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摘要:均壓通風是改善角聯網絡風流狀態，抑制漏風、瓦斯和一氧化碳等有害氣體積聚等問題的有效手段。為確保煤層各需風區域有效供風量，對角聯通風網絡結構特點與流動特性進行分析，對增壓、降阻、增阻等不同均壓調節方式效果和設置位置選擇進行了討論，并在馬脊梁煤礦進行了實例驗證。結果表明，通過通風壓能手段對該局部角聯結構進行通風優化調節，改善了原有的膠帶斜井漏風狀況，并提高了8號煤層各需風區域有效供風量，達到了良好治理效果。

關鍵詞:礦井通風系統;均壓通風;角聯網絡;等效風阻;通風壓能

引言

礦井通風系統通過風井的主通風機帶動礦井中空氣流動，為井下各工作地點輸送新鮮空氣，并消除和稀釋井下作業空間內煤塵與瓦斯、一氧化碳等有害氣體，以及改善濕熱環境［1－3］。同時礦井通風網絡通過合理設置局部通風機、通風構筑物等手段調節局部井巷內風流狀態，使井巷內部風流狀態、風速等能夠滿足《煤礦安全規程》相關安全、衛生條件，確保通風系統呈現出穩定狀態。在礦井通風系統中，角聯網絡是較為復雜的結構之一，通風調節位置與調節量對整個局部網絡狀況有著較為明顯的影響［4－6］。為此，需要研究角聯通風網絡的風流特性，在此基礎上通過不同的調節手段有效改善角聯通風結構的風流穩定性。

1角聯網絡風流特性

礦井通風系統中各類巷道的相互貫通與連接構成通風網絡，根據網絡中各支路間拓撲網絡關系分為串聯、并聯和角聯3類結構形式［7－8］。串聯網絡與并聯網絡結構和調節較為簡單，并呈現出等效對稱性，且符合風量平衡定律和風壓平衡定律;串聯網絡中改變任意支路內風阻后，該風阻會等效影響整個串聯網絡，因此串聯網絡中通風調節設置無特定位置要求。并聯網絡中調節小風阻支路相對其他支路對整個通風網絡等效風阻影響較大，效果也更為明顯;并聯網絡中存在某風路與兩并聯支路相關貫通，并且該風路的端點分別位于其他風路的區間，不與并聯風路的任意公共端點連接，該網絡形式被稱為角聯網絡。角聯網絡多出現在同煤層開采、厚煤層分層開采、鄰近煤層開采的相鄰工作面各輔助巷道所形成的局部通風網絡。角聯支路中風流流動狀態與漏風形式較為復雜，如圖1所示，a1、a2、b1、b2在角聯網絡中被稱為主導線，能夠影響角聯分支c1的風流方向的支路被定義為正導線，相反則為負導線，即a1、a2所在支路為正導線，而b1、b2所在支路為負導線。角聯分支c1的風流狀態由兩主導線間壓差決定，為增加角聯分支c1的風量可以對a1、a2支路進行降阻或對b1、b2支路增阻，相反的操作會降低角聯分支c1的風量。

2通風系統優化調節措施

2．1不同風流調節方式

礦井通風系統改變主風機工況、增加局部風機以及增加各類通風構筑物等手段，從而達到增壓、增阻、降阻等通風網絡中風流狀態的不同調節效果［9－10］，不同風流調節方式的調節點位置以及特點對比見表1。通常礦井通風系統主要進行局部通風系統的增壓調節，該方式一般多針對巷道掘進時的供風不足。巷道內設置通風構筑物或減小巷道截面從而增加通風系統總風阻，迫使主風機的工況點出現向上偏移，以增加風流能耗來提高風壓的方式被稱為增阻調節。降阻調節與增阻調節相反，需要增加并聯巷道或擴大巷道斷面尺寸從而為降低風流流動阻力起到調節作用，局部通風系統調節中該方式相對工程量與成本投入較高。通風系統優化調節過程一方面需要注意調節方式的選擇，另一方面需要考慮調節量與調節措施施工位置，這些都會影響系統優化后的效果與穩定性。

2．2角聯結構風壓調節

角聯結構中由于正導線與負導線支路間存在風壓差，正導線支路風流會經由角聯支路泄露至負導線支路，角聯支路構成漏風帶，而如果負導線支路為鄰近工作面采空區時，會增加該采空區遺煤自燃風險。通過在角聯結構中設置通風調節設施和局部通風機調整角聯結構中正、負導線支路間的風壓壓差，改變角聯支路風流流動狀態，該方式被稱為均壓調節，該方式能夠有效地抑制鄰近工作面漏風、環境中粉塵以及有害氣體超限。均壓調節針對被調節區域狀態被分為開區均壓與閉區均壓，通常閉區均壓調節主要針對封閉采空區內遺煤自燃的防滅火措施，而開區均壓設置在正?；夭傻墓ぷ髅鎱^域，根據調節措施不同，又分為風窗均壓調節、局部通風機均壓調節和聯合調節。均壓調節抑制漏風狀況的原理在于調節正、負導線支路的風阻，使角聯結構中的各支路風壓和風阻達到一定平衡狀態，能夠有效抑制角聯支路所形成的漏風帶風流泄露現象。角聯結構均壓調節中增加正導線支路風阻會減少通過角聯支路流向負導線支路的風量，相反在負導線支路設置增阻措施會使流入負導線的風量分支，為抑制角聯分支漏風，應優先考慮對風流風量較大的分支設置增阻調節，即優先利用正導線分支上已有通風調節設施進行降阻調節，當不適于在正導線支路設置通風構筑物時，則在負導線方向設置必要增阻措施用來保證角聯結構中的風流狀態穩定性。

3實例分析

3．1工程概況

同煤集團馬脊梁煤礦由西一回風斜井、西三回風立井帶動礦井正常井下通風，其中3號煤層集中軌道巷、3號煤層皮帶巷通過8號煤層膠帶斜井與8號煤層材料斜井、1136大巷構成角聯通風網絡。8號煤層材料斜井與1136大巷巷道斷面大、距離短、風阻小、進風量大、壓能較大，而與進風斜井連接的膠帶斜井斷面小、距離長、風阻大、進風量小、壓能小，導致有大量風流由8號煤層材料斜井流向膠帶斜井，而集中軌道巷的風流經過3號煤層調車硐室，由于硐室及軌道巷內車輛與設備原因風阻較大，并釋放大量熱量導致流經該風路的風流呈現濕熱狀態，并伴隨大量霧氣，該角聯通風網絡整體呈現風流不穩定狀態需要進行相關調節。

3．2風流調節方案及效果

3．2．1方案一由于西三回風立井帶動石炭系一盤區用風量的用風，而西一回風斜井主要通風機供風相對盈余，初期通過提高流經8號煤層各巷供風量，將供風量由780m3/min調整為1225m3/min，并降低材料斜井下部進風量，由原來的325m3/min調整為210m3/min。進行增壓調節后，膠帶斜井下部風量由455m3/min變為1015m3/min，8號煤層材料斜井進風增加后由3號煤層車場流向8號煤層膠帶斜井，膠帶斜井出風量增加，未起到調節效果。

3．2．2方案二為控制膠帶斜井出風量問題，后期提出通過降阻的方式調節膠帶斜井風流狀態。1136水平大巷與中央變電所回風繞道設置有密閉墻，通過打開該風路將原有密閉墻調整為調節風窗，使1136水平大巷風流短路，而材料斜井風壓、進風量都有一定的下降，風壓由原來180mmH2O下降至152mmH2O，而進風量由原來2720m3/min下降至2395m3/min。增大流入3號煤層各巷內的風量，將3號煤層一盤區皮帶頭進風量增大至410m3/min。對8號煤層的回風量進行調節，將回風量由原有的780m3/min增大至1000m3/min，迫使由材料斜井下部流向8號煤層的風量由原來的325m3/min降至210m3/min。后期的方案二調節后，膠帶斜井風流風向發生改變，由原出風狀態改為進風狀態，而原有出風量平均約為412m3/min，調節后進風量為780m3/min，降低原有的膠帶斜井漏風狀態，提高8號煤層各需風區域有效供風量，增加了角聯系統的穩定性。

4結論

(1)通過對角聯通風網絡結構特點與流動特性的研究分析，分析如何通過均壓調節手段優化網絡結構和提高風流穩定性，對增壓、降阻、增阻等不同均壓調節方式效果和設置位置選擇進行了討論。(2)對馬脊梁煤礦風井供風方式調整后，由3號煤層集中軌道巷、3號煤層皮帶巷通過8號煤層膠帶斜井與8號煤層材料斜井、1136大巷角聯通風網絡出現的風流不穩定狀態，先后通過增壓和降阻方式進行調節局部通風結構的風流狀態。(3)通過對1136水平大巷進行風流短路，并調整3號煤層的進風量和風壓，以及增加8號煤層的回風量，最終達到改變原有網絡中膠帶斜井風流方向，確保了8號煤層各需風區域有效供風量。

作者：張有權 單位：大同煤礦集團同煤安全監管五人小組管理部