关于矿山开采中的通风设计

刘天明，刘福江，甄殿宏

1.沈阳有色冶金设计研究院，辽宁沈阳 110003

2.沈阳万益安全科技有限公司，辽宁沈阳 110015

某矿业采矿场针对季节特点开展了井下粉尘专项治理活动，取得较好效果，井下作业现场粉尘浓度明显降低，井下粉尘合格率达66.7%，同比增加了两个百分点。 专项治理中，采矿场以今年新划分的井下责任区域为单位，展开责任区域防尘设施、扬尘情况自查自改工作，突出整治运矿通道、倒矿溜井降尘设施，按照降尘装置损坏当班必须修复、无降尘装置严禁作业的原则，提升作业粉尘防护水平；并对所有产尘高的出矿迎头增设辅助降尘水管，加强粉尘源头控制。与此同时，在出矿作业迎头等产尘区域关联进路巷道，添设通风设备，增加通风流量，改善局部通风不畅现场。该场安全环保室总体负责对各责任区落实综合防尘治理措施情况的检查、验证和考核，确保井下扬尘得到有效控制。

1 通风井的布置

某矿山已经具有4个不同的坑口，进风井分别设在浅部斜井和深部斜井，长叶坑口与大河滩坑口属于回风井。这4个坑口相对运输和人们活动都比较频繁，大河滩坑口、浅部的斜井、长叶坑口和一些井巷、地表沟通及采空区，漏风是很难受到阻止的，所以在风流的控制上比较麻烦，加上一些中段巷道由于常年受到地压的破坏漏风也相对比较严重。经技术人员的论证和现场勘查，设计出一套新鲜风的流动路程：大河滩坑口、浅部的斜井和深部的斜井三个通风井流出矿井，长叶坑口作为通风井的回风井。当新风流进所有的矿井的中段位置之后，就会向两边分送，在具体的需风段地区，容易形成高风压，不但风量相对较足，风质也比较好，当清洗完了整个工作面之后就会经过边界的回风天井流进具体的中段位置，然后逐一汇集到长叶坑口的多级盲斜井之后就会顺利地排出。 实践告诉我们矿山一个新的通风系统完全没有必要增加过多的构筑物和通风设施，只要把长叶斜井和指定中段贯通大约40m即可，另外对长叶工区和大河滩工区相连的坑道实施密闭，这样做了为了阻止回风段和进风段之间形成漏风或风流短路的现象。

2 矿井风阻、风量计算

参照《金属非金属矿山安全规程规程》的具体要求，矿井具体的需风量应该依据具体要求进行计算，并取运算结果中的最大值。首先：风量的计算都是以井下同时作业的最多人数进行计算，按照每人4m3/min的供给风量进行计算。其次：依照分项计算具体风量法对其进行准确的计算。

2.1 矿井需风量的计算

回采工作面的风量运算：根据通风以及排尘的风量、排尘的风速（通常情况下峒室型采场的最最小风速为0.15m/s ，掘进巷道和采场的最小风速为0.25m/s）、排除的炮烟计算，然后取其中的最大值作为整个回采工作面上的实际风量，所有的回采工作面的风量都是2.5m3/s；备用工作面的风量运算。考虑到不同矿山的具体生产管理的实际情况，同时结合具体井下的采场实际布置，备用的工作面通常都是不设计一些临时的密闭措施，所以，所有的备用工作面的风量设计通常都取1.5m3/s；掘进工作面的风量运算：矿井的采掘决定着掘进工作面的数量和分布，根据当前开拓采准巷道的断面，所有的掘进工作面的风量设计为1.5m3/s；硐室的风量运算：硐室并不是单独地占用风量，它与矿井的进风巷道是相互串联的，其对整个主风流是不存在任何的污染，所以不能计入整个矿井的风量。分项的运算总风量可以表达为：Q= K(Σn备q备 +Σn采q采+Σn硐q硐+Σn掘q掘+Σq其他n其他) 式中：

K为矿井的漏风系数，由于考虑到漏风的难以控制，取K=1.2；

q采为回采工作面的运算风量，m3/s；

n采为工作回采工作面的并发数，通常都是取6个；

q备为备用工作面的计算风量，m3/s；

n掘为同时工作的掘进工作面数量，取6个；

q掘为掘进工作面的计算风量，m3/s；

n备为回采工作面的备用数量，取2个；

q硐为硐室的计算风量，m3/s；

n硐为硐室的数量，取0个；

q其他为其他需风点的计算风量，m3/s ；

n其他为其他需风点的数量。将相应的数据代入具体的计算式，就可以得出矿井的具体风量：Q=32.4 m3/s。根据井下同一时间段作业人数的最大值300人进行计算，则所需风量的具体值为：Q=20m3/s。整个矿井的总风量也要取整个运算中的最大值，得出整个矿井所需风量为：Q=32.4m3/s。

2.2 矿井通风阻力计算

通常情况下，在主扇的服务期之内，伴随着中段和采掘工作面接替的不断变化，整个通风系统的实际总阻力也是随着不断地在变化。通常为了满足主扇在服务期限内能满足实际需要，同时达到较高的运转效率，根据矿井的采掘工作面和开拓布局接替进行是当地安排，对整个主扇服务期之内不是同一时期的系统总阻力的变化进行相应的分析，可以把矿井的通风分成两个不同的时期，即通风困难时期和容易时期。之后，再依据巷道参数和风量运算出整过过程的最大总阻力。沿着通风困难和容易时期的具体风流的路线，依次运算所有段的摩擦阻力，最后分别累计运算出困难和容易时期的总摩擦阻力。通风困难时期的总阻力：hmd=1.15h2=2 352Pa；通风容易时期的总阻力：hme= 1.15hl：1 823Pa。矿井通风容易时期和困难时期的阻力h1、h2分别为1 585.25Pa和 2 045.03Pa。

3 结论

矿井通风的目的是为矿井各用风场所提供足够的新鲜风量，保证作业空间良好的气候条件，冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘等。矿井通风状况的好坏，在很大程度上直接影响到矿井的安全生产、矿井的经济效益、矿井的稳产和高产及矿井灾害时期的应变能力等。本设计方案实施后，矿井通风系统的各项指标均将达到《金属非金属矿山安全规程》的要求，矿井主通风机运行稳定，风量、风压能满足井下各用风点的需风要求，井下各风支风流稳定，风流质量较高，风量分配合理，井下作业人员将告别通风改造前的那种恶劣的作业环境。

[1]吴超，等.矿井通风与空气调节[M].长沙：中南大学出版社，2008，10.

[2]王海宁，等.矿井风流流动与控制[M].北京：冶金工业出版社，2007，1.