機械化礦山多級機站通風系統優化與應用

王義海

（中國黃金集團夾皮溝礦業有限公司，吉林 樺甸 132411）

當今我國礦業開采工作正在朝著開采面積更大化，開采程度更深化的方向發展。對于作為礦井安全開采工作基礎的通風工作，提出了更高的要求，多級機站的通風系統被更多地應用到礦山的開采工作中來。多級機站通風系統的特點是網絡布局繁雜，需要安裝大量的風機。對于風機如何選擇變成了是一個問題，并且隨著機械化應用的加深，礦井運輸也越來越多地采用無軌運輸的方式，這對于多級機站的通風系統造成了很多不良影響，嚴重威脅了井下工作人員的人身安全。本文通過對正在使用的某礦山多級機站通風系統存在問題的解析，利用數值模擬等科學方法，提出了解決方案[1，2]。

1 多級機站通風系統存在的問題

隨著礦業開采工作的不斷發展，通過現場調查和數據采集分析發現該礦山的多級風機機站目前存在較多問題，并且多級風機機站受自然因素的影響較大。

（1）缺少多級機站。通過調查發現，礦井下每個中段都缺少三級風機機站。三級風機機站的缺失的主要原因是由于機械化無軌運輸的使用。中段三級風機機站通常會設計在副井石門和斜坡道等地方，采用的風機機站主要是巷道型。巷道型機站通常都帶有繞道，無軌設備因此經常會對風門造成損壞，致使風機機站出現嚴重的風流循環的情況出現，很大程度地降低了風機機站的效率。因此，造成多級機站在該位置的大量缺少。

（2）井下的進風量很少。礦井實際的進風量不足設計要求的兩成，供風量遠遠達不到生產安全進行的要求。主要是由于以下兩方面的問題：①多數三級風機機站的安裝不符合設計，無法提供設計要求的風量。②不同級別的機站因為存在風流循環的現象，造成機能的自我消耗，無法提供應有的效率。③個別相鄰中段的盲斜坡道的輔扇安裝失誤，因此出現了反風的現象，使進風量降低。

（3）井下風質較差。風質較差的主要原因是污風沒有及時排除，造成這一情況有以下幾點問題：①盤區作業面沒有采取有效手段去控制風流，使得新風回流，污風卻無法排除。②中段有問題的區域回風井出現反風，污風被反風沖回作業面。③中段的盲斜坡道污風流竄。④新風被污染。

（4）風機的效率不高。風機的效率經過測試發現效率普遍低下，造成這一問題是由于風機機站內的風流循環造成的。風流循環的原因：個別機站損壞沒有及時維修，造成風門無法關閉，喪失密閉作用。風門沒有正確地安裝，喪失密閉的作用。機站內缺少風墻且風門由于無軌設備無法經常關閉，喪失密閉作用。另外，由于風機的實際功率跟額定功率有較大的差距，風機的性能無法滿足設計需要。并且，在實地檢查中發現，機站風機的型號跟設計不符的情況也較易出現。以上三點原因，很大程度上降低了風機的效率。

（5）主井進風的危害。因為主井用于礦石的提升，在提升中不可避免地產生粉塵，并且產生粉塵的量很大。主井應該堅決地避免進風。如何避免主井進風是一大問題。①主井由于進風，使提升中產生的粉塵大量地進入井下中段，新鮮的風由副井進入井下但在中段被粉塵污染，嚴重影響井下作業工人的健康。②冬天，主井出現結冰的情況，主井的溫度較低。冬季主井進風容易造成提升設備的損壞，影響主井的正常工作，帶來安全隱患。

（6）沒有構建完善的通風構建物。這一情況容易造成風流不穩。①開采現場的運輸巷與回風巷有通道，并未做到風流控制，新風沒有進入運輸巷，由通道回到回風巷，使新風出現短路的情況。②機站損壞沒有修理，造成風流大量循環。③密閉設施普遍不嚴密，很容易出現漏風的情況。

2 多級機站通風系統優化與應用

通過對實際礦上多級機站通風系統現存問題的分析，根據科學的理論基礎和礦山的實際工作情況，提出了若干優化建議。建議在解決現有通風系統存在問題的同時，充分考慮了經濟性，使得問題的解決能夠做到真正地可行化。并且在方案的設計上應用了信息化技術的輔助，更能確保方案實施的準確性。

2.1 對于礦山礦井總風量的計算

根據礦山的實際產出和內部開采的分布特點，嚴格遵循礦井通風要求，對于礦井正常工作的總的通風量進行計算，并審查每個井口和主要風扇的供風能力，保證新鮮的風流可以滿足工作面工作的需要。

（1）對于正常開采工作需風量的計算。《金屬非金屬地下礦山通風系統技術規范》（AQ2013.5-2008）為標準，將礦石開采工作中不同工序的需風量一一計算出來，得到準確的數值。首先得到井下在最忙碌的階段的最大需風量是多少，因為實際情況中存在風量的損耗等情況，所以對于風量的分配一定不能出現不平衡的情況。然后根據最大需風量，并配合漏風系數能夠得到總風量。對于得到的總風量進行檢驗，與年產萬噸風量比對，看總風量的數值是否在檢驗范圍內，看總風量是否符合。

（2）對于風量的分配工作。要充分考慮風量分配的均衡問題，風量分配的目的是確保滿足不同中段對于風量的實際情況，并且考慮礦井中的一些其他因素問題，如設備產熱等。不能對于風流過程中的損耗進行忽視，使實際的風量與方案不符，且數據需要認真記錄。

2.2 多級機站通風系統的設計方案

多級機站通風系統的設計的目的是機站設計的優化和通風系統的優化，主要的設計內容包括以下幾個方面：多級風機機站所用的風機型號的選擇、機站的構建形式，如何對于礦井內的風流進行有效地控制，并且將相關參數輸入到仿真軟件中，模擬現實中的通風系統運行情況，對于設計的通風系統方案進行修改和優化，確保最終的設計方案的最優和最適。

2.3 仿真軟件中的模擬

在使用模擬仿真軟件的第一步，需要將現階段的實際數據輸入到系統中，看得到的結果是否與實際情況相符，如果計算結果基本吻合，證明模擬軟件的模擬的正確性。模擬不同季節的實際情況，如在夏季，溫度設定在27℃。分別將設計方案的各項數值輸入到模擬軟件中，用仿真模擬軟件分析得出結果。查看軟件中不同中段的進風量是否達到設計的要求，滿足實際的需風量。該數據主要以主進風井和回風井的數值為準。結合軟件數據，對現有方案進行修改。軟件中各數據都應該大于需風量。

2.4 通過模擬軟件實現技術的分析

為了滿足實際的工作情況，應結合軟件從風流的控制，風量的分配，機站位置的選取等幾個方面進行技術分析。①風流的控制，通過采取不同的方式控制風流，從而滿足盲斜坡道和每個中段對于進風量的要求。同時參考其他方面的數據。②對于風量的均衡分配。③機站建設后的風量數據是否滿足要求。④風流的實際流向是否跟設計方案一致，不要出現回風現象。⑤考慮漏風的情況選取最優的密閉措施，達到數據上符合設計的要求。⑥在效果上，需要考慮總風量。根據實際的礦山開采情況，看原風機是否滿足設計要求。如果不能滿足可對于機站應用更新的技術，如用空氣幕，通過改變風流來達到增加進風量和回風量的目的?；蛘呖紤]更換風機，用功率更大的風機提供能量。

2.5 結合礦山實際效益

對于機械化礦上多級機站通風系統的設計和改良，要結合所在礦山企業的實際情況，不能只是技術上的操作而忽略方案操作的經濟性。主要考慮方案內容有關設備的購買價錢，建設施工的難易程度，成本施工周期，施工產生的具體花費等等。對于設計方案要結合井下的情況，合理控制費用。通過優化設計方案，達到費用的最優化控制。

2.6 方案的確定并實施

結合模擬軟件的測算數據和實際的經濟情況確定方案，要考慮通風的質量，風量分配的均衡，機站的設計和原有機站的重合度高，并領用新技術的引用解決一些較為舊技術無法解決的難題。

3 結束語

多級機站通風系統的優化與應用要通過標準對現有的系統進行評估，分析現有系統存在的問題。針對通風系統中設計難點，進行針對性地攻克。通過機站風機的加強，技術的革新來強化通風量，加強風流系統的控制，減少風流在傳輸過程中的損耗。通過仿真模擬軟件對方案進行模擬演示，找出方案的不足。所有的設計不能脫離實際的經濟效益，對于方案的選擇要選擇花費較小的方案，但是要注意不能對于方案妥協，一定要保障進風的質量。同時發現，新技術的能在減少資金投入的同時改善機站的性能。信息化的發展使得我們的生活更方便的同時，也為現實生產中提供了較大的便利。