地下金属矿山通风系统优化与安全管理探析

库启贤

（四川鑫源矿业有限责任公司，四川 成都 610072）

近些年，由于各矿井的开采年限不断增加，矿产资源逐渐减少，使得矿井开采深度越来越深，工作人员面对的生产条件变得愈加复杂，尤其是深层次的矿井通风阻力相对较大，如果企业在金属矿开采过程中不能保证良好的井下通风条件，必然会提高井下生产危险程度，因此企业必须将优化通风系统当作工作重点。

1 四川某矿业采矿工程概述

1.1 工程概况

金属矿区位于青藏高原东部、横断山脉中部，地形延绵起伏，矿区地处高原、气候寒冷、年平均气温15℃至-5℃，夏季最高气温达35.4℃，冬季最低气温-19.1℃，矿体走向为“近南北、倾向东”，倾角在75°至80°之间，矿体平均厚度为5.31m，是该矿业的主要开采目标。

1.2 通风条件

该金属矿区属于高山型矿床，复杂多样的高原地理气候，气压低、含氧量少、气候干燥寒冷、温差大、太阳辐射强烈、大风和大雪等极大地影响和制约着高海拔矿山地下开釆的正常生产。在正式开采工作中，该矿业在4100m以上的地方采用了压入式通风方式，在4100m以下的地方使用了压抽结合多级机站通风方式，加大了新鲜风的流动频率，对提高矿山井下生产安全程度具有积极影响。

2 金属矿山井下通风系统优化研究

通风系统的主要作用是为金属矿山井下生产工作提供新鲜空气、稀释有害气体、排除粉尘等，能够有效调节井下通风环境，有利于营造良好的工作环境，极大程度上保证了工作人员的生命健康安全。

2.1 通风系统优化改造方案

通过发挥信息技术的优势对井下通风系统进行改造，将自动化技术、数字化技术、计算机技术与通风系统相结合，构建矿井通风三维仿真及决策系统，将风机动力变电监测、风机运行参数与PLC自动控制，依托工业以太网、数字信号转换模块、复合模块等[1]，形成矿井通风三维设计、通风网络解算、三维通风仿真系统，用于通风系统优化、除尘降温、反风演习、以通风仿真为基础的通风决策支持等领域，使用该系统可以帮助矿山企业进行合理的通风管理，节约通风成本，保障高海拔矿山资源的顺利开釆具有重要意义。

（1）智能化系统管理。在对井下通风系统的软件进行改造时，采用矿井通风三维仿真及决策系统，利用先进的计算机图形、数据库应用技术和虚拟现实技术，形成初步的三维通风系统图，通过运行“风流模拟”，检查风网运行是否正常。系统计算矿井总需风量及各中段的按需分配风量，适当设置构筑设施进行风量调节，系统进行网络解算，得出各巷道通风阻力、通风风量、风阻等参数，确定需要优化调节的巷道分支，以达到通风系统优化改造目标。如金属矿井下总风量估算，Q=AY（式中：Q—矿井总风量，m3/s；A—矿井年产量，100万t/a；Y—万吨耗风量，1.2m3/s～3.5m3/s（万t），需总风量为120m3/s～350m3/s。依据实际采掘、回采作业量复核排烟、排尘所需风量，计算实际需风量114.44m³/s，风量供需比为1.2×1.1=1.32并对高原作业条件下井下进行增压通风，进一步修正设计系数为1.22，实际需要风量215.01m³/s。井下各作业地点按照各进风风路自然分配的规律，各中段的采矿生产量均衡条件和《有色金属矿山生产技术规程》风速要求分配风量，利用三维仿真及决策系统核算巷道通风阻力、各点风量等基础数据。

（2）通风设施优化。对井下通风系统进行优化，为了保证其各项功能切实落实，需要对系统硬件进行优化，采用多井进风南北两翼回风冬季岩石预热的压抽混合通风系统方案，对压入、抽出通风线路进行优化改造，新掘专用进风井与各中段连通，解决各中段主要进风，新鲜风流经中段下盘运输巷、穿脉到达各作业点，设立南北翼主回风井、中段上盘回风道，显著提高通风系统回风量，消除原通风系统存在的盲区。合理利用冬季自然风压Hn=342.54Pa、夏季自然风压Hn=-206.04Pa影响值，选取合理变频调控设备及风机[2]。

2.2 优化矿井通风网络

金属矿山井下巷道主要采用并联与串联两种方式相互连接，对于前者需要根据实际作业情况调节通风量，由于在该连接方式下风只能流过单个巷道，故而污染程度比较轻、风的利用率相对较高，极大程度上保证了施工作业区域的安全性；后者的优点主要表现为风流大、风速快，但在具体使用中因为无法及时调节风量，所以容易形成相对严重的污染，若是发生连锁反应便会降低井下巷道空气质量。由此可知，在对矿井通风网络进行优化时，应优先选用并联连接方式，如此方能保证井下通风条件达标，降低巷道污染与漏风现象的发生率。

3 金属矿山井下通风安全管理措施

3.1 提高信息化管理水平

制约井下通风安全的因素比较多，比如有害气体、火灾、爆炸等，企业只有对各影响因素有一个明确且深入的了解，才能有效提高安全隐患的防范水平，因此在信息技术与科学技术皆得到快速普及发展的当今社会，企业必须发挥相关技术的作用，切实提高井下通风环境的信息化管理水平。第一，增加资金与技术投入，对通风系统的硬件、软件进行更新与完善，全面引进当代先进技术，重视自动化、智能化、数字化等技术的重要性，保证通风系统功能的全面落实；第二，企业可以安排专业人员携带专业设备对井下通风条件进行定期检测，分析，为保证井下通风安全提供支持；第三，充分发挥GIS、GPS、RS等技术的应用价值，将其与通风系统相结合，对金属矿山井下环境进行实时监督与控制，有利于及时发现故障问题并在第一时间向有关人员示警，对维护工作人员生命安全、提高通风安全管理效果具有重要意义。

3.2 强化管理队伍建设

对过去井下通风安全事故原因进行分析，可以发现人为因素是影响安全管理效果的主要因素，因而企业若想从根本上降低安全事故发生率，必须强化管理队伍建设，培养综合素质较高且复合能力较强的专业人才。首先，企业应保证井下通风安全管理队伍的完整度，技术人员、数据分析人员、监管人员必须就位，同时要求各方工作人员切实发挥自身专业能力，以此保证通风安全管理相关规范真正落到实处。其次，保证工作人员与岗位要求一致，有针对性地选聘与安排人才，只有与岗位真正契合的员工才能在遇到突发事故时快速做出反应，为创建安全的井下通风环境奠定基础。

4 结语

综上所述，通风系统作用能否充分发挥直接影响金属矿山井下作业质量，若是井下通风条件比较差，必然会引发严重的安全事故，企业要对井下通风管理与生产安全管理予以高度重视，借助现代先进科学技术对通风系统进行优化和改造，以此增强系统的安全性与可靠性，进一步提高矿井抵御风险的能力。