杨晓
贵州能发高山矿业有限公司 贵州 毕节 551500
摘要：矿井通风系统是煤矿生产过程中一种重要的生产辅助系统，其主要功能是排出矿井生产过程中的有毒有害气体，调节煤矿井下气候。在通风系统运行过程中，由于通风网络改变，矿井的运行状态变差，不利于矿井的安全生产，必须选择合适的方法来对矿井的通风系统进行优化。目前，矿井通风系统的优化进展十分不顺利，一方面是由于矿井通风系统本身构成比较复杂，另一方面是由于煤矿工程技术人员水平有限。对矿井通风系统进行优化时，必须要根据通风的对象选择合适的优化方法。众所周知，矿井通风系统主要分为矿井通风网络和通风设施两部分。本文围绕矿井通风网络和矿井通风机的运行状态优化方法进行论述。
关键词：矿井通风系统；优化改造；通风机选型
引言
煤矿井下生产作业中，通风系统运行能否满足生产需求，对整个矿井生产的持续、安全开展有着不可替代的重要作用。但随着矿井生产的持续进行，矿井回采深度在持续增加，范围在不断扩大，矿井建设初期设置的通风系统无法适应后续的生产作业需求，这就需要对矿井原有的通风系统开展针对性的优化改造，确保其能够继续适应煤矿井下生产实际，从而为矿井生产的持续开展提供有力支持。
1通风系统的工作原理
在煤矿井下实际开展生产工作的过程中，通风系统的主要功能是利用相关设备对井下的空气环境进行置换，确保通过新鲜的风流保证作业环境中O2充足，且能及时将煤矿井下有毒有害气体排出，保证工作人员的生命安全。由于煤矿开采深度不断增加，通风效果受到严重影响，且在实际生产过程中，通风效果还会受地质环境及人为因素的影响。为了避免威胁工作人员的生命安全，必须合理运用先进的科学技术，改善现有通风系统，从而提高矿井的生产效率，保证工作人员能正常开展施工，从而发挥通风系统的作用及优势。
2对矿井通风系统进行优化的关键性
随着巷道开采深度的不断增加，开拓大巷的持续延伸，矿井通风距离逐渐增加。新型的采矿工程通风系统必须要有为矿井供应新鲜的空气，一定要确保工作环境十分的良好，必须要将有毒气体、灰尘以及危害人体的都进行冲淡，采矿工程中的通风技术的研究方向以及研究发展主要就是：在进行采矿工程中通风系统的技术改造以及通风系统的设置里，一定不要技术统一的模式，必须要依据每个系统自身的条件，进行多样化技术的发展。这些技术的主要途径就是：进行分区的通风系统、新型多风机多级机站的通风系统、采矿工程主用一个辅用的有很多个的多风机系统、全部只有主用扇叶的通风系统；高效率、节省电能、新型的采矿工程通风系统的风机的运用以及研究分析；对采矿工程中通风系统进行优化处理；运用优化设计的技术；对于采矿工程中通风系统的微机、全自动控制的技术研究分析等等。所以，需要对矿井当前通风系统阻力分布规律进行全面的测定，结合具体测定情况，研究制定矿井通风系统改造优化方案。
3通风系统优化改造及方案比较
3.1通风阻力的优化方法分析
针对通风阻力的优化，需明确通风阻力与通风量的平方成比例关系。其他条件不变的情况下，通风阻力随通风量的增加而呈平方速度的增加。因此，为了保证生产安全，保证井下巷道的风量平衡，各个巷道风量越接近自然通风量，巷道的通风阻力就越小。其次，还需要掌握煤矿巷道通风阻力公式，并合理地运用公式，明确巷道断面面积及巷道长度，从而优化巷道风阻。但由于巷道断面无法轻易改变，需根据实际情况不断优化巷道结构。在巷道数量已确定的情况下，有关工作人员需合理设计通风系统风流路线，从而避免串联情况，合理运用并联网络结构，遵循通风原则，提高通风阻力优化的效果。
3.2通风系统优化方案分析
原通风系统作业过程中采用的风机切换方式为，主风机完全停止后再启动备用风机。这种方案不仅会引起风机运行作业震荡，还会造成井下通风风流的暂时性中断，进而造成巷道内瓦斯浓度和粉尘浓度急剧增大，威胁生产作业安全。针对这种隐患，立足矿井生产实际，设计采用不停风倒机的改良方案。该方案是指，在井下通风系统作业过程中若要进行风机切换，则在主风机未完全停止运行的情况下对备用风机进行预热启动，当备用风机和主风机的转速分别达到各自的临界值后，马上操控通风系统中的风门进行风路的切换。通过该方案能够有效解决风机紧急启动时冲击过大的不足，还能够有效改善风机停运引起的清流停滞问题。在该改造方案中，因启动备用风机时风门未开启，使得备用风机处于空载运行状态（风机风流由风门处进入，再从风口处流出，不对井下供风）。当主风机和备用风机作业转速均达到转速临界值后，控制系统操控巷道水平风门开启，同时原主风机供风风门闭合，在确保供风风量不间断的同时实现风机的有效切换。在整个系统的操控上，关键是对风机切换过程的控制，风门打开时的启闭速度必须由快减慢，防止两股风流交汇后形成气流干扰，从而规避风门启闭过程中对风机正常运转造成的干扰。
3.3矿井通风机工况点优化方法
矿井通风机工况点与矿井通风阻力有很大的关系。在建井初期，矿井处于高效工况点运行状态，随着开采的进行，矿井通风阻力增加，矿井通风机的工况点也会变化。风机工况点的调节是通过调节通风机的叶片安装角来实现，需要根据矿井的通风阻力核算矿井通风情况，以确定通风机主扇的安装角度。考虑到调节主通风机的叶片安装角需要消耗大量的时间，当工况点偏离高效点比较小时，也可以通过调节通风机的转速来调节工况点的位置。有些矿井的主通风机使用年限较长，无法通过调节叶片安装角或转速来使工况点处于最优状态。对于这种情况，需要更换更大功率的通风机。由于更换矿井的主通风机需要较长的时间，需要提前将更换通风机放在矿井设备采购计划内。
4通风机设备选型
传统的方法，根据经验，根据煤矿生产需要，确定矿井总风量，最大风力航路（通风困难时期）总压强，或计算最大的阻力。然后根据所需的总风量和风压，在风机性能表中查找或在对数曲线上确定风机的对应坐标垂直线，最终确定风机数量、转速和功率。具体如下：根据矿井总风量、总阻力和漏风系数计算矿井主风机工作风量和风压，建立风机参数库，同时输入各种流量、压力和效率。风机选型操作依据矿井总风量、总阻力及外部漏风系数，转换矿井主风机工作流量及工作压力-功能判断-功率选择-选择输出的相关参数。但传统的方法精度低，需要设计师好的经验。电算法是利用计算机优化矿井主风机选型的一种最常用的风机优化方法。根据风机所需的总风量和总阻力，计算风机的工作容积和工作压力，选择最经济的风机;在此基础上，提出了一系列可选通风机和通风网络匹配方案，并分别通过挂网获得最佳方案;此外，建立一个虚拟，并参与通风网络的计算，得到风机的工作点，然后计算通风网络的阻力，最后从选定的中选择工作位风机的功率要求;之后，数学规划-当各支路的总风阻和风阻已知时，就知道了矿井的通风网络。
结束语
综上分析，随着矿井开采范围的不断增加，需要及时有效对矿井通风系统进行针对性的优化提升。但是从当前很多矿井通风系统的运行情况来看，在很多方面表现出一定的短板，特别是很多深部开采矿井中，通风难度增加明显。
参考文献
[1]张志云.矿井通风系统优化方法探讨[J].内蒙古煤炭经济,2019(20):141-142.
[2]王鹏飞.矿井通风系统优化改造应用研究[J].西部探矿工程,2019,31(10):171-172+176.
[3]任一亮.矿井通风系统优化调节分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2019(10):185+187.
[4]王贵勇.矿井通风技术及通风系统优化设计探讨[J].内蒙古煤炭经济,2019(18):175.
[5]武进宝.煤矿矿井通风系统优化策略探讨[J].石化技术,2019,26(09):180+182.