。实行均衡配风是节能降耗的有效途径;充分利用废弃巷道增加风路或改变已有分支的连接方式;合理布置采掘面，使矿井两翼和不同采区间的配风尽可能接近于自然分风，减少增阻调解量。

3.5 减小井下构筑物风阻

正如前面所提到，矿井构筑物是影响通风效果的因素之一。矿井通风巷道立体面积越大，断面周长越短，越有利于减少通风阻力。因此，在巷道设计阶段就应当考虑这两个因素，最大程度地加大立体面积，缩短断面周长，以达到减少风阻的目的。巷道断面尽量设计为拱形，减少通风巷的拐弯数，同时指派专人定时清理巷道杂物，这都有利于减少风阻，实现通风节能。

3.6 解决漏风问题

扇风机性能良好，安装、维修简便，而且能耗较低，是我国矿井通风常用的机械设备。风门的质量直接影响是否漏风，因此，煤矿应加强对风门的检查和维护，安排专人负责，同时对废弃的采空区和风眼应当及时进行封闭。

4 结语

节约资源是我国的基本国策，节能也是我国可持续发展的一项长远发展战略。井下通风是保障安全作业的基本要求，在满足安全的条件下，节能就显得十分必要了。煤炭行业虽然是我国最重要的产能行业，但同时也消耗了大量的能源。本文从生产系统中的通风系统优化角度，总结了煤矿节能的措施，以期能为工程实际提供参考价值。

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