丁丽娟
河南省煤炭科学研究院有限公司 河南 郑州450001
摘要：从目前全世界的矿井分布情况来看，中国的矿井资源十分丰富，在开采过程中，中国的开采量一直处于世界前列，但在开采中由于矿井的巷道过长、通风不畅等问题严重影响着矿井的开采。尤其是不良的通风使得矿井内产生的有毒气体不能够及时地排出井外，而矿井内大量毒气的聚集使得矿井中工作人员的生命安全受到了极大的危害。所以，完善矿井的通风系统对于矿井的可持续性发展具有非常积极的意义。此外，将节能观念应用到矿井通风技术中，使两者深度融合，在相应国家绿色环保观念的同时也给矿井单位带来了极大的经济效益。
关键词：煤矿采区；通风设备；新技术；节能
1煤矿采区通风节能技术的影响因素分析
首先，选用风机余量较大。在实际通风过程中，矿井初期通风向中后期过渡的时间是非常难以确定的，因此在选择合适的通风机械时一定要让机械的选型和供应风的能力相互匹配。注意按照现阶段矿井生产能力和采掘布置的情况来形成合力的通风网路，以此才能够计算出合适的阻力。现阶段矿井内部两台风机运行时的风量为62.3m3/s，风压为1256Pa，电机的功率为140kW，这些具体的数据将会远远高于实际生产的需要。其次，扇风机分散运行。目前，常见的两台风机都会存在于风井内部，实际也会形成两个主要的负压，同时，在实践的过程中更可以借助多道风门来直接隔离通风系统，矿井生产的过程也会不断地变化，也因此通风管理的难度会逐步变大。实际通风设备的质量、主通风系统质量和风机自身保持的状况都会诱发漏风、短路和风压异常等不良现象。因此，只有加大供给的风量才能够更好地满足用风需求。在实际设计之后，两台风机的总体排风量比设计时多出了20.3m3/s。最后，矿井外部漏风严重。目前，多数矿井外部漏风相当严重，势必会增加风机自身的功耗。包括越界开采、防爆门漏风和反风联动门漏风都会使得矿井外部漏风的现象变得更加严重。外部漏风现象的严重会在短时间内增加矿井通风系统内部的能耗。
2煤矿采区通风设备发展现状
对于通风节能设备的选择而言，主要是基于矿井开采过程中所需要的最大风量及电容量等，对通风机的功率比例没有引起重视，导致其负载率偏低，通风机在运行过程中所需要的能量较大。有的采矿单位为获取更多经济利润，降低成本费用，在矿井开采过程中，长时间使用同一通风设备及其系统。由于未对通风系统采取定期优化，导致其在运行过程中，性能偏低，结构出现不合理的现象；另一方面，使用通风设备之后，未对其进行有效的保养及维修，致使通风设备的工作效率降低。若未及时对通风设备进行更新处理，不仅导致其性能降低，系统工作效率大幅度降低，而且还给矿井生产留下了安全隐患；另一方面，由于设备得不到及时更新，导致其在运行过程中消耗较多的能源，这一点在电能消耗方面得到充分体现，在这样的情况下，不仅造成了大量能源的浪费，而且还能影响矿井生产的正常运行，可想而知，其带来的影响是很大的。
3当代煤矿采区通风设备新技术的节能
3.1进一步优化设计通风系统
首先需要从矿井的实际情况出发，对矿井内部的风道进行重点的摸排，要熟悉矿井的通风线路，从而保证线路的通畅性。在具体的实践过程中，由于矿井在挖掘的过程中深度在不断地增加，所以，矿井内部的道路会非常地曲折，从这个角度来说，矿道的阻力在不断地增大，因此整个通风效果不显著。在矿道以及通风设计的环节中，要综合性、全局性地设计通风系统，优化矿井的道路路线，并且根据实际环节特点来选择最短的路径。对于在巷道中已经废弃的矿道，要及时封堵防止其存在影响整个通风系统的风阻大小。除此之外，在设计的过程中还可以设置一定数量的通风构造物和必要的通风巷来减少风阻，并且构筑物的存在能够集中地传输风力，避免发生漏风的现象。
巷道的选择也应当遵循节能的原则，要充分考虑和计算巷道断面和风量之间的摩擦阻力，采用多种方式来减少摩擦系数，在巷道的选择中尽量地选择短而直的巷道，这样可以有效地减少风阻，提高通风的效率，实现了良好的节能效果。
3.2主扇风机扩压器应用
在现有矿井通风机技术的基础上，应探索矿井通风机节能的新途径，使其更易于实现，运行效率更高。事实上，主扇附件的结构节能潜力很大，而扩压器是主扇的重要附件。因此，主扇扩压器具有很大的结构节能潜力。目前，我国主要应用的风机扩压器可分为直立扩压器、坡度为60°的扩压器、坡度为45°的扩压器、典型的流线型扩压器、改进型流线型扩压器。（1）直立扩压器。直立式扩压器转角为90°，扩压器内流场变化剧烈，内部流场无规则，流动阻力大。在目前，直立的扩压器完全被斜坡扩压器取代。（2）斜率为45°的扩压器和斜率为60°的扩压器。由于其转角太大，两个扩压器的内外边界线都不好，而且反向回流面积占出口面积的1/3。反回流现象有效地减小了出口面积，增加了出口速度，增加了扩压器的动态能量损失。坡度为60°的扩压器阻力比为1.05-1.57，坡度为45°的扩压器阻力比为0.85-1.04。（3）典型的流线型扩压器。扩压器的边界线是基于平面平行流与汇流之间的叠加流。性能系数优于60°扩压器，但扩压面积优化比例不大，动态能量回收远低于最大有效能量。此外，在出口区域还不能完全避免反向回流现象。扩压器的阻力比为0.85-0.98。（4）改进流线型扩压器。扩压器的边界线是根据模型试验确定的，面积放大比一般的流线型扩压器要大。但性能系数随入口条件的变化而迅速下降。改进后的流线型扩压器适用于较窄的应用场合。
3.3变频速度节能调控
所谓变频速度调节，是指电网交流电经过变频器变为电压和频率的方式，实现电流的周期性调整与控制，以满足供给电动机的操作需要。井下煤矿开采中自动化控制系统，正是通过电动机自主驱动油泵，以实现旋转供油做功的实践效果。虽然其结构与传统的变速节能装置之间差别不大，但自动化控制体系下的变速，是指令自动调整的过程，它压缩了系统周期转换的连接环节，其过程出现风机运行阶段性终止和无用功大规模损耗的可能性较低。举例来说，某次井下煤矿开采期间，为确保系统做功状况良好，技术人员就着重从风机做功速率环节层面进行了调控。其一，将地下矿井通风结构全部更换为变频操控结构，同时将变频结构按照通风设备转动的规律进行转动频率调整；其二，依据公式P=λWh/g计算风机转动时所消耗的功率。其中“λ”表示流体容重，“W”为轴转动频率，“h”为阀门开合角度，“g”为通风机的做功效率；其三，采用自动化指令程序，按照变频交流电的变化情况，适当的调整电压、电流、以及电容控制的大小。井下煤矿自动化控制结构的做功情况分析，一方面需要考虑到变频节能结构做功速率，与通风风机的功率调节大小之间是否相互吻合。如，按照地下通风结构的变频强度，调整变频自由化转动的规律；另一方面，变频功率调整的控制过程，也需要从变频交流电的调控速率，适当调整设备做功的控制水平。如，按照公式计算风机转动时所消耗的功率大小。具体化和速率调整两个方面的功率调整，可确保风机阶段性做功情况，与自动化做功控制的强度控制在最优状态，这是当前煤矿生产中最主要的技术控制方法。
4结束语
如果广大煤矿企业要想让开采煤矿的过程变得更加安全稳定，就一定要结合实践的经验来引入先进的通风节能技术，并通过提升矿井内部的通风效果来直接降低设备的损耗，最终才能够提升煤矿开采的安全性，并更好地提升企业自身的经济效益。煤矿内部的通风系统的存在不仅能够满足社会对煤矿的需求，更能够推动国家经济不断地向前发展。
参考文献
[1]刘伟.试论井下采矿通风的自动化控制与节能实现[J].能源与节能,2019(06):80-81+144.
[2]宋德志.煤矿矿井通风节能技术研究[J].能源与节能,2018(2):67-68.