【摘要】煤矿节能会受到自然因素、技术因素、设施设备因素、管理因素等的影响。论文仅从节能技术中的通风系统入手，分析了影响矿井通风阻力的因素，包括生产布局、过风断面、地表和采空区内部漏风、局部阻力、井下构筑物的布局和数量，根据这些影响因素，从利用自然风压和改进风机效率、矿井通风路线优化、提高通风机运行效率、优化生产布局、减小井下构筑物风阻、解决漏风问题六个方面有针对性地提出矿井节能的技术措施，希望能为生产实际提供参考意见，实现低碳、环保、节能的目的。
【关键词】矿井;通风系统;节能;技术措施;影响因素
1引言
瓦斯、粉尘、高温等是影响煤炭安全生产的主要因素，要创造良好的生产环境，必须使空气中的瓦斯、粉尘等有害物质的浓度降到安全范围，温度降到适宜的范围，解决这一问题的途径就是通风。矿井通风系统是矿井生产系统的主要组成部分，是矿井生产系统的重要子系统。通风系统的主要设备是通风机、局部通风机及其附属设施。由于矿井老、旧、杂，设备多，部分风机运行效率低、能耗损失严重等问题。矿井通风系统合理与否，关系到矿井的安全生产，也关系到矿井的经济效益。对国内外历次煤矿重大灾害事故的发生、发展规律以及事故的原因分析可知，煤矿重大灾害事故的发生与矿井通风有着密切的关系，矿井通风系统不完善、井下用风地点风量不足、风流不稳定是导致煤矿重大事故的主要原因之一。因此，建立一个完善的矿井通风系统，保证矿井主要通风机运行工况合理、风流稳定、风量足够、风质合格，对保障矿井安全十分重要。目前国内煤矿通风节能存在的问题主要有两个方面：首先是通风节能设备有待更新，负载率低，耗能大，维修保养不及时;其次是巷道断面设计不尽合理，影响通风阻力。
2矿井通风阻力的影响因素
①生产布局。随着地质条件和开采规模的变化，矿井通风系统也随之发生变化。生产布局不合理必然造成通风系统不合理，对于一些井深、巷道长的老矿山，通风难度大的问题尤其突出。②过风断面。由于涉及的巷道断面偏小，巷道失修，堵塞风路，增加通风阻力，平均风压明显上升、风量大幅下降，致使通风能耗大、费用高。另外，在总回风井和总回风局部地段发生铆钉、片板、泥水阻塞、通风设施撤出不彻底等，也会使矿井通风阻力增大，造成通风经济效益低，安全性差。③地表和采空区内部漏风。要尽量不用带调节风窗的设施，提高有效风量。可利用导风板引风，利用空气幕隔风。④局部阻力。局部阻力通常是在不同断面的突变处，在这些突变点风流会形成极为紊乱的涡流现象，造成风流的能量损失。因此在巷道转弯处设置圆弧光滑型导风板，使风流顺畅通过，从而降低局部阻力。⑤井下构筑物的布局和数量也是影响通风效果的一个重要因素。矿山生产实践已经证明，通风构筑物的布置可以对井下风流起到调节作用。然而实际的矿山节能管理上，人们并没有充分认识到这一点，以至于在节能设计时不够重视，设计安装流程也不规范，导致构筑物在通风效能上没有体现其作用，串风、漏风状况时有发生，致使井下通风阻力变大，通风系统不能实现预期目的，耗能随之增加。
3优化矿井通风节能的措施
3.1利用自然风压和改进风机效率
自然风是大量存在的，季节和气候的不同，自然风也会发生很大变化，应当充分利用自然风，将其引入地下成为井下通风量，成为矿井通风动力的重要部分，这能代替部分风机通风量，减少能耗。然而，一旦自然风不能被很好地利用，就有可能引发矿难。因此，根据矿井地形，做好风压检测，找到自然风的运行规律，合理有效地引导自然风，才能实现通风、节能的目的。淘汰老式风机，改用新型高效风机，相较于旧式风机，新型风机的效率提高了近1倍，而且能耗大大降低。
3.2矿井通风路线优化
包括缩短通风路线和风道优化。随着矿井深部的开采，通风路线逐步增加，通风阻力也在不断变化，对主干巷道的风流路线布置一定要做到合理、顺畅。当矿井处于后期生产时，尽量把多余的巷道及时封闭，尽量缩短通风路线，以降低整个矿井的通风压力。及时封堵清理废弃巷道，降低通风长度。在条件允许下，巷道应尽量设计成类圆形断面，还可以采用流线型通风结构筑物降低井巷通风阻力，还可以运用均衡风压的原理减少漏风，提高有效风量率。
3.3提高通风机运行效率
从通风机选型、调速节能技术和通风机与通风网络匹配三个方面进行节能。通风机选型时要选择合适的通风机和电机，在保证使用风量和风压的要求下，选择最优的调解方案和节能方案，重视运行的经济性。通过调整通风机的风量和风压使其与通风网络相匹配，达到高效运行的目的。在风机允许的最大转速内，适当调整风机转速是个好办法。目前变频调速节能技术是比较普遍使用的技术，因此，可以考虑通过应用变频调速技术对矿井通风机进行改造，以实现节能的目的。高效风机并不一定带来节能的效果，还取决于风机特性曲线与风网特性的匹配情况。需要通过技术测定掌握矿井通风阻力分布和主要通风机的运行特性，然后根据矿井需风量从改变主要通风机运行特性和风网特性入手，使风机运行合理，更加节能。如果通风机正常工作供给的风量低于井下安全生产的用风量，应当调大通风机叶片安装角度，这样一来就可以增加通风机的供风量。
3.4优化生产布局
通过优化生产布局，最大限度地减少采取和采掘工作面接续，实现合理集中生产，以利于采掘工作面接续。实行均衡配风是节能降耗的有效途径;充分利用废弃巷道增加风路或改变已有分支的连接方式;合理布置采掘面，使矿井两翼和不同采区间的配风尽可能接近于自然分风，减少增阻调解量。
3.5减小井下构筑物风阻
正如前面所提到，矿井构筑物是影响通风效果的因素之一。矿井通风巷道立体面积越大，断面周长越短，越有利于减少通风阻力。因此，在巷道设计阶段就应当考虑这两个因素，最大程度地加大立体面积，缩短断面周长，以达到减少风阻的目的。巷道断面尽量设计为拱形，减少通风巷的拐弯数，同时指派专人定时清理巷道杂物，这都有利于减少风阻，实现通风节能。
3.6解决漏风问题
扇风机性能良好，安装、维修简便，而且能耗较低，是我国矿井通风常用的机械设备。风门的质量直接影响是否漏风，因此，煤矿应加强对风门的检查和维护，安排专人负责，同时对废弃的采空区和风眼应当及时进行封闭。
4结语
节约资源是我国的基本国策，节能也是我国可持续发展的一项长远发展战略。井下通风是保障安全作业的基本要求，在满足安全的条件下，节能就显得十分必要了。煤炭行业虽然是我国最重要的产能行业，但同时也消耗了大量的能源。本文从生产系统中的通风系统优化角度，总结了煤矿节能的措施，以期能为工程实际提供参考价值。
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《矿井建设通风系统节能技术措施研究》来源：《中小企业管理与科技》，作者：董鸣镝
