云南省非煤小型矿山通风系统建立的若干问题探讨*

李锦峰，何开昌，谢贤平，吴 洋

(1．昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093;2．云南永昌铅锌矿股份有限公司，云南 龙陵 678307)

云南省非煤小型矿山通风系统建立的若干问题探讨*

李锦峰1，何开昌2，谢贤平1，吴 洋1

(1．昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093;2．云南永昌铅锌矿股份有限公司，云南 龙陵 678307)

矿井通风系统作为非煤矿山地下开采主要系统之一，其建立并可靠运行对矿山地下开采有重要作用，云南省作为全国矿业大省，矿产资源分布广，拥有大量的矿山企业，其中小型矿山开采过程中未充分意识到矿井通风系统建立的重要性，本文针对目前这些矿山通风系统建立中存在的一些主要问题，提出云南省小型矿山通风系统建立的途径，以便为小型矿山井下安全可靠开采提供保障。

地下开采;矿井通风系统;小型矿山;安全可靠

1 前言

云南省矿产资源丰富，矿种齐全，素有“有色金属王国”的称誉，在10种主要有色金属中，锡、铅、锌、铜、镍的储量均居全国前3位。其中锡、铅、锌居全国第1位，铜、镍矿居全国第3位。铂族金属矿产主要有铂、钯、锇、铱、钌、铑等6种，居全国第2位，银、锶等居全国第3位［1］。截至2007年底，共发现各类矿产142种，占全国已发现矿种的83%。全省共有各类矿山企业8 866个，其中内资矿山企业8 831个，港澳台商投资矿山企业11个，外商投资矿山企业24个。矿山企业直接和间接从业人员上百万，发现大型矿产地7个，中型矿产地17个。丰富的矿产资源使云南具备发展有色金属工业的优势，成为云南省经济发展的四大支柱产业之一。小型矿山在云南省矿山企业占重要的比例［2］，小型矿山的产量与产值已在云南省矿业中占有举足轻重的位置。因此对小型矿山的研究有着重要意义，特别是小型地下矿山开采中的通风系统建立问题的研究。

2 云南省小型矿山的特征

2.1 起步时间晚

回顾小型矿山的发展历史即可看出，云南省的小型矿山是在特定历史条件下、特定环境中发展起来的。在计划经济时期，云南省的矿业基本上是国有矿山一统天下、少量非国有小型矿山点缀其间的格局。改革开放以来，随着社会主义市场经济的发展，各种经济成分的小型矿山才得以发展。

2.2 地质工作程度相对较低

云南省的矿情是大中型矿床少，零星分散的小型矿床多，分布面广，埋藏较浅，出露于地表或近地表。据已经进行设计和开采的小型矿山资料统计，一般的小型矿山只进行过普查或详查，极少数达到初勘程度［3］，这就导致小型矿山缺乏统筹规划，无序开采，多年来，一些矿山由于缺乏统筹规划，管理滞后，边探边采，对矿体的赋存条件缺少研究，缺乏矿床开采技术条件的收集整理，使得矿山开采过程中存在极大的盲目性，以致许多小型矿山存在开拓系统混乱、采矿方法不合理、通风系统不健全等问题。

2.3 矿石品位富、易识别

一般云南省小型矿山矿石品位都较高，且易于识别，许多小型矿山矿石均有露头，可以直接判别矿石的存在，经初步化验可得较高的品位。开采过程中可以经过人工手选后可达到富矿要求［3］。

2.4 采矿工艺简单

云南省小型矿山的开采条件一般较好。矿体埋藏不深，许多矿山矿体直接出露地表，可以进行露天开采，或矿体埋藏较深，但为山坡地形，可用短平硐开拓［3］，同时由于矿体薄，采矿工艺简单，开采后形成的空区不大，对区域环境地质破坏较小。

2.5 建设投资少

因矿山建设规模小、设备简陋、开采技术条件好、劳动力及征地问题易于解决、矿山机械化程度低，一般只需要投入一定的资金或稍加技术改造，就可创造较好的经济效益［3］。同时，基于小型矿山服务年限短，矿山设备及基础设施的建设简陋，基建工程量少，基建投资少，能为矿山尽快回收投资提供条件。

2.6 充分利用残余矿体

云南省许多小型矿山依托于原有大型矿山开采结束后形成的残余矿体而建设，回采其中的薄矿层、鸡窝矿、构造复杂的小矿体和边角矿，这些矿体由于规模小、形态复杂、分散、变化大，无法进行机械化开采。这种资源条件为小型矿山的发展提供了生存空间，同时为充分利用矿产资源做出了贡献。

2.7 就业人员技术力量不足

云南省小型矿山就业人员主要依托于农村剩余劳动力，一方面为农民脱贫致富、就地就业提供了出路。但不可回避的是从事矿业生产的人员专业知识水平低、法制观念淡薄，导致矿山安全事故频发，环境保护意识薄弱，对先进工艺及设备掌握不够。

2.8 外部开采条件差

云南省地处祖国边陲，许多小型矿山开采受制于当地经济环境的发展，外部开采条件较差，甚至连水、电、路未通的小型矿山依然存在。同时受高原环境气候影响，云南省的许多小型矿山开采气候条件比较恶劣，高海拔气候对小型矿山开采影响较为突出。

3 矿井通风系统建立实践

针对云南省小型矿山起步晚、分布广、投入少、从业人员技术水平低、外部开采环境差等特点，导致小型矿山对矿井通风系统建立并有效运行的重视不够、对通风系统缺乏研究、对通风设施缺少投入、对通风人才缺乏引进等现状，笔者通过对云南省多家小型矿山在建立通风系统过程中存在问题分析的基础上，提出就小型矿山建立通风系统行之有效的一些建议，以便为云南省小型矿山安全、经济、高效的建设提供依据。下面为云南省部分小型非煤矿山通风系统建立情况一览表。

表1 云南省部分小型非煤矿山通风系统建立情况一览表Tab.1 Ventilation system establishment list for some small scale metal＆nonmetal mines in Yunnan Province

续表

4 矿井通风系统建立过程中存在问题分析

云南省小型矿山占云南省矿山企业的大多数。矿井通风系统设计是矿井设计的主要内容之一，它不仅关系着矿井建设速度、投产时间、基建投资的多少，而且对矿井投入生产后的生产面貌和技术经济效益也有长远的影响［5］。因此数目庞大的小型矿山意味着与此相关的矿山作业人数较多，这为云南省的矿产资源开发提出多方面的挑战，第一，小型矿山数量多，监管工作量大;第二、小型矿山技术力量薄弱，对矿山安全开采认识不充分;第三、矿山从业人员数量大、基础差，缺乏矿山开采的专业知识。基于上述各方面的原因，小型矿山在建立井下通风系统时，会存在以下多方面的问题。

4.1 矿山如何在开采不同时期合理布置全矿的通

风系统

基于云南省小型矿山勘探程度低，许多矿山仅有地表工程控制，对矿山矿体形态及赋存情况了解不够，这为小型矿山如何在开采不同时期设计全矿通风系统提出挑战，也为矿山如何实践设计的通风系统提出挑战。因为小型矿山比较常见的开采方式为边探边采，这就导致通风系统规划布置的盲目性。而矿山通风系统伴随地下矿山开采的全部过程［6］。针对这样的情况，矿山在开采前期如何合理布置全矿的通风系统以及采用何种通风方式就对矿山未来开采活动具有重要意义。根据笔者对云南省小型矿山通风系统建立实践过程发现:矿山在通风系统建立过程中，针对矿山先期地质工作程度较低的现实情况，一方面需要加大矿山地质工作力度，如进行一些深部坑探工程，此时考虑更多的为局扇通风 (下面将说明局扇在小型矿山通风系统中的作用);另一方面可以针对探矿情况就矿山实际进行矿山开采不同时期的通风系统布置，这不仅可以针对矿山的实际情况来选择何种通风方式，同时可以就矿山后期建设过程中发现的问题及时修正矿山原有通风方式。下面以腾冲县小石门铅锌矿为例来说明矿山如何在矿山开采前期合理布置全矿的通风系统。

小石门铅锌矿矿山开采范围内只有V1矿体，矿体出露于地表，总体走向25°～205°，走向长1 320 m，但矿体中部被一条溪沟隔成南北两个部分，矿山开采前期未进行南部深部矿体的控制，而北部矿体比较富，开采技术条件好，矿山先期进行北部1 950 m中段的采矿活动，采用局扇通风，同时对矿山南部进行探矿工作，属于典型的边探边采矿山，开采前期未建立完整的通风系统，由于矿山南部倾向延伸探矿工作面较多，探矿巷道多，大量使用局扇 (全矿局扇数量多达10台)，爆破后通风时间长，矿山通风管理困难。有鉴于此，针对矿山北部矿体，为矿山首采矿体，提出矿山先期对矿山北部1950m中段采用压入式通风，该中段为单中段作业。采用压入式通风，风流集中，风量大［7］。大大改善矿山井下作业环境，为矿山安全、高效开采提供了保障。随着北部1 950 m中段矿体开采接近尾声，如何对矿山南部矿体进行开采，采用何种通风方式成为矿山此时的主要问题，根据矿山探矿工作成果以及矿体的赋存状态，矿体为急倾斜矿体，对矿山南部可以布置2 150 m、2 100 m、2 050 m、2 000 m、1 950 m、1 900 m共六个中段，中段高50 m，针对开拓系统的布置情况，提出南部2 150 m中段矿块通达地表，对该中段采用机械压入式通风，可以取得较好的通风效果，同时于该中段端部设立专用回风联道及回风竖井，在保证该中段通风、安全的基础上，为下部中段通风方式的选择提供条件。依据矿山各个中段矿体赋存情况及矿山的开拓方式，对比采用统一与分区通风、压入式与抽出式通风的优缺点后，提出:矿山有六个中段，采用分区通风 (每三个中段一个分区)。分区通风具有风路短、阻力小、漏风少、能耗低以及网路简单、风流易于控制，有利减少污风串联和风量按需分配等优点［8］，能收到较好的通风效果;同时各个分区采用抽出式通风，风机安装于矿体端部回风联道内。抽出式通风由于排风集中，排风量大，在排风侧造成高压力梯度，使各作业面的污风迅速向排风道集中，排风系统的烟尘不易向其他巷道扩散，排烟速度快，这是抽出式通风的一大优点［8］。此外，风流的调节控制设施均安设在排风道中，不妨碍行人运输，管理方便，控制可靠。针对小石门铅锌矿矿山实际，对矿山开采不同时期通过充分分析矿山现状，对不同时期采用符合当时条件的通风方式，为矿山安全高效开采提供了保障，使矿山收到良好的通风效果。

4.2 矿山单中段通风

单中段采矿在云南省小型矿山开采过程中较为常见，许多矿山在建设过程中忽视对其通风系统的研究，认为单中段通风比较简单，从而造成开采过程中诸多安全问题的产生，分析如下:(1)基于云南省小型矿山矿体埋藏浅的特点，矿山的上部中段直接通向地表，对于这样的矿体，建立抽出式机械通风不具备条件，如云南省腾冲县小石门铅锌矿北部1 950 m中段和南部2 150 m中段;云南省沧源县怕拍铜矿。对这样的矿山建立压入式通风可以有效解决矿井通风问题;(2)基于云南省小型矿山资源量少的特点，特别是对于矿山开采后期，仅留下单个中段，如云南省南华县威车大团山锌矿，其可利用上部采矿完成的巷道作为回风巷进行抽出式机械通风，可达到较好的通风效果。

4.3 沿倾向延伸较长矿体的通风系统

基于云南省有些矿山矿体薄，矿体沿走向延伸较长，按照开拓系统的布置情况，会出现多个中段，如武定县芭蕉箐铁矿 (14个中段)、巧家县火山锌矿 (13个中段)、腾冲县小石门铅锌矿南部矿体6个中段，分区通风的优点在上面已有论证，这些矿山在通风系统实践过程中采用分区通风收到较好的通风效果。

4.4 多个矿体的通风系统建立

基于云南省有的矿山矿体分布散，在一个矿权范围内出现多个矿体的情况，如果矿山开采过程中不能够统一规划，全盘考虑矿体的开采顺序，将会在矿山开采过程中造成全矿的通风设备浪费，通风管理困难。如云南省云县田边铅矿，矿山开采先期两个矿体同时开采，均为局扇通风，造成通风管理困难，由于未建立统一的通风系统，井下空气质量差。面对这些问题，做如下改造设计:按照小型矿山的开采规模，对其两个矿体进行分期开采，先采Ⅰ号矿体，后采Ⅱ号矿体，两个矿体分期开采均能达到矿山的生产规模，所以对两个矿体分别建立独立的开拓系统和通风系统，不仅减少了矿山的通风设备，而且对两个矿体分期开采可以利用一套通风设备，不仅节约了矿山通风设备投入，提高了矿山经济效益，同时，矿山对每个矿体进行分期开采，有效解决了矿山井下通风管理的问题，为矿山安全高效开采打下了坚实的基础。

4.5 通风设施兼顾矿山安全设施的探讨

就矿井通风设施兼顾矿山安全设施的应用有如下探讨，对于采用抽出式通风的矿山，如昌宁县文沧铜矿、武定县芭蕉箐铁矿、腾冲县小石门铅锌矿、云县田边铅矿、巧家县火山锌矿、云县梁子铜矿均采用端部回风竖 (斜)井进行对角式通风。这些端部竖 (斜)井可以兼顾矿山的第二安全出口［9］。设计采用矿井通风设施兼顾矿山安全设施，不仅能够在确保矿井通风质量的前提下，为矿山安全生产提供保障，但矿山需加强这些通风安全设施的维护，需在井内设置梯子，以确保井下发生危险时人员能够撤离。

4.6 矿山未作井下通风系统的鉴定

笔者在参与云南省小型地下矿山建设的过程中发现，许多矿山未做井下通风系统鉴定，对井下通风的各项指标认知不足，导致选用的井下通风设备选型过大或过小，存在有“大马拉小车”或“小马拉大车”;或是各个用风地点无风或风质较差等问题，从而不能有效的解决矿山通风、安全、经济可靠之间的矛盾。有鉴于此，笔者建议矿山按照风量 (风速)合格率、风质合格率、作业环境空气质量合格率、有效风量率、风机效率、风量供需比、单位有效风量所需功率、单位采掘矿石量的通风费用、年产万吨耗风量等矿山通风系统鉴定指标进行测试［10］，配备相应的测量设备或及时委托相关单位进行鉴定，以便及时发现矿山通风系统中存在的问题，为矿山及时解决存在的问题提供条件。

4.7 局部通风对矿山地下开采的作用

局部通风是用局扇将新鲜风流引至作业面。局部通风机的工作特点是风阻随着送风距离的增加而增大，这就要求在整个工作范围内平均效率要高［11］。局扇排除作业面炮烟、粉尘和有害气体等污浊空气，以保证工作人员在良好的环境内作业，小型矿山在开采过程中，边探边采的现实决定了矿山大量使用局扇。局扇具有安装方便，移动灵活的优点［12］。使得其普遍应用于矿山井下通风系统中，但矿山工作人员对局扇的选择需进一步学习，以便为矿山选择适合自身情况的局扇。

4.8 自然通风的利用与控制

云南地处高原，一年四季分明。自然风压变化会形成反向风流，会对主扇风压、通风网路造成不利影响，应根据矿山实际和可能性．采取针对性措施，可以解决不利季节井下自然风压变化对矿井通风系统的影响［13］。对于有主扇通风的矿井，自然通风风压依然存在。一般在夏季，自然通风风压与主扇方向相反成为通风阻力。冬季则相反，自然风压与主扇方向一致，成为通风动力。影响自然风压大小和方向的主要因素有地表气温的变化，矿井深度，地面大气压的变化和主扇工作的影响等［14］。矿山需实时测量矿山自然风压，及时进行利用与控制。

5 结语

本文结合云南省小型矿山现状，就小型矿山井下通风系统建立过程中存在的问题进行分析，同时就实践中各个矿山遇到的通风问题做出总结探讨，矿山通风系统中的通风方式不是一概而论的，矿山需要在实践的基础上，依据矿山开采不同时期，矿山开拓系统的实际布置情况，依托矿山井下通风的实际需求，为建设更满足矿山需求的通风系统打下基础。但是，面对云南省如此多的小型矿山，笔者仅仅是对其中的部分进行实践探讨，今后还需要在实践中不断地摸索、学习、总结，逐步收集完善矿山井下通风系统的建设现状，为进一步总结云南省小型矿山在建设井下通风系统过程中存在的共性与个性问题，以便提出云南省小型矿山建立井下通风系统的有效途径，从而为小型矿山实现高效、安全、可靠的井下通风环境，为矿山安全生产提供保障。

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Discussion on Ventilation System Establishment of No-Coal Small Mines in Yunnan Province

LI Jin－feng1，HE Kai－chang2，XIE Xian－ping1，WU Yang1
(Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China;2．Yunnan Yongchang Pb ＆ Zn Co．，Ltd，Longling，Yunnan 678307，China)

The establishment and stable operation of mine ventilation system has the vital function to underground mining of mine;due to mine ventilation system is the one of main system of underground mining for metal and nonmetal mine．Yunnan province as the countrywide mining industry province，it has the wide mineral resources distribution，and a lot of mining enterprises，the importance of mine ventilation system did not be considered for mining process of small mines，the establishment way of small mines’ventilation system is proposed in this paper according to the main problems existed in establishment of current mine ventilation system，so as to provide security for safe and stable underground mining of small mines．

underground mining;mine ventilation system;small mines;safe and stable

TD72

A

1006－0308(2011)05－0003－06

2011－05－16

李锦峰 (1987－)，男，云南曲靖人，2009级硕士研究生，研究方向:矿井通风。