矿井通风安全管理及通风事故的防范措施

2022-11-22张显红

中国金属通报 2022年10期

张显红

当前随着我国社会经济的不断向前发展，人们在日常生活以及工业生产活动中，对于各种金属资源的需求量不断加大，因此对金属矿开采工作单位提出了更高的要求和标准，要求金属矿山开采工作单位必须要不断加强金属矿开采工作效率和质量，为社会提供更加充足的金属资源。但是在金属矿井下作业过程中会存在各种安全隐患问题，其中比较具有代表性的是金属矿井下通风安全问题。因为，国内大部分金属矿山安全基础薄弱，尤其是通风除尘管理和技术措施不到位，导致矿井下经常会聚集大量的有毒有害气体和粉尘，如果没有及时进行通风排放，对井下工作人员的人身安全和职业健康造成了严重威胁，同时也会造成金属矿山开采工作单位的大量经济损失，因此全面加强矿井通风安全技术的应用非常关键。以下以有色金属铅锌矿通风为例进行分析，结合矿区概况，对矿井通风问题进行探索。

1 矿区概况

矿区发现1 条铅锌矿体，赋存于二叠系下统甲黄沟群二段第五层（P1jh2-5）含石榴斜长黑云石英片岩与第六层（P1jh2-6）下部含石榴石钠长二云石英片岩间的层间断裂带中。矿体呈似层状，沿北西～南东向展布，构造简单，节理裂隙发育一般，基本无夹石分布，矿体未受后期构造破坏，厚度较稳定，有用组份分布较均匀，勘探类型为Ⅰ型。矿区累计查明资源储量（111b）+（122b）+（333）：矿石量348.4 万吨，根据矿体赋存情况及矿山开采现状，对3935 中段及其以上的矿体采用平硐开拓，并分别设置4250 中段（新建）、4200 中段（原有）、4170 中段（原有）、4130 中段（原有）、4060 中段（原有）、4000 中段（原有）、3935 中段（原有），各中段均与地表贯通；对3935 中段以下的矿体采用斜井开拓，斜井分两期进行掘进，一期对1#斜井进行延伸和掘进2#斜井，1#斜井自3935 中段延伸至3785 中段，2#斜井自3725 中段延伸至2475 中段，二期掘进3#斜井，3#斜井自3475 中段掘进至3275中段，各中段运输平巷通过石门与斜井连通。

2 矿井通风方式选择

本次矿区为高寒缺氧的高原地区，对于上部矿体整体的通风条件良好，但是对于中下段的通风工作由于难度相对较大，有效结合矿体的赋存条件以及人员结构工程情况，在设计工作当中通过使用抽出式机械通风方法，作为矿山的主要通风方式，对于局部地段通风条件较差的条件，可以根据矿山的现场工作情况，通过使用局部风扇来进行辅助通风。

2.1 通风系统

根据上述所设计的矿产开采开拓系统，在开采4060 中段及以上矿体过程中，通风系统选用的是单一对角式通风方法，即进入风路分裂在矿体结构的两翼区域，在开采4060 中段以下的矿体过程中，通风工作方法使用的是两翼对角式通风，即进风路设置在矿体的中间位置，回风路在矿体分裂在两侧区域，根据拟定的开拓运输系统，在开采4060 中段及以上位置矿体过程中，新鲜的空气通过各种中段，新鲜风流经各自中段平硐经过中段运输平巷到达开采工作面，清理工作面之后的污染空气，直接送入到上中段回风平巷当中，然后再经过端部主回风井直接排出地表。在开采4060 中段及以下中段矿体过程中，新鲜的风流通过PD6、PD7 运输到平硐进风，然后再通过斜井将其直接输送到中段运输平巷，最后再经过端部主回风井直接排到外部环境当中，在矿体的两翼位置分别设置主扇风机，1#主扇风机安装在矿体西翼的回风井出口处（该风机服务于矿山开采的整个时期）；2#主扇风机安装在矿体东翼的回风井出口处。

2.2 矿井通风需要的风量

矿山在开采上部矿体工作过程中，各中段均为明中段在开采下部矿体中各中段风流，通过斜井直接进入内部采厂，开掘通风天井作为出风口，回风道断面为三星拱形，根据万吨通风量计算和风速计算本次矿井开拓系统所需要的风量为：Q ＝Aq ；式中：Q －矿井所需总风量，m3/s ；A －矿井年产量，24×104t/a ；q －年产万吨耗风量，m3/s ；（按照矿山规模取2.5m3/s）Q ＝Aq=24×2.5 ＝60（m3/s）通过矿业工程软件矫正（校核参数取风阻系数0.015、空气密度取0.7kg/m3、大气压取65kPa进出口高差取平均值120m），该通风量和各工作面最高风速可满足矿山开采工程的通风要求。

2.3 通风设施及局部通风

2.3.1 1#主扇风机选型

安装的轴流风机规格为K45-4-No14 型轴流式扇风机2 台，一台备用一台开启。该型风机的技术参数如下：风机风量：35.7m3/s ～67.2m3/s；风机全压：1094Pa ～2099Pa；1 号主扇风机安装矿体西翼回风巷硐口附近。

2.3.2 2#主扇风机选型

2#主扇风机仍然选用K45-4-No14 型轴流式扇风机2 台，一备一用，2#主扇风机安装于矿体东翼回风巷硐口附近。

2.3.3 局部通风

考虑到独头巷道的掘进和改善矿井局部通风状况的需要，在每个掘进工作面、回采工作面可配置局扇进行辅助通风，矿山设计配备6 台局扇，用作局部通风的需要。根据需要，选择局扇的型号为：YBT60-1NO.5，该型号通风机的主要技术参数如下：功率5.5kW；风量：145m3/min ～225m3/min；全压：1200Pa ～250Pa。

2.4 矿井通风系统的合理选择与应用

在矿山井下开采工作过程中，矿井通风系统主要包含矿井通风网络、通风动力以及通风控制设备等几大重要组成部分。在实际工作过程中，通过矿井通风系统将地面以上的清新空气直接输送到矿井以下，将矿井内部的混浊性空气以及含有瓦斯的空气进行有效排除，防止出现瓦斯大量聚集问题，提高整个矿山井下作业环境的安全性和稳定性。对于矿井开发工作而言，通过矿井通风系统的使用，对保证整个采矿工作的安全性以及保证工作人员的人身安全有着至关重要的意义，是整个矿井开采工作不可缺少的重要组成部分。因此，在进行矿井通风系统的选择过程当中，必须要对各环节的通风设备以及相关控制系统进行合理选择，需要对进风井和回风井的设计方法进行确认，对送风系统的主扇工作方式以及安装地点进行设定。通常情况下，使用的是中央式对角式或者中央对角混合的设计方法，保证进风井和回风井的设计配置科学合理。根据矿井实际开采工作环境和开采规模大小，对送风量进行有效掌控。在实际供风工作当中，主要分为压入式、抽出式以及压抽混合等方法，需要对供风工作模式进行全面协调和优化，要充分保证整个通风系统的通风量符合井下通风工作的要求和标准，同时需要最大限度上降低通风系统的总工作量，进而可以实现整个通风系统的运行工作更加经济合理，保证井下工作环境的整体安全性。

3 合理选择矿井分制的管理工作方法

随着金属矿井下开采工作进行，矿井下巷道不断推进和更替，因此对于矿井通风工作也提出了更高的要求和标准。随着矿井的开采深度不断加大，对供风量的调节也提出了更高的要求和标准，通常情况下因为通风网络所匹配的各作业点、供风量无法充分满足内部作业环境的相关工作要求，因此需要采取必要的控制工作方法，对矿井以下供风量进行针对性调节和控制，进一步保证矿井下空气环境质量和安全性。在针对供风量调节和控制工作过程中，通常情况下将其划分为矿井总风量调节和矿井内部局部区域供风量调节，在针对矿井内部总共风量调节过程当中，相关工作人员通常情况下需要对单风机的实际转速以及叶片安装角度进行有效控制，对矿井内部的供风阻力大小进行全面判断和分析，局部通风量调节工作主要是通过提高风阻、降低风阻以及使用辅助通风机等方法来进行操作。

第一，提高风阻。调节方法主要是以供风过程中的阻力值大小作为主要的工作原理，通过在阻力相对较小的风路上增加阻力作用，使得整个供风回路受阻，实现风体的流向进行转变，保证矿井内部的供风阻力，可以实现一种动态平衡状态。根据矿井的安全开采工作要求和标准，对供风阻力大小进行有效控制。阻力分组调节工作方法是其中一种比较常用的调节方法，在巷道内部可以设置出多个风窗结构，保证风体流动的顺畅程度。

第二，辅助通风机供风调节工作方法，主要是利用在阻力相对较大的供风回路上使用辅助通风机设备进行安装和使用，供风过程中阻力大小实现一种均衡状态，以此来实现对供风量的有效调节。在供风回路上展开辅助通风机安装工作过程中不，需要提高风路上大风体压力大小，可以直接通过选择辅助通风机设备，保证供风回路上的供风阻力的有效控制。该项工作方法在整个供风工作流程比较简单，同时具有更高的操作可行性，同时这种供风方法整体操作流程比较简单，同时具有较高的可行性效果，整个施工效率相对较高。但是相比于其他两种调节工作方式相比，在整个管理工作的复杂性更强，同时安全性能有所偏低。

第三，全面加强瓦斯管理防止瓦斯过度聚集。金属矿井下工作面是金属矿开采工作中非常重要的作业场所，必须要具备充足的供风量，因此需要针对矿井通风系统进行科学合理的选择。在针对矿井通风量进行确定过程中，现阶段矿井内部主要使用的是机械式通风工作方法，在每一个金属矿开采工作面和不同的开采区域设计出单独的回风巷，以此来有效实现分区通风工作，但是在整个金属矿采掘工作面方面需要使用独立通风方法，因为掘进巷道在使用过程中具有较强的特殊性，因此需要通过使用全风压或者是使用局部通风机的方法来进行巷道内部的通风工作，有效保证巷道内部的空气环境质量。

4 矿井通风安全管理途径和相关防范工作措施

4.1 加强矿井通风和环境相关性研究

基于产业链的发展社会导向，对矿井通风安全管理工作加以全面落实，需要全面加强矿井通风和矿井下工作环境之间的相关性研究工作。具体而言，可以通过制定矿井通风与瓦斯灰尘等专项研究各个项目，有效保证通风系统和瓦斯安全防护处理工作的全面落实。经过相关矿产开采工作经验分析，可以看出通过建立起二者之间的信息数据库，同时使用大数据分析技术，对其中可能产生的各种风险性问题进行有效控制，有效结合以往矿产资源开采工作经验实施验证和分析，有效保证各项研究工作的全面落实，保证矿井通风安全管理工作的顺利开展。在矿井下安全通风管理工作当中，需要全面落实预防性管理工作模式，有效解决以往综合管理工作方法存在的不精确性问题，对于具体的金属矿井下环境影响因素的防范工作，需要对金属矿环境风险问题进行全面预防，并且经过专业的工作划分，在安全管理系统当中设置出必要的通风系统，并且有效做好针对性的管理工作，配合使用机电设备、地质预测技术、消防安全管理以及实施性监测与评估管理等各项工作，匹配相应的安全工作装置，保证实际工作过程中，可以通过工作岗位的合理划分，全面了解其中的各项安全管理工作任务，有效提高矿井通风预防性工作效果。

4.2 引入现代化人力资源管理工作方案

首先，在人才的培育工作方面，建议引入现代化人力资源管控工作方案，需要对矿井通风安全管理工作人员实施档案资料的全面分析，并且对不同工作岗位人员的工作职责进行明确划分，然后基于现阶段产业思维导向以及矿井通风安全管理工作要求，制定出更加科学全面的金属矿生产和管理工作机制，设立起矿井通风安全管理专题内容，同时在不同的专题内容条件下，根据不同的理论知识结构和理论图谱等，对管理业务以及相关技能实施专业化分类；其次，需要在专题培训工作过程中，有效建立起新型的人力资源档案，并且分析矿井通风安全管理工作内容，有效调整金属矿生产单位人力资源的构成形式，实施安全管理工作的分项进行，全面完成专业对于工程项目的建设与发展，有效保证金属矿井下通风管理工作的顺利进行。

4.3 转化技术及其拓展应用

现阶段，在金属矿井下开采工作过程中，需要对各种智能设备以及先进的诊断技术进行合理应用，有效保证金属矿井下通风安全管理工作质量和效果，保证技术研发工作成果快速转化，并且合理应用到矿井通风故障问题的诊断和处理工作当中。除此之外，还需要有效匹配和设置与影响通风安全管理工作的相关监测工作方案，保证技术研究成果在拓展工作过程中与金属矿井下安全管理内容之间相匹配，并且在资源优化配置工作基础之上，全面实现金属矿井下通风，安全管理工作质量。

4.4 优化井下监测点位

随着我国采矿行业的快速向前发展，矿山开采规模和深度都在不断上涨，因此对矿井下的通风工作质量安全性提出了更高的标准，如果矿山井下的通风系统存在缺陷，会直接造成井下通风量不足，对整个矿山开采工作形成了较大的安全隐患。尤其是在运用多级基站通风系统过程中，增加了系统管理工作的难度，同时在通风系统的优化设计工作中也存在诸多难点，如果单纯凭借传统的人工经验设计和管理工作方法，则整个通风系统的使用无法获得实质性进展，同时也无法充分满足整个矿山开采工作的相关要求。通过更加先进的计算机技术的应用，可以充分实现矿山井下通风系统的进一步优化管理与控制，可以提高通风系统供风的安全性与稳定性，保证整个矿山井下作业的稳定性。

4.5 矿井通风技术的选择区要做到科学合理

在矿井安全开采工作中对通风技术的选择至关重要，如果通风技术选择存在误差，会直接造成矿井在生产工作中产生各种安全事故。因此，在矿井的开采过程中，针对通风技术的选择必须要考虑到矿井内部的通风阻力大小，相关设计工作人员需要根据实际的测量工作参数，对矿山井下的通风条件进行有效判断，并且对矿井以下的通风阻力大小进行详细分析，以此来实现对通用系统的进一步优化和改进。针对矿井测量和通风工作中所产生的阻力参数，可以有效记录矿井内部风流阻力的真实大小，同时对通风阻力在不同区域的分布状况加以充分了解，根据所测得的相关数据和信息，对矿井通风工作存在的各种问题进行进一步改进和完善，有效保证矿井设计和矿井通风工作的实际状况相符合。