矿井通风系统.doc

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1、矿井通风系统目录概述 基本任务 类型编辑本段概述矿井通风系统是矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称。 编辑本段基本任务矿井通风系统的基本任务是： （1）、供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要。 （2）、冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产。 （3）、调节井下气候，创造良好的工作环境。 矿井通风系统是由通风机和通风网络两部分组成。风流由入风井口进入矿井后，经过井下各用风场所，然后进入回风井，由回风井排出矿井，风流所经过的整个路线称为矿井通风系统。 矿井通风方法以风流获得的动力来源不同，可分为自然通风和机械通风两种。（1）自然通风：利用自然气压产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的

2、通风方法叫做自然通风。自然风压一般都比较小，且不稳定，所以煤矿安全规程规定：每一矿井都必须采用机械通风。（2）机械通风：利用扇风机运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风。采用机械通风的矿井，自然风压也是始终存在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高沼气矿井尤应注意。 编辑本段类型矿井通风系统由影响矿井安全生产的主要因素所决定。根据相关因素把矿井通风系统划分为不同类型。根据瓦斯、煤层自燃和高温等影响矿井生产安全的主要因素对矿井通风系统的要求，为了便于管理、设计和检查，把矿井通风系统分为一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降

3、温型、排放瓦斯及降温型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型几种，依次为1-8八个等级。矿井通风方式有串联通风和并连通风两种。 矿井通风系统及其安全要求矿井通风系统是由向井下各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路和通风动力以及通风控制设施等构成的工程体系。矿井通风系统与井下各作业地点相联系，对矿井通风安全状况具有全局性影响，是搞好矿井通风防尘的基础工程。无论新设计的矿井或生产矿井，都应把建立和完善矿井通风系统，作为搞好安全生产，保护矿工安全健康，提高劳动生产率的一项重要措施。矿井通风系统按服务范围分为统一通风和分区通风；按进风井与回风井在井田范围内的布局分为中央式、对角式和中央对角

4、混合式；按主扇的工作方式分为压入式、抽出式和压抽混合式。此外，阶段通风网络、采区通风网络和通风构筑物，也是通风系统的重要构成要素。防止漏风，提高有效风量率，是矿井通风系统管理的重要内容。（1）统一通风和分区通风一个矿井构成一个整体的通风系统称为统一通风；划分为若干个独立的通风系统，风流互不干扰，称为分区通风。拟订矿井通风系统时，首先应考虑采用统一通风还是分区通风。我国金属矿山采用统一通风的较多。统一通风，进排风比较集中，便于管理。开采范围不大的矿井，特别是深矿井，采用全矿统一通风比较合理。分区通风具有风短路、阻力小、网路简单、风流易于控制等特点。因此，在一些矿体埋藏较浅且分散的矿山或矿井开采浅

5、部矿体的时期，得到了广泛的应用。但是，由于分区通风需要具备较多的进排风井，它的推广使用就受到一定的限制。是否适合分区通风，主要看开凿通达地表的通风井巷工程量的大小或有无现成的其他井巷可供利用。一般说来，在下述条件下，采用分区通风比较有利：矿体埋藏较浅切分散，开凿通达地表的通风井巷工程量较小，或有现成的井巷可供利用；矿体埋藏较浅，走向长，产量大，若构成一个通风系统，风路长，漏风大，网路复杂，风量调节困难；开采围岩或矿石有自然发火危险的规模较大的矿井。（2）进风井与回风井的布局每一通风系统至少有一个可靠的进风井和一个可靠的回风井。在一般情况下，均以罐笼提升井兼做进风井，箕斗井和箕斗、罐笼混合井则不

6、做进风井。这是因为，装卸矿过程中产生大量粉尘能造成风流污染的缘故。排风井通常均为专用，因为排风风流中含有大量有毒气体和粉尘。按进风井和排风井的相对位置，可分为中央式、对角式和中央对角混合式三类不同的布置形式：中央式，是进风井与排风井均位于井田走向的中央，风流在井下的流动路线呈折返式；对角式，是进风井在矿体一翼，排风井在矿体另一翼，或者进风井在矿体中央，排风井在两翼，风流在井下的流动路线呈直线式；中央对角混合式，当矿体走向长，开采范围广，采用中央式开拓，可在井田中部布置进风井和回风井，用于解决中部矿体开采时通风；同时在矿井两翼另开掘回风井，解决边远矿体开采时的通风。由于矿体赋存条件复杂，开拓、开

7、采方式多种多样，在矿井设计和生产实践中，要结合各矿具体条件，因地制宜，灵活运用，而不要受上述类别的局限。（3）主扇工作方式与安装地点主扇工作方式有三种：压入式、抽出式和压抽混合式。不同的通风方式，一方面使矿井空气处于不同的受压状态，另一方面在整个通风线路上形成了不同的形式的压力分布状态，从而在风量、风质和受自然风流干扰的程度上，出现了不同的通风效果。压入式整个通风系统在压入式主扇作用下，形成高于当地大气压的正压状态。在进风段，由于风量集中，造成较高的压力梯度，外部漏风较大。在需风段和回风段，由于风路多，风流分散，压力梯度较小，而受自然风流的干扰而发生风流反向。压入式通风系统的风门等风流控制设施

8、均安设在进风段，由于运输、行人频繁，不易管理，漏风大。由专用进风井压入式通风，风流不受污染，风质好，主提升井处于回风状态（漏风），对寒冷地区冬季提升井防冻有利。抽出式整个通风系统在抽出式主扇的作用下，形成低于当地大气压的负压状态。回风段风量集中，有较高的压力梯度；在进风段和需风段，由于风流分散，压力梯度较小。回风段压力梯度高，使作业面的污浊风流迅速向回风道集中，烟尘不易向其他巷道扩散，排出速度快。此外，由于风流调控设施均安装于回风道中，不妨碍运输、行人，管理方便，控制可靠。抽出式通风使主要提升井处于进风状态，风流易受污染。寒冷地区的矿山还应考虑冬季提升井防冻。一般来说，只要能够维护一个完整的回

9、风系统，使之在回采过程中不致遭到破坏，采用抽出式通风比较有利。我国金属矿山大部分采用抽出式通风。压抽混合式在进风段和回风段均利用主扇控制风流，使整个通风系统在较高的压力梯度作用下，驱使风流沿指定路线流动，故排烟快，漏风少，也不易受自然风流干扰而造成风流反向。这种通风方式兼压入式和抽出式两种通风方式的优点，是提高矿井通风效果的重要途径。当然，压抽混合式通风所需通风设备多，管理较复杂。多级机站通风这是一种由几级进风机站以接力方式将新鲜空气经进风井巷压送到作业区，再由几级回风机站将作业时形成的污浊空气经回风井巷排出矿井的通风系统。其通风方式属压抽混合式。由于此系统在进风段、需风段和回风段均设有扇风机

10、，对全系统施行均压通风，能有效地控制漏风，节省通风能耗，风量调节也比较灵活。单所需通风设备较多，管理较复杂。主扇可安装在地表，也可安装在井下，一般多安装在地表。安装在地表的主要优点：安装、检修、维护管理比较方便；井下发生灾变事故时，扇风机不易受到损害，便于采取停风、反风或控制风量等应急措施。其缺点：井口密闭、反风装置和风硐的漏风较大；当矿井较深，工作面距主扇较远时，沿途漏风大；在地形条件复杂的情况下，安装、建筑费用较高。主扇安装在地下的优点：主扇装置漏风少；扇风机靠近作业区，沿途漏风也少；可利用较多井巷进风或回风，降低通风阻力；密闭工程量较少。其缺点：安装、检修和管理不方便；易因井下灾害而遭到

11、破坏。矿井通风系统及其安全要求（4）阶段通风、采场通风及通风构筑物阶段通风金属矿山通常多阶段同时作业。为使各阶段作业面都能从进风井得倒新鲜风流，并将所排出的污风送到回风井，各作业面的风流应互不串联，就必须对各阶段的的进、回风巷道统一安排，构成一定型式的阶段通风网路。阶段通风网路由阶段进风道、阶段回风道、矿井总回风道和集中回风天井等巷道联结而成。采集者退散采场通风合理的采场通风网路和通风方法，是保证整个通风系统发挥有效通风作用的最终环节，是整个通风系统的重要组成部分。按各种采矿方法的结构特点，回采作业面的通风可归纳为：无出矿水平的巷道型或硐室型采场的通风；有出矿水平的采场的通风；无底柱分段崩落采

12、矿法的通风。矿井通风构筑物矿井通风构筑物是矿井通风系统中的风流调控设施，用以保证风流按生产需要的路线流动。凡用于引导风流、遮段风流和调节风量的装置，统称为通风构筑物。合理地安设通风构筑物，并使其通常处于完好状态，是矿井通风技术管理的一项重要任务。通风构筑物可分为两大类：一类是通过风流的构筑物，包括主扇、风硐、反风装置、风桥、导风板、调节风窗和风障；另一类是遮断风流的构筑物，包括挡风墙和风门等。（5）通风系统的漏风及有效风量漏风地点及漏风原因一般而言，有漏风通道存在，并在漏风通道两端有压差时，就可产生漏风。金属矿山的主要漏风地点和产生漏风的原因如下：抽出式通风的矿井，通过地表塌陷区及采空区直接漏

13、入回风道的短路风流有时可达很高的数值。造成这种漏风的原因，首先是由于开采上缺乏统筹安排，过早地形成地表塌陷区；在回风道的上部没有保留必要的隔离矿柱；同时也由于对地表塌陷区和采空区未及时充填或隔离。压入式通风的矿井，通过井底车场的短路漏风量也很高。这种漏风常常是由于井底车场风门不严密或风门完全失效所致。作业面分散，废旧巷道不能及时封闭，造成风流浪费。井口封闭、反风装置、井下风门、风桥、挡风墙等通风构筑物不严密，也能造成较大的漏风。减少漏风，提高有效风量途径矿井开拓、开采顺序、采矿方法等因素对矿井漏风有很大影响。对角式通风系统，由于进风井和排风井相距较远，风流直向流动，压差较小，比中央并列式通风系

14、统漏风小。后退式开采顺序，采空区由两翼向中央发展，对减少漏风和防止风流串联有利。充填采矿法比其他采矿法漏风少。在巷道布置上，主要运输道和通风巷道布置在脉外，使其在开采过程中不致过早遭到破坏，对维护正常的通风系统，减少漏风有利。抽出式通风的矿井，应特别注意地表塌陷区和采空区的漏风。从采矿设计和生产管理上，应尽量避免过早地形成地表塌陷区，已形成塌陷区的矿井，在回风道上部应保留矿柱，并应充填采空区或密闭天井口。压入式通风的矿井，应注意防止进风井底车场的漏风。在进风井与提升井之间至少要建立两道可靠的自动风门。有些矿井在各阶段进风穿脉巷道口试用导风板或空气幕引导风流，防止井底车场漏风。有些矿山由进风井开

15、凿专用进风平巷，避开运输系统，直接将新鲜风流送到各采区，也可减少井底车场漏风。提高通风构筑物的质量、加强密闭性是防止漏风的基本措施。挡风墙与风门的面积应尽量小些，挡风墙四周与岩壁接触处要用混凝土抹缝。门板最好用双层木板，中间夹油纸或其他致密材料。铁门板四周焊缝要严，门框边缘要钉胶皮或麻布，风门下边要挂胶皮帘并设置门坎，保持严密。降低风阻、平衡风压也是减少漏风的重要措施。漏风风路两端压差的大小，主要决定于并联的用风地点的通风阻力。降低用风地点风阻，使两端压差减小，可降低漏风风路两端的压差，也能减少漏风。在选择风量调节方法时，降阻调节法对减少漏风更为有利。采用压抽混合式通风和多级站通风，可使矿井风

16、压趋于平衡，并在生产区段形成零压区，对防止漏风，提高有效风量十分有利。（6）局部通风在采矿和地质勘探等工程中，必须开掘大量的井巷，而掘进这些井巷的特点是只有一个出口，所以称为独头巷道。独头巷道的通风称局部通风或掘进通风，其任务是将新鲜风流引至工作面，并排出工作面的炮烟、矿尘等污浊空气，以保证工人在良好的环境下工作。局部通风的方法采集者退散局部通风的方法有：利用主扇（或辅扇）风压或自然风压为动力的局部通风方法，简称总风压通风；利用扩散作用的局部通风方法，简称扩散通风；利用引射器通风的局部通风方法，简称引射器通风；利用局部扇风机的局部通风方法，简称局扇通风。为了避免循环风，对局部通风要求：从贯穿风

17、流巷道中吸取的风量不得超过该巷道总风量的70%。压入式通风时，吸风口应设在贯穿风流巷道的上风侧，距离独头巷道口不得小于10m；抽出式通风时，排风口应设在贯穿风流巷道的下风侧，距离独头巷道口不得小于10m。混合式通风时，作抽出式工作风机的排风口也应设在贯穿风流巷道的下风侧，距离独头巷道口不得小于10m，同时要求吸入口处的风量比压入式局扇的送风量大2025%；压入式的吸风口与抽出式的吸风口距离要大于10m。来源：长巷道、天井、竖井掘进时的通风矿井开拓期要掘进长距离的巷道，掘进这类巷道时，多采用局扇通风。为了获得良好的通风效果，需要注意以下几方面的问题：通风方式要选择得当，一般采用混合式通风；条件许

18、可时，尽量选用大直径的风筒，以降低风筒风阻，提高有效风量；保证风筒接头的质量；根据实际情况，尽量增长每节风筒的长度，减少风筒接头处的漏风；风筒悬吊力求“平、直、紧”以消除局部阻力；要有专人负责，经常检查和维修。降低矿井通风阻力对策摘要：矿井通风系统是保障矿井安全的最主要的技术手段之一。在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面的新鲜空气输入到井下各个作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有害气体和矿尘创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。如果把矿井的通风比喻成人体内流动的血液的话，那么，我们将采用什么方式、方法来降低血液在人体内流动过程中的阻力，减轻心脏的负荷、稀释

19、和排除人体内散发出的有害物质呢？从而保证“人”的这架机器能正健康的运行。下面就从降低矿井风阻、减少能耗、加强排除有害物管理方进行简要的分析。随着生产的发展，机械化程度的提高，生产更加集中，井型能力增大；开采规模加大，矿井延伸；自然条件，地压、地热、瓦斯涌出等因素的变化，矿井通风需要及时调节；降低通风阻力，提高通风能力与经济效益是一项长期的经常性的工作。但是，由于矿井通风系统的阻力等于该系统最大阻力路线上的各分支的摩擦阻力和局部阻力之和，因此，降阻之前必须首先确定通风系统的最大阻力路线，通过阻力测定调查最大阻力路线上阻力分布，找出阻力超常的分支，对其实施降低摩擦阻力和局部阻力的措施。一、当前存在

20、的主要问题：1、 生产布局不合理：生产布局不合理必然造成通风系统的不合理。如生产采区相距过远，产量悬殊，或者生产过于集中，造成通风管理困难。尤其是一些老矿区，井深、巷道长，通风难道更大。例如淮南某矿区某矿风路9698m，主扇功率1238Kw，经开掘新风井，风路缩短到2860m（相当于原风路的1/3），风量大增，风压大降，主扇功率降为212kw，每年节省电715万度，节省电费57万元。2、 通风断面过小：由于设计的巷道断面偏小，或巷道失修，堵塞风路，增加通风阻力，使通风能耗大，费用高。据统计，全国统配和重点煤矿巷道失修率大于10%的有146对矿井，其中失修率大于20%的有49对矿井。如某矿井风道

21、失修率大到56%以上，矿井平均风压达到了3920Pa,又如某矿井因为风道失修，矿井等积孔由1.19m2降低到0.4m2，风量由2565m3/min降到1200m3/min。另外，在总回风井和总回风道局部地段发生冒顶、片帮、倒棚，通风设施撤除不彻底、煤泥阻塞等不能及时处理而使矿井通风阻力增大，造成通风经济效益低，安全性差。3、主扇附属装置的综合效率低：风硐、反风道、闸门、扩散器等均属扇风机装置。长期以来存在的问题是阻力大、漏风多。有个煤矿矿井采用压入式通风，由于附属装置阻力大、漏风多，24年共浪费电力7200万度，从压入式通风改变为抽出式通风时，扇风机风压由2352Pa降为980Pa。该矿的扩散

22、器、反风门等漏风高达1152m3/min,相当于矿井总通风进风量的40%以上。将漏风和风压的损耗全部计算，附属装置的效率仅为21%，如以主扇效率为50算，则整个风机与附属装置的实际只有10多一点。显然，仅有高效的风机而不提高附属装置效率，是不能提高经济效益的，因此必须提高附属装置的综合效率。4、构筑物数量多、质量差：通风构筑物也是通风系统的主组成部分，是为了疏导、截断、控制、调节矿井通风的设施。由于生产布局不合理，盲目增加通风构筑物，增加通风网络的阻力，由于安装、施工、管理差造成通风构筑物质量低、漏风、串风、阻力大等，使通风系统稳定差。5、通风系统中局部阻力大：由于通风设计和施工管理不善造成断

23、面突然扩大或缩小，巷道急转弯、分岔等使局部阻力大。二、降低矿井通风阻力的具体要求及方法：1、 具体要求：（1）、施工后的通风系统能力应和生产能力相适应。（2）、技术上要合理可靠，风量充足、风流稳定。如实行分区通风，使各分支风量、风压平衡，减少过多的风流调节设施和局扇使用台数，尽量减少漏风。（3）、经济上要以最少的投资，较少的工程和材料消耗，获得最佳的济济效益、以减少设备材料消耗，节约电能消耗和管理费用。（4）、根据本地区本单位的财力、物力可能，尽可能采用先进的技术和设备。（5）、抗灾能力要强，即在灾害发生的状况下，也能使灾害不扩大，并使之减少到最小范围。2、 降低矿井通风阻力的办法：降低矿井通

24、风阻力，对保证矿井安全生产和提高济济效益都有重要的意义。无论是矿井通风设计还是生产矿井通风技术管理工作，都必须做到尽可能地降低矿井的通风阻力。应该强调的是，由于矿井通风系统的阻力等于该系统最大阻力路线上的各分支的摩擦阻力和局部阻力之和，因此，降底通风阻力之前必须首先确定通风系统的最大阻力路线，通过阻力测定调查最大阻力路线上阻力分布，找出阻力超常的分支，对其实施降低摩擦阻力和局部阻力的措施。如不是在最大阻力路线上降低风阻是无效的，有时甚至是有害的。摩擦阻力是矿井通风阻力的主要组成部分，因此要以降低井巷摩擦阻力为重点，同时注意降低某些风量的井巷的局部阻力。了解和掌握现状是降低矿井通风阻力的前提：（

25、1）、画出矿井通风系统示意图和通风网络图，并且标上通风设施。（2）、列出巷道阻力计算公式：、 摩擦阻力计算公式：，pa式中：l 风道长度，m；d 圆形风道直径，或非圆形风道的当量直径，m；空气密度，kg/m3；v 断面平均风速，m/s；无因次细数（沿程阻力系数），其值通过实验求得。、 局部阻力计算公式：式中: 局部阻力系数，无因次。、 巷道的总通风阻力公式：（3）、根据实测的数据带入上面的公式中进行计算，得出最大的通风阻力巷道。3、 问题的分析：通风现状的分析是在掌握现场实际情况的基础上进行的，分析的对象就是实测的数据，通过对数据的统计找出通风系统存在的问题。（1）、通风网络的阻力分布。根据统

26、计的各风路的风阻、阻力、功耗的分布状况，找出高风阻、高阻力、高功耗的区域和巷道。（2）、检验各巷道的断面是否合理，风速是否满足规程的要求。（3）、对通风构筑物的数量和质量进行统计分析，找出设计、施工、管理上存在的问题。（4）、分析生产布局所存在的不合理因素及其对通风系统的影响。4、 问题的解决：降低通风阻力是一次复杂的、细致的技术工作，它不仅需要根据当前矿井生产情况、通风网络状况、通风技术设施状态，还应考虑到矿井长远生产的各种情况和变化因素，然后采取相应的各种技术措施。指导思想必须是：针对现实，着眼长远，因地制宜，对症下药，综合治理。（1）、合理布局生产、使通风系统处于最佳状态。通风系统改造与

27、其他生产环境改造相结合，开采顺序、生产接替、产量分布等做到均衡生产。改革采煤工艺与巷道布置，简化通风系统。只有通风系统合理，通风管理工作才能获得较好的技术经济效果。（2）、降低通风网络阻力，既能增加风量，又可节省能源；同时还可以起到减少漏风、预防自燃；降低风速，防止煤尘飞扬等综合效果，因此，降低阻力是通风系统改造最根本的措施。降低阻力的方法很多，如加强巷道维修，采取经济端面巷道，对高阻力路线应采用分区通风、增加并联网络、改变流向、开掘新风路、另打新风井等措施。（3）、提高风机附属装置的综合效率。对风硐、闸门、扩散器等阻力较大、漏风多的附属装置也应改造。在通风系统调查中，摸清矿井主扇装置存在的问

28、题，扩散器、调节风门的风压损耗，以及漏风情况，然后对症下药，进行治理。调节风门尽量不用或少用。风硐过长或过窄耗损风压严重的要采取措施扩大端面，摸圆拐弯，安设导流板。扩散器的扩散处加大、加高。(4) 堵截漏风，提高风量利用率。对于井口、井底车场、煤仓、通风构筑物等地点的漏风应从设计、施工到管理上进行综合治理。改进巷道布置，减少通风构筑物的数量。三、降低通风阻力方案的决策:矿井通风系统改造是一个复杂的系统工程，在进行通风系统改造时，技术上可行的方案不止一个，可借助计算机对可行性方案进行最佳选择。对于大型复杂网络，计算机模拟技术为通风系统改造提供了良好的条件。针对通风系统存在的问题，应用计算机对可能

29、采取的改造方案进行模拟，检验其技术上的合理性和可行性。例如，当需要对现有网络结构进行调整时，可以利用计算机计算调整后的网络工况；当需要对通风构筑物的设置进行重新布置时，可以用风机优选程序选择最佳风机。如果提出了多个技术上可行的方案，还可以用多目标决策等优化方法对所提方案进行优化，充分考虑各方案技术，经济和安全方面的优劣后，确定最佳方案。四、通风阻力改造示例：淮南谢二矿南翼通风系统的风硐全长50余米，有5个直角转弯，端面又小，风硐段的通风阻力高达1098Pa，占该系统通风总阻力的28.19%。测定后决定进行风硐改建，由总回风斜巷井另开凿一段长7米、断面为8.4m2的倾斜巷道直通风机入口。风硐改建

30、后，由风机水柱计测算得该系统的通风阻力减少了539Pa，风量增加了405m3/min，风机输入功率下降了28.5kw，每年可节约电费57000元，而改建投资仅为3500元。五、总结：生产布局不合理必然造成通风系统的不合理。通风系统的不合理造成日常通风管理困难，有可能使新鲜风流不能及时输送到需用新鲜风的工作面，以及工作面的有害气体和灰尘不能得到有效的排除，工作面的高温也不能得到降低以提高工作面的工作环境。从而造成安全隐患，并有可能造成人力物力上的浪费。但是以上的困境是可以克服的。1、 布局进、回风井，生产水平和工作面时，必须考虑当前、今后的通风系统问题，尽量使通风系统处于最佳状态。2、 根据巷道

31、的用途及服务年限来确定巷道的断面的形状，断面的大小，采用什么样的支护料，尽量使用经济合理的通风断面。3、 加强对巷道进行维护，确保有效的通风断面。4、 加强对风硐、反风道、闸门，扩散器等扇风机装置的管理，尽量降低它们的阻力和避免或减少漏风。5、 尽量减少构筑物的数量，提高构筑物的质量。6、 避免设计和施工中出现巷道端面的突然扩大或突然缩小，巷道急转弯、分岔等，努力降低局部阻力。总之，通风管理是一项长期而艰巨的工作，除了设计、施工时确定最佳的通风系统以降低巷道摩擦阻力和局部阻力，加强平时的通风管理工作也是确保通风安全和提高企业效率的有效手段。浅议矿井通风系统优化 摘要：文章综述了通风系统优化在我

32、国发展现状、策略、优化方法，并就通风系统优化设计进行经验总结，并用于矿井通风系统优化实际工作，得到了比较令人满意的结果。关键词：矿井通风系统；系统优化策略；系统优化方法一、矿井通风系统优化的现状与发展矿井通风系统优化是个比较受关注的研究领域，国内外不少专家和学者对矿井通风系统优化进行了广泛的研究，并取得了很多成果，在矿井通风网络解算和矿井通风系统图建立等几个方面都有应用软件投入使用，为矿井通风系统优化带来极大方便，80年代初，就开发出一套较完整的矿井通风管理软件，以加拿大、美国、英国、澳大利亚为代表陆续开发出代表性的软件，但由于价格和语言方面的原因，这些软件在国内的应用不广泛。国内1980年代

33、末才陆续有这方面的软件出现，经过20余年的发展，不少软件成功地投入使用。如国内开发的矿井通风计算机动态管理软件(简称VSM)，能再现通风系统现状，预测网络变化情况，并给出相应的调节对策。中国矿业大学开发的计算机图形系统，专门用于矿井通风系统图形管理和火灾救灾辅助决策，使用该系统能够方便地生成矿井通风系统图。贵州工业大学采矿教研室研究的MVSMIS系统，提供比较友好的操作界面，数据的录入简单，结果输出多样化，系统安全可靠，资源的共享性强，该系统投入使用，带动了通风安全管理工作的一体化进程，加速了矿山企业管理信息化的发展步伐。但是这些软件只能做矿井通风系统优化的部分工作。在实际的通风系统优化工作中

34、，由于缺乏专门的通风系统优化决策支持软件，工作人员面对大量数据而无法应用科学的方法进行定量计算，例如在方案优选环节上，多依据定性分析和经验。另外，在通风系统优化的不同环节，应用不同的软件，这样不但繁琐，而且也不利信息的处理和集中。加上受当时计算机编程语言的限制，原来开发的软件在系统结构、软件操作、信息输入等方面都存在着缺陷。矿山通风的基本目标是为井下各作业面提供安全、舒适的环境。实现这一目标最主要的手段是以一定风速提供适量新鲜空气以迅速驱散、稀释井下污染空气。通风系统设计的第二个目标是使通风投资与运行费用最低。二、优化策略通风工程师可以采月多种策略维持通风系统的效率。这些策略包括封闭漏风通进安

35、装辅扇或调节风门增加与地而连通的风道。采取各种补救措施引起的投资和运行费用高低不一。但任何时候都必须是安全、可靠和经济的。可以采取的措施包括：改善风门与采场的维护状态以使漏风和失控风流循环小；合适的地方，可以打开与现有运输道平行的辅助风以减少按需要分配风量时的动力耗；选择最优位置安装工况合适的辅扇以便增加特定部位的风量；检查通风刊络中风机的数量、位置和工况；检查通风网络中调节设施的数量、位置和尺寸；利用额外的通达地表的风道例如风井、地表井下测量钻孔以便通过利用井联通道或通过建立直通通风系统控制漏风来改善新风分配；利用自然风压辅助主扇通风。任何手段均会受到实际条件的限制。应保持相对风速低于4M/

36、S以防止粗尘扬起。有时井下辅扇与调节设施无法安装在指定的主干风道中。上述措施绝非万无一失。如果矿山存在气候问题，则矿井通风还会受到进一步限制。随着矿山生产规模的扩大，开采深度的延深，通风方法亦应相应改变。三、优化方法在设计和管理通风系统时越来越趋向于使用以计算机为基础的分析工具。这些工具可会同设计数据和通风测量数据一起用于获得矿山服务期限内安全经济的通风方法。在安装先进的监测传感器后通风技术人员可不断地更新模拟程序所用的输入数据。为了得到解决特殊通风问题的最佳通风方案开始从现有通风网络获取最新的精确通风监测数据着手或从确定通风设计参数着手。然后将监测数据或设计数据输入到稳态矿井通风模拟程序中从

37、而计算出整个网络的风量与压力平衡值。为了进行有效的通风网络设计，可利用现代的交互式计算机程序，包括市场上买得到的和内部开发的稳态矿井通风莫拟程序。通风技术人员可凭经验“反复试算法逐步迭代法”确定主扇、井下风机、被动调节设施、制冷车问的位置和配置方案，以最小的成本获得满意的新风量分配。一旦计算机对现存网络模拟的结果与可用的通风测量数据相关性很好，则可将新开发矿井的设计数据输入计算机进行模拟。随后可按照前面详述的通用优化策略，运用其经验和对特定通风系统的有关知识进行调整。研究者可用这种方法产生大量且实用的通风方案。尽管许多方案也许可行，但在选用之前可能出于一定的安全考虑而需进行完善。对每一可行方案

38、，记下其客观满意度，计划运行成本估算安装费用包括监测设施与失败保护设施的安装。用迭代通近法选择出对于所用方案而言的“最优”解，并为矿山管理部门提出建议性的选择方案。最终选择的方案必须是安全经济的。通风设计人员的客观判断及经验对方案的选择有很大影响这种迭代法对于相对较小的网络向题求解是有效的，但随着工作面距地表的距离不断加大，通风网络渐趋复杂化，这种方法便会到达其应用极限。四、优化方法的发展前述稳态迭代法的公式化即是形成一个各通风系统组成部分的工况特性的数学表达式。给定工作面需风量，即定义固定风量分支，并要确定主扇和辅扇及调节装置的位置和工况以满足这些预先给定的风量要求。风机压力和风量特性曲线与

39、风道阻力曲线等可结合起来表达整个通风网络的风量压力分布。也可推导确定整个矿山通风总动力费的表达式。所以，用于特定矿山通风目标的总动力费可以用这些推导出来的满足实际约束条件的表达式从数学分析的角度进行优化。该法在过去几年中引起了极大的研究兴趣。总的来说，矿井通风网络的数学优化旨在确定辅扇和调节装置的工况和位置以期以最少的动力消耗满足工作面和其它地方预定的风量要求。解的结果受到辅扇与调节风门安装条件的约束。如果网络中分支不受风量分配的限制，风流本身将会按风道的阻力特性进行分配即自然分风。但是由于存在最低法定风量例如对适用于工作区的那些法规，故需用辅扇与调节设施控制风流分配。如果指定全部分配风量，网

40、络即为“ 纯控制”通风系统，这类系统的优化目标将是找出辅扇与调节设施的合适位置以维持期望的新鲜风量。但如果网络中某些风量允许变化而另一些风量为规定风量，则风机和调节设施的引入会改变风流的分布，而求解的间题变成了在维持指定风量的情况下，尽量降低风网中风机的动力消耗。这种网络称为“ 广义控制”通风网络。矿井通风系统技术改造摘要 本文针对淮南新集煤矿通风实际情况，采取挖掘内部潜力、刷扩巷道、风量分流、调整主要通风机叶片角度以及西风井主要通风机投入运转等措施，解决了矿井扩建后通风能力不足的问题，满足了矿井安全生产需要，取得了显著的经济效益和社会效益。安全经济是衡量矿井通风系统的基本准则。为了实现矿井通

41、风系统的安全可靠性与经济合理性的有机统一，就必须采取有效措施进行通风系统改造。由于淮南新集煤矿原设计生产能力为9Mt/a，几经改扩建，矿井生产能力增至30Mt/a，而矿井通风能力仍是9Mt/a时的水平，加之采用综采放顶煤回采技术瓦斯涌出量大，在这种极为不利的情况下，为了保证矿井安全生产，我们依靠内部挖潜，加强通风技术管理，进行矿井通风系统改造，取得了较好效果。1 矿井概况淮南新集煤矿通风系统采用中央并列抽出式通风，副井、混合井进风，主井（兼作提煤）回风，主井主要通风机型号为1K5827，其功率为780KW。矿井进风量9300m3/mim,矿井回风量为11000m3/min,主要通风机负压230

42、0Pa。低瓦斯矿井局部按瓦斯管理。2 矿井通风系统改造2.1 降低通风阻力降低通风阻力是改造矿井通风系统的有效途径之一.众所周知,矿井通风量和通风阻力是由矿井通风网络风阻特性与主要通风机性能相匹配的工况点决定的，而通风阻力是由矿井通风网络风阻和风量决定的。矿井需要风量是由生产需要决定的，在一定时间内可以看作常量，因此矿井通风阻力主要是由通风网络风阻值决定，降低通风阻力的实质就是降低网络风阻，其主要方法有刷扩巷道和并联风道。2.1.1 刷扩巷道根据通风阻力计算公式得知，巷道通风阻力与巷道断面成反比，因此加强矿井高阻力段的巷道维修，刷扩通风断面，必然降低通风阻力。1996年4月，我们针对-450m

43、主石门北段巷道断面小、风速超限以及两条总回风上山失修问题，采取刷扩卧底方法进行处理。-450m主石门北段巷道断面由7.1m2增至14m2；两条回风下山的断面增加了6.7 m2，取得了增风减阻的效果：矿井风量增加了670 m3/min，主要通风机负压下降了340pa。另外由于主井兼作提升煤炭，地面主要通风机风峒内经常於积了大量撒煤，淤煤高度达1.48m、长度约40m，造成回风断面锐减，我们定期清理主要通风机风峒内淤煤，有效保证了矿井总回风断面。2.1.2 并联风道当主要通风机叶片角度一定时，并联风道能起到降低通风阻力增大风量，达到改造通风系统的目的。1996年，我们开掘了两条总回风上山和两条总进

44、风巷道，与以前相比，矿井总回风断面增加了15.7m2，矿井风量增加950m3/min。在回采1309、1305、1307综放工作面时，我们充分利用综放面与多条回风上山相通的特点，将工作面风量分流，不仅降低了通风阻力，增加风量，而且保证了综放工作面瓦斯不超限。2.2 改变主要通风机叶片角度轴流式扇风机特性曲线是随着动轮叶片安装角度的变化而变化，叶片角度的改变会导致气流流向叶片角度的改变，从而改变扇风机的风压和风量。1996年7至9月，由于地面高温和井下采掘工作面的增多，矿井需要风量亦增大，我们及时将主井主要通风机叶片角度由35 调至40，矿井风量由8014m3/min 增至8910 m3/min

45、，满足了矿井需要要。2.3 增设新主要通风机,提高矿井通风能力随着矿井生产活动逐渐向深部延伸，矿井瓦斯涌出量增大，矿井需风量将增大，而目前在主要通风机叶片角度40运行时主要通风机电机已超负荷运行，再单靠挖掘内部潜力和调整主要通风机叶片角度来增加风量是不现实。为此，必须尽快将西风井扇风机投入运转以满足矿井生产需要。根据生产布局和矿井风量的要求，西风井投入运转后，中央风井和西风井主要通风机才能合理匹配？中央风井可否降低主要通风机叶片角度？联合运转时通风系统如何调整比较合理可靠等等，为此我们在对通风系统充分调查的基础上，通过系统优化以确定最佳通风系统方案。2.3.1矿井通风系统现状调查与分析(1)矿

46、井通风系统阻力测定1998年7月,我们与淮南矿院合作对中央风井系统进行了矿井通风阻力测定,对沿途各分支线路风量和主要通风设施的漏风压差进行测定。了解矿井通风阻力分布及主要设施的漏风情况，掌握了高阻力段和阻力大的原因，取得了矿井主要巷道的风阻值和巷道摩擦阻力系数，为西风井并网后通风系统改造方案的优化奠定了基础。（2）矿井主要通风机运转状况分析1998年8至10月份，我们对中央风井主要通风机和西风井主要通风机进行了性能鉴定。鉴定结果：西风井GAF26.6-15-1主要通风机的制造、安装质量较好，主要通风机效率较高。但是在相同角度下，2#主要通风机的通风能力比1#主要通风机高，1#主要通风机噪音高于

47、2#主要通风机。2.3.2矿井通风系统现状的计算机模拟矿井通风系统现状的计算机模拟在于对通风系统的网络化和数字化。将通风系统各巷道的风阻、始末节点号及主要通风机特性曲线以数字形式输入计算机，进行网络试算和调整，使分支的风阻风量与通风系统实际相符。（1）绘制通风系统网络图（2）建立通风网络基础数据，主要包括分支名称及始末节点号；分支风阻；主要通风机性能曲线；用风地点和主要进回风分支风量。2.3.3通风系统现状分析调查发现，矿井通风系统的控制风流设施较多,内部漏风地点多；回风侧阻力大，约占总阻力的48%。另外中央风井兼作提升，矿井外部漏风量较大。2.3.4西风井与中央风井并网的通风系统方案的确定根

48、据矿井通风系统实际情况和生产布局，我们制定了8种调风方案，经技术经济分析，确定了最终方案：通过-250m西翼总回风巷把中央采区40004200m3/min回风调往西风井；在-450m西大巷安设调节风门，将其回风量控制在18002000m3/min；西风井主要通风机叶片角度为-15和-20。这样西风井主要通风机初期排风量为6000m3/min，矿井通风方式将由中央并列式改为混合式通风。方案实施后，矿井中央风井主要通风机叶片角度为35，主要通风机负压1600pa，排风量为10100m3/min；西风井主要通风机叶片角度分别为-15和-20，主要通风机负压2800pa，主要通风机排风量6600m3/min。西风井与中央风井主要通风机联合运转一次试车成功，在安徽省尚不多见。不仅彻底解决了矿井通风能力不足问题，而且保持了原有通风系统的稳定。3 .结语通过对矿井通风系统进行技术挖潜、巷道