陕西涌鑫矿业有限责任公司 陕西省榆林市 719407
摘要：矿井开采技术的延伸以及深度的增加，矿井开采时间的延长，使我国对矿山的安全和监督非常重视并严格要求，作为矿山生产不可缺少的系统，矿井通风系统对矿井生产起着重大的功能，在每个煤矿企业中，煤矿矿井的通风系统设计是否合理，对确保矿井安全生产以及工作人员的人身安全问题起到重要的作用，对矿井投入生产后的安全生产和经济效益具有深远的影响，是反映矿井设计质量和水平的关键，优化矿井通风系统由众多因素复杂组成的，要考虑各种因素的影响，运用科学方法达到合理应用的目的。
关键词：矿井；通风系统；优化方法
引言
随着各矿井开采年限的增加，矿井煤炭资源量不断减少，矿井开采深度不断加深，而随着矿井开采深度的增加，煤矿开采面临的地质条件也会越来越复杂，同时岩温也会大幅升高，煤矿开采产生的瓦斯气体等有毒有害气体也会越来越多，而矿井开采深度加深后，矿井通风阻力会显著增大，这就对矿井通风工作提出了更高要求，为提高煤矿通风系统的通风效能，更好地保障矿井安全生产，及时优化改造矿井通风系统也显得越来越重要。
1煤矿通风系统简介及重要性
1.1通风系统简介
煤矿通风系统包括通风方式和通风网络。通风方式可分为中央并列式和中央边界式，供风方法主要分为压入式、抽出式和混合式三种。通风系统的主要功能是将新鲜空气送入井下，同时排出井下污浊、有毒有害的气体，从而保证井下空气的新鲜，减轻有毒有害气体对工作人员的身体伤害。
1.2通风系统的重要性
由于矿井生产作业中易产生大量的粉尘及有毒有害气体，这些物质不仅会严重危害人体健康，而且集聚到一定程度后易发生瓦斯爆炸事故。而通过矿井通风可起到以下作用：提供足够的新鲜空气供矿井工作人员呼吸；把矿井有毒有害气体与大量浮游矿尘冲淡并及时排除，以确保矿井作业环境符合《煤矿安全规程》相关规定；改善矿井的温度、湿度条件，以确保矿井劳动条件更舒适；一旦矿井突发灾害，借助有效的矿井通风，能第一时间控制风流，以便利于救灾工作的开展，最大限度地减小灾害损失。由此可见，为确保矿井安全生产，做好矿井通风工作必不可少，只有这样才能为矿工的生命财产安全提供更好的保障，才能有效减少矿井灾害事故，降低矿井损失，进一步提高企业经济效益与社会效益。
2矿井通风系统优化要求
①可给矿井提供足够的新鲜空气，以确保矿井正常生产；②布设的矿井通风系统应能提供稳定风流，且应尽可能的简单，应易操作，易管理；③在遇到突发事故时，布设的通风系统应便于人员撤离，且矿井通风系统的风流应易控制，应具备较强的抗灾能力；④优化后的矿井通风系统日常维护成本应尽量低，应尽量达到小投资大回报的目的，以促进矿井的健康快速发展。
3矿井通风系统优化方法
3.1优化通风方法
通常，可把矿井通风方式分为两种：自然通风与机械通风。对于自然通风而言，主要指依据矿井自然条件井内空气出现的各种自由流通来达到通风目的。而对于机械通风主要指人为的借助相关机械来使矿井进行的各种通风，如多风机多机站通风就是典型的机械通风。通常自然通风与机械通风相比，自然通风效率相对较低，有效满足矿井用风需求较难，而机械通风具有较高的通风效率，可为生产工作面提供充足风源，因此很多矿井都会选择采用机械通风方式通风。机械通风主要可分为三种：压入式通风、抽出式通风以及混合式通风。在实际生产中具体应采用哪种方式通风，则应根据矿井实际情况进行确定，这样才能选出最优通风方式。如对于通风较困难的巷道，应优先选用混合式通风或压入式通风，这样借助风机可把空气更好地压入巷道，巷道内更易形成风流；而若待通风矿井为高瓦斯矿井或高粉尘矿井，应优先选用抽出式通风，这样更易排出井内粉尘与瓦斯气体，可有效提高矿井空气质量，更好地保障安全生产。
3.2矿井通风网络系统
在网络通风数据模型中我们可以知道矿井通风网络系统主要有三大主要内容，分别是矿井通风优化调控系统，矿井通风网络数据模型以及矿井通风预备系统；这三个分支系统的数据获取主要是靠网络数据表达来完成的，在网络数据表达中又分为五个方面的小内容，分别是网络支点，网络支数，通风构筑物，网络拓扑以及通风设备；在网络通风系统中我们还进行了数据服务器的优化设计和监控通风设备的优化设计，可谓是对矿井通风设备进行了全面的优化升级。此通风系统的优化设计主要有三大优势：一是保证矿井通风系统优化的可靠性，把发生安全事故的可能性降到了最低；二是提高了通风系统的先进性，将通风技术和设备与网络计算机紧密结合，紧跟社会的发展脚步；三是降低了矿井生产的通风成本，增加了经济利益。
3.3网络数据模型
通风网络方法在网络算法系统中具有十分重要的作用，它运用的好坏直接影响着本文所建的网络计算模型是否能够有效反映通风系统中的流向问题，风速的运动规律问题以及通风质检问题。只有将通风网络算法构建的更加科学合理，我们才能保证整个通风系统的正常工作运转，进而最大程度的保证矿井开采的安全和稳定。
但是由于传统的矿井通风气压计算值在风压初始赋值的不合理，导致通风网络计算法不能在此情况下进行计算工作。另外由于矿井下的通风回路设置情况比较复杂，这也导致传统的通风气压计算方法只能计算单项的通风回路。所以为了让通风系统的设计更加符合现代社会煤矿业的通风系统发展现状，本文在这里提出新的通风网络计算法，希望此种计算方法可以解决复杂的通风回路设置，使其通风系统更好的为采矿业服务。算法计算。在通风网络算法中，设风网中网络支点为i，网络支数为j，并且i和j都大于0。其中aik为网络支数函数系数值；bik为网络支点函数系数值；x为矿井通风气压初始压值，与此同时，x要随着矿井开采工作的不断进行逐渐变化，直到采矿结束，其中要注意x的底部系数n>=1。
通过公式（1）的计算我们可以得到最终的通风气压值P，若P>i*j，代表此矿井的通风系统在初始构建时是合理的，但随着矿井工作的不断进行，此通风系统需要再次增加通风线路，增加的通风线路便是P+1的值。假设通过公式（1）求得P>6，则该矿井的通风系统应增加7条通风线路；若0<P<i*j，代表此矿井的通风系统在初始构建时是不合理的，应该立刻停止采矿工作进行通风系统维修，在通风系统进行维修时矿井的工作人员应该开启备用的通风系统。
3.4实验论证分析
为保证本文提出的矿井通风系统优化方法的有效性，本次实验需要进行两组的试验对比，实验论证均采用相同地区的，具有相同矿井开采前提的采矿地点进行采矿论证实验。为保证实验的严谨性，均采用传统通风系统和本文优化设计后的通风系统进行对比试验。矿井成本试验。在该试验中主要采用传统的采矿方法，即每开采一层后进行通风设备成本分析，再开采一层再进行生产成本分析，然后作为实验论证对比，对出矿成本进行统计。随着试验次数的不断增加其通风设备成本的降低率，本文优化设计的方法要远远高于传统的通风设备法，所以本文设计的优化方法更加能为企业带来经济效益。
结语
综上所述，对原有的通风系统进行优化设计后不但简化了矿井的通风系统，提高了矿井有效风量率，增加了矿井的抗灾能力，满足了矿井通风安全的基本要求，而且降低了矿井通风费用，同时对采掘工作面风量合理的分配，有利于工作面瓦斯抽放，降低了因瓦斯、煤尘集聚造成煤矿事故的可能性，加快了工作面的采掘速度，具有很好的经济效益和安全效益。
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论文作者:沈瑞杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
标签：矿井论文; 通风系统论文; 网络论文; 煤矿论文; 通风设备论文; 方法论文; 瓦斯论文; 《基层建设》2018年第25期论文;