關(guān)于礦山開采中的通風(fēng)設(shè)計(jì)

劉天明，劉福江，甄殿宏

1.沈陽有色冶金設(shè)計(jì)研究院，遼寧沈陽 110003

2.沈陽萬益安全科技有限公司，遼寧沈陽 110015

某礦業(yè)采礦場針對(duì)季節(jié)特點(diǎn)開展了井下粉塵專項(xiàng)治理活動(dòng)，取得較好效果，井下作業(yè)現(xiàn)場粉塵濃度明顯降低，井下粉塵合格率達(dá)66.7%，同比增加了兩個(gè)百分點(diǎn)。 專項(xiàng)治理中，采礦場以今年新劃分的井下責(zé)任區(qū)域?yàn)閱挝?，展開責(zé)任區(qū)域防塵設(shè)施、揚(yáng)塵情況自查自改工作，突出整治運(yùn)礦通道、倒礦溜井降塵設(shè)施，按照降塵裝置損壞當(dāng)班必須修復(fù)、無降塵裝置嚴(yán)禁作業(yè)的原則，提升作業(yè)粉塵防護(hù)水平；并對(duì)所有產(chǎn)塵高的出礦迎頭增設(shè)輔助降塵水管，加強(qiáng)粉塵源頭控制。與此同時(shí)，在出礦作業(yè)迎頭等產(chǎn)塵區(qū)域關(guān)聯(lián)進(jìn)路巷道，添設(shè)通風(fēng)設(shè)備，增加通風(fēng)流量，改善局部通風(fēng)不暢現(xiàn)場。該場安全環(huán)保室總體負(fù)責(zé)對(duì)各責(zé)任區(qū)落實(shí)綜合防塵治理措施情況的檢查、驗(yàn)證和考核，確保井下?lián)P塵得到有效控制。

1 通風(fēng)井的布置

某礦山已經(jīng)具有4個(gè)不同的坑口，進(jìn)風(fēng)井分別設(shè)在淺部斜井和深部斜井，長葉坑口與大河灘坑口屬于回風(fēng)井。這4個(gè)坑口相對(duì)運(yùn)輸和人們活動(dòng)都比較頻繁，大河灘坑口、淺部的斜井、長葉坑口和一些井巷、地表溝通及采空區(qū)，漏風(fēng)是很難受到阻止的，所以在風(fēng)流的控制上比較麻煩，加上一些中段巷道由于常年受到地壓的破壞漏風(fēng)也相對(duì)比較嚴(yán)重。經(jīng)技術(shù)人員的論證和現(xiàn)場勘查，設(shè)計(jì)出一套新鮮風(fēng)的流動(dòng)路程：大河灘坑口、淺部的斜井和深部的斜井三個(gè)通風(fēng)井流出礦井，長葉坑口作為通風(fēng)井的回風(fēng)井。當(dāng)新風(fēng)流進(jìn)所有的礦井的中段位置之后，就會(huì)向兩邊分送，在具體的需風(fēng)段地區(qū)，容易形成高風(fēng)壓，不但風(fēng)量相對(duì)較足，風(fēng)質(zhì)也比較好，當(dāng)清洗完了整個(gè)工作面之后就會(huì)經(jīng)過邊界的回風(fēng)天井流進(jìn)具體的中段位置，然后逐一匯集到長葉坑口的多級(jí)盲斜井之后就會(huì)順利地排出。 實(shí)踐告訴我們礦山一個(gè)新的通風(fēng)系統(tǒng)完全沒有必要增加過多的構(gòu)筑物和通風(fēng)設(shè)施，只要把長葉斜井和指定中段貫通大約40m即可，另外對(duì)長葉工區(qū)和大河灘工區(qū)相連的坑道實(shí)施密閉，這樣做了為了阻止回風(fēng)段和進(jìn)風(fēng)段之間形成漏風(fēng)或風(fēng)流短路的現(xiàn)象。

2 礦井風(fēng)阻、風(fēng)量計(jì)算

參照《金屬非金屬礦山安全規(guī)程規(guī)程》的具體要求，礦井具體的需風(fēng)量應(yīng)該依據(jù)具體要求進(jìn)行計(jì)算，并取運(yùn)算結(jié)果中的最大值。首先：風(fēng)量的計(jì)算都是以井下同時(shí)作業(yè)的最多人數(shù)進(jìn)行計(jì)算，按照每人4m3/min的供給風(fēng)量進(jìn)行計(jì)算。其次：依照分項(xiàng)計(jì)算具體風(fēng)量法對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。

2.1 礦井需風(fēng)量的計(jì)算

回采工作面的風(fēng)量運(yùn)算：根據(jù)通風(fēng)以及排塵的風(fēng)量、排塵的風(fēng)速（通常情況下峒室型采場的最最小風(fēng)速為0.15m/s ，掘進(jìn)巷道和采場的最小風(fēng)速為0.25m/s）、排除的炮煙計(jì)算，然后取其中的最大值作為整個(gè)回采工作面上的實(shí)際風(fēng)量，所有的回采工作面的風(fēng)量都是2.5m3/s；備用工作面的風(fēng)量運(yùn)算?？紤]到不同礦山的具體生產(chǎn)管理的實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合具體井下的采場實(shí)際布置，備用的工作面通常都是不設(shè)計(jì)一些臨時(shí)的密閉措施，所以，所有的備用工作面的風(fēng)量設(shè)計(jì)通常都取1.5m3/s；掘進(jìn)工作面的風(fēng)量運(yùn)算：礦井的采掘決定著掘進(jìn)工作面的數(shù)量和分布，根據(jù)當(dāng)前開拓采準(zhǔn)巷道的斷面，所有的掘進(jìn)工作面的風(fēng)量設(shè)計(jì)為1.5m3/s；硐室的風(fēng)量運(yùn)算：硐室并不是單獨(dú)地占用風(fēng)量，它與礦井的進(jìn)風(fēng)巷道是相互串聯(lián)的，其對(duì)整個(gè)主風(fēng)流是不存在任何的污染，所以不能計(jì)入整個(gè)礦井的風(fēng)量。分項(xiàng)的運(yùn)算總風(fēng)量可以表達(dá)為：Q= K(Σn備q備 +Σn采q采+Σn硐q硐+Σn掘q掘+Σq其他n其他) 式中：

K為礦井的漏風(fēng)系數(shù)，由于考慮到漏風(fēng)的難以控制，取K=1.2；

q采為回采工作面的運(yùn)算風(fēng)量，m3/s；

n采為工作回采工作面的并發(fā)數(shù)，通常都是取6個(gè)；

q備為備用工作面的計(jì)算風(fēng)量，m3/s；

n掘?yàn)橥瑫r(shí)工作的掘進(jìn)工作面數(shù)量，取6個(gè)；

q掘?yàn)榫蜻M(jìn)工作面的計(jì)算風(fēng)量，m3/s；

n備為回采工作面的備用數(shù)量，取2個(gè)；

q硐為硐室的計(jì)算風(fēng)量，m3/s；

n硐為硐室的數(shù)量，取0個(gè)；

q其他為其他需風(fēng)點(diǎn)的計(jì)算風(fēng)量，m3/s ；

n其他為其他需風(fēng)點(diǎn)的數(shù)量。將相應(yīng)的數(shù)據(jù)代入具體的計(jì)算式，就可以得出礦井的具體風(fēng)量：Q=32.4 m3/s。根據(jù)井下同一時(shí)間段作業(yè)人數(shù)的最大值300人進(jìn)行計(jì)算，則所需風(fēng)量的具體值為：Q=20m3/s。整個(gè)礦井的總風(fēng)量也要取整個(gè)運(yùn)算中的最大值，得出整個(gè)礦井所需風(fēng)量為：Q=32.4m3/s。

2.2 礦井通風(fēng)阻力計(jì)算

通常情況下，在主扇的服務(wù)期之內(nèi)，伴隨著中段和采掘工作面接替的不斷變化，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際總阻力也是隨著不斷地在變化。通常為了滿足主扇在服務(wù)期限內(nèi)能滿足實(shí)際需要，同時(shí)達(dá)到較高的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，根據(jù)礦井的采掘工作面和開拓布局接替進(jìn)行是當(dāng)?shù)匕才牛瑢?duì)整個(gè)主扇服務(wù)期之內(nèi)不是同一時(shí)期的系統(tǒng)總阻力的變化進(jìn)行相應(yīng)的分析，可以把礦井的通風(fēng)分成兩個(gè)不同的時(shí)期，即通風(fēng)困難時(shí)期和容易時(shí)期。之后，再依據(jù)巷道參數(shù)和風(fēng)量運(yùn)算出整過過程的最大總阻力。沿著通風(fēng)困難和容易時(shí)期的具體風(fēng)流的路線，依次運(yùn)算所有段的摩擦阻力，最后分別累計(jì)運(yùn)算出困難和容易時(shí)期的總摩擦阻力。通風(fēng)困難時(shí)期的總阻力：hmd=1.15h2=2 352Pa；通風(fēng)容易時(shí)期的總阻力：hme= 1.15hl：1 823Pa。礦井通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期的阻力h1、h2分別為1 585.25Pa和 2 045.03Pa。

3 結(jié)論

礦井通風(fēng)的目的是為礦井各用風(fēng)場所提供足夠的新鮮風(fēng)量，保證作業(yè)空間良好的氣候條件，沖淡或稀釋有毒有害氣體和礦塵等。礦井通風(fēng)狀況的好壞，在很大程度上直接影響到礦井的安全生產(chǎn)、礦井的經(jīng)濟(jì)效益、礦井的穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)及礦井災(zāi)害時(shí)期的應(yīng)變能力等。本設(shè)計(jì)方案實(shí)施后，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)均將達(dá)到《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》的要求，礦井主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，風(fēng)量、風(fēng)壓能滿足井下各用風(fēng)點(diǎn)的需風(fēng)要求，井下各風(fēng)支風(fēng)流穩(wěn)定，風(fēng)流質(zhì)量較高，風(fēng)量分配合理，井下作業(yè)人員將告別通風(fēng)改造前的那種惡劣的作業(yè)環(huán)境。

[1]吳超，等.礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2008，10.

[2]王海寧，等.礦井風(fēng)流流動(dòng)與控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2007，1.