礦山井下通風自動化的改造

白鵬

摘 要：在礦井生產中，礦山井下通風應當屬于不可缺少的重要部分。對井下作業進行全面的通風處理，從而為井下工作人員提供新鮮空氣。由此可見，礦山井下通風的基本目標在排除粉塵與毒害性氣體，在此基礎上改善井下的整體氣候狀況。近些年來，自動化技術已經逐步融入了礦井生產中，與之相應的井下通風也有必要接受自動化改造。礦山井下施行自動化的通風改造，宗旨在于創造清潔且安全的礦山工作環境，確保井下工作人員擁有良好健康狀況。為此對現階段的礦山井下通風，應當明確自動化改造的基本思路及其內容；結合井下通風的真實狀況，探求落實自動化通風改造的可行措施。

關鍵詞：礦井下通風 自動化改造 具體措施

中圖分類號：TD724 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0059-02

隨著采煤行業整體規模的迅速擴大，礦山開采的作業面正在不斷下移，井下采空區的總數也在逐漸增多。由此可見，現階段的采掘工作已經延伸了作業面范圍，因此，僅靠井下現有的通風設施很難符合井下通風的基本需求。情況嚴重時，未經改造的傳統通風系統還可能導致污風循環或者風流短路，以至于無法迅速排出爆破作業中的煙霧[1]。礦山作業經常涉及到爆破作業，在爆破操作中很可能存在有毒氣體；如果無法及時排出，有毒氣體將會威脅井下工作人員本身的健康與安全。面對信息化與自動化的新形勢，對于礦山通風的設施有必要進行全方位的改造；在完成自動化改造的前提下，才能從根源上保障礦山生產的實效性，確保為井下的正常生產提供了清潔空氣。

1 自動化改造的基本思路

對于礦井通風體系而言，自動化改造指的是運用自動化的基本原理來改造現階段的通風系統，增加新鮮氣流的流入量，并且杜絕事故隱患。在微機操作的輔助下，對于井下通風就能進行全方位的綜合改造。具體的措施為：礦井通風包含分區回風與集中進風的兩個部分，其中的進風井設計為豎井，整個通風系統設計為抽出式的對角系統，分別包含了兩翼回風、中央進風、南北側的斜井通風等部分。開啟通風系統之后，主斜坡道與副井就可以通入新鮮空氣，新鮮氣流帶走了井底車場與工作面上方的灰塵與煙霧。此外，在地表可以安裝軸流風機，運用對旋式的風機就可以抽出污風[2]。在通風網絡的中段，設計了平行雙巷道的通風方式。

從目前來看，各個行業的生產與日常生活中都不能缺少煤炭能源作為支撐。然而最近幾年，各地礦井陸續增加了更多的采空區，與此同時也體現了采掘工作面的緩慢下移現象。面對這種現狀，煤炭開采行業如果仍沿用傳統通風措施，那么很難從根源上消除風流短路的隱患。這是因為，傳統的井下通風缺少自動化控制，對于井下的污濁氣流無法進行及時的排除。井下開采涉及到較多的爆破作業，因此埋下了礦井爆炸的隱患。礦井如果無法排除毒害性的炮煙或者其他氣體，那么長期積累的有毒氣體將會損傷健康乃至導致事故。因此，運用自動化的措施來改造礦井通風系統，這項措施具有可行性與必要性[3]。

2 現存的問題

經過科學測定可知，現階段很多礦井都不具備優良的通風系統。針對采掘作業點而言，應當密切關注空氣質量、通風參數、工作面通風量等相關指標；在綜合判斷的基礎上，就能確定現階段的通風參數是否符合最根本的安全指標。具體而言，礦山井下布置的通風系統仍暴露了如下弊端。

首先，礦井中段通入的新鮮空氣不足，體現了較小的通風量。對于1 500 m左右的礦井中段而言，每秒鐘只能送入4.2 m3左右的新鮮空氣；而對于深度為1 300 m的中段礦井，每秒鐘通入的空氣總量為3.8 m3。由此可見，礦井中段很難符合最低限度的通風要求，中段采場的進風總量也相對較小。在這種狀態下，井下空氣混入了超標的一氧化碳、硫元素與氮元素等。情況嚴重時，某些礦井中段甚至超過了最大限度的有毒氣體濃度。

其次，井下漏風的現狀十分嚴重。某些礦井開采雖然送入了足夠的新鮮空氣，然而卻表現為較大的漏風量，以至于降低了有效通入的風量。礦井之所以產生內部漏風，根源就在于大規模溜井的存在。這是因為，放礦溜井可以用來運輸廢棄石材與主要礦石，因此井下中段都設置了較大面積的溜井。這種狀態下，新鮮氣流還沒有到達工作面，就被溜井帶走了，從現狀來看，很多礦井都設計了同時工作的作業面，受到分散作業的影響，很多新鮮氣流就容易被浪費。此外，某些廢棄的采煤巷道并沒有進行封閉處理，因此也浪費了新鮮空氣。

最后，井下環境的特殊性較強，工作面濕度與溫度都相對較高。受到特殊環境影響，礦井通風總量很小，通風質量因此也受到限制，在較低風壓的影響下，機械設備排放了過多的熱量，然而通風系統卻沒有及時把熱量帶走。由于井下排風不暢，以至于很多工作面都超出了最高限度的標準生產溫度，例如：某些工作面甚至超出了35 ℃的環境溫度，同時可達85%或者更高的相對濕度。因此，礦山井下具有過高的溫濕度，這種現狀很可能會損傷健康，并且埋下安全威脅。

3 具體的改造措施

礦井通風系統包含了很多部分，對于復雜度較高的井下通風系統而言，如果要在較短時間段里完成自動化改造，其難度還是較大的。同時，井下通風系統也處于不停變化的狀況下，在推行自動化改造時應當密切結合井下生產的真實狀況，針對各項通風指標進行全方位的調整，例如：對于井下的風機運行工況有必要進行自動化調整，及時關閉廢舊的巷道，此外，技術人員還可以在微機輔助下調整風機角度與風機位置。近些年，PDCA模式逐漸運用于井下通風改造，這種螺旋式的自動化管理模式有利于持續改善井下通風，確保符合理想的井下通風狀態，具體來講，優化井下通風的自動化措施應當包含以下幾個方面。

3.1 優化通風布局

自動化改造的基本前提就在于優化整個的通風布局，全面調整現有的井下通風結構。依照自動化的流程，可以算出井下通風阻力，在此基礎上選擇適當的風量分配方式、通風方式與巷道布置方法，同時也要做好設備選型。具體在設計通風布局時，應當密切結合現階段的礦井生產狀況，對于礦床條件也要予以考慮。一般情況下，經過自動化改造后的井下通風可以設計為分區通風，在這之中包括豎向進風井、分區回風以及集中進風。相比于傳統的井下通風模式，自動化改造后的井下通風具有更簡單的通風網路，有利于控制風流量并且減小通風阻力，這是因為自動化改造縮短了通風的風路。

3.2 做好前期的設備選型

井下生產客觀上需要運用自動式的通風設備。具體在設備選型時，應當優先選擇平穩性與節能性較高的自動化設備，例如：針對礦用風機，應當致力于優化通風網路，在此基礎上才能符合實效性與節能性的基本要求。從本質上講，自動化的礦井通風關鍵就在于主扇工況、風量與通風阻力。具體在選擇通風設備時，針對金屬礦井有必要選擇通風量較大的自動化風機，例如：DK型或者BD型的自動式送風機，這種類型的風機具有較低的風壓。進行風機選型的要點在于保障持續性的運轉，因此，電動機與主扇風機的規格與型號都應當相互匹配。在較短的時間段里，主扇風機就能實現反方向的運轉。因此，自動化的通風設施可以維持長時間的持續運行，這樣做符合了節能與高效的井下生產目標。

3.3 優化通風網路

相比于前期開采，中期與后期的礦井開采具有更強的復雜性，而與之相關的通風系統也變得更加復雜。這是由于，中后期的礦井開采涉及到更多的巷道串聯，并聯與串聯的巷道總數也會陸續增多。在某些礦井中，年久失修的巷道很可能逐漸開裂或者增大斷面，情況嚴重時還會出現巷道分叉的現象。這種狀況下，巷道內部的通風阻力變得更高，通風網路也變得更復雜。由此可見，如果要在根源上消除巷道串風與漏風現象，那么有必要優化并且簡化通風系統。對于井下通風需要強化監管，增設調節風扇與風門等更多的通風設施，為了杜絕風流短路或者污風串聯等不良現象，應當視情況做好巷道封閉的工作，通過這種方式來改善礦井內部的通風狀況，確保深部通風的順利進行。

3.4 改善局部通風

礦井通風涉及到較復雜的部分，其中的局部通風構成了重要部分。在設計局部通風時，推行自動化改造應當符合現行的技術規范，對于局部性的井下通風進行全面優化。在改造時，應當致力于改造傳統的通風設備，在因地制宜的前提下才能為人員健康提供基本保障。如果條件允許，企業可以選擇濕式鑿巖的技術措施，通過這種方式來降低吸塵量并且避免塵土飛散的現象。作為工作人員，本身也應當做好全方位的技術防控，例如：佩戴計量儀器用來檢查實時性的健康狀況。某些采場存在較大可能出現通風困難的狀況，對此應當配置局部性的風扇。經過爆破操作后，應當及時噴水并且加強采掘工作面的通風處理。

4 結語

近些年來，各地開采礦山的深度都在逐步增加，在此過程中伴有工作面的擴大和推移。在礦山開采中，某些巷道經常出現貫通現象，采空區漏風以至于埋下了礦井通風的隱患。嚴重的情況下，礦井內部如果缺乏順暢的通風那么還可能引發爆炸，進而威脅開采工作安全。從目前來看，某些礦山開采仍沿用主風扇作為通風設備，然而這類設備很可能受到自然通風導致的影響，因此無法體現更好的井下通風實效。為了加以改進，企業應當綜合運用自動化的措施來完善井下通風，針對現階段的各項通風設備都要落實自動化改造。在未來的實踐中，企業及其技術人員還需要歸納經驗，在此前提下提升礦井通風的整體水平提高。

參考文獻

[1] 蘇小杰.存在地表塌陷坑的老礦山井下通風系統優化改造研究[J].礦業工程，2015（1）：62-65.

[2] 馬萃林.某有色金屬礦山井下通風系統改造的設計[J].現代礦業，2014（2）：70-73，77.

[3] 石乃敏.某金屬礦山井下通風系統優化改造與安全管理[J].科技通報，2013（11）：211-213.