金家灣礦山安全生產及通風安全研究

2018-09-12 11:53:56馮溪陽

世界有色金屬 2018年13期

馮溪陽

（云南國土資源職業學院，云南玉溪 652501）

金家灣礦位于鹽津縣城東北36°方向，平距約13.2km，地處昭通市鹽津縣興隆鄉境內。礦區有約1.8km的簡易公路與鹽津至興隆的縣鄉級公路相連，至鹽津縣城約20km，至昭通市公路里程約159km，交通較為方便。礦井現采用斜井開拓，核定生產能力50kt/a，為“五證”齊全的生產礦井。

1 金家灣礦井安全

1.1 概述

礦山安全避險包含監測監控、井下人員定位、井下緊急避險、礦井壓風自救、礦井供水施救以及礦井通信聯絡這幾個主要方面。系統本身的操作，可以實現無需下井操作的要求，并且按照實時的數據，就可以做好調度指揮出現，在排除安全隱患的同時，還可以提升生產效率[1]。

1.2 礦井六大系統的設計及安裝

1.2.1 礦井安全監控系統

礦井現安裝了KJ90NA型安全監控系統，配備有甲烷傳感器；風門開關傳感器；機電設備開停傳感器；負壓傳感器；風速傳感器等[2]。

目前該監控系統基本能滿足礦井現生產的需要。但根據采掘作業的變化，需對礦井安全監控系統進行調整，即增加相應的傳感器配置以滿足礦井安全生產需要。

1.2.2 井下人員定位系統

該礦井采用KJ128A型礦用人員管理系統，本系統采用KJ128A-K2人員識別卡，遵循“統一發卡、統一裝備、統一管理”的原則，按準許上崗人員和班組實行“一人一卡”制，該卡可視為“上崗憑證”或“井下準入證”。讀卡分站分別安設在主井口、機車運輸平巷、總回風巷、安全出口，對井下人員全方位檢測。

目前該人員定位系統基本能滿足礦井現生產的需要。但根據采掘作業的變化，需及時調整礦井人員定位系統，增加分站設置，礦井現有人員定位系統與緊急避險系統兼容。

1.2.3 礦井通信聯絡系統

礦井在工業場地井口綜合樓調度室內設置KTJ101型程控調度交換機一臺，該機容量為60門，配耦合器KTA106(A)型輸出，主要供井下和地面各生產部門使用。現己分別安裝18部投入正常使用。地面主要安裝在重要設施和庫房、主要通風機房、井口、調度室、各系統值班室、礦領導辦公室；井下主要安裝在井下值班室及采、掘工作面、各轉載點、井下變電所、爆破時人員集中地點以及重要經常聯絡地點等主要地點。系統具有發布緊急通知和危險報警、求救功能。其中：井下安裝8臺；地面安裝5臺。

1.2.4 礦井壓風自救系統

礦井地面工業場地內設置有空氣壓縮站，站內安設有2臺螺桿空氣壓縮機，其中一臺KS75型螺桿空氣壓縮機（排氣量20.0m3/min，排氣壓力0.8MPa），另一臺JKS110-8型螺桿空氣壓縮機（排氣量20m3/min，排氣壓力0.8MPa）。

在礦井采掘工作面安設有壓風管路，并設置供氣閥門。壓風設備、井下壓風管網、自救設施的設置符合國家的有關標準，保證在任何情況下，壓風自救系統均具備施救功能[3]。

D89×4.5mm無縫鋼管作為供氣主管道，選用D76×4.0mm無縫鋼管作為支管[5]。

2 金家灣礦井通風安全分析

2.1 概述

礦井共設計三個回風井，即西回風平硐、中回風平硐、東回風平硐。西回風平硐位于礦區西南部，服務于五采區，服務年限1.7a；中回風平硐位于礦區中南部，服務于一、三采區，服務年限4.0a；東回風平硐位于礦井東南部，服務于二、三采區，服務年限4.6a。

表1 各種巷道和采礦工作面風速表

2.2 礦井通風方式與通風系統的選擇

2.2.1 通風方式

礦井采用分區式通風方式。

2.2.2 通風方法

礦井與鄰礦留設有邊界隔離礦柱，相互間無風路聯系，設計選用管理方便、簡單，漏風量小的抽出式通風方法。

2.2.3 通風系統

根據礦井的開拓部署及通風方式，投產時新鮮風流由主、副斜井進入，經+771m行人石門（井底車場、頂板材料巷）、＋770m運輸大巷、一采區下車場、一采區軌道行人上山，經區段運輸石門進入工作面軌道巷（運輸機巷）至工作面，污風經工作面回風巷、回風石門、回風上山、+930m總回風石門、中回風平硐，通過中回風平硐主要通風機排出地面[4]。

回采工作面采用“E”型通風，掘進工作面采用局部通風機壓入式供風。

2.3 總風量的計算與風量的分配

2.3.1 礦井總風量計算

礦井風量計算方法依據《采礦設計手冊》，按設計生產能力300kt/a，礦井初期及后期均為2個普通機械化開采工作面和3個掘進工作面及其它獨立通風硐室和巷道進行配風。本礦井為瓦斯礦井，設計采用分別法計算風量。

2.3.2 礦井風量分配和風速校核

采礦工作面：配風24.0m3/s，2個回采工作面配風8.0m3/s，備用工作面配風4.0m3/s；

掘進工作面：配風24.0m3/s，3個掘進工作面配風18.0m3/s，掘進工作面貫通期間備用一個掘進工作面風量6.0m3/s；

硐室：配風4.0m3/s；

其它巷道：配風3.0m3/s；

合計：55.0m3/s。

井下各用風地點的風速見表1符合礦山安全規程第101條的規定。

2.4 礦井總風壓及等積孔的計算

2.4.1 礦井風壓計算

根據礦井開拓開采布置，通過分析、比較，一采區1131、1132工作面（首采工作面）生產時為中回風平硐通風容易時期，四采區1433、1434工作面生產時為中回風平硐通風困難時期；二采區1231、1232工作面生產時為東回風平硐通風容易時期，三采區1333、1334工作面生產時為東回風平硐通風困難時期；五采區1531、1532工作面生產時為西回風平硐通風容易時期，1533、1534工作面生產時為西回風平硐通風困難時期。

礦井工程性質為資源整合技改工程，故局部阻力取同時期摩擦阻力的15%[5]。

經計算，礦井中回風平硐通風容易時期阻力為462.1Pa，困難時期阻力為962.1Pa；東回風平硐通風容易時期阻力為471.5Pa，困難時期阻力為852.9P；西回風平硐通風容易時期阻力為795.4Pa，困難時期阻力為930.2P。

2.4.2 礦井等積孔

1.礦井通風容易及困難時期的風阻

1、中回風平硐

2、東回風平硐

3、西回風平硐

2.礦井等積孔

1、中回風平硐

1）通風容易時期（投產時期）等積孔

2）通風困難時期等積孔

2、東回風平硐

1）通風容易時期（投產時期）等積孔

2）通風困難時期等積孔

3、西回風平硐

1）通風容易時期（投產時期）等積孔

2）通風困難時期等積孔礦井。

上述計算結果表明，礦井中回風平硐、東回風平硐、西回風平硐通風容易時期（投產時期）、困難時期均屬小阻力

2.5 通風設備的選擇

2.5.1 礦井主要扇風機的選擇計算

1.主要通風機風量、靜壓和工作風阻的計算

1、主要通風機通過風量計算

專用通風井通風設備及附屬裝置（包括風道、風門）計算風量時采用的漏風系數取1.05，則：

Qmin＝Q×K

式中：k——漏風系數，取1.05。

Q容min＝55×1.05＝57.8(m3/s)

2、靜壓計算

1）礦井自然風壓計算

礦井主斜井井口標高＋936.027m，中回風平硐井口標高＋930.028m，其進、出風井井口標高差為5.999m；東回風平硐井口標高＋950.047m，其進、出風井井口標高差為14.020m，西回風平硐井口標高＋946.317m，其進、出風井井口標高差為10.290m，均小于100m；礦井開采深度中回風平硐通風容易時期為6m、通風困難時時期為376m，東回風平硐通風容易時期為14m、通風困難時時期為396m，西回風平硐通風容易時期為10m、通風困難時時期為321m，均小于400m；按AQ1055-2008標準相關規定，無需計算自然風壓[2]。

2）靜壓計算