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摘 要：在矿产的开采过程中，保持矿井处于良好的通风状态十分关键，这是保证井下安全开采的重要手段。但是在一些较为复杂的地质条件和矿井条件下，一般的矿井通风系统很难达到井下通风需求，必须要对其通风系统进行一定的优化。现本文就以某煤矿为例，对复杂条件下的矿井通风系统优化措施进行研究探析。
关键词：复杂条件；矿井；通风系统；优化
作为矿井生产系统中非常重要的组成部分，矿井通风系统在为整个生产系统提供更好生产环境的同时，也为矿井生产系统带来一定的安全隐患。这是因为矿井通风系统在正常运行状态下可以达到很好的防灾效果，但是一旦其运行出现问题，将会给整个生产系统带来严重安全威胁。为此，要想保证矿井生产系统的安全、高效运行，就必须要确保通风系统的良好运行。尤其是在复杂的矿井条件下，更要采取措施对矿井通风系统进行优化，以提高其运行效率，保证井下作業安全。以下本文就以某煤矿矿井的通风系统为例，来详细探讨在复杂条件下，如何保证通风系统的正常运作。
1 某煤矿矿井通风系统概况
某煤矿的设计生产能力180万t/a，现已达到200万t。矿井东西走向为15km，宽1.3～5km，煤岩厚度750m，煤层层位76层，分123采区。该矿采用立井开拓，分区通风，其中东风井服务于己一采区，西风井服务于己二采区。西风井开采二1（已组）薄煤层主要有煤层9号、10号两个，以及一个二2丙组）厚煤层12号，而其通风能力仅满足一个工作面，无法满足后期煤层同时开采的需要。为了能够保证通风系统的最优化，需要对矿井通风系统中存在的一些缺陷进行分析，并提出相应的改进方法。
2 矿井通风系统的缺陷
该矿开采地质构造条件复杂，采掘期间发生过三次突出，突出孔洞呈口小腔大的梨形、倒瓶形以及其他分岔形等。一旦发生突出，抛出的煤岩瞬间会堵塞巷道，阻断风流，破坏通风系统。因此，突出是煤矿严重的自然灾害。目前该矿矿井通风系统的缺陷主要有以下几方面。
2.1 无法满足未来发展的需求。一些矿井的煤层较多，在后续阶段会同时进行开采作业，而在通风系统上，其通风能力仅仅满足一个工作面，对于矿井未来的发展，在需风量上将会大大增加，而以目前的现状，矿井的通风系统难以满足未来发展的需求。以该矿风井为例，该矿采用立井开拓，分区通风，其中东风井服务于己一采区，西风井服务于己二采区，其中西风井通风能力仅满足一个工作面，无法满足后期煤层同时开采的需要。
2.2 主通风设备的缺陷。矿井在主通风设备上存在一系列的缺陷，比如铜衬托脱铆。另外，一些通风系统的主扇叶片存在受损以及腐蚀严重的情况，因此每年都需要对主扇叶片进行维护和更换，这也使得生产单位需要引进大量的维护费用。
3 对矿井通风系统进行优化的重要意义
建立完善的矿井通风系统是矿井安全生产的基本保证。目前用通风方法排除井下瓦斯、粉尘和热量的平均能力，估计为：排除全矿井瓦斯量的80%～90%；排除回采工作面瓦斯量的70%～80%；排除装有抑尘装置回采工作面粉尘量的20%～30%；排除深井回采工作面热量的60%～70%。矿井通风系统设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的关键因素之一。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经济效益也有长远的影响。生产矿井由于生产布局的变化、自然条件的影响及生产能力的提高，必须进行矿井通风系统的改造。矿井通风系统改造是生产矿井改造的重要内容之一。
4 复杂条件下矿井通风系统的优化
4.1 方案的提出和选择分析
针对上述存在的一系列缺陷，该矿从三个方面对矿井通风系统进行优化：第一是在原有的通风系统基础上进行扩容，从而增加进风量，或者是探索新的进风途径。第二是在原来的情况下将回风能力加强，或者扩展出新的回风道路。第三是对通风系统的相关参数进行重新调整和优化，从而加强矿井的通风效果。结合上面的3个改进要求，制定出以下两种优化方案。
4.1.1 对风井的改造。东风井在原有基础上将风筒延长，并对风道、主扇相关设备等进行安装和修剪，同时材料斜井作为薄煤层9号的专用运料通道以及进风通道。回风斜井的断面面积也在原来的面积上进行扩大，由原来的6m2增加到15m2以上。
4.1.2 材料斜井的改造。在进风井上，不做任何改动，材料斜井则延长到薄煤层9号，并和总回风井连接，作为回风井使用，在地面设置相应的机房、防爆门以及风酮等设备，同时为西风井二1（已组）煤层9号进行通风。西风井同时也对厚煤层12号以及薄煤层2号进行进风。
上述两种方案，第二种方案在施工难度上明显低于第一种方案，在工程量上则相对较大，施工时间较长，影响了矿井的生产工作，资金的投入也较大。经过分析，选择第一种优化方案进行改造。
4.2 方案参数的设计和优化
4.2.1 采掘工作面的分布以及风量需求的计算。在矿井的实际生产过程中，通风存在容易和困难两个阶段，容易的阶段是指目前的生产通风能力符合现阶段生产以及薄煤层开采阻力的要求，通风需求量较小。而困难阶段则是指在后期的生产工作中，要求通风系统能够满足多个煤层开采的通风阻力需求。经过分析和计算，在通风容易的阶段，对于厚煤层12号的通风需求量需要满足1740m/min，而薄煤层9号则需要满足3780m/min而在通风困难的阶段，厚煤层12号的通风需求量为4690m/min，薄煤层9号则为3480m/mim。
4.2.2 风阻的计算以及解算。在通风容易阶段，最大通风阻力的风流路线如下：从副井开始，到薄煤层9号副井、9号材料井、9号集中轨道巷、9号盘区巷，之后再到8224工作面，然后到盘区回风巷、风酮，最后到回风井。
而在通风困难的阶段，最大通风阻力的风流路线如下：从副井出发，之后到厚煤层12号盘区巷、8224工作面，然后到12号盘区回风巷、总回风巷、风石同，最后到回风井。
在通风摩擦阻力的计算上，结合通风两个阶段，对各个区段的井巷摩擦阻力进行计算，得出在通风容易的阶段，最大阻力区段的摩擦阻力为2203.0Pa。在通风困难的阶段，最大阻力区段的摩擦阻力的计算结果为2662.7Pa。
风硐在通风阻力的要求上，一般数值为100-200Pa，优于二1（已组）风井在改造后风道加长，因此风硐的最大通风阻力选择200Pa。然而，由于在四季，自然风压存在差异性，加上对影响阻力的分析，因此选择200Pa。
因外部漏风的影响，通风器的排风量Q排相比矿井总风量Q要大，则Q排=k外Q。其中k外为外部漏风系数，在抽出式通风以及风井不存在提升任务的情况下，一般选择1.10以及1.05。
结束语
总之，在复杂的矿井条件下，一定要对其通风系统进行合理优化，只有这样才能保证井下的安全生产。本文以某煤矿为例，分析了其地形条件，探讨其优化方案，希望能够为同类工程提供一些参考。
参考文献
[1]崔锋.矿井通风系统安全性评价及应用研究[D].西安科技大学，2010.
[2]张秋慧.矿井通风系统安全评价研究及应用[D].太原理工大学，2011.
[3]耿爱平.矿井通风系统可拓综合评价方法的研究与应用[D].广西大学2008.
关键词：复杂条件；矿井；通风系统；优化
作为矿井生产系统中非常重要的组成部分，矿井通风系统在为整个生产系统提供更好生产环境的同时，也为矿井生产系统带来一定的安全隐患。这是因为矿井通风系统在正常运行状态下可以达到很好的防灾效果，但是一旦其运行出现问题，将会给整个生产系统带来严重安全威胁。为此，要想保证矿井生产系统的安全、高效运行，就必须要确保通风系统的良好运行。尤其是在复杂的矿井条件下，更要采取措施对矿井通风系统进行优化，以提高其运行效率，保证井下作業安全。以下本文就以某煤矿矿井的通风系统为例，来详细探讨在复杂条件下，如何保证通风系统的正常运作。
1 某煤矿矿井通风系统概况
某煤矿的设计生产能力180万t/a，现已达到200万t。矿井东西走向为15km，宽1.3～5km，煤岩厚度750m，煤层层位76层，分123采区。该矿采用立井开拓，分区通风，其中东风井服务于己一采区，西风井服务于己二采区。西风井开采二1（已组）薄煤层主要有煤层9号、10号两个，以及一个二2丙组）厚煤层12号，而其通风能力仅满足一个工作面，无法满足后期煤层同时开采的需要。为了能够保证通风系统的最优化，需要对矿井通风系统中存在的一些缺陷进行分析，并提出相应的改进方法。
2 矿井通风系统的缺陷
该矿开采地质构造条件复杂，采掘期间发生过三次突出，突出孔洞呈口小腔大的梨形、倒瓶形以及其他分岔形等。一旦发生突出，抛出的煤岩瞬间会堵塞巷道，阻断风流，破坏通风系统。因此，突出是煤矿严重的自然灾害。目前该矿矿井通风系统的缺陷主要有以下几方面。
2.1 无法满足未来发展的需求。一些矿井的煤层较多，在后续阶段会同时进行开采作业，而在通风系统上，其通风能力仅仅满足一个工作面，对于矿井未来的发展，在需风量上将会大大增加，而以目前的现状，矿井的通风系统难以满足未来发展的需求。以该矿风井为例，该矿采用立井开拓，分区通风，其中东风井服务于己一采区，西风井服务于己二采区，其中西风井通风能力仅满足一个工作面，无法满足后期煤层同时开采的需要。
2.2 主通风设备的缺陷。矿井在主通风设备上存在一系列的缺陷，比如铜衬托脱铆。另外，一些通风系统的主扇叶片存在受损以及腐蚀严重的情况，因此每年都需要对主扇叶片进行维护和更换，这也使得生产单位需要引进大量的维护费用。
3 对矿井通风系统进行优化的重要意义
建立完善的矿井通风系统是矿井安全生产的基本保证。目前用通风方法排除井下瓦斯、粉尘和热量的平均能力，估计为：排除全矿井瓦斯量的80%～90%；排除回采工作面瓦斯量的70%～80%；排除装有抑尘装置回采工作面粉尘量的20%～30%；排除深井回采工作面热量的60%～70%。矿井通风系统设计是矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的关键因素之一。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经济效益也有长远的影响。生产矿井由于生产布局的变化、自然条件的影响及生产能力的提高，必须进行矿井通风系统的改造。矿井通风系统改造是生产矿井改造的重要内容之一。
4 复杂条件下矿井通风系统的优化
4.1 方案的提出和选择分析
针对上述存在的一系列缺陷，该矿从三个方面对矿井通风系统进行优化：第一是在原有的通风系统基础上进行扩容，从而增加进风量，或者是探索新的进风途径。第二是在原来的情况下将回风能力加强，或者扩展出新的回风道路。第三是对通风系统的相关参数进行重新调整和优化，从而加强矿井的通风效果。结合上面的3个改进要求，制定出以下两种优化方案。
4.1.1 对风井的改造。东风井在原有基础上将风筒延长，并对风道、主扇相关设备等进行安装和修剪，同时材料斜井作为薄煤层9号的专用运料通道以及进风通道。回风斜井的断面面积也在原来的面积上进行扩大，由原来的6m2增加到15m2以上。
4.1.2 材料斜井的改造。在进风井上，不做任何改动，材料斜井则延长到薄煤层9号，并和总回风井连接，作为回风井使用，在地面设置相应的机房、防爆门以及风酮等设备，同时为西风井二1（已组）煤层9号进行通风。西风井同时也对厚煤层12号以及薄煤层2号进行进风。
上述两种方案，第二种方案在施工难度上明显低于第一种方案，在工程量上则相对较大，施工时间较长，影响了矿井的生产工作，资金的投入也较大。经过分析，选择第一种优化方案进行改造。
4.2 方案参数的设计和优化
4.2.1 采掘工作面的分布以及风量需求的计算。在矿井的实际生产过程中，通风存在容易和困难两个阶段，容易的阶段是指目前的生产通风能力符合现阶段生产以及薄煤层开采阻力的要求，通风需求量较小。而困难阶段则是指在后期的生产工作中，要求通风系统能够满足多个煤层开采的通风阻力需求。经过分析和计算，在通风容易的阶段，对于厚煤层12号的通风需求量需要满足1740m/min，而薄煤层9号则需要满足3780m/min而在通风困难的阶段，厚煤层12号的通风需求量为4690m/min，薄煤层9号则为3480m/mim。
4.2.2 风阻的计算以及解算。在通风容易阶段，最大通风阻力的风流路线如下：从副井开始，到薄煤层9号副井、9号材料井、9号集中轨道巷、9号盘区巷，之后再到8224工作面，然后到盘区回风巷、风酮，最后到回风井。
而在通风困难的阶段，最大通风阻力的风流路线如下：从副井出发，之后到厚煤层12号盘区巷、8224工作面，然后到12号盘区回风巷、总回风巷、风石同，最后到回风井。
在通风摩擦阻力的计算上，结合通风两个阶段，对各个区段的井巷摩擦阻力进行计算，得出在通风容易的阶段，最大阻力区段的摩擦阻力为2203.0Pa。在通风困难的阶段，最大阻力区段的摩擦阻力的计算结果为2662.7Pa。
风硐在通风阻力的要求上，一般数值为100-200Pa，优于二1（已组）风井在改造后风道加长，因此风硐的最大通风阻力选择200Pa。然而，由于在四季，自然风压存在差异性，加上对影响阻力的分析，因此选择200Pa。
因外部漏风的影响，通风器的排风量Q排相比矿井总风量Q要大，则Q排=k外Q。其中k外为外部漏风系数，在抽出式通风以及风井不存在提升任务的情况下，一般选择1.10以及1.05。
结束语
总之，在复杂的矿井条件下，一定要对其通风系统进行合理优化，只有这样才能保证井下的安全生产。本文以某煤矿为例，分析了其地形条件，探讨其优化方案，希望能够为同类工程提供一些参考。
参考文献
[1]崔锋.矿井通风系统安全性评价及应用研究[D].西安科技大学，2010.
[2]张秋慧.矿井通风系统安全评价研究及应用[D].太原理工大学，2011.
[3]耿爱平.矿井通风系统可拓综合评价方法的研究与应用[D].广西大学2008.