矿井通风新技术专题演讲

1、矿井通风新技术1. 矿井通风技术现状矿井通风指借助于机械或自然风压，向井下各用风点连续输送适量的新 鲜空气，供给人员呼吸，降低井下工作面的温度，稀释并排出各种粉尘及有 毒有害气体，创造良好的气候条件，为井下作业人员提供安全舒适的工作环 境。随着浅部矿产资源的日渐枯竭， 矿产资源开采向纵深发展是必然的趋势。 随着开采深度的增加，矿井必将出现岩温增高、风路延长、阻力增大、风流 压缩放热、风量调节困难、 漏风突出、有毒有害物质和热湿排除受阻等问题。 因此，矿井通风的意义将更加重大。经过不断的摸索和实验， 我国矿井通风技术， 取得了众多引人注目的成果。 主要成果有：研究了主要通 风机性能测试装置及测试

2、方法，检验和改进主要 通风机的运转性能， 实现了迅速、准确、可靠 地测定主要通风机性能的目的。 研制了电子计算机的各种计算、模拟软件，为自动绘制矿井通风图和灾变时 期救灾方案的选择提供了方便 ，起着辅助决策作用。但是总体来看，我国的 矿井通风的技术水平还很低。通风系统的可靠性还很低下，先有的轴 流式风 机效率低、电耗大。尤其是近年来发展迅速的综采放顶采煤方法和高产高效 工作面， 导致瓦斯涌出量大、工作面所需风量大，传统的通风技术及通风设 备已不能适应这种生产方式，亟待技术进步以适应现代化作业需要。2 矿井通风技术的发展2.1 矿井通风理论与技术研究的进展上世纪 50 年代以来，我国矿井通风理论

3、 与技术研究取得如下主要进展。1对井巷通风阻力进行了广泛的研究与测定。 2建立了各类作业面紊流传质方程及污染物浓度分析计算方法，为风量计算 方法提供了理论依据。3应用电子计算机计算和分析复杂通风网络，为矿井通风系统分析提供了有 效的方法。4射流通风理论与技术得到发展，利用风流动压的方向性调节与控制风流的 技术获得应用。5矿井火灾时风流非稳定流动规律的研究不断深化，建立起若干典型风流控 制方案。6受控循环通风理论推动了空气净化装置的研制和污染源控制技术的发展。 7深井热源、空气与围岩热交换和矿井热环境控制理论与技术有较大进展， 初步形成矿内热力学理论体系。8开展了矿井通风系统优化与控制的人工智能

4、技术研究。 9开展了露天矿通风理论与技术的研究。2.2 矿井通风节能技术研究的进展1多风机多级机站 多风机多级机站具有显著的优越性，它既可提高矿井有效风量率，又可节省 电能消耗。我国自 1983 年开始该通风技术的试验研究以来，先后有几十个大 中型非煤矿井采用此技术，改造原有的通风系统，都取得了明显的社会效益 和经济效益。2受控空气再循环技术过去，人们认为循环风流是污浊风流，会引起井下作 业环境的污染物聚集而被禁止使用，但自从英国的S. L. Leach和A. lack在1964年得出了通风工作面的污染物浓度只与工作面污染物的产生强度和进入 工作面的新鲜风量有关，而与循环风量的大小无关 ”的结

5、论以后，人们对循环 风流才有了本质性的认识，于是，在英国、前苏联、美国，南非、加拿大等 国家，相继对利用循环风流通风进行了理论分析和现场试验研究，其结果表 明，受控循环通风方法是一种切实可行的新型通风方法，它不仅可以解决常 规通风方法中难以解决的通风技术难题，而且具有显著的节能效果。 3主、辅扇联合工作主、辅扇联合工作是通风节能的一条有效途径，英国R- J Ream进行了电能消耗。我国自 1983 年开始该通风技术的试验研究以来，先后有几十个大中 型非煤矿井采用此技术，改造原有的通风系统，都取得了明显的社会效益和 经济效益。4采取降低风阻的办法 在最大阻力路线上的高阻力区段采用扩大巷道断面的降

6、阻措施收到明显降阻 效果，局部降阻工程量小，在风速较高的主要回风道采用空气动力性能良好 的通风构筑物也能收到良好的降阻效果。5矿用节能风机的推广应用1985 年在老厂锡矿南部通风系统设计时， K35 风机问世，这类风机比 K45 风 机性能有所提高，所以风机选型主要为K35风机。1988年又研制出K40风机， 这类风机又比前两种好。1990年又研制出无驼峰的FS系列风机，采用了稳流 环结构，消除了传统轴流风机在高风阻区出现的旋转失速现象，风压特性曲 线比较平滑， 较适合于多台风机联合运转。 6.矿井通风系统分析与优化自然分 风网络的优化研究迄今为止 仍处于理论摸索阶段，它的研究对矿井通风设计、

7、计划和管理具有理论和实 际的指导意义，对节省能源、降低通风成本等产生直接影响，是一个值得重 视的研究领域。3. 今后矿井通风的难点1. 深井开采中的热害控制问题 随着地表矿物日趋开采完毕，矿井采掘深度增加，由于地温随矿井深度增加 而升高，加上其它热源的放热作用 （ 空气压缩，氧化过程、机械设备做功 ） 等 原因，使得受到高温威胁的矿井日益增多。据全国矿井高温热害普查资料统计，目前，我国已有 38 对矿井的采掘工作面 气温超过30C。“九五”期间我国有80多对矿井出现热害。在高温环境下作 业，不但劳动生产率会下降，而且矿工身体健康也会受到损害，同时严重威 胁井下安全作业，并易引发灾害和事故。为了

8、确保安全生产， l982 年国务院 颁发的矿山安全条例规定，井下作业地点的空气温度不得超过28C，现新规定为不得超过26C。国外也有类似规定。因此，研究深井降温技术已成 为国内外采矿技术中一个重要领域。2. 深井硬岩矿山岩爆灾害预测和防治地下开采的深部金属矿山或非煤矿山， 可简称为深井硬岩矿山。深井硬岩矿山潜在的地质灾害主要有冲击地压或岩爆、采矿地震、突水或涌 水、采矿场和巷道围岩失稳、高岩温地热等。这些地质灾害形成的诱因主要 是随着开采深度的增加岩层承压增大，以及与地质结构弱面联合作用的结果。 随着我国矿山开采向深部延伸，岩爆防治已是我国矿山面临的重大课题。为 此，国家“九五”期间以铜陵有色

9、金属公司冬瓜山大型深井开采矿山为研究 基地，设置了“深井矿山岩层控制理论和技术研究”课题，对深井开采的岩 爆灾害防治进行研究。3深井环境控制 深井环境控制是深井开采的难题之一，对于运用常规手段来说，计算分析非文档来源为 :从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 常复杂，不能及时准确地为井下排热通风提供科学依据，通过国家“九五” 科技攻关，开发了深井开采井下环境管理程序，将深井排热通风作业面需风 量计算、网络计算、气候预测计算、 网络预测计算简化成简便的计算机操作， 随着矿井开采向深部延深，井下热害日趋严重。深井环境控制是深井开采工 艺的重要环节，直接影响到深井开采的投资和经

10、营效果。然而深井环境控制 是一个非常复杂、一般手段无法解决的难题。4. 深部矿井地层储冷技术研究 高温矿井生产率均较低，据南非多年的调查统计，当矿内作业地点的空气湿 球温度达到28.9 C时（相当于干球温度30C），开始出现中暑死亡事故。利用 大型制冷机组对井下工作面进行降温处理，虽然可达到降温目的，但由于其 巨大的耗电量，使其运行费用过高导致其不能得到中国煤炭行业普遍的应用。 地层储冷技术将冬季空气中天然的冷能通过一套井上换能系统储存到地下储 冷含水层中，其余季节通过另一套井上配套换能系统将这部分冷量从储冷含 水层中提取出来，再通过井下换能系统用于井下工作面的制冷降温。5. 井下风流的可控性

11、差 , 风量不易调节 在运输井巷内很难设置调节或控制风流的通风设施，所以风流在到达需风段 前，通过进风段的运输井巷完全依靠自然分配。其中一部分风量直接短路进 入回风段 , 即为内部漏 风；而另一部分风量进入需风段，但作业环境较差， 多数需风点供风不足，且不能按生 产变化及时进行风量调节4.矿井通风系统优化设计发展方向矿井通风系统设计是矿井设计的主要内容之一，它不仅关系着矿井建设速度、 投产时间、基建投资的多少，而且对矿井投入生产后的生产面貌和技术经济 效益也有长远的影响，因此矿井通风系统的优化设计问题，一直是从事矿井通风工作的专业人员所关注的研究课题之一。近年来，在这方面虽有不少研 究成果，但

12、有关矿井通风系统优化设计方面还存在许多的问题没有解决，有 的还没有被涉及。作者认为，矿井通风系统优化设计的理论与方法，今后应 重点从以下三个方面开展工作。1.从定性到定量的综合集成技术 近年来，出现了一种综合已有的三种设计方法 （基于案例、数学模型和逻辑的 设计）的趋势。钱学森等提出了开放的复杂巨系统的概念，并且提出要研究处 理这类系统从定性到定量的综合集成技术。冯夏庭博士等提出采矿理论发展 的智能新途径。智能科学 （人工智能、神经网络等 ）的兴起和深入发展，为实现 综合上述三种求解模式特点的矿井通风研究思路提供了重要的基础。系统科 学为其提供了重要的依据。正确的矿井通风研究方法是引用人脑思维

13、中的某 些优点，吸收人的直觉、灵感，以逻辑推理、联想记忆与数值计算相结合， 不确定性分析与确定性分析相结合，把人的知识、工程经验、数值计算、现 场监测验证与计算机技术结合起来，建立一个智能性的矿井通风集成系统， 并通过自学习和自适应机制，逐渐完善该系统，开拓出一条新的途径。在实 践中建立，在发展中完善智能通风学。2. 设计支持系统的研制矿井通风系统整体优化设计理论与 方法的实现仍要以计算机为工具，而在目前的计算机硬软件水平下，建立自 动设计系统是非常困难的，因此矿井通风系统计算机软件的建立应以设计决 策支持系统（Design Decision Support System DDSS为主。3.

14、监测点的最优布局理论 随着采矿工业的发展，矿床开采的规模越来越大，矿井通风系统的规模也随 之不断扩大，复杂性随之提高，尤其是多级机站通风系统的采用，系统管理 工作量越来越大。因此采用传统的凭人工经验对系统进行管理的方法越来越不能满足人们对其社会效益和经济效益的要求，利用电子计算机和系统工程， 实现矿井通风系统的优化管理和自动监控，使系统安全可靠经济运行势在必 行。因此在系统的适当位置上，安排一定数目的监测点，提供必要的数量信 息，以反映系统的运行状态，是电子计算机在线优化管理的一个重要环节。 可见，开展矿井通风测量的监测点最优布局理论研究是有重要意义的。5.矿井通风技术的改进对策安全、经济、合

15、理是矿井通风的基本原则，为实现矿井通风系统的安全可靠 性和经济合理性的统一， 取得良好的安全经济效益， 可以采取许多技术措施， 包括降低通风阻力，改变风叶角度，稳定通风网络结构，两矿边 界采取联合 通风系统等技术和管理手段。1. 要有足够的通风能力 矿井应该有足够的通风能力，满足各个用风地点的风量要求，而且应该有一 定的富余能力。这就要求矿井的通风阻力尽量要小些 。经常检查矿井供风量 的大小、 漏风量大小，使矿井 的有效风量率和外部漏风率均在通风质量标 准规定的范围内。要求矿井定期进行通风运行 指标的测定，建立测风制度， 根据测风结果采取相应的措施， 并进行风量的调节。2. 要有稳定的矿井通风

16、网络结构随着生产的发展 ，地质因素或开采技术条件的变化，要及时改善和保证有稳 定的矿井通风网络结构，使巷道掘进、回采、出矿、放矿和运 输等 主要作 业区的污风不串联，尽量采用 贯穿风流通风，防止漏风，保证风流的相对稳 定。尤其是对进入中后期开采的矿山，作业中段和作业面多、范围广，尽量 避免互相影响，可以考虑分区通风。3. 要有可靠的通风安全设施和装备通风安全设施的装备和设置， 应该以保证 7文档收集于互联网，如有不妥请联系删除 .正常通风时期控制风流和有一定的抗灾救灾能力为原则，包括以下几个方面1) 根据矿井通风网络的布置与结构合理布置通风设施和通风构筑物。 通风构筑物的设置要求尽量做到数量少、位置正确和保证规格质量，以正确发挥其 控制风流的作用， 正确控制风流、 减少漏风和风流短路， 保证通风的稳定性。 如风门设置的位置 应该避开有漏风的区域和车辆与人员频繁通过的地 点。2) 矿井要有完善的反风设施。 主要通风机的反风装置、 反风门和