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煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究

文檔作者：劉偉峰周建強文檔來源： 1．黑龍江工業(yè)學(xué)院黑龍江雞西 2．遼寧工程技術(shù)大學(xué)		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月23日
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第2期
2013年6月
水力采煤與管道運輸
HYDRAULIC C0A己MINING &amp;amp; PIPELINE TRANSPORTATION
NO．2
Jun．2013
煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究
劉偉峰 周建強
(1．黑龍江工業(yè)學(xué)院黑龍江雞西158100；2．遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院遼寧阜新123000)
摘要：為了向井下提供優(yōu)質(zhì)足量的新鮮空氣，從而保證井下作業(yè)人員的安全以及為礦井生產(chǎn)
系統(tǒng)的安全運行提供保證，對礦井進行通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)改造是非常必要的。改造后的通風(fēng)系
統(tǒng)既減少了巷道維護費用，又使通風(fēng)系統(tǒng)更加經(jīng)濟合理、安全可靠，從而為礦井的安全生產(chǎn)打
下堅實基礎(chǔ)，并為企業(yè)帶來明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。
關(guān)鍵詞：煤礦安全礦井通風(fēng) 系統(tǒng)優(yōu)化通風(fēng)阻力
中圖分類號：TD724 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006—0898(2013)O2—0018一O2
0 引言
礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計是礦井設(shè)計最為重要的
內(nèi)容之一，同時，它也是反映礦井設(shè)計質(zhì)量和水
平的重要體現(xiàn)。它不僅直接關(guān)系到整個生產(chǎn)礦
井的設(shè)計框架和影響礦井的建井時間和速度，并
且還會對基建費用的預(yù)算等有很大影響，同時還
對礦井在投入使用后的運行狀況和礦井所產(chǎn)生
的經(jīng)濟效益等有長遠影響。生產(chǎn)礦井在投入生
產(chǎn)后，由于生產(chǎn)布局會發(fā)生一定程度的變化、或
者受到自然條件及生產(chǎn)能力的提高等因素的影
響，需要對礦井的通風(fēng)系統(tǒng)進行技術(shù)改造和優(yōu)
化 。
1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的原則和要求
①通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化原則。通風(fēng)系統(tǒng)盡可能簡
單；通風(fēng)費用經(jīng)濟；優(yōu)化設(shè)計(改造)方案技術(shù)可
行；可調(diào)性穩(wěn)定，可靠性強；通風(fēng)系統(tǒng)有利于災(zāi)害
的防治；其通風(fēng)能力與礦井生產(chǎn)能力相適應(yīng)，符
合《煤礦設(shè)計規(guī)范》《煤礦安全規(guī)程》等法律和法
規(guī)。
②礦井通風(fēng)設(shè)計(通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案)的基
本要求。將足夠的新鮮空氣送到井下工作場所
以保證礦井生產(chǎn)和創(chuàng)造良好的勞動環(huán)境；通風(fēng)系
統(tǒng)要簡單，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理，并且需要有較強
的抗災(zāi)能力；發(fā)生事故時，人員便于撤出，風(fēng)流易
于控制：運行費用低，綜合經(jīng)濟效益好，通風(fēng)系統(tǒng)
的基建投資少且改造工程量小 ]。
2 優(yōu)化方案探討
2．1 設(shè)計支持系統(tǒng)的研制
礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃、設(shè)計和調(diào)節(jié)的計算
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要實現(xiàn)計算機軟件處理，并且優(yōu)化方法由線性向
非線性優(yōu)化方向發(fā)展，這使得優(yōu)化結(jié)果更加合理
有效。礦井通風(fēng)系統(tǒng)整體優(yōu)化設(shè)計理論與方法
的實現(xiàn)都以計算機為工具，由于目前的計算機硬
軟件水平落后，建造自動設(shè)計系統(tǒng)相當(dāng)困難，因
此礦井通風(fēng)系統(tǒng)計算機軟件的建立應(yīng)該以決策
支持系統(tǒng)為主，并研制和設(shè)計一些獨有安全的系
統(tǒng)來控制礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理化? 。
2．2 礦井通風(fēng)能力合理核定
近年來，由于采煤方法和煤礦技術(shù)的發(fā)展，
許多煤礦煤炭產(chǎn)量遠遠超過礦井設(shè)計能力，煤礦
安全生產(chǎn)增加了不少隱患。因此，礦井通風(fēng)能力
核定是衡量礦井生產(chǎn)組織是否科學(xué)的標(biāo)尺和遏
止瓦斯事故發(fā)生的有效途徑?？茖W(xué)的礦井通風(fēng)
管理，要求在設(shè)計或改造通風(fēng)系統(tǒng)時，合理進行
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、風(fēng)機選型和風(fēng)網(wǎng)優(yōu)化，提高通風(fēng)
系統(tǒng)預(yù)防和抗災(zāi)能力。為了有效地評價超設(shè)計
能力生產(chǎn)的煤礦的通風(fēng)系統(tǒng)狀況，我國煤礦安監(jiān)
局推出一套客觀評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)的方案，而且
這一方案得到了煤礦通風(fēng)領(lǐng)域權(quán)威認可H]。
2．3 從定性到定量的綜合集成技術(shù)
定量綜合集成法的技術(shù)路線是采取人一機
結(jié)合、人一網(wǎng)結(jié)合、以人為主的信息、知識和智慧
綜合集成。通風(fēng)安全技術(shù)工作的一項重要內(nèi)容
是礦井通風(fēng)阻力測定，開展該項工作可以了解系
統(tǒng)中阻力分布的情況，以提供實際的井巷通風(fēng)阻
力系數(shù)和風(fēng)阻值，保證通風(fēng)設(shè)計與計算更切合實
際 。
人們可以通過不同的通風(fēng)網(wǎng)路形式與規(guī)模
來研究定量分析的數(shù)學(xué)模型。通過對礦井通風(fēng)
網(wǎng)路可靠性的理論分析，在網(wǎng)絡(luò)計算的基礎(chǔ)上，
建立了基于網(wǎng)絡(luò)流理論的礦井通風(fēng)網(wǎng)路可靠性
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2013年6月 劉偉峰等：煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究 第2期
數(shù)學(xué)模型。該模型的建立比較科學(xué)規(guī)范，便于程
序?qū)崿F(xiàn)，且可適應(yīng)不同形式、規(guī)模的礦井通風(fēng)網(wǎng)
路，為研究礦井通風(fēng)網(wǎng)路的可靠性提供了一種定
量分析的方法。同時，其對礦井監(jiān)測系統(tǒng)的研制
也具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義 J。
2．4 井巷斷面優(yōu)化的通路法
在總結(jié)以往斷面優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上，為解決
其存在的問題提出了井巷斷面優(yōu)化的通路法。
其優(yōu)化思想是采用網(wǎng)路方法解決網(wǎng)路問題。在
優(yōu)化的技術(shù)途徑上，以運籌學(xué)理論，網(wǎng)路技術(shù)為
基礎(chǔ)，針對礦井設(shè)計中對巷道斷面的選取通常是
根據(jù)每一條巷道的用途，按運軌設(shè)備的外形尺
寸，規(guī)定風(fēng)速的限制，結(jié)合掘進施工技術(shù)來確定
的。這樣，個別地選擇巷道斷面，構(gòu)成的礦井通
風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，在總費用上不一定是最優(yōu)的。某些生產(chǎn)
礦井通風(fēng)受原有設(shè)備能力的限制，從技術(shù)安全和
經(jīng)濟考慮，也有必要研究加大巷道斷面，降低礦
井通風(fēng)阻力的問題。降低最大阻力路載線上的
巷道阻力值，當(dāng)然是最為有效的? 。
3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造
3．1 摸清生產(chǎn)礦井的通風(fēng)現(xiàn)狀，查明問題的關(guān)
鍵，挖掘潛力
通過查閱大量資料和實踐調(diào)研，摸清礦井的
通風(fēng)阻力的分布情況、主通風(fēng)機的性能等方面資
料，并從中找出礦井通風(fēng)能力不足的主要矛盾，
進而提出解決這些問題的途徑和方法，為通風(fēng)技
術(shù)改造提供依據(jù)。這主要從以下三個方面進行
分析：①查明井巷通風(fēng)阻力的分布；② 查明漏風(fēng)
狀況；③ 查明風(fēng)機運轉(zhuǎn)工況，這樣就可以很好的
提高主要通風(fēng)機裝置的綜合工作效率 ]。
3．2 合理生產(chǎn)
根據(jù)煤礦的生產(chǎn)實際情況，合理安排采掘部
署，實現(xiàn)有計劃、有步驟的生產(chǎn)，充分發(fā)揮各個系
統(tǒng)的通風(fēng)能力，這樣可以很大程度上改善礦井通
風(fēng)條件。
3．3 通風(fēng)技術(shù)改造方案的編制
必須根據(jù)具體實際情況對生產(chǎn)礦井通風(fēng)存
在的問題進行具體分析，并結(jié)合不同時期的生產(chǎn)
狀況，編制多種通風(fēng)方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，最
后確定較優(yōu)的通風(fēng)系統(tǒng)改造方案。
①必須緊密結(jié)合礦井的整體布置和礦井發(fā)
展規(guī)劃，編制多套通風(fēng)方案。② 生產(chǎn)礦井的改造
要充分利用原有的通風(fēng)系統(tǒng)、井巷和通風(fēng)設(shè)備，
或加以適當(dāng)改造。③ 在核定通風(fēng)能力時，要留有
余地，選取一定的備用系數(shù) 。
4 結(jié)論
通風(fēng)是關(guān)系到煤礦生產(chǎn)安全的重要環(huán)節(jié)。
由于開采深度的增加，礦井必將出現(xiàn)阻力增大、
巖溫增高、風(fēng)路延長、風(fēng)量調(diào)節(jié)困難、熱濕排除受
阻和有毒有害物質(zhì)等問題，如何有效解決深部礦
井的通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計問題已迫在眉睫。優(yōu)化后的
通風(fēng)系統(tǒng)既減少了巷道維護費用，又使通風(fēng)系統(tǒng)
更加經(jīng)濟合理、安全可靠。這不僅改變了礦井通
風(fēng)系統(tǒng)不合理的狀況，還使得長期制約礦井采掘
接替正常生產(chǎn)的通風(fēng)重大隱患也得到了很好的
解決，進而提升了礦井的抗災(zāi)能力，為煤礦企業(yè)
以后的安全高效發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)，也為煤礦
企業(yè)帶來了巨大的綜合經(jīng)濟效益。
參考文獻
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作者簡介：
劉偉峰(1978一)，男，河南南陽人，碩士研究生，助教，黑龍
江省雞西大學(xué)安全與環(huán)境工程系。
收稿日期：2013—03—27
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