煤矿通风系统性能评定和优化研究

1、煤矿通风系统性能评定和优化研究【摘要】在正常的煤矿生产过程中，有害气体以 及煤灰尘的大量聚集都会导致火灾、爆炸等安全事故，给生 产和人员安全带来巨大的威胁。矿井通风是解决这些问题的 最有效方法，因此，煤矿通风系统性能的好坏成为煤矿安全 生产的重要指标。本文主要通过描述煤矿通风系统性能的各 项指标，分析系统评定和优化方式、措施，确保煤矿通风系 统安全。【关键词】煤矿；通风系统；指标；评定与优化1、煤矿通风系统优化的特点煤矿通风是由多个部分组成的系统，具有较强的动态 性、开放性，因此通风系统的优化需要从以下几个基本特点 进行：(1)通风系统优化属于大型工程，其过程具有不可描 述性，体现了通风系统的

2、复杂性特点；(2)通风系统优化具 有鲜明的个性特点，准对不同的煤矿环境和系统设计人员， 具有不同的优化设计方案，通常通风系统优化是设计员根据 基本理论知识结合实践经验以及煤矿现状进行的；(3)优化 过程的处理对象具有动态性，不是简单的图形、数字、公式 所能描述出来的，并且这些处理对象往往是系统优化效果的 决定因素；(4)系统优化是单个进行的，具有整体相异和局 部相似性，每个矿井通风系统具有独特之处，但又具有相似 性；(5)通风系统所处的环境不同，其优化选择亦不相同， 影响通风系统优化的因素主要有开拓方式、煤层赋存条件、 地质条件等，并且还有些因素具有模糊性、不完备性，因此 其系统优化的指标也不

3、尽相同。2、矿井通风系统改造与优化的要求在煤矿通风系统的优化过程中，受限于矿井的开采阶 段、开采方式、煤层赋存条件、地质条件、有害气体或煤尘 的储量等因素的影响，其优化方案和方法、途径不尽相同， 因此，煤矿通风系统优化很难有统一的模式。在矿井通风系 统改造与优化工程中，具有一些基本的要求：(1)要求通风 能力应和矿井生产能力相适应；(2)通风系统优化方案合理 可靠，保证具有稳定持续运行且风量充足稳定的通风系统前 提下，综合考虑成本、工程量、材料消耗等，以最小的投入 获得做大经济效益；(3)根据本地区、本单位的财力、物力, 尽可能采用先进技术和设备，抗灾能力强，能在灾害发生时 使灾情不扩大，使之

4、减少到最小范围。3、矿井通风系统优化研究3. 1通风阻力在矿井通风系统中，通风阻力是其中一个研究重点，通 风阻力的研究在矿井通风系统优化、管理、维护等程序中占 据重要地位，阻力越低，实现的通风效果越好。因此降低通 风阻力的研究是关系到矿井生产安全和经济效益的关键因 素。矿井通风阻力的影响因素一般来说主要有以下几个方 面：(1) 风量对阻力的影响。通风系统中风阻力为：，其中 h为通风总阻力，r为风阻系数，q为风量。由公式可见，通 风系统风阻力与风量成正比，风量直接决定了通风总阻力的 大小。各分支通风的风量越保持稳定平衡、保持自然风量， 通风总阻力越小。另外，多风机联合运转时，同样会对通风 总阻力

5、产生影响。(2) 分支风阻对通风总阻力的影响公式为：，其中：l 为风道长度，s为通风道截面积，u为周长。由公式可见， 风阻与风道长度、截面积、周长有关，并且当风通过井巷时, 风阻系数越大，风流所消耗的能量越大，通风总阻力越大。(3) 通风系统以及矿井的网络结构同样会对阻力产生 影响，当通风系统的网络结构不相同时，即使分支风阻、风 量相同，系统总风量和总阻力也不相同。因此在矿井数和参 数已确定的情况下，应该选择合理的风流路线，避免串联。(4) 减小矿井通风系统通风阻力的主要措施有：避 免串联通风，采用并联通风方式，已达到降低通风阻力的效 果；开掘新井巷，缩短通风线路长度；改变通风网络， 合理调配

6、风机负担；适时增减风机，改善矿井通风；扩 大巷道断面，减小局部阻力。3.2系统可靠性可靠性和安全性是两个不同的概念，但二者之间存在密 切联系。可靠性通常指系统在预先设定的范围内，完成规定 的功能，实现规定的能力，安全性则是指识别系统危险所在, 并排除。从通风系统工程上讲，可靠性高的系统其安全性通 常也较高。虽然在实际工作研究中，人们也提出一些有效的 评价模型，但离真正实际使用还未形成普遍认同。因此在现 在的矿井通风系统可靠性研究中，人们经常从以下几个方面 进行定性考虑研究：自然风压；矿井通风系统的网络分 支和角联网络的风流稳定性；矿井通风动力系统安全可靠 性；通风建筑物的安全可靠性。3. 3主

7、通风机工况优化矿井通风系统中，主通风机是重要的环节，其直接影响 到通风效果和安全效益。通风主机在长时间运转作业中，设 计不合理的维护会导致其出现磨损、腐蚀等状况，使其整体 性能下降，甚至不能正常工作。另外，在矿井掘进尾期，随 着开采工作量和掘进面的缩小，主通风机能力过大浪费电 能，因此必须适时调整工况点。综上可见，通风系统优化的 主要内容是主通风机工况点的优化和调整。对通风主机工况 的优化主要从降低或提高其运转效率方面进行，通过调整已 达到最需要的状态。(1) 降低主通风机通风能力：从节能角度讲，通过 调节主通风机的前导器，进而改变通风量，这种方式比放下 阀门省电，但只适合于幅度较小的调节；最节电的方法时 降低风机转速，其即适用于离心式风机，也使用于轴流式风 机；对轴流式风机，通过减小叶片安装角达到降低通风能 力的效果；通过调节轴流式风机的动轮段来调节通风能 力；对于轴流式风机，拆除部分叶片可实现降低通风能力 的效果；换用小能力风机。(2) 提高主通风机通风能力：增大轴流式风机的叶 片安装角；增加风机转速；更换老旧叶片，增加运行效 率；改造扩散器，回收部分动压，转换为风机静压，更换 高新型高效风机或机芯。参考文献1 陶铁军大安山煤矿通风系统安全检测与优化研究d.北京：首都经济贸易大学，2010.32 赵丽芳，陈开