矿井通风系统的合理性规划与降低风阻措施
摘 要：煤矿通风管理是一项持续而又繁重的工作，除了在建井阶段确保通风系统的合理设计，运行过程中要实时考虑降低风阻的措施，再加上科学的管理，进一步提高通风安全及企业效益。
关键词：通风系统；通风阻力；摩擦阻力；局部阻力
中图分类号：TD16 文献标识码：A
1 合理通风系统应遵循的基本原则
1.1 整体性原则：矿井通风系统是通风网络、通风动力以及通风控制设施等构成的工程体系。在井田建设阶段通风系统设计时就应根据井田边界范围的实际情况，通过分析矿井的蕴藏量、埋藏深度、瓦斯含量、地形地貌、地质构造、开采条件以及生产与安全等因素设计合理的通风系统；采掘巷道布置时也应考虑到对通风系统的影响，以确保通风系统协调有序。
1.2 适应性原则：适应性指通风系统的设计、安装和使用应就具体情况，适时进行调整，根据矿井所处的不同时期，即建井期、投产初期、正常生产期、扩大生产及矿井收缩期的不同生产过程及地质构造、工作面推进速度等因素对通风系统进行相应的改进。
1.3 抗灾性原则：煤矿灾害的发生是防不胜防的，事故也是难以杜绝的，因而，在进行通风系统设计时，不但要虑及现有生产系统的需要，而且不能因通风系统不合理或不完善而导致灾害发生，而在发生灾害时，可以利用现有通风系统加以控制，使灾害范围和损失降至最小。
2 设置合理的通风系统
2.1 矿井建井阶段通风系统的合理布置。矿井通风系统必须本着“降低风阻、简化通风系统、保证通风系统的合理可靠”原则进行优化设计。
2.1.1 矿井通风方式的选择。一般根据煤层瓦斯含量高低、煤层埋藏深度和储存条件、冲击层厚度、煤层自燃倾向、小窑塌陷漏风情况、地形地貌状态以及开拓方式等因素综合考虑。高瓦斯、自燃倾向严重及有热害矿井宜采用对角式或分区对角式通风；投产初期且自燃发火不严重矿井可采用中央并列式；大型煤矿、井田面积大、产量高或分区开拓时可采用混合式通风。
2.1.2 矿井通风方法的选择。目前我国东北地区煤矿基本采用抽出式通风方式即原则上对于瓦斯矿井我国一般选用抽出式通风方法，但抽出式通风方法具有瓦斯涌出量大，通风费用高的缺点；压入式通风方法则相反，压入式通风方法抗灾能力比抽出式通风方法强，固针对此类矿井应当采用压入式通风方法。
2.1.3 采区通风系统的布置：采区通风系统是矿井通风系统的最重要组成部分，其必须有独立的风道，实现分区通风。通风网络简单，要具有较强的防灾抗灾能力，设置灾变时风流控制设施。同时要做到风阻少、漏风小（内部漏风）、风流稳定性强。
2.1.4 建立合理的通风网络布局。合理的通风网络结构相对简单，且风阻小，避免在采区或两个工作面之间出现角联网络，保证风流持续稳定，达到通风安全的目的。
2.2 矿井生产阶段
2.2.1 矿井制定年度采掘计划时，必须核对年度通风能力，按通风能力确定年度产量计划；同时还要进行季度、月度通风能力核定，根据风量核算结果编制每月采掘计划，并与年度计划相衔接，严禁月度超能力、超计划组织生产，当通风系统发生变动时，必须重新进行能力核定。
2.2.2 加强矿井通风设施的管理，减少漏风，检查“一通三防”设施的完好率，每月组织一次全矿通风系统彻查。
2.2.3 加强局部通风管理，局部通风机必须保持24小时正常运转，运行前的风筒布必须进行阻燃性能测试，并由通风处对局部通风设施、设备进行验收及定期监督检查，并实行“三专两闭锁”。
2.2.4 矿井通风系统必须每三年进行一次通风阻力测定，每五年进行一次通风机性能测试，新安装的主通风机运行前必须进行性能测试工作。
3 降低通风阻力的措施
3.1 摩擦阻力是矿井通风阻力的主要部分，因此应以降低摩擦阻力为重点，同时注意降低某些风量的井巷局部阻力。
3.2 井巷风量要合理。摩擦阻力与风量的平方成正比，因而在通风设计和管理中，不能随意增加风量，各用风点风量在满足安全生产要求条件下，适时调节主通风机的工况，避免风量在巷道内过于集中，从而降低矿井富裕总风量。同时应当尽可能地使矿井的总回风晚汇合，总进风早分开。
3.3 因为摩擦阻力与通风断面积的三次方成反比，所以扩大井巷断面积能大大降低通风阻力。因而通过实测及计算得出最大通风阻力巷道。针对断面面积偏小的巷道，可考虑扩大巷道的断面积；对于条件所限，不能随意扩大断面积时，可以采用双巷并联通风的方法；同时，在日常管理工作中要经常修整巷道，减少巷道堵塞物，使巷道完整、清洁、保持畅通，使巷道有足够断面积。断面积增加以后，风速自然变小，避免了风量过于集中地通过小断面风道，从而降低了阻力。
3.4 选择周长较小的井巷。断面积相同的条件下，圆形周长最小，因此，主要巷道尽量选择半圆拱或三星拱断面的风道；次要巷道或采区内服务年限不长的巷道方可考虑梯形或矩形断面。
3.5 矿井通风设计时，应尽量选用摩擦系数较小的支护方式，如喷锚、锚杆、锚索等，需要木支护或钢支护时，应整齐支护，背好帮顶，使矿井壁面平整光滑，同时，及时修复被破坏支架，失修率不大于7%，以降低矿井通风阻力。
3.6 减少巷道长度。摩擦阻力与巷道长度成正比，故在满足开采开拓的前提下，尽可能缩短风路长度，及时甩掉经过采空区且风路很长的巷道和封闭废弃旧巷。
3.7 降低局部通风阻力。局部风阻是由局部阻力地点巷道断面的变化而引起的风流速度的大小、方向、分布的变化。进而采取以下的措施：最大限度减少局部阻力地点的数量和避免井巷断面突然扩大或突然缩小；连接不同断面的巷道时，要把连接边缘做成斜线或圆弧形；巷道转弯，转角越少越好；在风流发生剧烈冲击处设置导风板；减小局部阻力地点的风流速度及巷道的粗糙程度；减少巷道正面阻力物，即无杂物、无於泥、无不必要的成串矿车。
矿井的通风系统是影响矿井安全生产的主要因素，并关乎井下劳动环境的优劣，布局必须简单合理，管理有效，且通风阻力的优化和降低，直接影响到通风机的安全、经济运行。所以无论在矿井建井阶段还是在生产阶段，必须尽量保证通风系统的合理性以及考虑使风阻降至最小值的必要措施。
参考文献
[1]邓宗保，李改.矿井通风系统合理性的评价[J].华北科技学院学报，2008.