摘要：我国煤矿大多是通过井工开采，而矿井通风是煤矿井工开采的基础。为了保证煤矿井下开采的安全性，矿井通风系统必须处于最佳运行状态。在开采过程中，矿井通风系统的运行状态会发生改变通风效率降低，因此必须对矿井通风系统进行优化。在煤矿开采过程中，相对于生产初期矿井的通风网络发生了巨大的改变，矿井通风网络变得复杂，矿井通风阻力增加，巷道漏风严重，局部供风量严重不足，通风调节困难。由于煤矿井下恶劣的生产环境，一些矿井通风设施在使用时发生了老化，或者通风设备的容量不能满足矿井通风的整体需要。
关键词：煤矿开采；矿井通风；通风阻力；降阻
引言
通风十分重要，会直接影响到其安全生产，在开矿中会出现很多的有毒气体以及粉尘，要是无法及时的将这些排除，那么就会影响到煤矿的安全生产和矿工的身体健康，所以，及时的排除有毒气体以及粉尘十分重要，要确保矿井的通风是正常的，矿井通风要花费很多的电能，这就需要思考怎样在节约能源的基础上，确保矿井的安全生产，保持矿井通风正常。基于此，在接下来的文章中，将针对降低煤矿矿井通风阻力技术方面进行详细分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
1.通风阻力影响因素
为了了解矿井通风系统的阻力，需要对整个矿井进行通风阻力测量，核算整个矿井的通风阻力，从而做出一些有效的通风线路调整，优化矿井的通风系统。导致矿井通风系统阻力的增加的原因主要有以下三个方面：通风系统的通风网络表差、局部通风阻力过大以及风流出现紊乱。下面将对这三个方面进行具体的分析。
1.1摩擦阻力因素
风在矿井中流动的过程中会和矿井的四壁出现摩擦，进而产生摩擦阻力，其会让矿井通风的难度提升。因此，要想对通风时的摩擦阻力进行降低，就需要研究矿井中风流摩擦阻力，风流的状态主要可以分成两种，第一种就是层流流动，其就是运动状态的流体各层质点相互结合，展现出流束状流动，这些流束的质点间的能量交换可以忽视；第二种就是紊流流动，其和上一种流动状态相反，其流体相关质点在流动的过程中会出现碰撞，在碰撞的过程中慢慢融合，在这个过程中流体的质点间能够出现相互之间的能量交换。
1.2局部阻力因素
通风中的局部阻力影响较大，一般矿井巷道的长度是不变的，这时巷道表面的光滑情况就会对其通风摩擦阻力带去很大的影响。但是在具体环境中，一般巷道因为长时间没有修理，使得其表面较为粗糙，这就使得出现较大的通风阻力。除此之外，巷道表面的干燥情况也会影响到其表面的粗糙情况。在通风中，一些巷道中存放的各种矿山支护材料会对通风局部阻力造成影响[1]。
1.3风流紊乱，使得通风阻力增加
风流在矿井下的巷道流动时，如果巷道通风的条件出现改变，那么其速度就会受到影响，比如，巷道断面突然减小或者是增大等，如果断面突然增加，那么风速就会受到影响，在界面突然发生变化的地方会出现涡流，让风速方向变化，降低风速。在紊流流体流过巷道突变的地方时，受惯性的影响，流体就无法出现突变，导致主流和边壁会快速的脱离，让主流和边壁之间出现碰撞。主流会持续带走这些涡流，补充到主流中的流体就会产生新涡流，进而会损失一些能量。
2.降低矿井通风系统阻力措施
2.1对巷道进行检修，增加巷道表面的光滑度
巷道在长久使用的情况下，巷道的表面的水泥支护体会出现脱落，有的地方还出现渗水的现象，这会增加巷道的粗糙程度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在进行通风时，会增加通风系统的通风阻力。由于通风巷道的使用年限较长，特别是大巷服务年限多大几十年，有很大可能会出现这种情况。所以应该定期对通风巷道进行检修，对于出现表皮脱落、渗水的区域应该采取措施进行整修[2]。此外，尽量减少支护构件在巷道表面的裸露面积，以最大程度提高巷道表面的光滑度，以此来降低巷道的通风阻力。在选用支护设备时，应尽量选择设备表面光滑、表面积较小的设备。
2.2选择合理的巷道断面形式
根据巷道的通风阻力公式可知，通风阻力与巷道的周长和断面面积有关。在相同面积的断面时，圆形巷道的断面周长最小，其次为拱形巷道，最后为梯形巷道和矩形巷道。对于一些服务年限较长的巷道，要尽量选用圆形巷道或拱形巷道。但是拱形巷道和圆形巷道在实际中施工难度较大，施工的周期较长，对于一些回采巷道只能选择矩形巷道或梯形巷道，这样可以保证经济性。对于那些连接处的巷道，要尽量增加巷道弯道的角度，采用渐变式巷道断面，可以将通风条件改变引起的通风阻力降到最低。
2.3利用废弃巷道通风，降低巷道的通风阻力
根据巷道的通风阻力计算公式可知，巷道的通风阻力与巷道断面面积的三次方成反比，这说明巷道的断面是巷道通风阻力的强力影响因素。例如，巷道的断面面积增加10%时，巷道的通风阻力会降低25%以上。因此，增加断面面积是降低矿井通风阻力的最有效方法。然而，增加巷道的断面面积不仅会增加施工的难度，而且会大幅度提高巷道的施工成本和周期，这对于一些服务年限较低的巷道，显然是不合理的。由于巷道在生产时大多已经成形，扩大巷道的断面很多情况是不可能的。所以，在实际生产过程中，一般采用的是废弃巷道进行并联式通风，这样不仅能有效利用废弃巷道，还避免了废旧巷道瓦斯聚集的情况[3]。
2.4减少巷道内构筑物，降低局部通风阻力
巷道的通风阻力与巷道的断面面积关系最大，减少生产活动对巷道对面的影响也十分重要。若在巷道内堆放过多的施工材料，这不仅会降低巷道通风的有效面积，也会增加巷道表面的粗糙程度，这对于矿井通风十分不利。由于巷道掘进过程中，需要用到很多的材料，而且掘进的周期很长，不可避免的造成设备材料堆放在巷道中。考虑到巷道通风的有效性，应该定期清理巷道中的杂物，保证巷道的有效通风面积，使巷道的通风阻力维持稳定的水平。另外，为避免矿车阻挡风流，恶化通风环境，矿井主要通风巷道最好不要长时间停放成串矿车。
结论
简而言之，由于煤矿井下狭小的工作空间，煤层开采过程中产生的有毒有害气体以及粉尘，若不及时的更新井下空气，则会对矿工的生命安全产生威胁，甚至还可能引起爆炸。所以，煤矿的矿井通风系统是煤矿井下工人的呼吸通道，保证矿井通风系统的有效性对于煤矿的安全生产具有重要的意义。矿井通风的主要任务使矿井巷道内的有毒有害气体以及粉尘的浓度降低到安全值以下，并能给矿井提供足够的氧气。在矿井设计时，矿井通风系统是合理的通风阻力满足要求。随着煤矿开采的进行，矿井的通风线路及通风的面积发生变化，导致矿井的通风阻力增加，矿井通风系统的效率降低[4]。当矿井通风系统的阻力增加时，矿井内的通风效率降低。这会导致矿井通风机的耗电量增加。由于矿井通风机耗电量占整个矿井耗电量的一半以上，因此降低矿井通风阻力能提高矿井的经济效益。分析了导致开采过程中矿井通风阻力增加的原因，给出了一些降低矿井通风阻力的措施。
参考文献：
[1]韩路.煤矿通风阻力影响因素及降阻方法研究[J].能源与节能，2018（05）：8~9.
[2]李明耀.坑柄煤矿通风阻力现状分析及降低通风阻力对策[J].能源与环境，2016（06）：96~97.
[3]聂敏.煤矿通风阻力影响因素及降阻方法分析[J].科学技术创新，2018（36）：174-175.
[4]李建军.煤矿通风阻力影响因素及降阻方法研究[J].能源与节能，2018（10）：43-44.
论文作者:刘喜亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/18
标签：巷道论文; 矿井论文; 阻力论文; 断面论文; 煤矿论文; 通风系统论文; 面积论文; 《基层建设》2019年第28期论文;