有色金属矿井下通风系统检测研究

杨佳霖

（瑶岗仙矿业有限责任公司，湖南 郴州 424209）

矿山井下通风系统是矿山安全的重要组成部分，也是矿山基建开拓工程必备项目。矿山井下通风系统未形成时，不具备矿山安全开采基本条件。在矿井通风系统的管理中，通风系统检测作为了解井下通风系统风量分配、作业面空气环境、通风设备运转状态、调风控风设施利用程度、系统技术性经济性有效性的重要管理措施，在《金属非金属地下矿山通风安全技术规范》（AQ 2013-2008）［1］中有明确规定，包括通风系统测定的内容、仪器设备的选取、通风系统鉴定指标的计算以及合格标准数值。2022年2月，国家矿山安全监察局发布文件（矿安［2022］4号），将通风系统作为严格金属非金属矿山安全生产基本条件，要求通风系统每年进行一次检测，并根据检测结果及时调整完善通风系统。

1 有色金属矿井下通风系统检测目的

有色金属矿井下通风系统检测的目的是为了贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”方针，对矿井通风系统的运行状况进行测定，包括风量测定、阻力测定、主要通风设备运行工况测定、井下环境测定等多项内容，通过充分了解掌握矿井通风系统各个组成部分的完好程度以及运行状态，对有色金属矿山井下通风系统管理现状和运行效果进行量化鉴定评价，根据评价中存在的问题提出改善措施和对策，提高井下通风系统能力，为完善矿井通风系统提供科学依据。达到提高有色金属矿安全生产程度，改善有色金属矿作业面的工作环境的目的。

2 通风系统检测内容

根据通风技术规范的要求，通风系统检测内容可以分为现场检测及数据处理两大部分。

现场检测的工作内容有：

1.矿井空气成分（包括各种有毒有害气体）与矿内气候条件的检查。

2.各中段风量和风速的检查。

3.通风系统阻力的检查。

4.通风系统入风源空气含尘量的检测。

5.通风系统主要风机型号、运转工况的检查和辅扇、作业面局部通风工作情况的检查。

6.作业面风速风量检测。

7.通风系统主要通风井巷、通风构筑物完好程度及使用效果检查。

8.已完成作业区域通风密闭检查及消防系统的完好程度检查。

9.中段通风网络检查。

10.短路风、串联风、循环风检查等。

根据通风系统检测内容，所需设备见表1。

表1 通风系统检测所需设备一览表

数据处理工作内容有：

1.数据误差的计算及部分不合格数据的剔除。根据风网的三大定律，进行数据分析对比，一是可以了解通风系统检测的精确度；二是通过数据分析查找通风系统存在的不足。在风速测定中，由于断面风速存在梯度层，且受矿山生产设备行驶、人员移动、外界气象变化、自然风流干扰等影响，断面风速风向并不是稳定存在，对风速的检测需要每个断面多测几次（至少3次），计算中误差，偏差大于中误差3倍的数据剔除，剩下的数据计算断面平均风速。如果合乎条件的数据不足3个，则需要进行补充测量。

2.数据的比对分析。主要有：（1）主风路进、出风量对比。如进入主进风井的标准风量要等于主进风井分配出去的风量，衡量的标准是小于总量的5%，若差值过高，需重新测定；（2）进风量回风量对比。进入矿井的总进风量（标准风量）与总回风量（标准风量）平衡，对于开采年限长，采空区无密闭措施的矿山，进回风总量往往相差较多，需要分析原因，采取措施减少通风系统的漏风；（3）阻力测定的测定数值与计算数值进行对比，衡量的标准是小于计算数值的5%，若差值过高，需重新测定；（4）在地表统一主扇抽出式通风系统中，通风系统阻力测定数值与主扇负压进行对比。如排除自然风压的干扰，理论上地表统一主扇抽出式的通风系统中，主扇的负压即为通风系统的阻力，两者的差值不应超过5%。每个通风分区测一个完整线路；（5）与历史测定数据对比。通过对比，了解通风系统随生产需要的变动产生的差异，衡量通风系统管理的效率。

3.通风系统检测鉴定指标的计算。目前有七大通风系统鉴定指标包括：（1）风质合格率ηc；（2）风量（风速）合格率ηυ；（3）主扇装置效率ηf；（4）有效风量率ηu；（5）作业环境空气合格率ηk；（6）风量供需比β；（7）综合指标c。这些指标都需要使用一个有效时间段的现场测定数据进行计算求得。

3 通风系统检测过程

一个井下通风系统检测项目的全过程，从现场到达收集矿山基础资料开始，包括矿山初设资料；通风设备历年检测资料；矿山环境历年检测资料；矿山生产概况；通风系统服务范围内的各中段平面图；通风系统立体图；通风系统管理制度和措施等。通过研究矿山井下通风系统现状，对通风系统检测内容进行落实，制定合理的通风系统检测计划。检测计划经各方审核同意后，实施检测计划。对检测数据进行分析处理，编制通风系统检测报告。

在实施风速检测时，要注意风表的选择及使用。普通分支风路（作业点）风速较低，宜使用无启动风速要求的热敏式、热线式或热球式，主干风路风速高的位置，宜使用翼式、杯式风速表，在光线较强的区域，光电式翼式风表受干扰较大。测点的选择上，应尽量选择前后断面形状比较均匀或变化不大的直巷，其长度为：距离测点前大于等于三倍巷道直径（或水力直径），距离测点后约大于等于两倍巷道直径（或水力直径）。同时，在风量测点布置上还应满足以下要求：（1）所有地表主要回风口布置测点，用于计算全矿总排风量；（2）地表所有的进风口布置测点，测定进入的风量，用于计算全矿总进风量；（3）各中段内分风处布置测点，用于了解中段用风的分配情况；（4）了解中段作业场所及生产计划情况，计算作业面风速风量合格率、有效风量率等指标；（5）了解各作业场所空气环境，用于计算作业环境合格率；（6）了解全矿循环风和主要漏风点的风量情况；（7）了解主要回风风路控风调风设施现状，尤其已结束生产区域主回风区域密闭墙情况［2］。

在实施阻力测定时，根据测定的目的可以分为自然风压测定、线路阻力分布测定、重点分支阻力测定、线路摩擦阻力系数测定及局部阻力测定五种。根据测定目的的不同，现场情况的差异选择不同的测定方法，如直接法、间接法。测点布置需满足以下要求：（1）为了求得通风系统的阻力，一般选择通风系统的线路最长、阻力最大路线做为测定路线，因为线路最长或阻力最大路线上，控风调风等通风构筑物相对较少，测定人员的通过性好，有利于测定作业的开展；（2）测点间距离的布置应考虑测点间的压差，两点间的压差尽量不小于10～20 Pa，要选择在风流比较稳定的巷道内，应避免靠近井筒和风门；（3）为了求得通风系统的阻力系数，要求两个测点间无风流汇合、分岔，测点前后3 m的巷道内没有堆积物，巷道支护完好；（4）为了求得通风系统摩擦阻力系数，要选择不同类型、不同支护形式的典型巷道，如斜井、平巷、竖井、主回风井、采场通风行人井、分区通风井等，选择风量较大的井巷。

在实施通风系统主扇测定时，如风道风速高，人员进入困难，风速测定可选择热敏式（铂电阻）高速风表，在检查门或墙上钻孔（15 mm），将风表探杆伸入按照点测法进行测定，测完后钻孔使用柔性材料封堵，以备通风系统主扇压力测试或下回通风系统风速测试使用。

4 通风系统检测报告编制

通过对矿井通风系统现场测定数据的计算分析，结合《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423-2020）、《金属非金属地下矿山通风技术规范》（AQ 2013-2008），编制有色金属矿井下通风系统检测报告，内容有矿井通风系统检测计划、通风系统现状、矿山概况、原始检测数据、通风系统评价结果、存在问题及改进措施、计算分析结果等，还应包括：通风系统检测测点布置平面图（含通风系统检测风量风向），通风系统立体图（含通风系统检测风量、风向、测风站、主扇风机型号及运转工况、主要风路控风调风设施等），通风管理制度等［3-4］。

5 结 论

有色金属矿体存在矿脉赋存复杂、矿体多变、各矿条件不一的情况，其井下通风系统检测有着作业场所多且较为分散的特性，同时有色金属矿随着开采作业计划的不断更新，井下通风系统运行调整，作业环境始终处于一个动态变化之中，影响井下通风系统的因素多样，测定难度较其他矿种要高，现场测定及数据分析任务更为艰巨。为了更好的进行有色金属矿的通风系统检测工作，一是需要确保检测仪器的先进精确，便携省时；二是要确保检测作业动作规范，读数误差小；三是要周密组织，减少对生产的影响；四是精心分析，准确计算，得出通风系统相关鉴定指标数值；五是细心查找，发现通风系统存在的不足，制定合理的改进措施。