降低矿井通风阻力措施研究

2022-09-11

随着煤矿开采规模加大, 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。本文就通过阻力测定调查最大阻力路线上的阻力分布, 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做简要分析。

1 当前存在的主要问题

1.1 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。尤其是一些老矿区, 井深、巷道长, 通风难度更大。例如淮南矿区某矿风路9698m, 主扇功率1238kW, 经开掘新风井, 风路缩短到2860m, 风量大增, 风压大降, 主扇功率降为212kW, 每年节电715万度, 节省电费57万元。

1.2 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。这些矿井普遍存在平均风压明显上升、风量大幅下降的问题。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。

1.3 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人式通风, 由于附属装置阻力大、漏风多, 24年共浪费电力7200万度, 从压人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效率只有10%多一点。因此必须提高附属装置的综合效率。

1.4 构筑物数级多、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。

1.5 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面突然扩大或缩小, 巷道急转弯、分岔等使局部阻力增大。

2 降低矿井通风阻力的具体要求及方法

2.1 具体要求

施工后的通风系统能力应和生产能力相适应。技术要合理可靠, 风量充足、风流稳定。要以最少的投资, 较少的工程和材料消耗, 获得最佳的经济效益, 节约电能消耗和管理费用。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。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。

2.2 降低矿井通风阻力的方法

(1) 降低矿井的通风阻力, 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。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, 同时注意降低某些井巷的局部阻力。 (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; (3) 根据实测的数据带人公式进行计算, 得出最大的通风阻力巷道。

(2) 通风现状分析。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。

(3) 降低通风阻力的方法。 (1) 合理布局生产、使通风系统处于最佳状态。通风系统改造与其他生产环境改造相结合, 做到均衡生产, 简化通风系统; (2) 降低通风网络阻力。如加强巷道维修, 采取经济断面巷道, 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。摸清矿井主扇装置存在的问题, 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, 抹圆拐弯, 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。

3 通风系统改造示例及注意问题

3.1 通风系统改造示例

系统改造以淮北某矿为例。其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7m、断面为8.4m2的倾斜巷道直通风机人口。风硐改建后, 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, 风机输人功率下降了28.5kW, 每年可节约电费57000元, 而改建投资仅为3500元。

3.2 通风系统改造应注意的问题

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。对多个技术上可行的方案, 可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。布置进、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。根据巷道的用途及服务年限来确定巷道的断面的形状, 断面的大小, 采用什么样的支护材料, 尽量使用经济合理的通风断面。

加强对巷道进行维护, 确保有效的通风断面。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, 避免或减少漏风。尽量减少构筑物的数量, 提高构筑物的质量。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。

4 结语

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。

摘要：本文基于笔者多年从事矿井通风阻力的相关研究, 以降低矿井通风阻力措施为研究对象, 分析探讨了当前矿井通风中存在的主要问题, 降低矿井通风阻力的具体要求及方法, 具体针对笔者所在某矿井的改造示例等一系列问题, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：矿井,通风阻力,措施,问题