总第194
期
2019
年第6
期机械管理幵发
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTTotal 194
N
〇.6, 2019
D01:10.16525/j.cnki.cnl4-1134/th.2019.06.088
基于Ventsim的矿井通风系统优化改造研究
张文彬
(山西离柳焦煤集团有限公司安全指挥中心，山西吕梁
032300)
摘要
:针对传统矿井通风系统阻力大、风量不足等问题提出了整改方案，并基于
Vemom软件对整改方案进行对
比分析，最终得出贯通南侧煤仓、完善通风构筑物等措施的整改方案，为确保综采工作面的通风质量，改善作业环
境奠定了扎实的基础。
关键词：矿井通风
Ventsim解算改造安全
中图分类号
:TD72 文献标识码
:A 文章编号：
1003-773X( 2019 )06-0197_02
引言
通风系统作为煤炭综采工作面的“呼吸系统”为
丁.作面的空气流通扮演着不可或缺的角色[1
]。但是，
针对一些老矿井其通风系统由于前期设计不合理，
随着开采深度的增加，综采工作面的瓦斯、低温等情
况越发复杂，使其通风系统不能够完全配合当前综
采工作面的开采，故需根据实际情况对其通风系统
进行优化改造。在传统通风系统的改造工作中，主要
依靠图纸标注、表格计算以及手工解算等方式。如今
计算机信息处理技术快速发展，促进r
通风系统仿
真技术的兴盛[2
]。本文将基于Ventsim
仿真软件建立
通风系统的数学模型，实现对风网的解算，为矿井通
风系统的改造提供支持。
1
矿井概述及整改项分析
1.1
矿井概述
以某矿井为研究对象，该矿井最初设计的日开
采量为6
Mt
，目前该矿井已达到开采量为4 Mt
。该
矿井为高瓦斯矿，且其主采煤层相对较稳定,煤层厚
度在5 ~ 7.25 m
的范围内，煤层倾角保持在3° ~
11
°之间。本矿井共分为6
个采区，其中矿井南侧有
2个采区，矿井北侧有4个采区，与之对应的通风方
式为分区通风，包括有西、南、北三个风井。各风井的
技术参数如表1
所示。
表1矿井通风风井参数汇总表
风井叶片角度
/(° )风量
/(m'mirT1)风压
/Pa供风范围
北风井45530.033 040.8北一、北二采区
南风井-15304.13880.0南五采区
西风井43426.852 410.5南一、南二采区
1.2
矿井通风系统整改项分析
基于对现场通风系统的调研分析，特将其需整
改项总结如下：
收稿日期：
2019-01-16
作者简介：张文彬（
1978— )，男，本科，毕业于太原理工大学采
矿工程专业，工程师，研究方向为矿井通风与安全。1
)该矿井年代相对久远，其支护方案相对欠缺，
导致巷道内风阻增大；掘进工作面等主要通风位置
其进风和回风路线过长,导致其所需的风量非常大；
随着近几年矿井朝着横向发展，导致其风阻增大；
2
) 由于综采工作面各个采区分布相对分散，且
通风构筑物不完善，故现场工作面存在漏风情况，从
而给工作面的风量分配带来了困难；
3) 西风井和北风井中所选用风机的叶片安装角
度及风压已达到其极限值。随着综采工作面的不断
扩张，井下某些采区存在供风紧张的情况。
如若不对上述问题进行整改，则导致综采工作
面风量供应不足及工作面气流不畅，瓦斯浓度升高，
为工作面的开采带来了隐患。
2
矿井通风系统仿真评价
基于CAD
软件将该矿井通风系统的相关资料
转化为.DXF
格式的单线图，并将.DXF
格式的单线图
导入至Ventsim
软件中,将本矿井的通风系统结构图
呈现出来，具体如图1
所示。
图1矿井通风系统模型
模型导入至Ventsim
软件后，根据前期调研的数
据对本矿通风系统中的各个参数进行设置。设置完毕
后，基于Ventsim
软件对通风系统中的风流动方向、
风量等指标进彳于解算。解算结果如下页表2
所示。
分析表2
可得:基于Ventsim
软件对矿井通风系统
风量的解算与实测值误差较小，即可采用Ventsim
软件
对改造后的通风系统验证方案的可行性和优劣性。
3
矿井通风系统的改造方案及其对比分析
3.1
矿井通风系统改造方案分析
通过对本矿井整改项的分析，特提出对应的整.198.机械管理幵发
jxglkfhjh@126.com第34
卷
表2矿井通风系统关键巷道风量解算值与实测值对比表
巷道名称解算值
/(m3*min_l)实测值
/(m3*min_l)误差值
/%
主风井248.19244.481.52
南侧进风大巷127.29117.828.04
南侧带式输送机大巷88.8380.0211.01
北风井西侧进风大巷70.6670.180.68
北风井
1号回风巷139.92136.422.56
北风井
2号回风巷
235.59233.800.77
西风井
1号回风巷140.73136.563.10
南风井
1号回风巷156.59159.531.84
东侧总回风巷101.31101.70.35
总回风斜巷98.1098.450.36
改措施：
1
) 选用锚网加固工作面坍塌的断面，从而减
小巷道的风阻，并在巷道拐弯处和突变处采用流
线型设计[3];
2
) 将工作面中废弃的巷道做封堵处理，以减小
工作面对风量的需求；
3) 当工作面满足生产需求时应提高生产效率，
减少用风地点，采用“新风早进，污风早出”的原则，
尽量避免工作面的漏风情况[4]。
采用以上三点改进措施即可解决北风井供风不
足的问题。但对南风井而言，由于其风量需求过大,
仅凭单一的减小风阻、避免漏风等措施无法解决问
题，故需新增风路解决上述问题。现针对南风井供风
不足的问题，提出以下三种方案：
方案一：将南侧带式输送机的巷道与煤仓上口
相连，并将其与带式输送机机头的回风巷连通。此
外，将清理巷道与辅助运输巷道交叉位置的风门拆
除。方案一如图2
所7K
。
图2方案一示意图
方案二:提升南风井风机的工况点，并为S
1206
回采工作面供风；将带式输送机下山处得260 m
的
位置的调节风窗的面积改小，并拆除煤仓下口附近
的调节风窗。南风井风机工况参数如下:风机叶片转
速为595 r
/min
;叶片安装角度调整为35°。
方案三:考虑到南侧煤仓尚未投入使用，故在方
案二的基础上，将南侧煤仓做临时进风立眼使用。3.2矿井通风改造方案对比分析
为验证上述所述三个方案的可行性和高效性，
特基于Ventsim
软件对改造前后三种方案的风量及
风机进行解算。经仿真计算可得，改造前后风量及风
压解算对比结果如表3、表4所示。
表
3改造前与改造后三种方案风量解算对比表
m3/min
巷道名称改造前方案一方案二方案三
南侧带式输送机大巷80.0230.844.3533.86
南侧进风大巷117.82111.60115.53101.49
南侧辅助运输大巷15.3316.610.52.43
南侧
1号回风大巷159.5354.164.0172.78
回采工作面
59.0260.360.2860.27
工作面91.7587.387.3387.33
切眼31.6533.882.0190.94
南侧煤仓下口回风巷22.0523.53.133.16
输送机机头回风巷24.064.410.4747.6
南侧输送机大巷煤仓下口16.827.38.8542.87
表
4改造前与改造后三种方案风机工况对比统计表
风机
位置风量解算值
/(m3_min_l)
风压解算值
/Pa
改造前方案一方案二方案三改造前方案一方案二方案三
北风井530.03532.55534.58534.633 040.82 907.82 907.12 906.2
西风井426.85429.46367.15369.212 465.42 410.52 253.32 202.3
南风井304.13315.23404.90405.51880.0894.12 194.32 174.3
分析表3可知:就切眼风量而言,方案一下的解
算风量太低，不能满足实际生产所需83.3 mVmin
的
风量要求，故方案一不适用。
分析表4可知:基于方案二和方案三，西风井风
机的风量及风压值均明显降低；南风井风机的风量
及风压值均明显提高；北风井风机的风量及风压值
无明显变化。
分析方案二、三可知，二者的不同之处在于南侧
煤仓是否作为回风立眼使用，二者在工程施工技术
难度及费用上相差不大。故从费用和施工角度而言，
两个方案无明显差异。但从安全管理角度而言，方案
二比方案三管理难度大，基于方案二需时刻关注工
作面的漏风情况，当向工作面供风的负压不足时，则
会出现回采工作面供风不足的情况[5]。
经综合分析，最终选择依据方案三对矿井通风
系统进行改造。
3.3矿井通风改造效果分析
本矿井采用方案三的措施对矿井通风系统进行
改造，自改造后工作面的通风问题得到有效解决，其
中主要指标包括有效风量率、风量合格率以及风质
合格率等得到显著提高，具体数据如第219页表5
所示。 （
下转第219
页）