摘 要：本文基于傳統礦井通風系統的風機工作效率低，能耗比較大，系統數據處理工作量大等缺陷，提出采用新型多風機多級機站礦井通風系統，該系統采用可視化度高的通風網絡仿真軟件能夠大大加強礦井通風的管理力度，提高了礦井通風系統的風機工作效率，降低了能耗，保證為礦井作業地點提供足夠的新風量，優化了工作空間氣候環境條件，具有較好的實用情景。
關鍵詞：礦井通風系統、工作效率、能耗、數據處理、仿真軟件、新風量
0前言
礦井通風系統是向作業地點供給新鮮空氣，排出污濁空氣的通風網絡、通風動力和通風控制設施等構成的工程體系。它對全礦的通風安全狀況具有全局性的影響。礦山安全規程規定，每個礦井必須有完整的合理的通風系統。
本世紀50年代開始，我國煤礦逐步建立機械通風系統；60年代，建立分區通風系統和棋盤式通風網絡；70年代，出現梳式通風網絡、爆堆通風，推廣地溫預熱技術及云錫的排氡通風經驗等；80年代，我國煤礦通風技術以節約能耗為中心有了比較快的發展；90年代，我國開展高產高效礦井建設，礦井自然發火預測系統，快速高效堵露風等技術突飛猛進；近時期我國取得的主要成就有：高效節能風機的研制與推廣；礦井火災時風流非穩定流動規律的研究不斷深化，建立起若干典型風流控制方案；多風機多級機站通風新技術的應用；礦井通風網路的節能技術改造；建立礦井通風計算機管理系統和井下風流調控技術與手段的完善；深井熱源、空氣與圍巖熱交換和礦井熱環境控制理論與技術有較大進展，初步形成礦內熱力學理論體系等。
1礦井通風系統優化設計的重要意義
礦井通風的目的是為礦井各用風場所提供足夠的新鮮風量，保證作業空間良好氣候條件，沖淡或稀釋有毒有害氣體和礦塵等。而礦井通風狀況的好壞，在很大程度上直接影響到礦井的安全生產、礦井的經濟效益、礦井的穩產和高產及礦井災害時期的應變能力等。因此，在礦井通風設計與生產期間，均應對礦井通風系統的穩定性及可靠性進行分析。
建立完善的礦井通風系統是礦井安全生產的基本保證。目前用通風方法排除井下瓦斯、粉塵和熱量的平均能力，估計為：排除全礦井瓦斯量的80%-90%；排除回采工作面瓦斯量的70%-80%；排除裝有抑塵裝置回采工作面粉塵量的20%-30%；排除深井回采工作面熱量的60%-70%。礦井通風系統設計是礦井設計的主要內容之一，是反映礦井設計質量和水平的關鍵因素之一。它不僅關系著礦井建設速度、投產時間、基建投資的多少，而且對礦井投入生產后的生產面貌和經濟效益也有長遠的影響。生產礦井由于生產布局的變化、自然條件的影響及生產能力的提高，必須進行礦井通風系統的改造。礦井通風系統改造是生產礦井改造的重要內容之一。
2傳統礦井通風系統
我國煤礦自50年代開始采用機械通風，但風機的運轉效率一直較低。據統計風機運轉效率僅約40%，比設計的風機效率降低一半以上。通風能耗約占礦井總能耗的1/3，通風電費約占通風能耗的70%。大型礦井的風機裝機功率高達數千千瓦，年通風電費達數百萬元。造成礦井通風系統能耗高的主要原因是：①通風方法和設計手段；②風機性能；③管理水平。
我國礦井通風系統設計多數采用統一的主扇通風系統，漏風系數取得大以及按最困難時期的最大風壓選擇風機，使選取的風機風壓過高，通風系統建成后，由于煤礦開采技術上的特點，致使主扇的工況點風壓比設計的風壓低得多。我國大多數煤礦所使用的70B2風機屬于高、中風壓和中流量風機，高效率區多在2000-3000Pa范圍內。而煤礦當風量為40-90m3/s時，礦井總阻力多在600-900Pa之間。風機等積孔與礦井通風網絡等積孔不匹配，使風機長期在低效率區運轉。
3礦井通風系統優化設計研究
3.1礦井通風系統優化設計遵循的原則
新礦井在通風系統設計或生產礦井在進行通風系統技術改造設計時，必須根據礦井的地質條件、礦井開拓和生產布局可擬定出很多可行的設計一方案，并且各個方案各有優缺點。要從眾多的方案中確定出最優的通風系統方案，必須首先確定礦井通風系統的評判指標。
3.2礦井通風系統優化設計進展
由于礦井通風系統非常復雜，通風系統的解算是相當復雜的，手工解算或是利用傳統的通風網絡解算軟件解算工作量太大根本無法達到及時得到井下通風狀況的目的。所以開發出一個功能強大、界面友好、操作簡潔方便、可視化度高的通風網絡仿真軟件能夠大大加強礦井通風的管理力度，為保證煤礦安全生產奠定良好的基礎。
戚宜欣利用專家系統技術，符火災救災專家經過多年實踐得出的經驗和教訓收集起來，經過整理加工，形成有關控風措施的知識庫；此外，根據巷道供風作用為巷道分類，從而形成數據庫，最后編制成推理機。
劉劍于1993年開發FortranCAD系統，可查詢采場剖分信息，根據漏風源匯位置坐標，可查詢對應的單元號，是否為邊界單元等等；根據漏風源匯的漏風量，計算單元號，確定單元均質區號及滲透系數等；繪制二維或三維的采場域圖、均質區劃分圖、漏風源匯位置及編號圖、采場剖分圖、流線或流管圖、等壓線或等壓面圖等。
譚國運開發Fortran77 Dbase-Ⅲ采用通路法進行風量調節，在計算風網調節的同時可以發現通風阻力最大的區段和地點，為降低阻力，改造通風系統提供途徑；其次，該系統采用一體化通風管理方法，收到良好效果。
4新型多風機多級機站礦井通風系統
4.1新型多風機多級機站特點
多風機多級機站具有顯著的優越性，它既可提高礦井有效風量率，又可節省電能消耗。我國自1983年開始該通風技術的試驗研究以來，先后有幾十個大中型非煤礦井采用此技術，改造原有的通風系統，都取得了明顯的社會效益和經濟效益。例如我國重慶煤科院研發的2BE1系列水環真空泵主要用于抽吸不含固體顆粒、不融于水、無腐蝕性的氣體，通過改變葉輪材料、結構，亦可用于抽吸腐蝕性氣體，廣泛用于煤礦、石油化工、食品等各種粗真空系統行業。該系列泵采用軸向單作用結構形式，具有結構簡單，維修方便，運行可靠，高效節能的優點，并能適應載荷沖擊波動等惡劣工況。
所謂多風機多級機站，即是由幾級(至少是三級以上)風機站接力地將地表新風直接送到井下作業區，將污風抽排到地表。其需風點的風量調節基本上由風機控制，盡量避免用風窗調節，以提高系統的可控性，使礦井通風系統真正做到按需供風。
4.2礦井通風系統節能風機的推廣應用
目前我國中煤科工集團重慶研究院自主生產的抽出式局部通風機與我國煤礦巷道通風機參數合理匹配，為新型掘進施工或引排瓦斯用通風機，該風機具有大流量、高風壓、高效率、低噪聲、系列化、結構簡單、使用維修方便等特點，用于處理井下局部瓦斯積聚或與除塵裝備聯合使用用于工作面除塵。對于FQC系列礦用氣動抽出式塑料葉輪軸流局部通風機，以其結構緊湊、體積小、重量輕等特點適用于煤礦井下作抽出式局部通風用，也可作為冶金礦山、隧道工程等局部通風設備。又如智能局部通風機是根據國內礦井通風現狀，為了減少掘進巷道瓦斯事故及實現局部通風機節能降耗而研發的一種新型壓入式局部通風機，為我國研究礦井通風節能技術有重要意義。
4.3礦井通風技術研究的進展和方向
新型礦井通風系統應為礦井各用風場所提供足夠的新鮮風量，保證作業空間良好氣候條件，沖淡或稀釋有毒有害氣體和礦塵等，礦井通風技術研究的進展和方向主要是：在礦井通風系統技術改造與建設中，不存在統一的技術模式，應根據各自系統的具體條件，沿著多種技術途徑發展。這些途徑主要是：分區通風系統、多風機多級機站通風系統、主—輔多風機系統、統一主扇通風系統；新型、高效、節能礦用風機的研制與應用；采用優化設計技術；礦井通風系統的微機自動控制技術研究等。
5 結語
實踐表明，與傳統的礦井通風系統比較，新型礦井通風系統風機運轉效率高，可為礦井各用風場所提供足夠的新鮮風量，保證作業空間良好氣候條件下，具有高效、節能的特點， 簡化了礦井風機數據量大的問題，提升了礦井通風系統的效率。
