摘要：针对某煤矿通风系统存在的主井进风量过大、主斜坡道进风量不足、部分区域存在漏风、回风系统风阻损失较大的问题，采取加设密闭墙并联运行空气幕，调整回风风机工况，优化通风通道，修复密封墙，清理总回风通道的措施，提升了通风系统效率，井下风量和空气质量得到保障。

　　关键词：通风系统；进风量；风机风压

　　1概况

　　某煤矿位于山西省中北部，主要含煤地层为石炭系上统太原组和二叠系下统山西组，主采盘区煤层稳定性低，煤层伪顶为0.7 m的粉砂岩，直接顶厚度为6.2 m的细砂岩。某煤矿矿井为低瓦斯矿，目前该煤矿矿井采用单翼对角抽出式通风系统为井下作业区、会采区和运输巷道等区域供风，置换井下空气，采煤与洗刷作业面产生的污染空气通过独立的送风巷道汇集到-5#中段集中排风道，该排风道地表口安装抽风风机，进而完成污风排放。工作面掘进通风采用单一抽出式局扇通风，但部分局扇未与排风筒直接相连，采用发散式排风，据测量最远的局扇与排风筒相距有14.5 m，该区域污风排放效果不佳。测量发现某煤矿矿井部分工作面和回采巷道空气环境欠佳，调大风机送风量仍不能有效提升空气质量，为此需要对通风系统优化设计[1-10]，调整各区域通风状况，保证井下作业空气环境的舒适性。

　　2矿井通风系统优化设计

　　2.1矿井通风系统需求测定

　　对矿井通风系统优化的前提是能够准确掌握通风参数需求，为此采用可靠设备，充分考虑到测点布置的合理性，进行巷道端面、风速、风机风压以及电机功率等通风相关参数测定。测量设备统计，如表1所示。

　　2.1.1巷道端面面积测定

　　在巷道最宽处使用BSD302型激光测距仪测量巷道宽度，然后根据最宽值将巷道等分为n份，分别测定n份巷道下的对应巷道高度，计算出平均巷道面积作为通风巷道端面面积，如计算公式（1）所示：

　　式中：S为巷道端面面积，m2；B为巷道宽度，m；n为巷道等分的份数，无量纲；h为巷道高度，m；h1和hn+1为巷道两旁的墙面的高度，m。

　　2.1.2巷道风速测定

　　巷道风速测定采用在同一端面的不同点测量值取平均值的方法，测量的选择按照以下规则：截面面积不大于10 m2，均布测点数为6；截面面积10~15 m2，均布测点数为9；截面面积大于15 m2，均布测点数为12。具体测点布置如图1所示。

　　同一测点进行三次风速测定，保证每次误差不大于5%后求平均值，由于测量人员在测定风速过程中占据了巷道空间，因此需要对测定的风速进行修正，修正如公式（2）所示：

　　式中：v为修正后的风速，m/s；S为巷道端面面积，m2；vs为实际测定的风速，m/s。

　　2.1.3风机风压测定

　　风机风压可以通过测定仪器直接读取，主要测定井下排风风机前后风压值和井上抽风风机前后风压值。

　　2.1.4电机功率

　　功率表可以直接测定风机电机的电流和电压值，并显示功率因数，电机的输入功率计算如公式（3）所示：

　　式中：P为风机电机输入功率，kW；U为风机电机线电压，kV；I为风机电机线电流，A；cosφ为测定的电机功率因数。

　　经过测定，某煤矿的主井进风量为73.66 m3/s，占矿井总进风量的38.77%，说明箕斗井兼做了进风井，不符合设计规范；主斜坡道进风量不足，而-4#中段、-5#中段-12#中段均只靠斜坡道进风；部分巷道存在漏风现象；井下设置辅扇区域处没有设置风墙，内部循环量大，但整体通风性不强；回风系统的风阻损失较大。

　　2.2矿井通风系统优化设计

　　针对通风系统测定存在的问题进行优化，采取的措施为：

　　1）针对主井进风量大的问题，在-1#中段和-11#中段的井底车场与联络段中间加设密闭墙，并设置两台并联运行的空气幕，降低主井通风风速，进而降低主井进风量，空气幕如图2所示。

　　2）测量风压后发现由于自然风压的影响，主斜坡道会出现反风现象，在斜坡处设置并联运行的辅扇型空气幕来增加风压，抵消自然风压影响，还可以通过辅扇调节主斜道的风流方向和风压。

　　3）为了解决主斜坡道进风量不足，而-4#中段、-5#中段-12#中段均只靠斜坡道进风的问题，将-9#中段902-903节点的回风风机排风量增大，调整后的风机工况为风量在18.8~35.5 m3/s，风压为838 Pa；在-11#中段1124~1127节点的辅扇工况调整为风量在27.58~44.8 m3/s，风压为959 Pa，并设置风墙。

　　4）为了完善通风系统，调整-4#、-6#、-7#、-8#、-9#、-11#六个中段的接替回风井改为进风井，中部的接替风景为回风井，形成全新的通风通道。

　　5）经测量发现-4#、-5#、-6#中段存在漏风现象，主要是由于密封墙密封性能降低引起的，除了修复密封墙外，还在-6#和-9#设置风门，具体通风构筑物的处理方式，如表2所示。

　　6）针对回风系统的风阻损失较大问题，探测到-3#中段总回风通道有积水和堆积物，组织清理后，回风系统风阻明显减小。

　　3应用效果

　　对某煤矿矿井通风系统优化改造后，对矿井的通风系统再次进行测定，测定数据分别如表3所示，通过测定可以看出，优化后的通风系统各需风点的风量和风压均满足需求，空气质量合格率虽然部分仍存在的达标的情况，但都有明显提升，有效风量提升了约2倍，其他监测指标也都满足了设计需求。

　　4结语

　　为了提升某煤矿通风系统的实用性，对该系统进行相关数据测量，探究系统存在的问题，然后提出对应的优化改进方法，形成以下结论：

　　1）对矿井通风系统相关巷道端面、风速、风机风压以及电机功率等参数的测定方法和测定方式进行分析，通过测定发现原通风系统主井进风量73.66 m3/s，箕斗井兼做了进风井；主斜坡道进风量不足，而-4#、-5#和-12#中段依靠的斜坡道进风风量不足；存在漏风现象；井下设置辅扇区域处没有设置风墙，内部循环量大，但整体通风性不强；回风系统的风阻损失较大等问题。

　　2）加设密闭墙，设置并联运行空气幕，降低主井通风量；调整主斜道回风风机工况，并联运行辅扇型空气幕调节主斜道风流方向和风压；调整-4#、-6#、-7#、-8#、-9#、-11#六个中段的接替回风井改为进风井，中部的接替风景为回风井，形成全新的通风通道；修复密封墙并增设风门等通风构筑物解决漏风问题；清理-3#中段总回风通道积水和堆积物，降低回风系统风阻。

　　3）经过对优化后的通风系统参数测定，风量和风压均满足需求，空气质量明显提升，有效风量提升约2倍，其他监测指标也都满足了设计需求。

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