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矿井建设通风系统节能技术措施研究

所属栏目:矿业论文 发布日期:2021-03-26 09:54 热度:

   【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。

矿井建设通风系统节能技术措施研究

  【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。

  【参考文献】

  【1】韦钢.当代煤矿采区通风设备新技术的节能研究[J].矿业装备,2020(03):164-165.

  【2】王晓芳.井下采矿矿井通风节能措施分析[J].当代化工研究,2020(12):52-53.

  【3】许金波.矿井通风系统降阻优化策略[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(15):154-155.

  【4】宋德志.煤矿矿井通风节能技术研究[J].能源与节能,2018(02):67-68.

  【5】王强.矿用通风机变频调速控制系统的改进研究[J].矿业装备,2019(03):66-67.

  《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

文章标题:矿井建设通风系统节能技术措施研究

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