摘要:通过降低风阻能够有效地降低矿井通风阻力,改善矿井通风困难的状况,降低电耗,增加经济效益,保证矿井的正常生产。 关键词:通风阻力 摩擦阻力 风阻 欲使风流沿着矿井井巷流动,就必须给风流输送克服通风阻力所需要的能量。一般的矿井,通风耗电量将占矿井总耗电量的20-30%,个别大阻力的矿井可达50%,这虽和矿井机械化程度有关,但总的来说,一个矿井通风所耗电量仍是较大的。因此随着矿井开采深度的增加,通风流程的延长,降低矿井通风阻力,特别是降低井巷的摩擦阻力对减少风压损失、降低通风电耗、减少通风费用和保证矿井安全生产都具有特别重要的意义。
要想降低矿井通风阻力,就要从降低矿井或井巷的风量和降低矿井或井巷的风阻以及降低矿井局部通风阻力三个方面入手。
2、降低风量
2.1 减少用风量
因摩擦阻力与风量的平方成正比,所以在具体的井巷或通风系统中,在能保证正常气候条件和安全生产的条件下,应尽量减少风量。实际上风量过大会引起漏风的增加和矿内自燃发火,以及矿尘飞扬,这都对安全生产不利。
2.2 实行分区式通风
矿井应实行分区式的开采格局,根据矿井通风阻力计算公式:
3、降低风阻
要降低井巷的风阻,必须根据具体情况和各种风阻产生的原因采取有效的降阻措施。
因通风阻力与风阻成正比,所以在风量一定的条件下可按影响摩擦风阻变化的因素采取如下降阻措施:
(2)增加井巷有效通风断面。因风阻与井巷面积的立方成反比,所以扩大井巷断面会使风阻值大大降低。当扩大井巷断面受到技术与经济条件的限制时,可采用双巷并联通风,这样既扩大了通风有效断面又降低了风速,会使摩擦阻力大大降低。除此之外,以生产管理中,应经常保持井巷清洁与规整,使之有足够的通风断面积。
(3)降低井巷净断面的周长。因风阻与井巷净断面的周长成正比,所以在井巷断面积相同的条件下,应采用断面周长较小的断面形状。从几何学中得知,在面积相等时,以圆的周长为最短,拱形次之,而梯形的周长较长。在矿井通风设计中选择井巷断面形状时应从技术、经济等条件上综合比较来确定。但在矿山井巷中一般立井井筒多用圆形,而其它井巷一般多用拱形和梯形,在服务年限不长的井巷中,一般最常用的是梯形断面。
(4)降低通风流程。因风阻与风流流过的长度成正比,所以在确定通风系统时,应尽量缩短风流流过的路程。例如在相同的条件下,矿井采用对角式通风系统要比采用中央式通风系统风流流过的路程短得多。
(5)降低井巷摩擦阻力系数。因风阻与摩擦阻力系数成正比,所以在通风设计中,在技术经济合理条件下,应尽量采用摩擦阻力系数较小的支护形式,如采用混凝土、石材砌碹、U型刚、光爆锚喷支护等。尤其在主要通风井巷中,更应使用摩擦阻力系数较小的支护。在施工与生产管理中要加强对棚子的支护,要排列整齐,刹好帮顶,条件允许的情况下,应尽可能进行喷浆。
4、降低局部阻力的方法
依产生局部阻力的原因,应采取如下降阻措施:
4.1 大小断面连接处要有过渡
避免将大、小断面不同的井巷直接相连,连接时应将连接处建成逐渐扩大或逐渐缩小的形状。
4.2 拐弯处建成斜面或圆弧形
避免井巷拐陡弯,拐弯处应建成斜面或圆弧形状,并在条件允许时增加弯拐处的曲率半径。
4.3 在风流发生剧烈冲击处设置导风板
(1)在扇风机风峒的直角拐弯处设置导风板。安设这样的导风板后,可使原来的局部阻力系数降低60%。
(2)交叉的巷道中,在交叉处可设置引风导风板,导风板应制成弧形,其长度应超过巷道交叉口一定距离（约为0.5-1.0米）。
(3)在风流汇合处设导风板,安设导风板时,应使导风板伸入汇流巷道后使巷道分成两个隔间,两个隔间的断面积S1与S2应和其通过的风量Q1与Q2成正比,即S1/S2=Q1/Q2。
(4)选用摩擦阻力系数较小的支护材料,降低局部阻力区段的摩擦阻力系数α值,以减低风流的剧烈冲击和附加的摩擦阻力。
5、降低正面阻力的方法
(1)避免在通风井巷中堆放杂物或停放矿车等,尤其在风速较大处不应设置正面阻力物。
(2)可将永久性的正面阻力物制成流线型。经证明,当流线和方形两个正面阻力物在巷道垂直面上的投影面积相等时,它们的正面阻力系数之比约为:C流/C方=0.1/2.0或相差更大。
(3)井巷中间有立柱（顶子）时,应将其排列整齐,最好是将其顺风流排成一列。生产管理中应注意经常清除井巷内的堆积物。
6、结语
综上所述,在矿井的实际生产工作中,要从井巷的设计开始,综合考虑各种影响矿井通风阻力的因素,使之达到最好的经济效益,保证矿井的安全生产。