淺談礦井通風系統中調節風窗作用

朱鵬程

摘要 :從理論上分析礦井風量調節中調節風窗的作用機理 ,通過雙鴨山礦業集團煤礦通風系統 改造實例說明風窗的安設引起礦井風量及風壓發生變化 ,從而加快局部地點瓦斯涌出等一系列問題 ,提出在礦井設計及實際生產中 ,科學設置調節風窗 ,在保證用風地點風量基礎上 ,確保安全生產的觀點 。

關鍵詞 :調節風窗、風阻、主要通風機

中圖分類號：TS737文獻標識碼： A

一、概況

近年來 ,煤礦生產形勢發展迅速 ,隨著煤礦井下生產的進行 ,礦井各巷道風阻變化較大 ,在主要通風機工作狀態不變的情況下 ,工況點發生變化 ,即風量減少 ,風壓增大 ,為確保安全生產, 必須不斷對礦井風網的風量進行調節 。調節風窗是采區內的主要通風設施 , 通過改變窗口的開口流通面積實現風量調節 。 而調節風窗的調節性能直接影響通風系統的風量調節效果 。 要合理設計和運用調節風窗進行風量調節 , 就必須研究其調節特性 ,達到有效調節風量的目的 ,減少影響安全生產的因素 。

在風量調節措施中 , 工作面風量能否滿足需求是重點問題 ,通風系統局部風量調節應慎重對待 ,在調節過程中常常達不到預期效果 , 若對調節方法理解不深則會導致調阻設施位置選擇不當 , 造成通風困難 ,增加了通風電耗 , 或使風流紊亂 , 這些都會使礦井通風系統可靠性降低 。在礦井設計 、 通風系統日常管理及優化工作中 , 都應對風量調節措施進行詳盡的研究和分析。

二、 風窗調節對礦井總風量的影響

風窗調節法使風網總風阻增加 , 如果主要扇風機特性曲線不變 ,總風量會減少 。 因此 ,在一定條件下可能達不到風量調節的預期效果 。

增加調節風窗后 ,對礦井總風量的影響很大 ,如圖[ 1 ]1所示 ,已知主扇風壓曲線 I和兩分支的風阻曲線 R1 、 R2, 并聯風網的總風阻曲線 R。R 與 I交點a即為主要扇風機實際工況點 , 自 a 作垂線和橫坐標相交 , 得出礦井總風量 Q。從 a 作水平線和 R1 、R2 交于 b 、c兩點 , 由這兩點作垂線分別得兩風路的風量 Q1 和 Q2 。 如 1 風路中安設風阻為 Rk 的調節風窗 , 則該風路的總風阻為 R ′ 1= R1+ Rk 。在圖上繪出 R ′ 1 曲線 , 并繪出 R ′1 和 R2 并聯的風阻曲線R ′ 。 由 R ′ 與 I的交點 a 得出調節后的礦井總風量Q ′ 。 由 a ′ 作水平線交 R ′ 1 和 R2 于 b 和 c , 自這兩點得出風量分別為 Q ′ 1 和 Q ′2。

據圖 1可見 ,當主要扇風機性能不變時 ,由于礦井總風阻增加 ,使總風量減少 ,其減少值為 Δ Q = Q Q ′ , m3/ s ;安裝調節風門的分支中風量也減少 ,其減少值為 Δ Q1= Q1 - Q ′ 1, m3/ s ; 另一分支風量增加 ,其增加值為 Δ Q2=Q ′ 2 - Q2, m3/ s 。 從圖中可以分析 ,通風網路中安沒調節風窗以后 , 1 分支風路減少的風量并未全部增加到另一風路中去 ,而是減少的多、 增加的少 , 兩者之間的差值等于總風量的減少值。 這個差值越大 ,總風量減少越多 ,則調節風量的效果越差。 如果礦井通風系統總風阻很大 ,則風阻曲線較陡 ,那么調節風量工作就更加困難 ,所以服務年限長的礦井往往風阻較大 ,必要時需要進行通風系統優化。

三、風窗位置的選擇

調節風窗在風網中用來分配風量 , 保證各主要用風地點的風量需求 , 在礦井通風設施中處于重要地位 。 但一些礦井 ,尤其是服務年限長的礦井 ,在礦井風量調節工作中 ,只針對調風而工作 ,對礦井通風系統的長遠服務意識淡薄 , 設置的風窗不隨生產布局的改變而調整 ,由于時間的積累和生產的進行 ,礦井通風阻力增長很快 ,不但消耗了大量電能 ,而且為生產安全帶來了隱患 。 ,風窗的設置不是一勞永逸的 ,要隨生產布局的變化而改變 , 在設置過程中應考慮風窗位置對生產和安全的影響 。

不可因為風窗的設置而增大礦井內部漏風或出現瓦斯積聚等現象 。 風窗設置應有利于減小采空區兩端漏風壓差 ,有利于預防自燃發火。

井下在風窗設置時應考慮瓦斯涌出情況。如圖 2所示 ,某礦雙巷布置的工作面在上區段采完后 ,采下區段工作面時需風量小 ,所以在回風巷 A、 B密閉間 ① 處設置調節風窗 ,致使 A 點壓力升高而 B點壓力降低 ,采空區漏風嚴重 ,瓦斯在壓力差作用下從采空區涌出 ,造成瓦斯在密閉后積聚 ,而后將風窗移到 ② 處 ,瓦斯積聚現象消失 。

圖 2 調節風窗對采空區瓦斯的作用

四、調節風窗安設時應注意的問題

調節風窗的設置涉及到礦井通風系統的穩定性 ,整個礦井通風系統網絡的狀態在正常生產時是基本穩定的 ,牽一發而動全身 ,風窗的設置會牽動整個礦井風流壓力的變化 , 在風窗安設時盡量減少對礦井安全生產的影響 ,應注意如下問題 。

( 1 )調節風門應盡量安設在回風巷道中 , 以免妨礙運輸；

( 2 )在復雜的風網中 , 要注意調節風窗位置的選擇 ,防止重復設置 ,避免增大風壓和電耗 ;

( 3 ) 每一個風窗的設置應考慮對周圍支路風量 、 風壓的影響 ;

( 4 )每增設一處風窗 , 需對整個礦井通風系統進行分析 ,防止風阻的無謂增加 ;

( 5 )風窗的安設以不會帶來安全隱患為前提 。

五、結束語

本文分析了調節風窗在礦井通風系統中的作用 ,提出了風窗設置對安全生產的影響 ,調節風窗作為一種通風構筑物 , 對礦井生產的作用是明顯和直接的 ,為保證通風系統合理 、 風量能夠滿足需求 , 避免出現瓦斯積聚或漏風造成煤炭自燃等相關災害 ,必需充分發揮調節風窗在通風系統中的作用 。

參考文獻

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