金屬非金屬礦山通風設計及應用

礦井通風是一項非常重要的安全工作。只要通風安全性好，就可以為采礦生產提供一個安全的環境。礦井下作業人員要根據安全通風的需要和存在的問題，采取科學的預防措施，由于通風直接關系到煤礦的工人安全，需要加強安全通風，提高礦井的安全水平，礦井下監控系統運用科學技術，結合煤礦安全理論，實現礦井下作業的最佳安全水平

。礦井通風安全管理是礦井安全生產的重中之重，通風質量的好壞直接影響著井下礦工的生命安全和生產效率。

1 礦山通風設計的現狀

（1）礦井下通風系統中存在的問題。礦井下通風系統通風量低，無明顯通風。礦井下通風系統主要利用通風系統將新鮮空氣引入井下工作環境，為礦工人創造安全舒適的工作環境，提高工作效率。在開采之后，開采隧道一直非常狹窄，同時，我國礦井換氣系統建設還不成熟，小型換氣閥布置不當，所需氣體將浪費在礦井中。因此，對礦井換氣系統的設計提出了更高的要求，這也是我國礦井下通風已不能滿足礦工安全需要的原因

。同時，通風系統很容易將新鮮空氣兩次釋放到礦井中，我們需要增加地下通風系統的優化，找到合適的礦井通風，加強礦井通風系統的安全管理，提高礦井的經濟效益。礦井下通風系統線路短，不能實現深度通風。煤礦工人一上班，就會導致人身安全。這將直接影響金屬礦的經濟效益。煤礦井下通風系統缺乏電子監控，分布不均。隨著科學技術的發展，金屬礦井下通風系統的自動化程度越來越高，我國現代井下通風系統設計缺乏計算機自動配置的科學技術。對礦井下通風進行評估，對不同區域的空氣指標進行評估，一些有害氣體無法控制井下空氣的流動，計算機礦井通風系統的自動化設計是提高礦井通風水平，是促進我國礦業發展的有效措施。

（2）礦井通風的要求。礦井安全通風系統是一個復雜、隨機、不穩定的動態系統。提供充足的風量和良好的空氣質量，利用各種地下空氣，滿足地下作業人員的呼吸需要，能夠稀釋和消除氣體、粉塵等污染物，減少熱損傷。為井下作業人員創造良好的工作環境，有效及時地控制風向和風量，礦井通風系統的安全對礦井生產、防災減災起著重要作用，災害控制的延伸等。礦井通風系統的安全管理是礦井安全生產的重要組成部分，礦井通風系統的安全分析具有及時檢測、糾錯的特點

。區域和采礦的氣流穩定性取決于區域和采礦的通風系統。氣道的穩定性包括兩個方面：風速的變化；氣流方向的改變。風管分為正常風管和角耦合風管。在正常的風管中，只有氣流的大小發生變化，幾個分支的存在會降低通風系統的整體強度，但在發生災害時會造成很大的破壞。礦井通風系統的可靠性，即通風系統的可靠性，應與礦井通風系統在運行期間保持運行參數值的能力以及，維護空氣供應和需求，以滿足礦山和道路的要求；礦山通風是指通風網絡的風量分布滿足特定要求，特別是通風系統的可靠性：以確保所有地下空氣消耗點的新鮮空氣流量的質量；工作區域應確保有利的氣候條件，如在發生災害時稀釋有毒有害氣體和礦粉；尤其重要的是確定空氣交換系統各部分的空氣交換阻力原始數據是否符合實際情況。一些數據將空氣動力學數據作為載體模式。礦井通風不同部分的空氣阻力（空氣阻力，如空氣和通風系統等）是決定地下空氣供應的最重要因素之一，也是確定通風網絡中風量相對分布的重要依據。保持主風機穩定非常重要。礦山生產中，通風量不得超過規定的范圍。

2 金屬非金屬礦山通風設計及應用

（1）礦井通風系統設計的基本內容及其特點。合理的礦山通風系統設計需要包括以下方面：①確定空氣入口和排氣軸的數量和布局；②選定換氣模式（包括主風機的安裝場所。）；③選定中層通風網；④優化空氣量控制裝置和位置的確定限制計劃。

從系統科學的角度開采系統的設計有以下特征。①設計過程不能用數學計算來描述。需要反映設計過程的復雜性。②設計方法是基于知識的邏輯而不是嚴格的數學歸納和演繹。許多計劃是由設計師根據自己的知識和經驗，結合過去的成功或失敗案例而產生的。例如，礦山規模的擴大和節能風機的出現，計算換氣需求，在道路和工作方面提供空氣的方法之前提出了之后，根據礦石和巖石的量進一步開發了計算法。③設計處理對象通常是難以用圖形或數學方法來描述的知識或經驗，這些處理對象可能是決定設計方案的重要內容，因此成為人工智能領域的重要研究內容在。作為最典型的例子，在多風扇和多級風扇站換氣系統的設計中，風扇站級的數量目前非常高，渦輪站的風扇數量和渦輪站的位置是根據設計者的經驗主要決定。④從整體差異和局部相似性的整個礦山開始，很難準確地在相同條件下找到兩個礦山。⑤設計環境的復雜性和可變性。影響礦山通風系統選擇的主要原因是地質學、地形條件、開采方法、礦山巖石特性等。一些因素是模糊的，不完整的。設計環境的復雜性和波動性導致設計參數的增加。

安吉每周三下午都會去動物園看望他的朋友小象安琪兒。安吉剛搬到橡樹灣，爸爸工作很忙，媽媽生病了，他在橡樹灣一個朋友也沒有。

沙漠地區風沙的存在是不同于其他地區的一個最為關鍵的因素，在風沙掏蝕和磨蝕作用下，路堤路段，路肩被風沙掏蝕；路塹路段，反射氣流掏蝕邊坡。氣流攜沙經過路面時，高速運動的砂礫強烈磨蝕瀝青路面表面，隨著時間的推移，瀝青面層會越來越薄，瀝青路面的壽命也就會大打折扣。同時，在風沙對道路形成積沙和埋沙，在車輛經過瀝青路面，在高溫狀況下，瀝青軟化，路面泛油，路面很快會形成車轍。如積沙不能有效清理，風積沙在車輛碾壓作用下，細沙會混入瀝青混合料中，使瀝青路面出現松散，坑槽。

高效節能的主風機是通風系統節能的重要組成部分。其主要和次要選擇基于安全、高效、節能和低噪音的原則。為了解決通風網絡和主風機的一致性問題，必須精確地確定系統阻力與流量、空氣壓力和風量之間的關系。如果一臺主風機在每一段時間內都不能滿足礦井的高效率，可通過技術經濟比較兩次選擇，使主風機的工作點穩定在高性能范圍內。根據要求，可以選擇不同的主風扇。為了滿足風機的阻力特性，對風機的主翼數、葉片數、葉片調整角度等結構參數進行了合理的調整。一般來說，在首次運行期間，礦井發動機的風壓較低。吸入雙軸流風機的第一個螺旋槳，并添加靜態導向標志。每個螺旋槳上可對稱取數把刀，滿足第一次操作的要求，達到節能的目的。對部分老礦井的舊主風機進行了節能改造。經檢查，舊主風機的平均運行效率約為40%～50%，明顯低于K和DK系列70%以上的平均運行效率。因此，舊主風機的改造也是通風系統高效節能的重要手段。無需技術改造、能耗高的舊主風機逐漸被取代。雖然初期投資較大，但節能效果明顯，低值風機的投資成本可以很快收回。根據具體情況，可進行必要的技術改造，例如更換車輪。風機葉輪是風機的核心部件，直接影響風機的性能。如果舊的低壓表沒有損壞，新的高效遠程表將嚴重損害通風性能。刀片可以更換。擴散器的主要裝置是一個節能部件，可將風扇上的動態壓力轉換為靜態壓力。其效率取決于主風機出口的動態壓力和可實現的空氣交換壓力比。只有提高其效率，才能保證主風機的經濟運行。為了提高效率，除了內部風扇膨脹機的優異性能外，還需要配置有效膨脹機或對現有低效膨脹機進行技術改造，降低擴散收縮出口處的動壓損失，以確保氣流不受阻，減少擴散導引頭的局部阻力損失，并及時消除擴散塔中的陽光。為了消除擴壓器出口處的渦流區，在擴壓器轉角處增加了若干導向平臺，不僅減少了出口處的渦流損失。同時在擴散塔的出口處設置溢流部分，以減少出口處的動壓損失。

該混合模型具有入口和后部空氣波多、通風量大、設計靈活等特點。適用于多分散礦山、復雜地表地形和大規模生產的開采。

滲透檢測:利用毛細現象，通過滲透劑覆蓋在試件表面來顯示放大缺陷痕跡。滲透檢測設備簡單、攜帶方便、適合野外工作，適用于陶瓷、玻璃、塑料、粉末煉金等各種材料制造的零部件表面開口缺陷的檢測。

缺點是生產速度慢，施工現場不集中，不利于管理。

這種對角線布置的優點是氣流管路筆直，管路短，長度小，因此壓差小，壓差變化范圍小，漏氣小。氣井離工業區很遠。

每個通風系統應至少有一個可靠的風井和一個可靠的牽引波。根據進氣和反饋波的相對位置，可將其分為中心型、對角型和混合型。這兩種類型有各自的優缺點和不同的使用條件。該中心設計的優點是投資成本高、生產速度快、集中于大型建筑、便于管理和軸線的延伸。其缺點是進、回風過濾器相對較近，且兩者之間的壓差較大，導致進、回風過濾器與低位過濾器之間漏氣，尤其是在前方礦區。氣流管道為回流式。由于空氣管線較長且波動較大，壓力差不僅較大，而且在整個采礦行業中也較大。中心布局主要用于輪班工作。如果金屬礦山的進氣口和反波的長度不太長，需要進行初始工作，或者如果地形和地質條件不適合在機翼處挖掘空氣波，則進氣口和反波可以放置在中間。

（3）通風動力優化。礦井主風機是礦井生產中最重要的耗能設備，對整個礦井生產的節能起著重要作用。主風機的能耗占整個礦井通風系統能耗的80%～90%。主風機的能耗主要取決于三個方面：一是原主風機及運行工況；二是發動機支架的合理性；三是通風系統及其應用。

通風網絡優化，礦井通風系統是礦井通風的重要組成部分，合理的通風網絡可以將生產所需的空氣提供給各個工作階段，快速更換工作階段使用的廢氣，減少豎井和通道的數量，不合理的通風網絡確保廢氣不以標準方式連接，通風能耗高，通風效果低。

在傳統的通風網絡優化研究中，人們主要關注礦井的開發和拆除，而通風系統的優化，尤其是礦井和道路的優化往往被忽視。隨著現代礦山的發展，送風量增加，通風路徑長，通風成本高。在這種情況下，通風費用直接影響我的經濟效益。確定通風井和軌道段在隧道和軌道施工中的位置和形狀后，應確定通風井和軌道段的尺寸。在傳統的方法中，不僅需要通風井和軌道，還需要交通工具來滿足交通工具的需要。例如，在確定通風波和軌道的交叉測量時，根據軌道和電力機車長度和寬度的標準和規范確定波和軌道的交叉測量。最后，根據風速規則和規范改變區域大小。通風井和軌道面積的確定應符合地面運輸設備和人行道的必要條件，但應符合風速標準和規范；但是，選擇最大風速來確定風速。該區域通常與通風井和小型道路相連，不符合安全和經濟的必要條件。傳統的確定通風井和軌道斷面的方法是不科學的。為了將通風井和道路的施工、維護和通風的總成本降至最低，因此有必要優化通風井的截面和路線，以滿足安全、施工和運輸的要求。

股票市場之間的相依性[注]參考Patton(2006)，本文所指的相依性(Dependence)包括變量間任何線性與非線性關系，而一般的Pearson相關性(Correlation)僅指變量間的線性關系。在資本風險管理中發揮著重要作用。當股票市場完全分割時，風險不可能在各個市場間傳遞，從而避免了來自外界的沖擊，這也是中國在1997—1998年的亞洲金融危機中能夠幸免的原因(洪永淼等，2004)。而當股票市場之間存在較強的相依性時，風險就會在各個市場溢出，在經濟動蕩或經濟危機期間，股票市場之間的相依性會表現得更強。

主風機效率高，有足夠的節能保證。一些金屬礦山在購買盲式主扇時必須保守。鑒于礦山10～20年的需要，超安全性太高，設計部門提供的耐候性和空氣要求不足。牽引風機的正確選擇是風機容量過大的設備。此外，風扇效率太低。

（2）礦井通風系統節能的實現途徑。采礦節能是一個非常寬泛的概念。為了創建高效節能的礦井通風系統，有必要對礦井通風網絡、通風能力和通風規律進行檢查。安全通風和其他設備也適用于復雜的車軸和軌道系統。調整它們并將它們有機地結合到礦井通風系統中。它們不僅相對獨立，而且相互聯系，相互制約。因此，該系統的主題是節能通風。從系統優化的角度出發，運用系統技術的思想和方法，通過對具體系統的綜合分析和綜合，采用適當的技術手段，加強通風系統的管理，優化通風系統的結構，完成了相同的工作，同時滿足了相同的要求，最大程度地減少了許多不必要的能量損失，提高了系統的能源效率，降低了采礦生產成本的最大范圍，降低了期間的通風成本。

主風機的速度應進行經濟調整。對于較小的調節范圍，在不改變調節范圍的情況下，不同的調節程序有很大的節能效果。因此，它不局限于限制性能和影響，而是考慮設備的初始投資、可靠性和成本效益，并根據具體情況選擇限制技術，以實現最佳經濟效益。

網絡的第二層為線性輸出層，本層是將上一層的輸出與本層的權值矩陣IW2,1做規一化點積運算(規一化點積運算函數用nprod表示)后，作為權輸入送入傳遞函數，由計算網絡輸出。網絡輸出表達式如下[3]：y=a2= purelin(n2)=purelin(iIW2,1×a1/sum(a1))。

主風機的合理調整是高效節能的重要手段。主風機應根據通風網絡的變化進行調整，例如，在無限速度下調整風量會導致大量浪費。在阻力恒定的情況下，風量與第一速度的性能成正比，波功率與第三速度的性能成正比。因此，如果為了達到節能的目的而必須減少風扇的風量，則風扇的速度會降低。目前，主風機變速控制的一般方法如下。用新型油壓調速聯軸器調節發動機怠速負載，提高起動能力，減少對傳動系統的影響，具有結構簡單可靠、控制高次諧波污染舒適、效率有限等優點。變頻調速是礦井風機調速和節能的重要手段。通過調整網絡頻率，降低風機轉速，可將礦井風機風量降低到所需風量。

運動式治理的第三種動員技術是以“打包”和“抓包”為主要特征的項目化運作。所謂“項目”，在此是特指中央對地方或地方對基層的財政轉移支付的一種運作和管理方式[11]。所謂“打包”，就是指按照某種發展規劃和意圖，把各種項目融合或捆綁成一個大的綜合工程，使之不僅可以利用財政項目政策來動員使用方的資源，而且可以加入地方意圖，借項目之勢，實現目標更加宏大的地方發展戰略和規劃。而“抓包”既是地方政府打包過程的延續，又是村鎮主動爭取項目的過程。

（4）建立通風安全信息管理系統。礦井通風的日常管理主要包括人員和聯絡點的通風規定、通風報告和日常通風問題。通風管理模式實質上是總工程師和通風部門（團隊）負責人的責任制。如有具體決定，通風部門（班組）負責人應在任務完成、通風等工作后做好記錄。對于一個特定的決定，通常基于經驗，由于個人經驗的限制，日常通風管理信息系統的任務是在系統中存儲有關礦井和通風的所有信息，并分析系統。它可以幫助責任工程師和通風系統（設備）負責人在某一區域做出決策。計算機圖形學主要包括通風系統圖、總通風系統圖、通風網絡圖，礦井通風圖由計算機顯示，使礦井通風管理更加直觀、舒適、合理。通風系統計算機管理數據庫，主要用于風量等的計算機管理。空氣壓力、空氣出口和毒性，包括礦井局部通風機的運行情況，如有害氣體濃度、閥門、位置和閉環結構。應建立數據庫系統，分析通風系統的損壞程度，同時對礦井通風管理的相關標準、規范和行業標準進行分類，提供各種統計評價報告，特別是礦井總風量測量分析、通風阻力測量、阻力分布分析、礦井主機性能鑒定分析報告。火災的自動識別和礦井火災分布的位置以及時間參數測量和數據分析，主要提供不同員工的具體信息，礦井通風日常管理信息系統通過計算機數據庫管理整個礦井通風的基本情況，決策者可以隨時查詢記錄和情況，必要時進行科學決策。

（5）現代礦井通風管理的新技術。長期以來，煤氣化信息化管理滯后，通風網絡計算缺乏自動化、計算機化和網絡化，信息技術和互聯網的應用趨向于為礦業行業的換氣管理提供信息和可視化。礦井通風可視化系統通過三維可視化技術生成礦井通風信息數據庫，在基于GIS技術對傳統二維圖形進行改進的基礎上，進行了強大的多維空間建模與分析，建立了三維模型，恢復軌道的實際形狀，采用分級管理的方法實現軌道的分級管理，解決礦井通風管理實際生產中遇到的問題，建立了一個龐大的礦井通風管理數據處理數據庫，礦井通風中的智能通風技術簡化了人與機之間的協調和操作。采礦技術的集成化和知識化取代了傳統的人機合作模式，礦井通風設計日趨智能化，開發了一套完整的通風設計計算軟件和智能自動檢測系統。通風設計智能軟件的構建與應用：礦井通風輸出模塊和動態輸出模塊網絡生成和處理基礎數據采集系統管理模式，進入可視化智能管理時代。將傳統通風管理與知識管理進行比較。

3 小結

隨著經濟的發展和對資源需求的增加，采礦的規模和深度都在增加。隨著地質條件的復雜化和地下機械化開采水平的提高，礦井通風問題日益突出：通風系統的可靠性和節能已成為制約礦井安全高效生產的重要問題。隨著中國工業的發展和現實挑戰，我個人認為有必要在以下兩個方面進行改進和發展。

方案設計和節能優化至關重要，但后續實施與日常維護管理同樣重要。隨著礦山生產的不斷擴大和井下工作站的不斷變化，許多礦山的井下通風系統無法及時停止。此外，由于缺乏規范化管理，存在地下氣流擁擠、空氣需求不足、通風能耗高等問題。為了實現礦井通風的合理性、可靠性和節能性，必須不斷完善礦井通風系統，轉變通風觀念。

通風網絡的設計、求解和動態模擬在基于計算機的通風過程分析之前，通風設計和模擬基本上是基于過去十年的經驗推測和許多人工計算。計算機編制的空氣交換軟件可以解決這一問題，也可以對解決方案進行處理和分析。為了設計工業布局、優化土地利用和節能，很少有空氣交換軟件的例子。因此，預計三維通風軟件將進一步改進和開發。

[1]彭家蘭．金屬礦山通風系統優化與管理[D]．贛州：江西理工大學，2019，：124．

[2]劉杰．南溫河鎢礦通風系統井巷斷面動態優化與通風節能的研究[D]．昆明：昆明理工大學，2018，：43-45．

[3]胡漢華．礦井通風系統設計一原理、方法與實例[M]．北京：化學工業出版社，2019：109-114．