關于礦山開采中的通風設計

劉天明，劉福江，甄殿宏

1.沈陽有色冶金設計研究院，遼寧沈陽 110003

2.沈陽萬益安全科技有限公司，遼寧沈陽 110015

某礦業采礦場針對季節特點開展了井下粉塵專項治理活動，取得較好效果，井下作業現場粉塵濃度明顯降低，井下粉塵合格率達66.7%，同比增加了兩個百分點。 專項治理中，采礦場以今年新劃分的井下責任區域為單位，展開責任區域防塵設施、揚塵情況自查自改工作，突出整治運礦通道、倒礦溜井降塵設施，按照降塵裝置損壞當班必須修復、無降塵裝置嚴禁作業的原則，提升作業粉塵防護水平；并對所有產塵高的出礦迎頭增設輔助降塵水管，加強粉塵源頭控制。與此同時，在出礦作業迎頭等產塵區域關聯進路巷道，添設通風設備，增加通風流量，改善局部通風不暢現場。該場安全環保室總體負責對各責任區落實綜合防塵治理措施情況的檢查、驗證和考核，確保井下揚塵得到有效控制。

1 通風井的布置

某礦山已經具有4個不同的坑口，進風井分別設在淺部斜井和深部斜井，長葉坑口與大河灘坑口屬于回風井。這4個坑口相對運輸和人們活動都比較頻繁，大河灘坑口、淺部的斜井、長葉坑口和一些井巷、地表溝通及采空區，漏風是很難受到阻止的，所以在風流的控制上比較麻煩，加上一些中段巷道由于常年受到地壓的破壞漏風也相對比較嚴重。經技術人員的論證和現場勘查，設計出一套新鮮風的流動路程：大河灘坑口、淺部的斜井和深部的斜井三個通風井流出礦井，長葉坑口作為通風井的回風井。當新風流進所有的礦井的中段位置之后，就會向兩邊分送，在具體的需風段地區，容易形成高風壓，不但風量相對較足，風質也比較好，當清洗完了整個工作面之后就會經過邊界的回風天井流進具體的中段位置，然后逐一匯集到長葉坑口的多級盲斜井之后就會順利地排出。 實踐告訴我們礦山一個新的通風系統完全沒有必要增加過多的構筑物和通風設施，只要把長葉斜井和指定中段貫通大約40m即可，另外對長葉工區和大河灘工區相連的坑道實施密閉，這樣做了為了阻止回風段和進風段之間形成漏風或風流短路的現象。

2 礦井風阻、風量計算

參照《金屬非金屬礦山安全規程規程》的具體要求，礦井具體的需風量應該依據具體要求進行計算，并取運算結果中的最大值。首先：風量的計算都是以井下同時作業的最多人數進行計算，按照每人4m3/min的供給風量進行計算。其次：依照分項計算具體風量法對其進行準確的計算。

2.1 礦井需風量的計算

回采工作面的風量運算：根據通風以及排塵的風量、排塵的風速（通常情況下峒室型采場的最最小風速為0.15m/s ，掘進巷道和采場的最小風速為0.25m/s）、排除的炮煙計算，然后取其中的最大值作為整個回采工作面上的實際風量，所有的回采工作面的風量都是2.5m3/s；備用工作面的風量運算。考慮到不同礦山的具體生產管理的實際情況，同時結合具體井下的采場實際布置，備用的工作面通常都是不設計一些臨時的密閉措施，所以，所有的備用工作面的風量設計通常都取1.5m3/s；掘進工作面的風量運算：礦井的采掘決定著掘進工作面的數量和分布，根據當前開拓采準巷道的斷面，所有的掘進工作面的風量設計為1.5m3/s；硐室的風量運算：硐室并不是單獨地占用風量，它與礦井的進風巷道是相互串聯的，其對整個主風流是不存在任何的污染，所以不能計入整個礦井的風量。分項的運算總風量可以表達為：Q= K(Σn備q備 +Σn采q采+Σn硐q硐+Σn掘q掘+Σq其他n其他) 式中：

K為礦井的漏風系數，由于考慮到漏風的難以控制，取K=1.2；

q采為回采工作面的運算風量，m3/s；

n采為工作回采工作面的并發數，通常都是取6個；

q備為備用工作面的計算風量，m3/s；

n掘為同時工作的掘進工作面數量，取6個；

q掘為掘進工作面的計算風量，m3/s；

n備為回采工作面的備用數量，取2個；

q硐為硐室的計算風量，m3/s；

n硐為硐室的數量，取0個；

q其他為其他需風點的計算風量，m3/s ；

n其他為其他需風點的數量。將相應的數據代入具體的計算式，就可以得出礦井的具體風量：Q=32.4 m3/s。根據井下同一時間段作業人數的最大值300人進行計算，則所需風量的具體值為：Q=20m3/s。整個礦井的總風量也要取整個運算中的最大值，得出整個礦井所需風量為：Q=32.4m3/s。

2.2 礦井通風阻力計算

通常情況下，在主扇的服務期之內，伴隨著中段和采掘工作面接替的不斷變化，整個通風系統的實際總阻力也是隨著不斷地在變化。通常為了滿足主扇在服務期限內能滿足實際需要，同時達到較高的運轉效率，根據礦井的采掘工作面和開拓布局接替進行是當地安排，對整個主扇服務期之內不是同一時期的系統總阻力的變化進行相應的分析，可以把礦井的通風分成兩個不同的時期，即通風困難時期和容易時期。之后，再依據巷道參數和風量運算出整過過程的最大總阻力。沿著通風困難和容易時期的具體風流的路線，依次運算所有段的摩擦阻力，最后分別累計運算出困難和容易時期的總摩擦阻力。通風困難時期的總阻力：hmd=1.15h2=2 352Pa；通風容易時期的總阻力：hme= 1.15hl：1 823Pa。礦井通風容易時期和困難時期的阻力h1、h2分別為1 585.25Pa和 2 045.03Pa。

3 結論

礦井通風的目的是為礦井各用風場所提供足夠的新鮮風量，保證作業空間良好的氣候條件，沖淡或稀釋有毒有害氣體和礦塵等。礦井通風狀況的好壞，在很大程度上直接影響到礦井的安全生產、礦井的經濟效益、礦井的穩產和高產及礦井災害時期的應變能力等。本設計方案實施后，礦井通風系統的各項指標均將達到《金屬非金屬礦山安全規程》的要求，礦井主通風機運行穩定，風量、風壓能滿足井下各用風點的需風要求，井下各風支風流穩定，風流質量較高，風量分配合理，井下作業人員將告別通風改造前的那種惡劣的作業環境。

[1]吳超，等.礦井通風與空氣調節[M].長沙：中南大學出版社，2008，10.

[2]王海寧，等.礦井風流流動與控制[M].北京：冶金工業出版社，2007，1.