煤矿通风阻力影响因素及降阻方法分析王永刚

王永刚

摘要：煤矿通风对于煤矿生产安全至关重要，煤矿在开采过程中会产生大量的粉尘和有毒气体，如果不能够及时排除，将会给煤矿的生产安全以及矿工的身体带来巨大的威胁。要及时解决这些有毒气体、粉尘带来的安全隐患，必须保持矿井的通风通常，矿井通风需要消耗大量的电能。因此，如何在节约能源的背景下，保证矿井安全生产，保持矿井通风通常，是当前煤矿管理部门亟待解决的问题。

关键词：通风系统；通风阻力；优化

引言

矿井通风系统作为矿井的基础，应该对其有足够的重视，当矿井的通风阻力不能满足要求时，需详细排查可能的原因，制定详细的改正措施，提高矿井通风系统的稳定性，保障井下各地点的需风量满足要求，切莫疏忽大意。

1矿井通风系统的优化原则

（1）安全原则：在任何工程中安全都是至关重要的。只有保护好工作人员在工作中的人生安全，才够能够有效的保证矿企的生产效率和经济效果。在优化通风系统的过程中，要在安全的基础上优化矿山通风系统。（2）经济原则：在对矿山通风系统进行优化的过程中，不能做太大的改动，要结合已经具备的通风架构进行有效的改造，在原有的基础上进行优化，使得矿井的通风系统在总体布局上更加的合理，完善。以便于能够更好的减少成本，增加矿企的经济效益。（3）节约原则：在矿井通风系统进行改造的过程中需要合理的考虑到节约的原则，其中可以采用缩短通风线路的方法来对风机的耗能进行降低，同时还可以很好的提高设备运行的安全性，降低成本，提高经济效益。

2矿井通风阻力测定

2.1矿井通风阻力测定方案的制定

目前矿井使用的通风阻力测定方法不尽相同，主要有两种方法，分别为倾斜压差计法和气压计基点法。基于该矿的实际情况，采用气压计基点法进行测量。选用三台气压计，一台气压计放置于地面工业广场，另外两台携带至井下进行井下测量。位于井上的人员每五分钟对气压计的参数进行一次读取，并记录至专用表格内。通过对该矿井的通风系统进行分析，选择了一条矿井通风系统主线路，并对其四条辅助线路进行测量，共计设置72个测点。主线路的测点为：副立井—井底车场—轨道运输大巷—主要运输大巷—综采工作面胶带运输巷—综采工作面—综采工作面回风顺槽—采区回风上山—总回风巷—回风井底。

2.2矿井通风阻力测定数据处理

由于井下环境比较复杂，在测量过程中对测量仪器的影响比较大，另外测量人员对仪器的操作也受环境影响，造成一定误差，导致数据结果对测量结果影响较大，致使其指导性偏弱。为了避免误差对数据的影响，需对数据进行整体分析，并针对具体数据进行平差处理，减少误差的影响。在矿井通风系统测量过程中，倘若存在n条通风系统分支，仅需要对其中的n-1条分支进行测量，不需对所有的分支线路均进行测量，以便减少工作量。但在测量过程中由于多种因素导致测量结果误差较大，最终致使各分支回路的风压之和不为零，从而出现多个平差方程的情况。通过平差方程将误差较大的数据消除，并通过条件极限计算得到真值，最终得到平差值。在本次数据处理过程中，分别对测量的风压和风量进行处理，针对误差较大的数据进行最小二乘法处理，从而使测量数据尽可能的准确，以便最终测量结果具有指导意义。

2.3矿井通风系统阻力分析

通过对井下进行现场实测，最终得到该矿井的通风阻力值，其中进风段的阻力值为375.2Pa，用风段的阻力值为820.65Pa，回风段的阻力值为1291.89Pa，各段所占比重分别为15%、33%、52%。通过对数据的分析可以得出，回风段的阻力值较大，在整个系统中的比重达到52%。通过对井下现场环境的实际观察，并分析可能存在的原因，导致回风通风系统阻力值较大的主要原因为回风系统线路较长，并且存在部分回风断面较小，是整个矿井通风系统的瓶颈，例如在回风系统中的风桥处，由于巷道变形底鼓，造成巷道断面变小的现象，从而造成矿井通风系统阻力值陡增的情况。

3自动化控制技术在煤矿通风系统的应用

3.1PLC应用

PLC又称可编程控制器，作为计算机技术下的自动化控制模块，PLC不仅能够实现逻辑上的自主运算同时也能针对对各种不同情况依据数据的提供来制定相应的执行指令，从而实现设备的自动化控制。在煤矿通风系统的自动化控制技术上，PLC承担了相当重要的角色，通风系统的控制系统，在对通风系统进行调节的过程中，主要是改变风量的大小从而改善井下空气环境，那么通风系统想要改变自身输出风量主要是靠改变电机转速以及改挡变风板和阀门来对风向输出进行控制，根据通风系统的这一特点，自动化控制技术的PLC控制模块可以实现以下自动控制，首先是对电动机转速的自动化调节，通过各种传感器以及其他检测设备自动化控制系统能够实现对井下空气环境的全方位监测，一旦发现井下各种有害及燃爆气体或者粉尘浓度过高时，就会自动启动通风系统，并且持续强化通风至各种有害物质浓度降至PLC中设定的安全数值以下为止，在这一过程中PLC可以对电机转速进行有效调节，在自动化控制系统发现当前通风系统的风量不足以快速使井下环境改善的情况下，PLC就会自动对电机进行调速，增加电机输出功率从而加大风机的送风量从而实现对井下环境的快速改善。另一方面，PLC也会根据具体情况来决定以何种方式来改变送风量，在有些情况下需要改变电机转速提升送风量，而在有些情况下自动化控制系统会对挡风板的开合度进行控制，依靠改变挡风板与风机的角度调节来改变风阻从而实现对风量的控制，如果这种形式能够满足井下空气环境的调节那么系统将自动选择使用该方式来进行调节，保障系统能的节能要求。

3.2变频技术

变频技术在煤矿通风系统自动化控制技术中的应用主要是改变了传统调节电机转速的方式，在传统情况下，我们对异步电机进行调速需要进行电磁调速，也就是利用电机系统中的相关设备在接到调速指令后改变内部电流，对电机内部的磁场强度进行调节从而实现转速的调节，但是这种手段调节电机转速能耗消耗比较大，在增加电机转速的情况下同样消耗大量能源，而变频器的技术特点是能够将交流电变为直流电再将直流电变为频率不同的交流电，或者将直流电变为交流电在讲交流电变为频率不同的直流电，总之使用变频技术在调节电机转速的过程中只有频率上的变化而没有电能上的变化，所以使用变频技术来调节电机转速实现了节能要求，现阶段使用变频技术来调节电机转速在能耗上可以实现20%-75%左右的节能效果，具体数值要根据实际情况和电机种类来进行分别研究。但是有一点我们可以确定，使用变频技术大大降低了通风系统中电机的能耗，实现了对整个自动化控制系统的能耗控制，同时变频技术对于电机的转速调节更加精确，能够通过PLC发送的控制指令来准确调节电机转速从而实现风量的准确调节，这也是自动化控制系统的对电机控制的要求，变频技术还能实现电机的软启动，延长了电机的使用寿命，软启动相较于传统的硬启动能够有效保护电机的内部机械结构，减少由于磨损造成的使用寿命降低。所以变频技术也是煤矿通风系统自动化控制的重要技术应用之一。

结束语

矿井巷道通风是煤矿生产中的一项重要并且耗能严重的环节。加强巷道通风关乎到煤矿的生产安全，更加关乎到煤矿工人的生命安全。因此，在煤矿生产作业过程中必须予以重视。

参考文献:

[1]孙志刚.矿井通风阻力测定与通风系统优化[J].能源与节能,2014(11):14-15+38.

[2]黄晓强,徐素国.新力煤矿矿井通风阻力研究[J].山西煤炭,2014,34(07):20-22.

[3]颜勍.谈煤矿通风系统优化及可靠性分析[J].山东工业技术,2014(13):110.