某礦山通風系統的優化研究

朱成劍 周德照 劉波

（①江西銅業股份有限公司永平銅礦 鉛山 334500；②溫州東泰建設工程有限公司 溫州 325000）

礦山通風系統是礦山生產人員的命脈，擔負著給井下工人提供氧氣的使命。對生產排出的有毒氣體進行更換，保障井下作業及人員的安全。礦山通風是一個集合，屬于一個系統工程，所以通風系統必須遵守“系統簡便、安全、技術經濟合理”。通風系統簡單，是為了便于管理，不跑風、不漏風等問題的發生。針對近幾年，礦山開拓系統不斷加深加大，機械化使用程度高，對通風系統的要求更加提升。隨著生產能力的擴大，井下采礦不斷加深，井下問題不斷升高，現有的通風系統很難滿足礦山需求，導致井下通風合格率偏低，井下工人作業環境差，機械損耗大等問題。本文針對上述問題，對現有礦山通風系統進行改造，改變通風線路，采用電腦優化技術，對通風線路進行計算分析，根據現場實際情況，并提出四種方案，針對方案進行對比分析，得到最優通風系統。本文在分析通風系統中，采用更加先進的方法，從根本上解決現有問題，并對以后類似問題提供借鑒。通過電腦系統，實現對礦井通風自動化監測系統科學合理的構建，同時還要保證該系統在實踐中的有效落實。

1 礦井通風系統測定與分析

1.1 礦井通風系統測定

為了全面、準確地了解通風系統的現狀及存在問題，為通風系統優化提供依據，需要對該礦山通風系統進行全面的測定。礦井通風系統測定的主要內容包括各測點的風流速度、風質、有效風量、風機裝置風壓、電機輸入功率等。

1.2 礦井通風系統評價與分析

基于對礦井通風系統進行全面調查和測定的結果，計算出風速合格率、風質合格率、有效風量率、風機裝置效率、風量供需比等指標，具體的指標結果與合格值比較結果如表1所示。

表1 基本指標測量值與規定合格值比較

采用的是抽出式通風系統，主扇分別安裝在東回風井和西回風井地表，其礦井通風系統及中段通風網絡基本合理。但現場調查、測定及評價結果顯示，礦井的風速合格率為35.1%、風質合格率為40.5%、有效風量率為36.2%、東風井風機裝置效率為70.66%、西風井風機裝置效率為73.41%、全礦平均風機裝置效率為71.15%、綜合指標為51.5%，總體指標偏低，說明礦井通風系統尚存在一定問題，主要如下：風流短路現象嚴重，導致礦井風速合格率和有效風量率偏低。局部通風阻力較大。進、回風井筒的實際風量與設計風量相差較大。

2 礦井通風系統解算及方案的確定

2.1 通風系統測定結果比較

根據礦山實際情況，在前期對礦山進行全面、細致地調查測定后，已對礦山通風系統有較準確了解，在礦山測定時狀態下，用相關軟件進行通風系統網絡解算，根據解算結果得各主要巷道風量分配與測定結果比較如表2所示。

表2 現狀解算結果與測定結果比較

2.2 礦井通風系統方案的比較

現場調查及測定的數據，分析原礦井通風系統存在問題的原因，本著改善原通風系統的通風效果、不影響礦井生產的原則，擬定了如下礦井通風系統改造方案。

2.2.1 技術方案一

（1）在現有礦井通風系統的基礎上增設空氣幕，加強礦井通風構筑物和通風網絡的調整和建設，即不改變主扇和礦井開拓系統。

（2）在主要進、回風井等聯絡道設置構筑物；在作業中段加強風流的合理分配，確保作業區域有足夠的新鮮風量。

（3）完善通風構筑物，加強風流調控。

2.2.2 技術方案二

（1）設置無風墻型輔扇，增加進風量，改善作業面環境。

（2）設置自動風門，控制短路風量。

（3）同方案一的（3）。

2.2.3 技術方案三

（1）設置輔扇型空氣幕，引射風流，增加該中段的進風量，改善作業面環境。

（2）在膠帶斜井入口處設置增阻裝置柔性風簾，控制膠帶斜井進風量。

（3）同方案一的（3）。

2.2.4 技術方案四

（1）風斜井南側設置輔扇，污風集中至該中段后由西回風井風機抽出至地表。

（2）在膠帶斜井口設置密閉裝置，控制膠帶斜井進風量。

（3）同方案一的（3）。

分別對其它各方案進行優化計算，得到各方案的礦井通風網絡解算結果，總進風量、總回風量及所有中段主要巷道的風量分配結果如表3所示。

表3 技術方案網絡解算結果統計表

2.3 礦井通風系統優化方案確定

本研究所擬定的四個通風系統改造技術方案進行技術比較發現：

（1）技術方案四最主要的是安裝自動風門、增加輔扇及布置完善通風構筑物，調節風流分配；而原有設計風流方向、風量分配等存在不合理，技術要求上難以達到設計通風效果。

（2）技術方案一與方案二相比，可以看出，方案二在主要風流短路巷道沒有采用礦用空氣幕隔斷風流，改增設自動風門，主要生產作業中段使用輔扇增加新鮮風量；從現場調查結果來看，輔扇安裝地點難以選取，且對大型柴油機設備通行有較大阻礙，影響正常生產；方案一選取風門型空氣幕控制短路風量，不影響設備通行，且效率較高。

（3）方案一與方案三比較，方案一選用風門型礦用空氣幕隔斷風流，控制短路風量，方案三采用輔扇型礦用空氣幕，增加主要作業中段進風量。從主要生產作業中段的風流分配看，方案一和方案三比較好。

綜合以上技術比較，從通風效果和技術方案實施的難易程度上看，技術方案一相對要優。

3 結論

（1）根據礦山通風問題，對礦山通風系統內風速、風質、有效風量、風機功率等參數進行現場測定，并對測定結果進行整理。

（2）針對上述測定結果，對各個測定結果合格率進行評價、和標準合格率進行對比，并提出四個改善通風系統方案，對方案采用通風系統網絡對測定結果進行計算、分析。

（3）采用技術手段進行比較方案的可行性，得到方案一通風系統網絡相對較優。即在現有礦井通風系統的基礎上增設空氣幕，加強礦井通風構筑物和通風網絡的調整和建設。在主要進、回風井等聯絡道設置構筑物；在作業中段加強風流的合理分配，確保作業區域有足夠的新鮮風量。完善通風構筑物，加強風流調控。