降低煤矿矿井通风阻力的技术研究

降低煤矿矿井通风阻力的技术研究

赵臣臣

河南神火煤电股份有限公司刘河煤矿 河南永城 476600

摘要：提高煤矿矿井通风质量，不仅能够优化作业环境，还能减少有害气体，保证采矿工作安全。通风阻力可能对通风产生影响，降低通风效果，浪费电力资源。所以，要合理分析阻力产生原因，合理应用降阻技术。本文从几个方面分析了煤矿矿井通风阻力增加的原因，从四个方面分析了降低通风阻力，希望能够促进通风系统的优化。

关键词：煤矿矿井；通风；阻力

前言

煤矿通风阻力情况是评判煤矿矿井通风能力的重要指标。阻力越大，矿井通风效果越差。所以，要做好通风设计，避免和降低通风阻力，尽量保证通风条件稳定，深入分析哪些因素会导致阻力产生或增大，合理规避，科学管理。

1煤矿矿井通风阻力增加的原因

1.1通风线路增加范围增大

一般矿井初期设计只考虑单一的工作面，在这种情况下，由于生产条件较简单，不需要太多的通风设备，相应的通风设备也比较简单。但随着矿井的长期开采，矿井通风管线路数量增多，覆盖面扩大，通风线路之间的关系也越来越复杂。通风机是煤矿安全生产中的重要设备，它的供风量是通过计算出的通风阻力来确定的，并且随着通风管线的增加而增大。此外，随着开采范围的增大，采空区也会越来越大，在这个时候，采空区的漏风会急剧增大，对巷道来说，漏风量也是一样的。从煤矿生产的角度来看，矿井的通风系统会随时间的推移从单一向复杂改变，其通风效果会有所下降。为了改善矿井的通风效果，必须对矿井的通风阻力进行核定，然后采取切实可行的措施来减少通风阻力，达到有效的通风效果。

1.2局部通风阻力增加

影响巷道通风阻力的因素主要是由于巷道本身的性质，如粗糙度、长度等。由于矿山使用时间较长，有的出现了年代久远的变形，有的地方出现了渗漏现象。这些都会使巷道的表面变得粗糙，使巷道的通风阻力增大，从而影响到巷道的通风效果。若巷道内堆积较多，会造成巷道发生一定程度的阻塞。在这种情况下，巷道的有效通风面积会减少，从而增加了通风阻力。综上所述，对矿井通风阻力的各种影响因素中，最重要的是巷道截面和风流速度[1]。

1.3巷道断面变化导致风流紊乱

在不同的通风条件下，风流的状况和流速发生了变化。比如，当巷道截面大小发生突变或分支变化时，都会对风流的正常流动产生一定的影响，并使局部通风阻力明显增大。若巷道截面突然增大，风速急剧改变，形成强劲的漩涡，会消耗通风的能量，从而导致空气阻力增大，影响到巷道的正常通风。另外，由于巷道突变处的惯性影响比较大，因此风流的适应性也比较差，主干和边墙之间出现了分离现象，形成了一个漩流区。这时，主流带着漩涡，一部分继续向主流注入，同时也形成了一个新的漩涡，在这个过程中，风流的能量损耗了。

2降低煤矿矿井通风阻力的技术

2.1加大对巷道检修力度

由于长期使用，巷道表层的混凝土支护结构会发生剥落，有些部位甚至会发生渗漏，从而导致路面变得更加粗糙。当进行通风时，会增大通风系统的通风阻力。由于矿井的寿命比较长，尤其是大巷的寿命达到数十年后，这种现象就很有可能发生。因此，要定期检查通风通道，对出现表皮脱落、渗水的部位，要及时修复。另外，为了减小巷道内的通风阻力，尽可能地缩小支护构件在巷道表面的暴露部位，使其表面平滑度达到最大。在选择设备时，要注意设备表面光滑，表面面积要小[2]。

2.2选择合适的巷道断面

通过对巷道的通风阻力计算，得出了通风阻力与巷道的长度、截面面积相关的结论。在截面相同的情况下，圆形巷道的截面周长最短，拱形巷道次之，最后是梯形巷、矩形巷。对某些使用寿命较长的巷道，应采用圆形或拱形的巷道。但在实践中，圆形、拱形巷道的施工比较困难，施工周期也比较长，有些回采巷道采用矩形巷或梯形巷，以确保经济效益。在一些连接处的巷道，应尽可能增大弯角，采取渐变截面形式，使通风状况变化造成的通风阻力最小化[3]。

2.3降低巷道通风阻力

2.3.1 降低井巷摩擦阻力

（1）通过减小风量来减小井巷的摩擦阻力。摩擦阻力与风量的平方成正比例，按这一定律，在保证生产安全的情况下，可以适当降低空气流量，避免产生过大的摩擦力。（2）通过减小摩擦风阻来减小井巷摩擦阻力。从理论上看，摩擦阻力与摩擦风阻是成正比例的。所以，在保证风量合理的情况下，必须通过减少摩擦风阻来减少摩擦阻力。为此，建议采取若干降低阻力的措施：①井巷截面应按摩擦风阻与井巷面积的立方成反比例的关系进行合理的扩展。采用这种方式，可以有效地减小摩擦风阻值。在特殊地质条件下，技术水平有限，不能扩大井巷截面的情况下，采用双巷并联通风的方法。这个时候，可以有效地增大通风截面，降低风速，有效地控制相应的摩擦阻力（有一定的降低）。②井巷摩擦风阻与井巷净断面的周长呈正比例关系，可充分考虑周长较小的断面。井巷截面形状不同，其周长有一定的差别。以比较常用的几种为例，从短至长，分别为圆形、拱形、梯形和矩形（为了保证周长的可比性，假设面积都是相同的），具体取决于技术可行性，现场条件等。③由于摩擦风阻和风流流经的巷道长度是成正比例的，因此可以缩短风流通道减小摩擦风阻。当基本情况相同时，中央式通风系统的风流通道就会变得更长。与此相反，对角式通风系统的风流流经路线显著缩短。④由于摩擦风阻与摩擦阻力呈成正比例关系，因此，在技术可行、资金允许的情况下，采用具有低摩擦阻力的支护形式。目前比较常用的有混凝土支护、 U型钢支护等。

2.3.2 降低局部阻力

（1）不同截面的断面尺寸、大小断面的连接处要平滑过渡，尤其是接头位置的优化，宜采用逐步增大或逐步减小的方法。（2）对于煤矿巷道转弯处，宜采用斜面或圆弧形形式，严禁以拐陡弯的形式设计。在施工现场条件许可的情况下，可适当增大弯曲段的曲率半径。（3）对于有强烈风流冲击的区域，应增加导风板。以下是一些重点要考虑的问题：①在扇风机风洞的直角拐弯位置，必须设置导风板。采用此法，可使阻力系数减小60%。②对于相交的巷道，更好的办法是在相交处设置一个弧形的引风导风板，其长度要比巷道交叉口大（一般多加0.5-1米）。③在不同的风流汇集点处，必须安装导风板。

2.3.3 降低正面阻力

①要加强通风巷道的安全管理，不能随意停留矿车，尤其是矿井的主要通风巷道不宜长期停放成排的矿车[4]。同时，要特别注意风速大的地区，这个位置不能有正面的阻力物。②若井巷中部有立柱，应对其布置形式进行适当的调整，在条件许可的情况下，尽量采用顺风流的形式排成一列。

2.4优化矿井通风网络

矿井通风网络是影响矿井通风阻力的一个重要因素，它主要是指巷道之间的连接。在矿井开采初期，矿井的通风网络较为简陋，通风线路也较短。随着矿井开发的深入，矿井的通风面积不断增大，通风网络日趋复杂，通风线路也越来越长，给矿井的通风带来了很大的影响。矿井通风网络的复杂性将使其具有较高的通风阻力，因而需要进行矿井通风网络的优化。一般的优化方法包括：改变巷道的连接方式、采用废弃的巷道通风、关闭某些巷道、降低巷道的漏风量、对风井进行再开挖等。

结束语：

综上所述，煤矿矿井工作要加强通风，定期检修巷道，保证检修工作的全面性。还要结合实际情况，选择合适的巷道断面，结合通风阻力种类开展降阻工作，保证工作达到预期。最后，要做好设计与管理，通过多方面控制，保证煤矿井下通风畅通。

参考文献：

[1]吕宁.优化矿井通风与安全生产的关系研究[J].矿业装备,2022(05):260-261.

[2]孟伟.探讨矿井通风技术现状及智能化发展展望[J].矿业装备,2022(05):116-118.

[3]常芳芳.矿井通风技术的应用及管理[J].能源与节能,2022(09):87-89.

[4]张向平.降低煤矿矿井通风阻力的技术研究[J].能源与节能,2022(07):112-114.