谈井下采矿矿井通风节能技术的应用

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  【摘 要】随着中国经济的飞速发展,各种工业也相继发展起来,而工业则离不开煤炭,尤其是中国现在还处于发展中国家,对煤炭的需求与日俱增。而矿业的发展必然带来环境的污染,能量的消耗,为了节能减排就必须积极探索和运用矿井通风系统的节能技术,从而减低消耗,节约能源,从而达到可持续发展。矿井通风系统节能技术的运用不仅仅是降低成本,提高经济效益的需要,更是实现国家可持续发展的需要。目前,虽然矿井通风系统节能技术得到了长足的发展,但是我国的节能技术和发达国家相比还非常的落后,这就要求当代的技能技术人员不断探索,从而改进节能技术,为国家的可持续发展做贡献。
  【关键词】节能方法;技术应用
  一、井下采矿矿井通风节能的方法
  1.降低风阻
  (1)优化通风路线。通风路线的设计是否合理会对井下矿井通風阻力产生直接影响。通风路线的长度会随着采矿深度的增加而变长,而通风路线的变长而造成通风阻力不断提升。因此在设计井下矿井巷道风流路线时,必须对通风路线问题引起高度重视,确保井下矿井的通风状况良好。为确保通风风流能够顺利输送至用风点,尽可能地缩短井下矿井的通风路线,应及时对那些废弃不用或多于的巷道作封闭处理,从而实现降低井下矿井风阻的目的。
  (2)构筑物降阻。为有效控制地表漏风现象,降低因风门或风窗而产生的风压损失,应采取有效手段确保井下矿井通风构筑物性能优良、运行稳定。在井下采矿矿井通风系统中,应将阻力较低、气动性能优良的通风构筑物设置在高风速局部地段或风量较为集中的地段,这样能够使井下的漏风比率明显下降,并使井下通风效率和风流利用率得到大幅提升,而且对减少通风耗能也有明显效果。例如空气幕、绕线型风桥和导风机等都能够有效降低风阻。
  (3)风桥、断面变化的位置、巷道拐弯位置、巷道分叉处、扇风机扩散器以及调节风窗等等都会导致局部的通风阻力变大。所以,在大小程度不同的巷道断面连接点要做成逐渐的扩大或者逐渐的收缩状态,并且设置导风板引导风流,把巷道的直角转弯处改为曲线形转弯,还可以在扩散器当中加装导流叶片等等方法,这些都可以降低通风的阻力,提高通风效率,降低能耗。
  2.风机节能
  在井下采矿矿井中。主扇风机就好比人的肺一样维持着整个矿山的呼吸,占整个矿山通风系统能耗的90%以上为主扇风机所消耗。目前我国井下采矿矿井的通风风机消耗能源极高,但其工作效率却不是很高,通常情况下,通风风机的耗电量要占整个矿井设备耗电量的50%以上。旧式扇风机是我国矿山当下使用最多的通风设备,其特点为功效效率较高,并且具有很好地利用空气动力的性能,基于全压状态下可达到90%以上的高效率,同时旧式扇风机的结构相对简单,安装较为方便且易于检修。而目前新研发的高效节能型扇风机能够获得极佳的节能效果,在确保矿井风量需求的基础上,其耗电量仅为旧式扇风机的50%。基于此,我们应在经济条件允许的情况下,尽量用新型节能扇风机取替旧式扇风机,从而为创建低碳社会作出应有贡献。\
  (1)对老式扇风机进行技术改造。对轴流式扇风机可直接通过改变扇风机的叶片安装角度或叶片形状来改变其气动特性,这种调节方法比较简单,且效果较好。对离心式扇风机可采用各种调速技术,如用串级调速、液力荆合调速,齿轮减速器调速、双速电机调速或直接更换电机等来改变扇风机的工作特性,避免矿井通风工程中常出现的“大马拉小车”的现象及合理工况点的偏离。
  (2)可以采用新型的节能风机。目前在矿山迅速得到推广的K系列节约能源的扇风机,主要体现在冶金、有色、化工等方面,并取得显著的节能效益。这一类的扇风机有如下特点:扇风机性能与矿井通风网路的阻力特性有较好的匹配,是一种运转效率高较高的扇风机;扇风机具有良好的空气动力性能,最高全压效率可达60%以上,比原用矿用扇风机性能更优越;结构简单,安装方便,易于检修。
  3.自然风压充分利用
  自然风压具有两面性,它既可以为井下通风提供动力,又是引发通风事故的罪魁祸首。所以我们在进行井下采矿矿井的通风工作前,必须对自然风压的产生规律进行详细的分析和研究,以便对自然风压进行有效利用,随着自然风压的变化对通风机的工作状况进行与之相适合的调整。从而实现降低通风设备能源消耗量,减少通风系统运行成本的目的。
  二、矿井通风节能技术的应用
  在井下采矿工作过程中,因为不同的矿井生产施工段,对风能都有很大需求。所以矿井施工技术人员需对通风节能技术进行研究,保证矿井开采工作正常风能需求,实现矿井通风节能技术有效运用,才能提高矿井工作效率,降低能源消耗,促进矿井开采工作顺利开展。应用矿井通风节能技术的主要目的是改善井下采矿作业的环境,提高采矿的技术效果;节省通风能耗,提高经济效益。实现这些目的,需要采取有效的措施,保证矿井通风节能技术的有效应用,才能发挥矿井通风技能技术的效果,促进矿井工作的发展。
  1应用合适的施工工作技术降低风阻
  井下采矿过程中,为保证矿井的通风效能,需要施工技术人员采取有效的措施,有效降低风阻。实现对风阻的降低,可以利用局部降阻、巷道降阻、构筑物的降阻和优化通风路线等方法。局部降阻技术主要是指,在井下采矿的过程中,对不同的巷道断面之间的连接部位进行处理。处理后,保证巷道断面之间的连接呈现出逐步收缩或者扩大的状态。并且在处理的过程中,在断面的连接处设置导风板,实现对风流的引导。除外,对巷道的直角转弯部位进行处理,也可以实现降低风阻的作用。在巷道中建立构筑物实现对风阻的降低,主要是在风量相对比较集中或者风速比较大的地方建立构筑物,应该保证构筑物具有较小的阻力和良好的气动性能,这样可以减小巷道的漏风比率,提高巷道的通风效率,实现对系统能耗的降低。
  为节约通风成本,一般建立的构筑物都是导风机、扩散塔等。巷道的形状也会对风阻造成影响,随着矿井巷道断面周长的增加,矿井的通风阻力也会相应的增加;随着矿井巷道断面立方的增加,矿井的通风阻力则会减小,矿井的通风效果就可以实现。   2应用自然风压实现节能目的
  井下采矿过程中,矿井中会产生一定自然风压。自然风压形成的原因主要是矿井中的回风侧的质量空气柱和进风侧的质量空气柱不同,因此形成压差,产生自然风压。在矿井的通风过程中,形成的自然风压大小值受到矿井中不同空气柱高度和温度的影响,二者间成正比关系。如果矿井的巷道处于连通状态,并且存在一定的标高差和气温差,就可以利用自然风压,提高井下采矿工作中的矿井通风效率,实现节约能耗的目的。虽然利用自然风压可以提高井下采矿中的矿井通风效率,但是在应用的过程中,会受到一些因素的影响,造成一定的安全隐患。如,自然风压值过大,不能实现对自然风压的稳定控制,在井下采矿的过程中,很容易造成瓦斯爆炸事故。
  因此,在井下采矿的过程中,为避免对自然风压的利用而造成安全事故,应该在对自然风压的应用之前,充分的了解井下采矿中的矿井通风情况,掌握自然风压的形成规律。根据风压的变化情况,及时的调整矿井通风中的通风机运行状态,科学合理的应用自然风压,才能实现对自然风压的有效应用,保证矿井的安全生产。
  3应用节能技术降低通风能耗
  实现矿井的通风,通风机是必不可少的设备。在井下采矿的过程中,通风机工作效率的主要影响因素就是通风机的运行状态。如果精彩采矿的过程中,矿井通风机的运行工作效率过低,就会产生较多的能耗。这种现象不仅会降低井下采矿工作中的矿井通风质量,还会增加矿井的通风能耗。这不符合矿井通风节能技术的应用,因此在矿井通风的过程中,生产企业必须应用一定的节能技术实现对矿井能耗的降低。因为矿井通风过程中,发挥主要通风作用的是通风机。所以实现节能的目的,可以从对通风机的改进实现。例如,某矿场的生产过程中,施工企业根据井下采矿工作中对矿井通风情况的分析和研究,致力于研发出具有比较高的工作效率的通风机。在研制通风机的时候,为提高通风机的工作效率,应用先进的科学技术,以三元流动作为通风机的研制基础,保证通风机的科学性和合理性,提高了通风机的工作效率,才能实现节能的目的。
  结语:
  对所有的矿井来讲,其必须具备的条件和最首要的因素便是通风,通常来讲,矿井进行通风时消耗的能量比较多。因此,在井下采矿时的通风节能这一科技怎样利用与采取是目前我們国家采矿业急需解决的问题。很低的工作效率、能量损耗自始至终居高不下是我国矿井通风系统最最普遍的问题之一。需要我们立足科学、提高技术、开发新项目来更好地解决这一问题。
  参考文献:
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  [2]周宽.牛德草.矿井通风理论与技术进展评述分析[J]科技创新与应用.2012.11:117
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