多分區復雜礦井通風系統優化研究及對策分析

陳 旭

（長春黃金設計院有限公司，吉林 長春 130012）

該礦是80年代早期勘探的特大型繁瑣矽卡巖型鎢礦井。初期這個區域創建了上十個以Pb、Zn、Mo、Bi等為主開挖礦井的零散礦山資源開采區，設立的礦權數量有14個，實際建完礦山十四座，后期整合為5個礦段3個工區。

1 礦井通風系統介紹

從礦井地貌分布情況來看，經常受到多方面因素的影響，通過相關分析得出影響因素表現為巖性分布地質構造情況和地表水劃分等，因為地形變化程度非常大，本身屬于侵蝕類型的故障，因此形成了低山丘陵類型，對于此項區域來講，本身有著溫帶過渡性氣候特征,年均氣候極為溫暖，氣候溫度表現為17.4℃～19.3℃。每年2月溫度很低，月平均溫度5.8℃～10.3℃，最低是零下6℃。7～8月份溫度較高，月平均溫度是28.9℃～30.6℃，且常常產生短時間酷暑，最高達到37.3℃～38.9℃。以某金屬礦為例，該礦通過整合之后，形成了集多井筒、多性能、多分區開挖為一體的超大型礦井，同時還包含了多回風井回風等分區通風系統，重點是南區340m之下、南區340m以上及北側等多種類型的分區通風結構，結合該項結構實際情況來看，分區通風結構雖然有著一定的獨立性特征，不過本身也存在著密切的聯系，這就要求各項領域既要管理本區的入回風，也要管理其余部分入、回風[1]。

整合好之后，該礦井通風結構表現出以下顯著特征：

（1）整合好后，出現新的通風結構，該礦也實施提產擴能改造。井底要增添許多專業面，回采區域擴大，通風結構服務范圍也將擴大，井底通風結構變得越來越繁瑣。傳統的通風結構分區服務形式已無法符合整合之后的通風管控需求。

（2）整合完后，以上三種有著獨立性特征的通風網絡發生了改變，逐漸朝著反瑣性趨勢發展，而且通風結構的網絡極為繁瑣，傳統的通風調控模式已經不再適應當下通風環境與一些地區缺乏通風調控手段等，造成污風串聯，新風受阻與有效風量較低等現象。

（3）新創建了南風井與西風井，基于原本的通風動力，增設了風井和風機，數量分別為兩臺，實際消耗量非常大，同時還有著通風動力設備和通風網絡不相符現象，基于此，加強對通風動力設備的改進和優化力度是非常重要的，有利于將設備優勢更好的體現出來。

2 礦井通風結構常見的不足與原因

2.1 常見的不足

通過現場調研和通風系統測定發現，該礦整合后，通風結構出現的重要問題包括以下幾點：

（1）經檢測，井底每個主扇機組效率都沒有滿足標準要求，主扇總設備效率為46%，遠遠低于70%的規定，所有風機運行效率處于46%左右[2]。例如，+480m西回風結構和+340m南回風結構功率為160kW的風機壓力偏低；宏源回風結構功率為75kW的風機風量低于風機指定技術指標等。

（2）沒有規范性管理通風構筑物：天福斜井很多新鮮風進入+366m地方，井底中段入風量變少，風窗控制不全面，人員出入未立即復原調節風窗，引起新鮮風短路。由于局扇無法抵抗箕斗井的下風，引起地方箕斗井礦井回風收斜井反風等問題。

（3）不符合今后發展需要：有些礦井層次很多，在后期會同步開展開采工作，但是通風系統方面，其通風能力只是符合一個作業面，針對礦井的今后發展，對于需風量會大幅度增多，但就當前現狀來說，礦井通風結構很難滿足今后發展需要。

2.2 原因介紹

（1）瓦斯治理與瓦斯“雙高”管理需要很大風量；低溫偏高，造成礦井采掘作業面所要風量增加。

（2）備用采礦作業面的出現、掘進作業面增加、打鉆地方需風量多，均會提升井下總需風量。

（3）井下通風通道長，斷面小，阻力高。

（4）風機能力局限，基本已達到額定功率。

3 多分區通風結構完善介紹

3.1 多分區通風結構整合完善的意義

第一，針對于各項分區來講，紛紛結合實際情況制定了特殊的入風用風井巷，將合理的通風動力和調控機械全面應用于礦井中，實現各項分區獨立入風和回風的目的，各項分區之間具備的風流不會相互貫通到一起，而且也不會產生不良的干擾性，當對分區進行有效整合以后，創建了相關的通道，解決了以往分區通風不穩定現象，彌補了各項不足之處，可是對于整項通風系統而言，必定會產生一定程度的干擾。第二，分區通風結構整合好后，將會導致通風動力設備出現能耗問題；通風網絡變得非常繁瑣，通風線路邊長，通風阻力變大；通風構筑物不健全，引起漏風、短路及污風串聯等問題，最終有效風量不高。第三，該礦整合好后，建立了西風井及南回風井，挖掘斜坡道通過地表貫通至+160m地方等。井底300m左右的地方風量有很多，而有的位置風量則是很小，存在著嚴峻的漏風問題。

3.2 對多分區通風結構完善計劃的制定

當前階段，礦井通風結構還有著諸多的不足之處，本文主要對通風結構中存在的相關問題進行了探究，從通風網絡、動力機組以及構筑物等多方面入手全面分析，結合實際情況制定完善的計劃，比如對通風網絡進行改善，降低通風阻力，增強通風效果，減少消耗量，實現節能目標，提升經濟效益，增加礦井開采的經濟利潤，健全通風構筑物，規避漏風短路等現象，提升有效風量率，通過全面落實合理措施以后，多分區整合通風結構存在的各項問題得到了全面緩解，相關要點表現為以下幾方面。

（1）健全+480m西風井回風結構。將拆除+490m回風斜井功率為55kW的風機，將+490m回風結構的風機設置于+480m西風井，+416m中間2號穿功率為30kw，將風機和風墻全面清除，降低消耗量，同時還需要把風道內部存留的雜物整理干凈，保持整潔性，加強回風斜井井邊的密封工作，保持良好的密封程度，而且還需要拆除天井上方的門框，這樣做的目的是為了降低回風阻力，除此之外，在+480m中間3號主巷北側成立風門，對回風斜井聯合的臨時密封進行合理調整，成為風門，為后期維護和運行工作的開展奠定良好基礎，而且還需要調整風窗。

（2）規范小坂垅工區礦井回風結構。全面清除+250m南回風井功率為75kw的風機，降低消耗量，將風機安裝到中間粉礦回收斜井頂部聯道位置，而且進一步調整平安斜井，使其成為回風井，或者是裝設一臺功率為55kW的主扇風機，適當的延伸和增設回風井斷面的面積，大約5㎡，還可以在采礦期間另外挖設一條回風井，目的是降低回風阻力的形成，保持空氣良好流通。在250m與～+310m斜坡到聯道位置構建風門，讓新鮮風進入井底中間。將老豎井地上井口封嚴，管控老豎井進風。

（3）健全宏鑫回風結構。經全面調研發現，將瑞輝304礦井污風排除引進宏鑫回風結構，能夠有效處理瑞輝304礦山的通風現狀，也能夠防止宏鑫回風結構功率為90kW的風機能耗情況。將回風道表面原來的11kW輔扇清除，為進一步增強該區域的回風，于+416m地方石門六南段排水井口南邊設置1臺30kW輔扇及其在+356m回風井底設置1臺功率為15kW的輔扇，提高井下304礦體的回風動力。

（4）科學布置多風機多機站。科學布置多風機和多機站的通風結構有較大優點，由于在礦井通風結構內科學布置多風機多機站可以有效提升礦井開采環節的送風效率，也能夠大幅度削減能耗，節約生產成本，增加生產效益。從新中國成立以后，礦井通風系統在國內開始涌現，而且隨著技術的逐漸進步，礦井通風系統取得了明顯發展[3]。如在發展期間，多風機與多機站的調換改造項目起到了顯著效果，有助于排出井底有害氣體、污穢氣體，完成井底排風換氣。因為多風機多機站系統的風量調整主要是基于風機把控的，大幅度推動了礦井通風系統的發展及進步，節省人力、物力以及財力等資源。

在規范上述對策的前提下，不斷精簡通風網絡，避免多余的漏風、串聯風等問題，提高通風率，在計劃回風線路上創建一些構筑物。

最后結果表明，以原來能耗減少了很多，實現礦井綠化節能，營造了顯著的經濟利潤。同時，能充分應用新鮮風，提高了礦井風量率。

4 結語

（1）多分區繁瑣超大礦井，其通風系統有著極高的復雜性以及繁瑣性，在運行期間經常出現各種各樣的問題，比如礦井開采深度非常大、通風線路增加、阻力變大等，仔細調研探究通風結構，詳細掌握井底通風結構產生的故障及成因，優化通風結構屬于非常重要的任務。

（2）通風結構包含的要點表現為通風網絡和構筑物。基于此，對通風網絡進行改善和創新是很有必要的，有利于有效的優化通風網絡和通風線路，減少通風阻力，提高通風動力，不僅能夠更好的讓風機為礦山服務，同時還可以實現節能環保的目標，與此同時，完善的通風構筑物可以對風流起到良好的引導效果，從一定程度上降低了漏風和斷路等不良現象的發生，促使風量率得到全面提升。

（3）當前階段，改善通風系統性能的主要任務表現為制定合理的通風結構，確保建筑物質量，不得取得一勞永逸的效果。鎢礦井通風結構管控是保證通風結構始終安全、穩定及可靠的基礎條件。由此，規范的通風管理活動對井底通風十分關鍵。