论文部分内容阅读
摘要：本文介绍了有关可控循环风的基本知识，通过对这种新的通风方法在国内外的应用与研究状况的综述与分析，通过可控循环风原理的阐述以及其在经济上与传统的通风系统的理论比较，对矿井可控循环风未来的发展趋势做了一个分析和预测。
关键词：可控循环风 研究 发展趋势
一、可控循环风的提出
（一）可控循环风提出背景
矿井通风技术是煤矿治理瓦斯、煤尘及火灾的基础，合理高效的矿井通风系统是煤矿安全生产的基本保障。"随着科学技术的发展，煤矿生产的机械化程度不断提高，矿井开采规模迅速扩大，通风线路随之加长，通风阻力增加，工作面配风困难，通风难度相应增加；另外，随着开采深度的增加，由于地热、机电设备散热、火区散热、气候变热等因素，致使高温矿井也逐渐增加，矿井热害治理也成为矿井通风工作的一个重点；再者，在一些寒冷地区，冬季气温很低，对进风风流预热也成为通风要解决的难题。解决这些问题，采用传统的通风技术和风流预热与制冷措施都会大大地增加通风的难度和费用，要么在技术上不可行，要么经济上不合理，因此有必要探索新的通风方法。"[1]可控循环通风技术就是为解决这些问题而被提出来的。可控循环通风简称可控循环风，指控制风流进行有规律的循环，以达到既定效果的方法和技术。
（二）可控循环风概念
在50年代末，英国煤矿不断发生因沼气积聚而引发火灾、爆炸的事故。为此，英国矿山研究院安全研究所对防止沼气层状积聚进行了研究。认为在增大风量困难时，控制沼气层状积聚的最有效方法是采用风机和风筒，在沼气积聚的巷道段造成局部风流循环，风速提高使沼气层得以快速扩散和稀释排除。此法广泛应用，并开展了掘进巷道控制循环风技术的理论分析。
二、可控循环风的原理
在煤矿井工开采中，如果同一风流的部分或全部不止一次地通过同一地点，那么这部分风流就叫循环风。受控循环通风技术是人为地、有目的地控制循环风流流经用风地点，反复使用循环风，藉以增加工作地点的有效风量，改善工作地点的环境条件，解决用风点的通风问题。
采用可控循环通风系统，可在不增加系统供风量的情况下，增加用风地点的风量和风速，达到了改善用风地点通风环境的目的，从技术上有了大的突破。
三、出可控循环风的研究现状
可控循环通风技术是首先在英国兴起的一项矿井通风新技术，由英国学者S.J.LEACH和A.SLACK研究提出，七十年初在英国开始应用。之后，包括中国在内的许多国家也相继对可控循环通风进行了研究和应用。
可控循环风主要应用于矿山施工中的风量补给，其应用解决了许多通风上的难题，近年来许多国家在各种不同的矿山实施了可控循环风，而且进行了更深入的研究；从总体研究情况看，按照可控循环风应用区域的大小将其分为两种基本类型：局部性和区域性可控循环通风系统。“局部性”一般指实施范围小的掘进工作面，按照掘进工作面的通风方式分类，局部性可控循环风可分为压入式可控循环通风方式、抽出式可控循环通风方式和混合式可控循环通风方式。
局部性可控循环通风方式对消除掘进工作面瓦斯积聚和除尘非常有利，但由于地区短小，调节效果难以掌控，因此应用较少，但目前各国都在深入地研究这种通风方法。区域性可控循环风应用的范围较大，如一个采面、采区，一个水平，甚至全矿井，这主要根据循环横巷的位置及所控制的范围而定。区域性可控循环通风系统容易实现用风地点增风，调控效果明显，易于掌控，因此在现场得到广泛应用。
可控循环通风本质是利用部分回风进行重复利用，以达到增风的目的，因此，要保证可控循环通风系统的安全可靠运行，必须有相应的安全技术措施和管理手段来保证。
四、结论
可控循环风作为一种新的通风方法，不但能增加风量，而且能有效地驱除积聚的瓦斯和粉尘，还有利于工作面降温和预热，在经济上和传统的通风系统比较，与传统的通风方法相比，能大幅度地降低通风费用，因此在国际上已进行了深入的研究与应用。我国于1979年开始有文章介绍，得到许多学者们的关注，但由于传统保守观念的束缚，该种通风方法未引起足够的重视，对它的研究甚少，进展缓慢。有的从事实际工作的同志还在怀疑循环风可否用来解决工程中通风的一些难题。这些担心将妨碍较完全的采矿系统的发展。
目前各国都在对这一方法进行更加深入的研究，而且南非已经开发出可提供可控循环通风设计方案的计算机专家系统及可控循环通风的安全系统。1982年在英国已有63个掘进巷道采用可控循环风。在16年中约使用394套循环通风系统的试验。并于1986年在威尔穆思煤矿试验使用采区可控循环通风。英国还在煤岩原始温度超过40℃的采区采用可控循环风，并在循环横巷中布置喷水式冷却器，大大改善了采区内气候条件，其降温效果超过了常规的通风方式。加拿大冬季气温很低，其井工煤矿这个时期需要对进风流进行预热，采用可控循环风后，重复利用了回风流中的热量，大大降低了空气预热成本。此外，世界其它国家如澳大利亚、南非、美国、苏联、西德、波兰、日本等也都对可控循环通风进行研究。澳大利亚已把这项新方法写进有关矿井通风的教材。但是各国使用都十分谨慎，都要进行自己的理论和实验分析，都要经最高主管部门批准。国内各类矿山也在研究或采用这一新的通风方法。随着科学技术的发展，这项技术将会得到进一步的开发与应用。
总之，可控循环风这种新技术在实际生产中的使用，应通过加强对矿井通风系统的科学管理和日常检测予以避免其失控，造成不必要的灾难。充分的控制的循环风不仅可使工作面的各项通风指标满足矿井通风安全规程要求，保证使用的安全，而且还具有广泛的潜在的经济价值，它是一种很有发展前景的新型通风方法，特别是随着我国上世纪大部分煤田的相继进入生产后期、矿井开采的加深、井下热害日益严重以及掘进距离的加长等客观条件，将会更加突出地显示出其实际应用价值，未来对可控循环风的风流状态进一步研究将更能体现出它的价值；在应用上区域性可控循环风将更有发展前景，应用的更为广泛，收效更为明显，同时它的监管监测也将会在业内居前沿地位，如若控制不当，受到的损失也将是最为灾难性的。
（作者单位：孟津煤矿）
关键词：可控循环风 研究 发展趋势
一、可控循环风的提出
（一）可控循环风提出背景
矿井通风技术是煤矿治理瓦斯、煤尘及火灾的基础，合理高效的矿井通风系统是煤矿安全生产的基本保障。"随着科学技术的发展，煤矿生产的机械化程度不断提高，矿井开采规模迅速扩大，通风线路随之加长，通风阻力增加，工作面配风困难，通风难度相应增加；另外，随着开采深度的增加，由于地热、机电设备散热、火区散热、气候变热等因素，致使高温矿井也逐渐增加，矿井热害治理也成为矿井通风工作的一个重点；再者，在一些寒冷地区，冬季气温很低，对进风风流预热也成为通风要解决的难题。解决这些问题，采用传统的通风技术和风流预热与制冷措施都会大大地增加通风的难度和费用，要么在技术上不可行，要么经济上不合理，因此有必要探索新的通风方法。"[1]可控循环通风技术就是为解决这些问题而被提出来的。可控循环通风简称可控循环风，指控制风流进行有规律的循环，以达到既定效果的方法和技术。
（二）可控循环风概念
在50年代末，英国煤矿不断发生因沼气积聚而引发火灾、爆炸的事故。为此，英国矿山研究院安全研究所对防止沼气层状积聚进行了研究。认为在增大风量困难时，控制沼气层状积聚的最有效方法是采用风机和风筒，在沼气积聚的巷道段造成局部风流循环，风速提高使沼气层得以快速扩散和稀释排除。此法广泛应用，并开展了掘进巷道控制循环风技术的理论分析。
二、可控循环风的原理
在煤矿井工开采中，如果同一风流的部分或全部不止一次地通过同一地点，那么这部分风流就叫循环风。受控循环通风技术是人为地、有目的地控制循环风流流经用风地点，反复使用循环风，藉以增加工作地点的有效风量，改善工作地点的环境条件，解决用风点的通风问题。
采用可控循环通风系统，可在不增加系统供风量的情况下，增加用风地点的风量和风速，达到了改善用风地点通风环境的目的，从技术上有了大的突破。
三、出可控循环风的研究现状
可控循环通风技术是首先在英国兴起的一项矿井通风新技术，由英国学者S.J.LEACH和A.SLACK研究提出，七十年初在英国开始应用。之后，包括中国在内的许多国家也相继对可控循环通风进行了研究和应用。
可控循环风主要应用于矿山施工中的风量补给，其应用解决了许多通风上的难题，近年来许多国家在各种不同的矿山实施了可控循环风，而且进行了更深入的研究；从总体研究情况看，按照可控循环风应用区域的大小将其分为两种基本类型：局部性和区域性可控循环通风系统。“局部性”一般指实施范围小的掘进工作面，按照掘进工作面的通风方式分类，局部性可控循环风可分为压入式可控循环通风方式、抽出式可控循环通风方式和混合式可控循环通风方式。
局部性可控循环通风方式对消除掘进工作面瓦斯积聚和除尘非常有利，但由于地区短小，调节效果难以掌控，因此应用较少，但目前各国都在深入地研究这种通风方法。区域性可控循环风应用的范围较大，如一个采面、采区，一个水平，甚至全矿井，这主要根据循环横巷的位置及所控制的范围而定。区域性可控循环通风系统容易实现用风地点增风，调控效果明显，易于掌控，因此在现场得到广泛应用。
可控循环通风本质是利用部分回风进行重复利用，以达到增风的目的，因此，要保证可控循环通风系统的安全可靠运行，必须有相应的安全技术措施和管理手段来保证。
四、结论
可控循环风作为一种新的通风方法，不但能增加风量，而且能有效地驱除积聚的瓦斯和粉尘，还有利于工作面降温和预热，在经济上和传统的通风系统比较，与传统的通风方法相比，能大幅度地降低通风费用，因此在国际上已进行了深入的研究与应用。我国于1979年开始有文章介绍，得到许多学者们的关注，但由于传统保守观念的束缚，该种通风方法未引起足够的重视，对它的研究甚少，进展缓慢。有的从事实际工作的同志还在怀疑循环风可否用来解决工程中通风的一些难题。这些担心将妨碍较完全的采矿系统的发展。
目前各国都在对这一方法进行更加深入的研究，而且南非已经开发出可提供可控循环通风设计方案的计算机专家系统及可控循环通风的安全系统。1982年在英国已有63个掘进巷道采用可控循环风。在16年中约使用394套循环通风系统的试验。并于1986年在威尔穆思煤矿试验使用采区可控循环通风。英国还在煤岩原始温度超过40℃的采区采用可控循环风，并在循环横巷中布置喷水式冷却器，大大改善了采区内气候条件，其降温效果超过了常规的通风方式。加拿大冬季气温很低，其井工煤矿这个时期需要对进风流进行预热，采用可控循环风后，重复利用了回风流中的热量，大大降低了空气预热成本。此外，世界其它国家如澳大利亚、南非、美国、苏联、西德、波兰、日本等也都对可控循环通风进行研究。澳大利亚已把这项新方法写进有关矿井通风的教材。但是各国使用都十分谨慎，都要进行自己的理论和实验分析，都要经最高主管部门批准。国内各类矿山也在研究或采用这一新的通风方法。随着科学技术的发展，这项技术将会得到进一步的开发与应用。
总之，可控循环风这种新技术在实际生产中的使用，应通过加强对矿井通风系统的科学管理和日常检测予以避免其失控，造成不必要的灾难。充分的控制的循环风不仅可使工作面的各项通风指标满足矿井通风安全规程要求，保证使用的安全，而且还具有广泛的潜在的经济价值，它是一种很有发展前景的新型通风方法，特别是随着我国上世纪大部分煤田的相继进入生产后期、矿井开采的加深、井下热害日益严重以及掘进距离的加长等客观条件，将会更加突出地显示出其实际应用价值，未来对可控循环风的风流状态进一步研究将更能体现出它的价值；在应用上区域性可控循环风将更有发展前景，应用的更为广泛，收效更为明显，同时它的监管监测也将会在业内居前沿地位，如若控制不当，受到的损失也将是最为灾难性的。
（作者单位：孟津煤矿）