摘 要：通过对郭屯煤矿现有通风系统进行研究分析，得出进行通风改造的必要性。根据矿井现状，提出两个改造方案进行对比发现方案一能解决近期通风困难问题；方案二执行难度较大，施工一条专用回风大巷能从根本上解决矿井局部风速超限，通风阻力过大的问题，从而解决矿井风量不足问题以及缓解矿井高温热害问题。
关键词：矿井；通风系统；优化；改造
1.通风安全改造的必要性和可行性
1.1安全改造必要性
1.1.1矿井风量不足
郭屯煤矿矿井通风阻力大，目前矿井通风阻力在 4000Pa 以上，随着开拓水平的延伸、通风距离增加，矿井通风阻力还会逐渐增大，同时矿井总回风巷局部地点巷道受变形、断面缩小，进一步增加了矿井的通风阻力。
矿井风量不足，根据郭屯煤矿 2018 年采掘计划安排，计算出 2018 年矿井总需风量约为16000m3 /min。根据现场实测，目前矿井总进风量约为14000m3 /min，矿井总回风量约为14300m3/min，届时风量缺口在 2000m3/min以上，采煤工作面实际配风量将小于设计风量，个别掘进工作面将会出现循环通风现象，随着 2018 年二、三采区厚煤层的开采和 2019 年五采区首采面的回采，风量缺口将进一步加大，迫切需要在 2018-2019年施工一条专用回风大巷，降低矿井通风阻力，增加有效风量，首先解决五采区通风问题，满足矿井整体风量需求。
由于矿井通风阻力大，风机运行功率已达到额定功率，难以进一步提高供风量。
1.1.2高温热害
高温热害问题突出，矿井埋藏深，地温梯度大，地温高，受涌水高温影响，采掘工作面温湿度较高，而增加通风量是最方便、最经济的降温方法。郭屯煤矿地温梯度较大，平均地温梯度 2.78℃/100m，且涌水量大，
水温高，矿井的高温热害问题比较突出。限于矿井通风阻力过大，主要通风机能力、井巷风流通过能力所限，难以增加这些高温作业面的风量，采掘工作面温度较高。这些问题的存在均表明矿井通风系统改造工程势在必行。
1.1.3合理矿井通风系统的需要
矿井生产系统是一个紧密结合有机的整体，通风系统仅仅是矿井生产系统的一个子系统，因此在拟定和分析通风系统时，必须与其他系统同时考虑。因而，在进行矿井通风系统设计时就要实地考察矿井的实际情况，全面分析影响矿井生产与安全的各项因素并结合地质和开采条件来拟定出一套合理的矿井通风系统；而采掘巷道在布置时也必须考虑到对矿井通风系统的影响，以保证各子系统之间相互协调有序地运行。
我们在进行通风系统设计时，不仅仅要考虑现行生产系统的需要，还应该针对将来可能发生的事故或隐患预先采取措施，制定应急预案，假象一旦真的发生事故，就可以利用预先设立的通风系统将灾害控制在一定的区域内，减少或阻止灾害扩大，切断由隐患向事故转变的事故链，避免事故发生。减小或避免风流逆流，减少或避免事故发生，从通风系统上提高抗灾能力。
1.2安全改造的可行性
根据郭屯煤矿矿井通风阻力测定结果，矿井总通风阻力为 4000Pa，回风巷道的通风阻力约为 1500Pa，占比接近 40%，新开拓一条专用回风大巷，矿井-808m水平的通风系统由“两进两回”变为“两进三回”，较大程度的降低矿井的通风阻力，提高矿井总风量，以最经济的方式，向井下各用风地点提供足量的新鲜空气，提供适宜的温度、湿度，保持良好的气候条件，以保证井下作业人员的生命安全和改善劳动环境的需要，采取符合实际的矿井通风方式、矿井通风方法和矿井通风网络。并且要求在发生灾害时，能及时而有效地控制风向及风量，并配合其它措施，将事故控制在一定范围内，防止灾害的进一步扩大。
从而解决矿井通风不足带来的一系列问题，确保矿井的安全生产。
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2.通风安全改造项目技术方案的选择
2.1技术方案
根据矿井实际生产情况，矿井通风系统改造提出了如下两个方案：
方案 1：在-808m 水平新施工一条总长度 2000m 专用回风大巷，巷道断面为 21m2左右，最大程度降低风阻，增加有效风量，从根本上彻底解决矿井通风问题。
方案 2：排查出矿井主要进、回风巷巷道断面小、风速超速段，进行扩刷、卧底等措施扩大巷道断面，从而降低矿井风阻。
通过技术经济比较，确定方案一为主导方案，即施工一条专用回风大巷能从根本上解决矿井局部风速超限，通风阻力过大的问题，从而解决矿井风量不足问题以及缓解矿井高温热害问题。
3.通风安全改造节能
设计认真贯彻落实国家对能源实行开发和节约并重的方针，从降低能源消耗，提高经济效益出发，通过合理采用既节约能源又有经济效益的新技术、新工艺、新产品和新经验，达到以最小的能源消耗取得最大的经济效益之目的。本次设计购买工具设备优先选用性能先进、能耗低设备。
新掘进巷道2000m，施工巷道过程中打眼、通风时耗能量。风钻打眼，1 台压风机功率 110kw，局部通风机功率 2×11kw，耗能品种主要为电能。巷道 85m/月，工期24个月，巷道施工每天 2 小时打眼，打眼及风机运转耗电量： 110 × 2 × 30 × 12+2 × 11 × 24 × 30 ×12=348480kwh。掘进巷道防尘洒水每日消耗量为10.5m3 ，则总耗水量 10.5×12×30=3780m3 。施工过程中采用低能高效的钻机，能够有效的降低能源消耗。以上项目共计消耗电量 348480Kwh，耗水量 3780m3 ，折合 43.1t 标准煤。
4.通风安全改造实施计划及效果
4.1项目实施计划
通风系统安全改造项目实施计划2018 年年初完成项目整体方案制定，2018-2019年实施安全项目改造，计划施工巷道 2000m，每月施工 85m，巷道断面为 21m2 。
4.2项目实施后的效果
4.2.1矿井通风阻力明显降低，总进风量明显增加。项目实施完成后，矿井总风阻将由现在 4000Pa 降至 3500Pa 左右，总进风量由现在的 14000m3 /min 增加到 16000m3 /min，基本满足矿井通风需求，矿井抗灾能力极大提高。
4.2.2有效缓解高温热害问题。郭屯通风系统改造工程实施后，2018 年先施工 1000m 至北翼回风大巷，首先在五采区形成“两进三回”通风格局，各生产地点风量都有很大程度增加，彻底解决了五采区通风不足和高温热害问题，为 2019 年五采区首采面回采创造良好的条件。
4.2.3 2019 年项目最终竣工后，专用回风大巷的“降阻增风”效果将充分发挥，整个矿井形成“两进三回”通风格局，尤其是矿井二、三、五采区，将充分发挥该专用回风大巷功能，整个矿井通风系统更加可靠。
5.结语
矿井通风系统的好坏不仅关系到煤矿企业的经济效益，合理的通风系统直接决定着矿井抗灾能力的大小。合理的通风系统应具有通风系统简单，阻力分布合理等特点，无论在矿井设计阶段还是在生产阶段，必须尽量保证通风系统的合理性，从而达到煤矿安全通风。
参考文献
[1] 曲宗波，王春耀.矿井通风系统优化[J].煤矿现代化.2006(S1)
[2] 林晓飞，曹庆贵，刘业娇.矿井通风系统优化调节研究[J].安全与环境学报.2006(S1)
[3] 周图文，曹松林.矿井通风系统优化及控制[J].煤矿现代化.2007(04)
论文作者:何清琦
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/30
标签：矿井论文; 风量论文; 巷道论文; 阻力论文; 通风系统论文; 采区论文; 回风论文; 《工程管理前沿》2019年第17期论文;