1、浅谈矿井通风系统中调节风窗作用浅谈矿井通风系统中调节风窗作用 朱鹏程 摘要:从理论上分析矿井风量调节中调节风窗的作用机理,通过双鸭山矿业集团煤矿通风系统 改造实例说明风窗的安设引起矿井风量及风压发生变化,从而加快局部地点瓦斯涌出等一系列问题,提出在矿井设计及实际生产中,科学设置调节风窗,在保证用风地点风量基础上,确保安全生产的观点。关键词:调节风窗、风阻、主要通风机 中图分类号：TS737 文献标识码：A 一、概况 近年来,煤矿生产形势发展迅速,随着煤矿井下生产的进行,矿井各巷道风阻变化较大,在主要通风机工作状态不变的情况下,工况点发生变化,即风量减少,风压增大,为确保安全生产,必须不断对矿井
2、风网的风量进行调节。调节风窗是采区内的主要通风设施,通过改变窗口的开口流通面积实现风量调节。而调节风窗的调节性能直接影响通风系统的风量调节效果。要合理设计和运用调节风窗进行风量调节,就必须研究其调节特性,达到有效调节风量的目的,减少影响安全生产的因素。在风量调节措施中,工作面风量能否满足需求是重点问题,通风系统局部风量调节应慎重对待,在调节过程中常常达不到预期效果,若对调节方法理解不深则会导致调阻设施位置选择不当,造成通风困难,增加了通风电耗,或使风流紊乱,这些都会使矿井通风系统可靠性降低。在矿井设计、通风系统日常管理及优化工作中,都应对风量调节措施进行详尽的研究和分析。二、风窗调节对矿井总风
3、量的影响 风窗调节法使风网总风阻增加,如果主要扇风机特性曲线不变,总风量会减少。因此,在一定条件下可能达不到风量调节的预期效果。增加调节风窗后,对矿井总风量的影响很大,如图 1 1 所示,已知主扇风压曲线 I 和两分支的风阻曲线 R1、R2,并联风网的总风阻曲线 R。R 与 I 交点 a 即为主要扇风机实际工况点,自 a 作垂线和横坐标相交,得出矿井总风量 Q。从 a 作水平线和 R1、R2 交于 b、c 两点,由这两点作垂线分别得两风路的风量 Q1 和 Q2。如 1 风路中安设风阻为 Rk 的调节风窗,则该风路的总风阻为 R 1=R1+Rk。在图上绘出 R 1 曲线,并绘出 R 1 和 R2
4、 并联的风阻曲线 R 。由 R 与 I 的交点 a 得出调节后的矿井总风量 Q 。由 a 作水平线交 R 1 和 R2 于 b 和 c,自这两点得出风量分别为 Q 1 和 Q 2。据图 1 可见,当主要扇风机性能不变时,由于矿井总风阻增加,使总风量减少,其减少值为 Q=Q Q ,m3/s;安装调节风门的分支中风量也减少,其减少值为 Q1=Q1-Q 1,m3/s;另一分支风量增加,其增加值为 Q2=Q 2-Q2,m3/s。从图中可以分析,通风网路中安没调节风窗以后,1 分支风路减少的风量并未全部增加到另一风路中去,而是减少的多、增加的少,两者之间的差值等于总风量的减少值。这个差值越大,总风量减少
5、越多,则调节风量的效果越差。如果矿井通风系统总风阻很大,则风阻曲线较陡,那么调节风量工作就更加困难,所以服务年限长的矿井往往风阻较大,必要时需要进行通风系统优化。三、风窗位置的选择 调节风窗在风网中用来分配风量,保证各主要用风地点的风量需求,在矿井通风设施中处于重要地位。但一些矿井,尤其是服务年限长的矿井,在矿井风量调节工作中,只针对调风而工作,对矿井通风系统的长远服务意识淡薄,设置的风窗不随生产布局的改变而调整,由于时间的积累和生产的进行,矿井通风阻力增长很快,不但消耗了大量电能,而且为生产安全带来了隐患。,风窗的设置不是一劳永逸的,要随生产布局的变化而改变,在设置过程中应考虑风窗位置对生产
6、和安全的影响。不可因为风窗的设置而增大矿井内部漏风或出现瓦斯积聚等现象。风窗设置应有利于减小采空区两端漏风压差,有利于预防自燃发火。井下在风窗设置时应考虑瓦斯涌出情况。如图 2 所示,某矿双巷布置的工作面在上区段采完后,采下区段工作面时需风量小,所以在回风巷 A、B 密闭间 处设置调节风窗,致使 A 点压力升高而 B 点压力降低,采空区漏风严重,瓦斯在压力差作用下从采空区涌出,造成瓦斯在密闭后积聚,而后将风窗移到 处,瓦斯积聚现象消失。图 2 调节风窗对采空区瓦斯的作用 四、调节风窗安设时应注意的问题 调节风窗的设置涉及到矿井通风系统的稳定性,整个矿井通风系统网络的状态在正常生产时是基本稳定的
7、,牵一发而动全身,风窗的设置会牵动整个矿井风流压力的变化,在风窗安设时尽量减少对矿井安全生产的影响,应注意如下问题。(1)调节风门应尽量安设在回风巷道中,以免妨碍运输；(2)在复杂的风网中,要注意调节风窗位置的选择,防止重复设置,避免增大风压和电耗;(3)每一个风窗的设置应考虑对周围支路风量、风压的影响;(4)每增设一处风窗,需对整个矿井通风系统进行分析,防止风阻的无谓增加;(5)风窗的安设以不会带来安全隐患为前提。五、结束语 本文分析了调节风窗在矿井通风系统中的作用,提出了风窗设置对安全生产的影响,调节风窗作为一种通风构筑物,对矿井生产的作用是明显和直接的,为保证通风系统合理、风量能够满足需求,避免出现瓦斯积聚或漏风造成煤炭自燃等相关灾害,必需充分发挥调节风窗在通风系统中的作用。参考文献 1 周茂增.矿井通风.北京:煤炭工业出版社.1993.2 张国枢.矿井实用通风技术.北京:煤炭工业出版社 1992.3 张国枢.通风安全学.徐州:中国矿业大学出版社.2007.4 黄元平.矿井通风.徐州:中国矿业大学出版社.1986.