朱思超+朱思洋
摘 要：自我国社会主义市场经济体制确立以来，市场经济快速发展，煤炭事业获得了良好的发展前景。煤炭开采事业在发展中，浅层煤炭资源逐渐枯竭，逐渐进入到深井作业阶段，这就对煤炭开采技术和工艺提出了更高的要求。在煤炭开采中，安全是一个永恒不变的核心内容，但是由于行业自身特性，危险系数较大，巷道变形或是支护结构损坏等现象很容易诱发严重的安全事故，威胁到井下作业人员生命安全。文章主要就煤矿通风阻力偏高原因进行分析，结合实际情况，提出合理的解决对策。
关键词：煤矿；通风阻力；原因；解决对策
矿井作业中，为了确保开采活动的顺利开展，保障人员生命安全，需要提供充足的新鲜空气，空气沿着巷道在井下流动中，由于风流自身的惯性和粘滞性，或是巷道墙壁对风流的阻碍，很容易形成不同程度上的风流阻力，也是导致风流能量损失的主要原因。基于此，针对此类问题，在矿井设计中按照风口流动方向，借助矿井通风压力实现，促使通风压力和通风阻力相互作用，了解到矿井需要的空气流动压力，做好井下通风设计。由此看来，加强煤矿通风阻力偏高原因和对策分析是必然选择，有助于为后续工作开展提供参考依据。
1 矿井通风阻力测定
1.1 测定风阻
井下风阻的测定可以充分反映出井下巷道通风特性，后续的问题分析均和这一参数存在密切联系。风阻力的测量，主要是包括测量巷道通风阻力和风量，以此来确定标准风阻值，作为矿井通风设计的重要参考数据资料。这种测量方式可以有效降低风量和风压变化带来的影响，但是对于测定数值精准度要求较高，所以，可以分为不同个小组逐段进行，力求测定数值更加精准。巷道断面和支护方式不断变化，只需要测算一次即可，只有在发生显著的变化情况下才需要重新测定。对于掘进作业所使用的风筒，标出标准风阻作为备用[1]。
1.2 测算摩擦阻力系数
巷道支护方式对于巷道作业安全影响较大，不同的井巷，摩擦阻力系数同样存在一定差异。为了更好地适应矿井通风设计要求，通过测量通风阻力和风量，可以获得不同类型井巷的摩擦阻力系数，编辑成表格，作为基本资料。摩擦阻力系数测算精准度要求同样较高，需要工作人员严格遵循规范要求，更加细致地开展工作。
1.3 通风阻力分配情况测量
为了可以有效解决通风阻力偏高问题，可以选择沿着通风阻力大的路线，尽可能在短期内测量各个区段通风阻力，得出线路上通风阻力的分配情况，不同区段通风阻力存在一定程度上的波动，所以实际测量工作中需要分为多个小组，分段开展测量作业[2]。
2 矿井通风阻力产生的原因
2.1 局部阻力产生的原因
井下风流洞施工过程中，由于巷道墙壁条件的变化，风流也会在局部地区受到局部阻力影响，如断面突然变化、风流分叉等问题带来的影响，致使风流流速大小、方向和分布出现变化，致使风流可以产生较强的冲击力，造成风流能量的损失，形成更加均匀稳定的风流，在经过局部地点带来的能量损失，称之为局部阻力。井下巷道变化多样，局部阻力点较多，巷道断面可能突然扩大或是缩小，巷道的转弯以及交叉等，均会带来不同程度上的局部阻力[3]。
2.2 正面阻力产生的原因
井下巷道中存在的物体，风流流动中会从这些物体周围绕过，这时就产生了附近阻力作用，而这种阻力就是正面阻力。矿井内产生正面阻力的物体较为多样，诸如，煤炭开采机械设备、运输车、电动机车、坑木堆和其他器材设备等，均是产生正面阻力的物体。产生正面阻力的物体尽管十分多样，但是引起风流能量正面损失的本质是相同的。风流从正面阻力物体的周围绕过，风流速度和大小发生变化，出现涡流紊乱现象，进而造成风流能量损失。
2.3 矿井通风阻力计算方法
对于矿井通风阻力的计算方法来看，可以选择以下公式实现：
其中Hf表示摩擦阻力，Rf则表示巷道摩擦风阻，？姿表示风流沿途的阻力系数，？籽表示空气密度，L为井下巷道总长度，U为巷道周长，S为巷道断面面积，Q则是巷道风量。公式中含有多个要素，其中包括空气密度、断面面积和井巷长度等等。如果在测量得到了上述准确的参数，可以充分反映出矿井通风难度。从上述公式中不难看出，矿井通风风流紊乱情况下，摩擦阻力和风量之间存在密切联系。
3 降低井巷通风阻力的对策
煤矿井下开采作业中，如何能够有效降低井巷通风阻力，有助于保证井下作业人员的生命安全，开采作业活动能够有序开展，提升开采质量和安全。无论是矿井通风设计还是生产矿井通风技术管理，都应该提高对矿井通风阻力的认知水平和重视程度，尽可能降低矿井通风阻力[4]。但是由于矿井通风系统阻力受到阻力线路上的摩擦阻路和局部阻力因素影响，所以，在确定降低通风阻力对策之前，需要了解到井下通风阻力路线分布情况，找到最大的阻力分支，结合实际情况，寻求合理的降低通风阻力措施，為后续煤矿开采活动有序开展提供坚实的保障。
3.1 降低井巷摩擦阻力的措施
（1）减少摩擦阻力系数。在矿井通风阻力设计中，应该尽可能选择摩擦阻力系数较小的支护方式，在施工中样遵循施工要求进行作业，保证矿井巷掐你隔壁光滑、平整，确保工程施工质量。一般情况下，有砌碹巷道阻力之较小，只要支架巷道的1/3左右，不同的巷道选择而不同的支护方式，而对于一些服务年限较久的巷道则是选择砌碹支护方式；锚喷支护的巷道，则是选择光爆工艺，采用合理的支护工艺，确保支架整齐，也可以通过使用背板来背顶。（2）保证足够空间的井巷断面。在井巷断面设计中，其他参数保持不变，井巷断面在原有基础上扩大33%，可以有效降低R局部阻力值50%，井巷通过一定风量时，巷道阻力和风流能量消耗可以减少50%。但是需要注意的是，断面增价会造成基础建设成本增加，需要充分考虑到建设经济效益，从整体经济效益角度去考虑井巷断面设计。通风设计中，尽可能选择经济断面，尤其是在生产矿井通风系统改在和完善中，广泛应用在风流主线路上的风阻值较大的区域上[5]。（3）选择周长较小的井巷。井巷断面相同条件下，圆形断面周长值最小，而矩形和梯形断面周长则逐渐变大。故此，在井筒设计中应该选择圆形断面，而石门、大巷设计中则应该选择拱形断面，服务年限较短的井巷可以选择梯形断面，同样可以满足实际要求。（4）巷道长度减少。由于巷道摩擦阻力和巷道长度之间存在密切联系，巷道长度越高，摩擦阻力同步增长。故此，在通风系统设计中，应该在满足实际工作建设要求基础上，尽可能减少巷道长度。
3.2 降低井巷局部阻力措施
在煤矿井巷通风系统设计中，降低井巷局部阻力，应该尽可能避免井巷断面突然扩大或缩小，过于频发的波动会增加阻力值；避免井巷直角转弯，在转弯内侧和外侧设计成圆弧形，这样可以有效在转弯处引导风流方向；巷道内避免放置大型的设备和材料，尽可能降低巷道内物体带来的风阻值；加强巷道通风管理，一旦发现冒顶和积水现象需要及时上报和处理，确保井下煤炭开采作业活动能够有序开展。
4 结束语
综上所述，煤矿通风系统设计中，为了可以有效降低矿井通风阻力，应该注重优化矿井通风系统，尽可能降低摩擦系数和局部阻力，尤其是巷道内避免停放大型机械设备，材料堆放整齐，收集相关数据资料，为后续的通风系统设计提供充分的参考依据。
参考文献
[1]张公慈，张根东.龙王庄煤矿通风阻力偏高的原因分析及解决对策[J].山东煤炭科技，2014，22（1）：75-76.
[2]郑磊，田向红，王伟黎，等.煤矿掘进工作面除尘系统降阻提效方案研究与应用[J].矿业安全与环保，2015，42（5）：72-75.
[3]杜福荣，李振杰.基于气压法测定汾西紫金矿井通风阻力[J].内蒙古煤炭经济，2016，21（3）：82-84.
[4]张海庆，宋洋洋，焦向东，等.平煤八矿东风井通风系统阻力测定与方案优化[J].煤炭科学技术，2012，40（9）：52-55，31.
[5]张宏凯，陈威.运河煤矿矿井通风系统优化实践[J].煤矿现代化，2015，23（2）：40-41.
