機(jī)械化礦山多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與應(yīng)用

王義海

（中國黃金集團(tuán)夾皮溝礦業(yè)有限公司，吉林 樺甸 132411）

當(dāng)今我國礦業(yè)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(fā)展。對于作為礦井安全開采工作基礎(chǔ)的通風(fēng)工作，提出了更高的要求，多級機(jī)站的通風(fēng)系統(tǒng)被更多地應(yīng)用到礦山的開采工作中來。多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的特點是網(wǎng)絡(luò)布局繁雜，需要安裝大量的風(fēng)機(jī)。對于風(fēng)機(jī)如何選擇變成了是一個問題，并且隨著機(jī)械化應(yīng)用的加深，礦井運輸也越來越多地采用無軌運輸?shù)姆绞?，這對于多級機(jī)站的通風(fēng)系統(tǒng)造成了很多不良影響，嚴(yán)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(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)存在問題的解析，利用數(shù)值模擬等科學(xué)方法，提出了解決方案[1，2]。

1 多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題

隨著礦業(yè)開采工作的不斷發(fā)展，通過現(xiàn)場調(diào)查和數(shù)據(jù)采集分析發(fā)現(xiàn)該礦山的多級風(fēng)機(jī)機(jī)站目前存在較多問題，并且多級風(fēng)機(jī)機(jī)站受自然因素的影響較大。

（1）缺少多級機(jī)站。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦井下每個中段都缺少三級風(fēng)機(jī)機(jī)站。三級風(fēng)機(jī)機(jī)站的缺失的主要原因是由于機(jī)械化無軌運輸?shù)氖褂?。中段三級風(fēng)機(jī)機(jī)站通常會設(shè)計在副井石門和斜坡道等地方，采用的風(fēng)機(jī)機(jī)站主要是巷道型。巷道型機(jī)站通常都帶有繞道，無軌設(shè)備因此經(jīng)常會對風(fēng)門造成損壞，致使風(fēng)機(jī)機(jī)站出現(xiàn)嚴(yán)重的風(fēng)流循環(huán)的情況出現(xiàn)，很大程度地降低了風(fēng)機(jī)機(jī)站的效率。因此，造成多級機(jī)站在該位置的大量缺少。

（2）井下的進(jìn)風(fēng)量很少。礦井實際的進(jìn)風(fēng)量不足設(shè)計要求的兩成，供風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到生產(chǎn)安全進(jìn)行的要求。主要是由于以下兩方面的問題：①多數(shù)三級風(fēng)機(jī)機(jī)站的安裝不符合設(shè)計，無法提供設(shè)計要求的風(fēng)量。②不同級別的機(jī)站因為存在風(fēng)流循環(huán)的現(xiàn)象，造成機(jī)能的自我消耗，無法提供應(yīng)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(xiàn)了反風(fēng)的現(xiàn)象，使進(jìn)風(fēng)量降低。

（3）井下風(fēng)質(zhì)較差。風(fēng)質(zhì)較差的主要原因是污風(fēng)沒有及時排除，造成這一情況有以下幾點問題：①盤區(qū)作業(yè)面沒有采取有效手段去控制風(fēng)流，使得新風(fēng)回流，污風(fēng)卻無法排除。②中段有問題的區(qū)域回風(fēng)井出現(xiàn)反風(fēng)，污風(fēng)被反風(fēng)沖回作業(yè)面。③中段的盲斜坡道污風(fēng)流竄。④新風(fēng)被污染。

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

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

（6）沒有構(gòu)建完善的通風(fēng)構(gòu)建物。這一情況容易造成風(fēng)流不穩(wěn)。①開采現(xiàn)場的運輸巷與回風(fēng)巷有通道，并未做到風(fēng)流控制，新風(fēng)沒有進(jìn)入運輸巷，由通道回到回風(fēng)巷，使新風(fēng)出現(xiàn)短路的情況。②機(jī)站損壞沒有修理，造成風(fēng)流大量循環(huán)。③密閉設(shè)施普遍不嚴(yán)密，很容易出現(xiàn)漏風(fēng)的情況。

2 多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化與應(yīng)用

通過對實際礦上多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)存問題的分析，根據(jù)科學(xué)的理論基礎(chǔ)和礦山的實際工作情況，提出了若干優(yōu)化建議。建議在解決現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在問題的同時，充分考慮了經(jīng)濟(jì)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(shè)計上應(yīng)用了信息化技術(shù)的輔助，更能確保方案實施的準(zhǔn)確性。

2.1 對于礦山礦井總風(fēng)量的計算

根據(jù)礦山的實際產(chǎn)出和內(nèi)部開采的分布特點，嚴(yán)格遵循礦井通風(fēng)要求，對于礦井正常工作的總的通風(fēng)量進(jìn)行計算，并審查每個井口和主要風(fēng)扇的供風(fēng)能力，保證新鮮的風(fēng)流可以滿足工作面工作的需要。

（1）對于正常開采工作需風(fēng)量的計算?！督饘俜墙饘俚叵碌V山通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（AQ2013.5-2008）為標(biāo)準(zhǔn)，將礦石開采工作中不同工序的需風(fēng)量一一計算出來，得到準(zhǔn)確的數(shù)值。首先得到井下在最忙碌的階段的最大需風(fēng)量是多少，因為實際情況中存在風(fēng)量的損耗等情況，所以對于風(fēng)量的分配一定不能出現(xiàn)不平衡的情況。然后根據(jù)最大需風(fēng)量，并配合漏風(fēng)系數(shù)能夠得到總風(fēng)量。對于得到的總風(fēng)量進(jìn)行檢驗，與年產(chǎn)萬噸風(fēng)量比對，看總風(fēng)量的數(shù)值是否在檢驗范圍內(nèi)，看總風(fēng)量是否符合。

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

2.2 多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計方案

多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計的目的是機(jī)站設(shè)計的優(yōu)化和通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，主要的設(shè)計內(nèi)容包括以下幾個方面：多級風(fēng)機(jī)機(jī)站所用的風(fēng)機(jī)型號的選擇、機(jī)站的構(gòu)建形式，如何對于礦井內(nèi)的風(fēng)流進(jìn)行有效地控制，并且將相關(guān)參數(shù)輸入到仿真軟件中，模擬現(xiàn)實中的通風(fēng)系統(tǒng)運行情況，對于設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)方案進(jìn)行修改和優(yōu)化，確保最終的設(shè)計方案的最優(yōu)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(xiàn)階段的實際數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，看得到的結(jié)果是否與實際情況相符，如果計算結(jié)果基本吻合，證明模擬軟件的模擬的正確性。模擬不同季節(jié)的實際情況，如在夏季，溫度設(shè)定在27℃。分別將設(shè)計方案的各項數(shù)值輸入到模擬軟件中，用仿真模擬軟件分析得出結(jié)果。查看軟件中不同中段的進(jìn)風(fēng)量是否達(dá)到設(shè)計的要求，滿足實際的需風(fēng)量。該數(shù)據(jù)主要以主進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井的數(shù)值為準(zhǔn)。結(jié)合軟件數(shù)據(jù)，對現(xiàn)有方案進(jìn)行修改。軟件中各數(shù)據(jù)都應(yīng)該大于需風(fēng)量。

2.4 通過模擬軟件實現(xiàn)技術(shù)的分析

為了滿足實際的工作情況，應(yīng)結(jié)合軟件從風(fēng)流的控制，風(fēng)量的分配，機(jī)站位置的選取等幾個方面進(jìn)行技術(shù)分析。①風(fēng)流的控制，通過采取不同的方式控制風(fēng)流，從而滿足盲斜坡道和每個中段對于進(jìn)風(fēng)量的要求。同時參考其他方面的數(shù)據(jù)。②對于風(fēng)量的均衡分配。③機(jī)站建設(shè)后的風(fēng)量數(shù)據(jù)是否滿足要求。④風(fēng)流的實際流向是否跟設(shè)計方案一致，不要出現(xiàn)回風(fēng)現(xiàn)象。⑤考慮漏風(fēng)的情況選取最優(yōu)的密閉措施，達(dá)到數(shù)據(jù)上符合設(shè)計的要求。⑥在效果上，需要考慮總風(fēng)量。根據(jù)實際的礦山開采情況，看原風(fēng)機(jī)是否滿足設(shè)計要求。如果不能滿足可對于機(jī)站應(yīng)用更新的技術(shù)，如用空氣幕，通過改變風(fēng)流來達(dá)到增加進(jìn)風(fēng)量和回風(fēng)量的目的。或者考慮更換風(fēng)機(jī)，用功率更大的風(fēng)機(jī)提供能量。

2.5 結(jié)合礦山實際效益

對于機(jī)械化礦上多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計和改良，要結(jié)合所在礦山企業(yè)的實際情況，不能只是技術(shù)上的操作而忽略方案操作的經(jīng)濟(jì)性。主要考慮方案內(nèi)容有關(guān)設(shè)備的購買價錢，建設(shè)施工的難易程度，成本施工周期，施工產(chǎn)生的具體花費等等。對于設(shè)計方案要結(jié)合井下的情況，合理控制費用。通過優(yōu)化設(shè)計方案，達(dá)到費用的最優(yōu)化控制。

2.6 方案的確定并實施

結(jié)合模擬軟件的測算數(shù)據(jù)和實際的經(jīng)濟(jì)情況確定方案，要考慮通風(fēng)的質(zhì)量，風(fēng)量分配的均衡，機(jī)站的設(shè)計和原有機(jī)站的重合度高，并領(lǐng)用新技術(shù)的引用解決一些較為舊技術(shù)無法解決的難題。

3 結(jié)束語

多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化與應(yīng)用要通過標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行評估，分析現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題。針對通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)計難點，進(jìn)行針對性地攻克。通過機(jī)站風(fēng)機(jī)的加強(qiáng)，技術(shù)的革新來強(qiáng)化通風(fēng)量，加強(qiáng)風(fēng)流系統(tǒng)的控制，減少風(fēng)流在傳輸過程中的損耗。通過仿真模擬軟件對方案進(jìn)行模擬演示，找出方案的不足。所有的設(shè)計不能脫離實際的經(jīng)濟(jì)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(xié)，一定要保障進(jìn)風(fēng)的質(zhì)量。同時發(fā)現(xiàn)，新技術(shù)的能在減少資金投入的同時改善機(jī)站的性能。信息化的發(fā)展使得我們的生活更方便的同時，也為現(xiàn)實生產(chǎn)中提供了較大的便利。