基建矿井通风系统的构建

基建矿井通风系统的构建
发表时间：2017-11-24T12:13:08.230Z 来源：《基层建设》2017年第23期作者：左翠彬房涛
[导读] 摘要：早期矿建期通风系统的风量风速极易受外部环境的影响，井下供风效果不稳定，难以确保系统功能的有效发挥。

兰陵县尚岩镇会宝岭铁矿山东省临沂市 277712
摘要：早期矿建期通风系统的风量风速极易受外部环境的影响，井下供风效果不稳定，难以确保系统功能的有效发挥。

机械通风系统能够避免上述问题，实现对井下供风风量、风速以及风向的灵活控制，在矿建基建工作中有着广泛的应用。

关键词：机械通风；自然风压；通风系统
引言
井下作业具有工作强度大、工作环境差、危险系数高等特点，如果矿井内部缺乏通风系统，或是通风效果不佳，随着井下作业时间的增长，空气中的煤尘浓度、瓦斯浓度都会逐步上升，不仅给井下工人的身体健康造成了极大的危害，严重情况下还会引发瓦斯爆炸，造成不可估量的灾害性后果。

1机械通风系统的构建方法
1.1通风系统设计
（1）计算矿井的总风量和风量分配计算矿井的总风量。

全部风量按回采、掘进、硐室及其他地点的实际需要的风量的总和进行计算，其中回采工作面的需风量Qcf（m3／min）可由以下方式获得。

按瓦斯涌出量计算：
量系数；100———按回采工作面回风流中瓦斯浓度不应超过1％的换算系数。

考虑到不同的工作面，所需要的通风量存在较大差异，因此在风量的分配、调节和控制上，也必须要坚持“按需分配”的原则。

在进风段和回风段，可以通过计算平均风速的方式，对其需风量进行计算和校对。

除此之外，不同的工作面要采取独立通风，避免相互影响，导致计算结果失准。

各个支路分别计算风速、风量、风压后，将计算数据统一记录和保存。

（2）计算矿井的通风阻力
矿井巷道采用不同的支护方式，巷道内部的通风阻力也会表现出较大差异，查阅有关资料，得出通风巷道内的摩擦阻力系数，如表1所列。

式中α———井巷摩擦阻力系数；L———井巷长度，m；P———井巷周边长度，m；S———井巷断面积，m2；Q———井巷中流过的风量，m3／s。

1.2主要通风机选型
通风机是矿井通风系统中的核心设备之一，在选择通风机类型时，应当结合矿井实际情况，综合对比不同种类通风机在性能、结构、适用范围等方面差异，从而挑选出最佳的通风机。

由于不同地区的井下情况差异较大，因此所用的通风机种类也不相同，其中最为常见的两种分别是轴流式通风机和离心式通风机，文章以这两种通风机为例，进行结构、性能和适用范围三方面的比较。

（1）结构方面。

轴流式通风机具有体积小、重量轻的特点，因此其内部结构较为紧凑；在传动方式上，可以由电动机直接拖动，但是电机功率较低，叶片的转速较慢；此外，由于结构紧凑，一旦内部出现故障，维修难度较大。

离心式通风机的结构也相对简单，但是体积要比轴流式通风机大，对安装空间有较高的要求；在传动方式上，离心式通风机电机功率更大，加上采用了翼型叶片，转速更快；另外，离心式通风机在设备故障维修方面也更加方便。

（2）性能方面。

在不考虑其他影响因素下，综合对比轴流式通风机和离心式通风机，其性能差距主要表现在：首先，轴流式通风机的风压较低，但是瞬时通风流量大；而离心式通风机则相反；其次，轴流式通风机在联机工作时，其性能会受到明显影响，对风速、风量的控制力降低；而离心式通风机则不会发生明显的影响；最后，轴流式通风机能够承受较高的荷载，而离心式通风机容易出现过载现象。

（3）适用范围方面。

轴流式通风机比较适合于高流量、低风压、高转速的情况，而离心式通风机则相反；轴流式通风机对于风量变化控制较弱，因此更加适合于通风稳定、风量变化区间不大的矿井；轴流式通风机体积较小、功率较低的特点，决定了它能够适用于一些中小型的矿井，而离心式通风机由于体积大，占地面积广，因此只能在大型矿井中使用。

1.3主要通风设施的构筑
（1）墙体选材。

理论上来说，随着矿井通风系统墙体高度的增加，墙体所要承受的预应力和剪切力也会相应提升。

因此在墙体选材上，应当首先考虑具有较高物理强度的块材。

例如，以往通风系统的墙体多使用红砖，可以用物理强度更高的瓦石代替。

（2）瓦石的物理强度虽然高于红砖，但是瓦石的抗弯折能力较低，一旦矿井区域发生轻微地震，就会导致通风系统墙体的破裂。

因此，还需要采取加固措施。

在风门门头上用钢梁作为支撑，并在钢梁下方放置一块200mm×200mm的枕木，一方面能够起到缓冲上部荷载压力的作用，另一方面也提高通风墙体的弯折能力。

（3）砌体施工。

砌体的组成材料主要以混凝土为主，混凝土的质量直接决定了砌体的物理强度。

在配置混凝土时，应当严格控制各物料的混合比例和规格型号，以保证混凝土的质量。

例如，混凝土中水泥、砂石的比例应当保持在1∶3，为了增加混凝土的黏性，可以适当
掺加一些熟石灰。

经过严格配置的混凝土，在砌筑成墙体后，能够显著提升砌体的强度。

2机械通风系统使用效果分析
2.1通风能力分析
以基建期矿井副井井底的掘进工作面为例，由于供给掘进工作面用风的4台局扇安装在副井井筒内，从掘进工作面排出的污风先经过局扇群而后才能排到地面，很容易形成循环风。

循环风会导致井下空气污浊，不利于井下工作的正常开展，必须要进行防控。

通常来说，需要满足以下两个条件，才能杜绝循环风的出现。

（1）联络巷中局扇总功率大于副井井筒中局扇群的总功率当联络巷中的局扇吸风量大于局扇群的吸风量时，回风流就会从图1中所示的1点流向2点，此时不会出现循环风。

联络巷中局扇的风筒长度远小于副井局扇群的风筒长度，故联络巷中的风阻小于局扇群的风阻。

风阻越小，风机风压也越小，反之亦然。

（2）联络巷中并联运行的每台风机型号要相同假设两台不同型号风机的特性曲线分别为Ⅰ、Ⅱ，并联后的等效合成曲线为Ⅲ。

风机并联后在风阻为R的管网上工作，R与等效风机的特性曲线Ⅲ的交点M，过M做纵坐标轴垂线，分别于曲线Ⅰ和Ⅱ相交于m1和m2，此两点即是两台风机的实际工况点。

由图1可见，当△Q＝Q－Q1＞0，即工况点M位于合成特性曲线与大风机曲线的交点A右侧时，则并联有效；当管网风阻R′通过A点时，△Q＝0，则并联增风无效；△Q＜0，即小风机反向进风，则并联不但不能增风，反而有害。

2.2通风系统稳定性分析
（1）矿井通风系统的总风量和总阻力，在很大程度上取决于风机工作状态下的物理风压、风机自身性能以及巷道风阻。

因此，在一些大、中型的矿井内，通常采用增加风机数量的方式，提升巷道风压。

但是如果多台风机之间的连接不好，则会影响风机运行的稳定性。

对于一些小型矿井来说，可以使用辅助风机增加风压。

但是辅助风机会在一定程度上改变巷道中风流的流向，甚至会出现风流反向的问题，不仅影响主风机的工况，也增加了整个通风系统的不稳定性。

（2）同一个矿井通风系统内，物理风压和风机风压各有专属的通风巷道，正常情况下两个系统互不干扰。

但是当有大型运输设备在巷道中移动时，会影响正常的气流流向，增加风力阻力，改变巷道内的风压值，在这种情况下，通风系统的稳定性也会受到影响。

（3）井下爆破作业时，会产生巨大的冲击波，加上井下空间有限，因此冲击波的影响非常之大，不仅会影响正常的风力流向，而且还会造成巷道内壁的震动、坍落，导致通风系统的部分结构受损，给整个系统的通风稳定性造成严重危害。

结语
基建矿井机械通风系统构建时，关键是系统设计合理，通风机选型科学，通风设施构筑可靠，只有这样才能保证机械通风系统满足基建矿井需要。

参考文献：
［1］陈梦蕾，杨启山．旗山煤矿基于工业以太环网的矿井通风安全监测监控系统研究构建［J］．中国安全科学学报，2016（07）：164－165．
［2］关于煤矿通风系统的安全运行与维护保障研究———安全高效型矿井建设实例分析［J］．太原理工大学学报，2014（21）：131－133．。