基于矿井通风网络的通风系统优化研究

【摘要】煤矿井下良好的通风可以在保证作业空间良好气候的条件下，冲淡或者稀释有毒有

害气体和矿尘等，保证为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量。矿井的安全生产、矿井的经
济效益、矿井的稳定生产和持续高产以及矿井灾害时期的应变能力在很大程度上受矿井通风
状况好坏的影响。因此，矿井通风的系统稳定性和可靠性的分析和持续优化是必须的。本文
通过对基于矿井通风网络的通风系统进行分析，研究了影响通风系统的各个影响因素和指
标，通过建立指标的评价标准，提出了通风系统优化的方案和其计算机技术实现。

 

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　　【关键词】矿井；通风网络；系统；优化

 

　　煤矿自然条件因地而异，矿井通风系统影响因素较多，而现有的煤矿的安全管理水平
以及计算机水平都较低。因此，通过应用计算机技术，实现矿井安全通风的系统分析和优化
的计算机化，对于煤矿的安全生产意义重大。同时，随着近年来可靠性数学理论、模糊理论
和系统优化理论等交叉学科理论的发展，计算机技术和人工神经网络技术提高和普及，系
统可靠性研究进入全新的阶段，面临新的发展机遇。

 

　　一、矿井通风相关介绍

 

　　通风网中各条巷道及其风流、各类用风场所、通风构筑物构成了矿井的通风网络。基于矿
井通风网络，由主通风机等若干子系统及其单元组成的大型复杂关联系统即矿井通风系统。
系统的多环节性、非线性、时变性和可维修性以及系统之间各影响因素之间的强耦合性是矿
井通风系统的复杂关联的属性的具体的表现。因此，煤矿井下正常的通风及安全生产的故障
和隐患的大量的随即影响因素容易出现。

 

　　矿井通风系统的优化建立在对矿井通风系统分析的基础上。矿井通风系统分析是理论分
析或是实验研究矿井通风系统的结构、功能、安全技术经济指标或存在的问题，发现问题从
而找到症结，进行评价分析，并为寻求理想的方案和改进措施提供科学的可信的理论依据。

 

　　满足矿井通风目的的可靠程度，具体包含了两方面的含义：一是指系统在规定时间内
保证矿井生产的安全，保持矿井的正常运转功能；二是能够预防各类灾害性事故的发生，
以及事故发生后的极强的灾后抗灾能力。

 

　　二、矿井通风系统优化方案

 

　　矿井通风系统优化基本步骤为：（

1）测定主要通风机性能、矿井的通风阻力、漏风状况

和风量分配状况等，认真综合、整理、分析和研究所测定的资料，找出包括系统漏风情况、井
巷通过能力和风机能力鉴定矿井通风系统存在的问题。（

2）请专家研究分析存在的问题，

给出合理有效的解决问题的优化方案。（

3）请专家对给出的方案进行初步比较，分析各个

方案的优点和缺点，从中选出较好方案。（

4）对初选方案进行进一步优化，借助计算机技

术评选出最优方案。

 

　　

2.1 建立评价指标体系 

　　采用

“征集专家评分”和“相对重要性序列”等发放确定出矿井通风系统的 3 大类 12 小项

评判矿井通风系统的指标和其权值如下所示

[1]： 

　　技术可行性（

3.2）：矿井风压（10）、矿井风量（7.51）、矿井等积孔（1）、矿井风量

供需比（

3.79）、通风方式（2.09），结构合理性（4.38）。其中，矿井风压是指 1m/s 的空

气流过矿井的通风网络时，所消耗的机械能量。一般认为矿井风压越高，通风管理的难度随
之增大，矿井风压以不超过

3000Pa 为宜。风量供需比是指矿井实际通过的风量与矿井所需

风量的比值。矿井的风量供需比维持在

1-1.2 区间内被认为是合理的，大于 1.2 而小于 1.5 时