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礦井通風系統是利用主扇風機產生的風能，以較為經濟的方式向礦井巷道及工作面提供新鮮的空氣，同時排除礦井內的有害氣體。礦井煤層中含有的瓦斯氣體容易產生爆炸、和使工人窒息等危險，良好的通風系統可以及時的排出有害氣體，保證井下有充足的氧氣，確保井下作業的安全。礦井通風關系到整個礦區的生產安全，如何具體高效的安全評價標準是衡量一個礦井通風系統的關鍵，吳立云、楊中立等提出了礦井通風系統評價的指標體系以及多層次TOPSIS（逼近理想解的排序方法）評價模型。根據該指標可對礦井通風系統的合理性與經濟性進行評價，作為一種判別礦井通風系統優良的指標。礦井通風作為煤礦生產的重要環節，礦井通風系統能耗較大，能耗占到礦區生產總能耗的30%~40%。風機使用效率僅有45%左右，風機的使用效率普遍較低，導致在通風系統中的能耗較大。通過降低風阻與淘汰老舊風機等措施提高礦井通風效率，從而達到節約能源的目的。變頻通風可根據礦井需風量的大小實時調節主扇風機的供風量，減小風機的耗電量。
1礦井通風的重要性
煤礦開采過程中井下常見的有害氣體有NH3、SO2、CO等氣體，通風系統通過不斷向井巷內輸入源源不斷的新鮮空氣，并且稀釋井下有害氣體，降低井下粉塵濃度，才可以保證井下作業的正常進行。通風系統的安全是礦井生產的保證，當前煤礦礦井主要的通風方式有分區式、對角式和中央并列式三種通風方式，不同的通風方式所對應的礦井布置方式以及礦井需風量不同，因此選擇合理的通風方式不僅可以為礦井提供穩定的風流并且降低通風能耗。關于礦區通風安全的評價主要有兩個方面。一是理論設計風量與實際需風量的匹配程度，通風設計中的風量選型、風量計算都可作為通風安全的評價標準。二是對通風系統中施工材料、施工工藝的評價。
2低瓦斯礦井通風存在的問題
2.1礦井通風系統設計缺陷
礦井通風設計中依據參數計算礦井所需風量，沒有進行嚴格的礦井實際考察，導致理論計算風量與實際需風量不相符。在通風系統設計中應當結合礦區的實際情況，對分區式、對角式和中央并列式通風系統進行綜合評價，選擇出與實際礦區相符的通風系統。因地制宜盡可能多的利用當地自然風壓，一方面可以減小主扇風機的風量，二來可以降低通風能耗，提高經濟效益。合理的礦井通風系統應當滿足風機性能與風阻往阻力縫補相匹配。在礦井通風中不同井巷之間的連接方式有，并聯、串聯和角聯三種方式，合理的巷道連接方式也可降低總通風阻力，減小通風總能耗。
2.2通風系統穩定性與建設程度不高
礦井通風系統建設由于施工操作問題難以完全與理論設計吻合，施工中由于不同工人操作，對于通風系統中存在的潛在問題難以察覺，導致在整個通風巷道中存在漏風現象。整個通風系統中由于風道風速不穩定導致在風道拐角處出現紊流現象，部分緩解風速變化不穩定等情況，以及某些控制設備失靈，這些問題導致通風系統穩定性較差，礦井通風安全性降低。
2.3通風管理水平與通風設備落后
煤礦開采過程中由于通風系統落后以及對通風監管疏松，礦井巷道中風道內部出現紊流、漏風和串風等問題，同時礦井通風設計的不合理也增加了通風阻力，老舊的通風設備難以滿足礦井生產需求，而且通風設備更新較慢，不僅難以保證通風安全同時也增加通風能耗，造成風機超負荷運轉，增加通風耗電量。根據相關資料表明，有超過90%的能耗是通風機所消耗的，而且在通常情況下，通風機的電耗量在占整個通風系統中電耗量的50%左右。
3煤礦礦井通風節能技術研究
3.1利用自然風壓和改進風機效率
一方面根據礦井當地情況合理利用自然風，使其成為井下通風量的一部風，從而減小風機風量，降低通風能耗，但在合理利用自然風壓過程中需要專業人員掌握當地自然風壓規律，自然風有很強的季節性，合理高效的利用自然風壓。另一方面新型高效風機已有部分煤礦開始使用，相比于其它老式扇風機來說，新型風機的使用效率高達90%是普通風機使用效率的2倍。老舊風機使用效率較低，造成大量的能量損耗，增加礦井通風能耗，在礦井生產中應當逐步淘汰。
3.2礦井通風路線優化
礦井通風巷道的合理性以及巷道漏風情況嚴重影響到礦井的通風效率，對不同類型的巷道風阻情況進行劃分，提出相關降低通風阻力的措施，優化通風線路與降低巷道風阻是提高通風效率的有效途徑。在實際應用中應該及時對廢棄巷道進行清理和封堵，降低通風長度。通風阻力主要源于關鍵巷道的長度以及巷道截面大小，巷道截面過小，導致流經巷道風速過大，風能損失也相應增加，因此合理安排通風關鍵線路，以及關鍵線路截面大小，影響通風系統風阻大小。
3.3采用新型變頻風機
在通風系統中耗能最大的是主扇風機，它為礦井提供源源不斷的新鮮風流，并且提供風流的動力，推動礦井風道風流進行循環。根據相關研究，許多礦井依舊采用老舊的主扇風機，這些風機耗能較大，通風系統能耗占到礦區能耗的一半，導致礦井通風效率較低。因此，為降低礦井通風能耗，應該淘汰老式風機，采用新式變頻風機。通過調整變頻調速調風機節點參數可知，通風量與額定轉速的供風量的比值越小，風機的使用效率越高，從而節約風機耗電量。在礦井通風設計中，通常會根據礦井最大需風量來進行風機選型，但礦井生產中需風量并非一成不變的，但普通風機只有在滿荷載運行時處于最佳功率因數。采用變頻風機可根據礦井需風量的變化，合理調節電動機荷載，降低風機運行能耗。新型變頻風機在礦井通風中主要有以下三個作用：啟動。多數礦井風機直接啟動，導致風機啟動時電流過大，遠遠超過電機額定電流，瞬時電流過大不僅降低了礦井的使用壽命，而且瞬時電流過大也導致部分能量損失。采用變頻風機可以避免瞬時電流過大，避免大電流的風機和電網的危害；調節風量。因為礦井所需風量并非是一成不變，而變頻風機可以調節風機風量，從而做到實際風量與需風量實時同步；補償功率因數。風機在運行功率因數較低時，產生大量的無功損耗，造成風機能耗過大。
3.4局部降低風阻
煤礦井下通風巷道中的拐彎，巷道截面的改變以及風橋和分叉情況會增加巷道風阻，會增加通風耗能。為降低通風耗能，應當采取巷道局部降阻措施，連接不同截面通風巷道時，采用喇叭形接口將兩個巷道連接在一起，使不同大小截面通風巷道連接平緩，盡量避免因為巷道截面急劇改變增加風阻，必要時可在接口處安裝導風板；同時將井下巷道拐角設置成弧形，盡量避免直角型拐角，直角型巷道拐彎容易引起風流在拐角處產生紊流，從而增加通風系統整體風阻。
4結語
探討煤礦礦井通風系統中存在的問題，分析礦井通風降阻的相關措施以及礦井通風系統中存在的問題；提出礦井通風節能的具體措施，通過優化通風線路以及采用變頻風機等措施降低通風能耗，以提高煤礦礦井生產效益；合理利用自然風壓以及變頻風機可減小風機風量，從而減小風機耗能。
作者:劉超 單位:山西晉煤集團澤州天安宏祥煤業有限公司