机械化矿山多级机站通风系统优化与应用

王义海

（中国黄金集团夹皮沟矿业有限公司，吉林 桦甸 132411）

当今我国矿业开采工作正在朝着开采面积更大化，开采程度更深化的方向发展。对于作为矿井安全开采工作基础的通风工作，提出了更高的要求，多级机站的通风系统被更多地应用到矿山的开采工作中来。多级机站通风系统的特点是网络布局繁杂，需要安装大量的风机。对于风机如何选择变成了是一个问题，并且随着机械化应用的加深，矿井运输也越来越多地采用无轨运输的方式，这对于多级机站的通风系统造成了很多不良影响，严重威胁了井下工作人员的人身安全。本文通过对正在使用的某矿山多级机站通风系统存在问题的解析，利用数值模拟等科学方法，提出了解决方案[1，2]。

1 多级机站通风系统存在的问题

随着矿业开采工作的不断发展，通过现场调查和数据采集分析发现该矿山的多级风机机站目前存在较多问题，并且多级风机机站受自然因素的影响较大。

（1）缺少多级机站。通过调查发现，矿井下每个中段都缺少三级风机机站。三级风机机站的缺失的主要原因是由于机械化无轨运输的使用。中段三级风机机站通常会设计在副井石门和斜坡道等地方，采用的风机机站主要是巷道型。巷道型机站通常都带有绕道，无轨设备因此经常会对风门造成损坏，致使风机机站出现严重的风流循环的情况出现，很大程度地降低了风机机站的效率。因此，造成多级机站在该位置的大量缺少。

（2）井下的进风量很少。矿井实际的进风量不足设计要求的两成，供风量远远达不到生产安全进行的要求。主要是由于以下两方面的问题：①多数三级风机机站的安装不符合设计，无法提供设计要求的风量。②不同级别的机站因为存在风流循环的现象，造成机能的自我消耗，无法提供应有的效率。③个别相邻中段的盲斜坡道的辅扇安装失误，因此出现了反风的现象，使进风量降低。

（3）井下风质较差。风质较差的主要原因是污风没有及时排除，造成这一情况有以下几点问题：①盘区作业面没有采取有效手段去控制风流，使得新风回流，污风却无法排除。②中段有问题的区域回风井出现反风，污风被反风冲回作业面。③中段的盲斜坡道污风流窜。④新风被污染。

（4）风机的效率不高。风机的效率经过测试发现效率普遍低下，造成这一问题是由于风机机站内的风流循环造成的。风流循环的原因：个别机站损坏没有及时维修，造成风门无法关闭，丧失密闭作用。风门没有正确地安装，丧失密闭的作用。机站内缺少风墙且风门由于无轨设备无法经常关闭，丧失密闭作用。另外，由于风机的实际功率跟额定功率有较大的差距，风机的性能无法满足设计需要。并且，在实地检查中发现，机站风机的型号跟设计不符的情况也较易出现。以上三点原因，很大程度上降低了风机的效率。

（5）主井进风的危害。因为主井用于矿石的提升，在提升中不可避免地产生粉尘，并且产生粉尘的量很大。主井应该坚决地避免进风。如何避免主井进风是一大问题。①主井由于进风，使提升中产生的粉尘大量地进入井下中段，新鲜的风由副井进入井下但在中段被粉尘污染，严重影响井下作业工人的健康。②冬天，主井出现结冰的情况，主井的温度较低。冬季主井进风容易造成提升设备的损坏，影响主井的正常工作，带来安全隐患。

（6）没有构建完善的通风构建物。这一情况容易造成风流不稳。①开采现场的运输巷与回风巷有通道，并未做到风流控制，新风没有进入运输巷，由通道回到回风巷，使新风出现短路的情况。②机站损坏没有修理，造成风流大量循环。③密闭设施普遍不严密，很容易出现漏风的情况。

2 多级机站通风系统优化与应用

通过对实际矿上多级机站通风系统现存问题的分析，根据科学的理论基础和矿山的实际工作情况，提出了若干优化建议。建议在解决现有通风系统存在问题的同时，充分考虑了经济性，使得问题的解决能够做到真正地可行化。并且在方案的设计上应用了信息化技术的辅助，更能确保方案实施的准确性。

2.1 对于矿山矿井总风量的计算

根据矿山的实际产出和内部开采的分布特点，严格遵循矿井通风要求，对于矿井正常工作的总的通风量进行计算，并审查每个井口和主要风扇的供风能力，保证新鲜的风流可以满足工作面工作的需要。

（1）对于正常开采工作需风量的计算。《金属非金属地下矿山通风系统技术规范》（AQ2013.5-2008）为标准，将矿石开采工作中不同工序的需风量一一计算出来，得到准确的数值。首先得到井下在最忙碌的阶段的最大需风量是多少，因为实际情况中存在风量的损耗等情况，所以对于风量的分配一定不能出现不平衡的情况。然后根据最大需风量，并配合漏风系数能够得到总风量。对于得到的总风量进行检验，与年产万吨风量比对，看总风量的数值是否在检验范围内，看总风量是否符合。

（2）对于风量的分配工作。要充分考虑风量分配的均衡问题，风量分配的目的是确保满足不同中段对于风量的实际情况，并且考虑矿井中的一些其他因素问题，如设备产热等。不能对于风流过程中的损耗进行忽视，使实际的风量与方案不符，且数据需要认真记录。

2.2 多级机站通风系统的设计方案

多级机站通风系统的设计的目的是机站设计的优化和通风系统的优化，主要的设计内容包括以下几个方面：多级风机机站所用的风机型号的选择、机站的构建形式，如何对于矿井内的风流进行有效地控制，并且将相关参数输入到仿真软件中，模拟现实中的通风系统运行情况，对于设计的通风系统方案进行修改和优化，确保最终的设计方案的最优和最适。

2.3 仿真软件中的模拟

在使用模拟仿真软件的第一步，需要将现阶段的实际数据输入到系统中，看得到的结果是否与实际情况相符，如果计算结果基本吻合，证明模拟软件的模拟的正确性。模拟不同季节的实际情况，如在夏季，温度设定在27℃。分别将设计方案的各项数值输入到模拟软件中，用仿真模拟软件分析得出结果。查看软件中不同中段的进风量是否达到设计的要求，满足实际的需风量。该数据主要以主进风井和回风井的数值为准。结合软件数据，对现有方案进行修改。软件中各数据都应该大于需风量。

2.4 通过模拟软件实现技术的分析

为了满足实际的工作情况，应结合软件从风流的控制，风量的分配，机站位置的选取等几个方面进行技术分析。①风流的控制，通过采取不同的方式控制风流，从而满足盲斜坡道和每个中段对于进风量的要求。同时参考其他方面的数据。②对于风量的均衡分配。③机站建设后的风量数据是否满足要求。④风流的实际流向是否跟设计方案一致，不要出现回风现象。⑤考虑漏风的情况选取最优的密闭措施，达到数据上符合设计的要求。⑥在效果上，需要考虑总风量。根据实际的矿山开采情况，看原风机是否满足设计要求。如果不能满足可对于机站应用更新的技术，如用空气幕，通过改变风流来达到增加进风量和回风量的目的。或者考虑更换风机，用功率更大的风机提供能量。

2.5 结合矿山实际效益

对于机械化矿上多级机站通风系统的设计和改良，要结合所在矿山企业的实际情况，不能只是技术上的操作而忽略方案操作的经济性。主要考虑方案内容有关设备的购买价钱，建设施工的难易程度，成本施工周期，施工产生的具体花费等等。对于设计方案要结合井下的情况，合理控制费用。通过优化设计方案，达到费用的最优化控制。

2.6 方案的确定并实施

结合模拟软件的测算数据和实际的经济情况确定方案，要考虑通风的质量，风量分配的均衡，机站的设计和原有机站的重合度高，并领用新技术的引用解决一些较为旧技术无法解决的难题。

3 结束语

多级机站通风系统的优化与应用要通过标准对现有的系统进行评估，分析现有系统存在的问题。针对通风系统中设计难点，进行针对性地攻克。通过机站风机的加强，技术的革新来强化通风量，加强风流系统的控制，减少风流在传输过程中的损耗。通过仿真模拟软件对方案进行模拟演示，找出方案的不足。所有的设计不能脱离实际的经济效益，对于方案的选择要选择花费较小的方案，但是要注意不能对于方案妥协，一定要保障进风的质量。同时发现，新技术的能在减少资金投入的同时改善机站的性能。信息化的发展使得我们的生活更方便的同时，也为现实生产中提供了较大的便利。