摘要：矿井通风是保障矿井安全生产的重要技术手段。自然风压则是除通风机风压以外的另一主要通风动力。本文通过对新疆山区矿井自然风压影响因素综合分析，归纳总结出新疆山区矿井在设计、施工和生产过程中一套完整的自然风压控制和利用技术，以便合理地使用这种通风动力。从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠的目的。
关键词：自然风压；新疆山区；控制和利用
0引言
新疆山区气候类型多样，冬季漫长严寒，夏季炎热干燥，春秋短促而变化剧烈，气温日较差大。矿井自然风压受新疆特殊气候和山区地形、地貌变化影响会出现较大的变化。很多矿井在设计、施工或生产过程中往往会忽视这种通风动力的变化，而造成电能浪费或发生通风安全事故。因此，研究新疆山区自然风压的控制和利用技术具有十分重要的现实意义。
1现状分析
通过多年来对新疆昌吉、塔城、吐鲁番等地州二十余对井工矿井走访、调研。发现许多矿井设计未能充分考虑地形和气候的特点，进、回风井井口设计不合理，不能使全年尽可能多的时间自然风压作用风向与机械通风风压风向一致；大多矿井未能收集、整理常年自然风压相关数据，且不重视自然风压变化规律，造成电能极大浪费；部分矿井火烧区与地面相通，受气候剧烈变化影响，自然风压能量作用反复，导致矿井火区或采空区自燃发火，发生事故。
2自然风压的影响因素
自然风压是井上下多种自然因素所造成的促使空气沿井巷流动的一种能量差，其能量作用有时对矿井通风有利，有时却相反。影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而空气密度又受温度T、大气压力P、气体常数R和相对湿度φ等因素影响。影响自然风压的因素可用下式表示：
HN=ƒ（ρZ）=ƒ[ρ（T，P，R，φ）Z]
2.1 温差影响
矿井某一通风回路两侧空气柱的温差是影响自然风压的主要因素。影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而不同。新疆山区的浅井，自然风压大小和方向受地面气温影响较为明显；一年四季，甚至昼夜之间都有明显的变化。由于风流与围岩的热交换作用使机械通风的回风井中一年四季中气温变化相对不大，而地面进风井中气温则随季节和昼夜的变化明显，两者综合作用结果，导致一年中自然风压发生周期性的变化。对于深井，其自然风压受围岩热交换影响比浅井显著，一年四季的变化较小，有的可能不会出现负的自然风压。
2.2空气成分和湿度影响
空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定的影响，但影响较小。
2.3井深影响
当矿井进回风两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井最高点和最低点间的高差成正比。新疆煤炭资源大多埋深较浅，但是山区煤炭资源一般埋深较深，开采深度也相对较深。故而自然风压受井深影响较大。
2.4主要通风机影响
主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向，加之风流与围岩的热交换，使冬季回风井气温高于进风井，在进风井周围形成了冷却带以后，即使风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时期内仍有一定的气温差，从而仍有一定的自然风压起作用。
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3自然风压的控制和利用技术
自然风压既可作为矿井通风的动力，也可能成为事故的肇因。因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义。
3.1矿井设计应用
基于自然风压影响因素考虑，新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点，使全年大部分时间内自然风压作用的方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。新疆山区的井工矿要尽量增大进、回风井井口的高差，进风井口布置在背阳处。
3.2建井期间应用
在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，在井筒表土段施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路，形成自然风压，解决局部施工地区通风问题。
3.3矿井生产期间控制和利用
（1）生产期间，矿井通风管理部门应根据自然风压的变化规律，适时调整主要通风机工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约用电。冬季自然风压与机械风压一致时，轴流式主扇可采用减小叶片角度、离心式主扇可通过改变传动轮直径的方式改变转速从而降低机械风压；夏季自然风压与机械风压相反时，则可通过增大叶片角度或转速的方式增加机械风压。
（2）在多井口通风的山区，尤其是在高瓦斯矿井，更应掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。
（3）新疆山区夏季炎热干燥，可采用人工调节进、回风侧气温差的方式，人工调节自然风压。比如，在总进风巷内设置多组全断面风流净化水幕，每道间隔50米，用来冷却进风井空气，可有效降低进风侧空气温度，减弱自然风压对机械风压的反作用。
（4）根据新疆山区矿井自然风压的特性合理安排生产。夏季自然风压反向，矿井总风量偏低，制定生产计划时要充分考虑这一因素，可利用这一时间组织反风演习；每年七、八月份，最能反映瓦斯的来源和活动规律，可开展瓦斯等级鉴定工作；冬季自然风压与机械风压同向，外空气干燥，是进行通风设施维护，电器设备及管道防腐的最好季节。
（5）根据自然风压特性及时调整通风系统。夏季通过缩短通风线路，降低风阻，减弱自然风压的影响；冬季则要通过增阻或风流的方式合理分配用风地点的风量，给职工提供良好的气候环境。
3.4矿井发生灾变期间控制和利用
利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。这在矿井制定事故预防和处理计划时应予以考虑。
4结语
新疆山区特殊的地形、地貌和气候环境，对矿井自然风压有着显著的影响。煤矿企业应从自然风压影响因素入手，建立、健全自然风压影响因素基础台账，准确掌握一年四季及昼夜之间变化规律，不断总结提升，采用改变机械风压、人工调节进、回侧风温差、调整通风系统等综合方式，调节自然风压对矿井影响，从而为煤矿安全生产、高效运营服务。
参考文献
[1]张国枢.通风安全学.中国矿业大学出版社.2000年.
[2]周淑贞.气象学与气候学.高等教育出版社.1984年.
[3]王宝元.自然风压对矿井通风系统的影响分析及防治[J].煤炭技术．2018年.
[4]袁志安.季节变化对矿井通风影响的分析.有色矿冶.2014年.
作者简介：
徐思平（1978～），男，江苏沛县人，注册安全工程师，2007年毕业于中国矿业大学采矿工程专业，现任中煤能源新疆鸿新煤业有限公司副总工程师。
论文作者:徐思平
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/9
标签：风压论文; 自然论文; 矿井论文; 新疆论文; 山区论文; 温差论文; 因素论文; 《防护工程》2018年第17期论文;