摘要：通风系统的运行质量对矿井的生产有着重要的影响。因此，煤矿企业应重视通风系统的优化改造工作，确保煤矿的生产效率。本文通过矿井通风系统优化改造后，减小了通风阻力，提高了主扇的运行效率，并且投运变频器后转速降低，轴承的机械损耗少，设备的维护工作量大大减少，经济效益较为明显。
关键词：煤矿矿井；通风系统；问题分析；解决对策
随着开采的推进，矿井深度越来越深，开采线路也越来越长，对于通风系统的要求越来越高。很多老矿还是没有对原先的通风系统进行改进，导致采用原先的通风系统通风出现通风阻力增大，通风气流分配不均匀的现象，有的地方甚至出现死角不能正常通风，有时候在采煤过程中瓦斯浓度超标很容易出现瓦斯爆炸现象，威胁矿井工人的生命安全。
一、煤矿矿井通风系统的问题分析
1.摩擦阻力
摩擦阻力就是风流通过井巷时，在流动过程中必然受到固定墙壁的限制，从而造成内外摩擦而产生阻力。一般情况下，空气流体运动时就会出现两种不同状态，即为层流流动与紊流流动。因为流层为流体各个层的质点互相不混合，而呈现出流速状态，形成有秩序流动，各个流速质点并没有进行能量交换。当流体运动时，假如遭受某种因素影响，让紊流与层流流体的质点相反，即使维持总流的方向保持不变，而流体的内部必定会存在时在时消失的涡流。
2.局部阻力
当风流流动时，因井巷边壁条件发生变化，在局部地区风流必然会遭受局部阻力的影响与破坏，势必会影响风流的流速，主要是造成流速方向，大小以及分布上发生变化，导致风流自身就遭受巨大的冲击，形成紊乱涡流，势必会对风流能量造成损失，而这种风流通过局部地点，必然会对能力造成损失，这种就称之为局部阻力。在这种概念基础上，分析通风系统运行时的风流运行情况，确定能够遭受局部阻力比较多，例如巷道断面变化、巷道交叉处、巷道拐弯处及巷道交汇处等等。一旦出现局部阻力情况，通风系统运动就会遭受影响，影响通风换气的效果。
二、解决煤矿矿井通风系统问题的对策分析
1.降低摩擦阻力对策
（1）降低摩擦阻力系数。在设计矿井通风时就要合理选择支护方式，尽可能降低摩擦阻力系数。比如锚杆、钢带等等各种方式。在进行施工时一定要确保施工的质量，尽量使用光面爆破技术，通过施工将巷道的墙壁变得光滑平整，而墙壁上的凹凸度必须要达到相应标准，要控制在50mm内。在巷道中采用支架，就必须要注意支架施工的质量，支架不仅要整齐，还要确保刹帮背顶，同时还必须要达到支护的密度。如果支架被破坏就要及时修复，失修率必须控制在7%内。
（2）合理选择井巷风量。从上面公式来看，摩擦阻力和风量平方呈正比关系，所以在设计通风时，绝对不能够随意更改风量，不要认为风量越大越好，在确保井下各个用风地点所需风量情况下，应该尽可能降低风量。挡掘进初期，通风上采用局部通风机时，就需要控制风量。对主通风机工况及时进行调节，降低井道中富裕总风量。防止巷道的风量太集中，要尽量让矿井中总进风量早分开，总回风晚汇合。
（3）选择周界比较小的断面。当巷道的断面相同时，采用圆形断面其周长最短，其次就是采用拱形断面，周长最大莫过于矩形与梯形。因此在设计通风系统时，立井井筒就要采用圆形的断面，而石门、斜井及大巷等各种主要井巷必须要拱形断面，对于次要巷道就没有必要非用拱形断面，可以采用梯形和矩形断面。
（4）确保井巷的通风断面。从前面的计算公式来看，摩擦阻力与通风断面3次方之间存在反比关系，因此扩大断面就能够有效降低通风阻力。挡通风量处于恒定时，巷道的断面就必定会扩大到33%，就能够降低一半的通风阻力，这种措施常常被使用在通风线路上，而且是高阻力段，发挥其减阻的作用。当遭到经济和技术条件限制，无法任意扩大巷道的断面时，可选择双巷并联的通风方式。
（5）减少巷道长度。从计算公式来看，因为摩擦阻力和巷道长度二者呈现正比关系，所以通风系统在可以满足开采所需情况下，就要尽可能降低风流流过的长度。
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（6）采用并联风道通风。在矿井的通风系统中，可以采用并联风道，使用并联风道后矿井通风的风阻。
2.局部阻力
出现局部阻力的原因，就是因为局部阻力的巷道断面发生变化，从而造成井巷的风流速度大小、分布及方向发生变化。因此就必须要采用措施降低局部的阻力，改善断面的变化状态，降低风流，所采用的措施比较多，但是主要措施有如下几种：
（1）尽可能降低存在局部阻力点的数量；在矿井下就要尽可能少用直径较小的铁风桥，尽可能减少风窗的数量，还要让巷道断面尽可能均衡，降低断面比值。
（2）当巷道连接不同断面时，就应该将连接边缘设计成斜线或者圆弧型；巷道拐弯时，设计转角要尽可能小，越小越好。尽可能不用直角弯。巷道中尽量不要出现突然分叉与突然汇合，而分叉与汇合处内侧均应该设计成圆弧型或者斜线。
（3）降低局部阻力点上风流速度，降低巷道平面的粗糙程度，从而降低风流速度，有效降低阻力。
3合理选择矿井通风方法
首先是矿井的通风方法的选择，目前存在的通风方法一般是三种，分别是抽出式、压入式以及抽出压入混合式，由于瓦斯气体的密度一般比空气大，所以如果矿井开采主要是在浅层开采，一般选择压入式进行通风，其余情况一般都采取抽出式通风方式，而混合式通风方式不经常采用主要是因为这种方式设计复杂，实际应用较少。
4合理选择矿井通风方式
其次是对矿井通风方式的选择，目前采用的矿井通风方式主要有三种，分别是中央并分列式、两翼分区对角式以及混合式。在选择通风方式的时候要严格按照矿井的多个条件综合分析计算之后来选择，必须符合经济性、技术合理性以及安全性，主要需要考虑的条件如矿井的存煤量、地形、井田面积和瓦斯等级等。两翼分区对角式一般用在井田面积较大的煤矿矿井中，对于煤层的斜度大、煤矿埋藏较深且井田面积不大的场合宜采取中央并分列式通风方式，这种通风方式也存在很多缺点，由于通风线路是折返式，所以存在通风线路长的问题，气流阻力大，有时候还会出现气流泄露的情况。对于一些老矿井则选择采用混合式通风方式，防止出现气流不通畅的情况。
5完善通风网络
第三个是对于通风网络的改善，矿井的通风网络一般存在简单通风网络和复杂通风网络两种，简单通风网络不含角联风路，复杂网络则包含角联风路，角联风路必须简化才能保证矿井内的通风环境，所以完善通风网络的首要任务是简化角联风路。
6科学设置通风设施
矿井内部由于安全考虑一般会设置通风设施来辅助通风，但是由于矿井内部空间有限，以及考虑经济成本，应该尽量少设置通风设施，在设计的时候首先应该让矿井的风路尽量能够保证气流均匀流通，如果实在是不能保证气流均匀的则设置通风设施。
7保证矿井足够的通风量
矿井的通风量也是保证矿井内部安全的一个条件，矿井通风量需要保证的结果是矿井内部的易燃易爆气体或者粉尘能够降低到一个安全的浓度，这样才能确保矿井工作人员的安全，进行安全开采。
结束语
从通风系统构成及其应用实际情况来看，在相对特殊的煤矿生产环境中，容易受到多种因素的影响，导致各种问题的出现，降低煤矿生产的安全性，甚至引发安全事故。应首先明确通风系统电阻问题，确定是摩擦电阻造成的还是局部电阻造成的。其次是针对具体的电阻问题，提出适合有效的措施加以处理，从而解决摩擦电阻或局部电阻问题，以便使通风系统恢复最佳状态，良好运行，为高质高效的采煤奠定基础。
参考文献
[1]何兴，李康来.煤矿矿井通风系统问题分析与解决对策[J].中国新技术新产品，2012（3）.
[2]陆刚，韩可琦，肖桂彬，等.矿井通风系统可靠性的模糊综合评价[J].采矿与安全工程学报，2008，25（2）.
论文作者:高正军,王传强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
标签：矿井论文; 阻力论文; 巷道论文; 断面论文; 风量论文; 局部论文; 通风系统论文; 《基层建设》2019年第19期论文;