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1、金属矿山通风系统优化与管理摘要：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，这对于矿山企业的发展是十分不利的，因 此企业必须将优化通风系统当作工作重点。鉴于此，文章对金属矿山通风系统存 在的问题及优化措施进行了研究，以供参考。关键词：金属矿山；通风系统；优化措施1金属矿山通风系统安全问题分析经过一段时间的快速发展，金属矿山通风系统已经不断建设和改造，取得了 一定的经验和成果，然而在实际的运行中，还是
2、能够发现有一些问题的存在，随 时会对矿井开采工作造成不必要的损失，问题主要体现在以下几个方面：（1） 在金属矿山的开采作业中，大多采用多中段同时进行的方式，并且在各个段落之 间缺少回风巷道，同时各开采段的施工采场的排列不能做到规范严格，井下爆破 完成后进行破碎施工频繁，所以就往往会导致各个施工段之间的空气相互交集， 烟气和灰尘交织，造成很严重的空气污染。（2）在一些施工开采段中，存在通 风管路不健全或者风量的调控能力不足的情况，因此就不能做到对各个施工段进 行空气的按需分配，并且对空气的有效利用率也相应下降。（3）金属矿山的开 采地点，大多分布在山区或丘陵地带，各个井口的高差较大、环境不同、气
3、流运 行状态不一，自然风的影响不同而造成井下气流方向多变。在通风系统主扇区作 用较弱的地方，受自然风的影响也就更大，特别在抽出式通风系统中如果没有辅 助风扇进行作用，就很可能在各个井口或入风口处形成气流的反流，使原本的入 风通道，产生了排出空气的效果。（4）金属矿山的作业方法，大多选用空场采 矿法，施工后产生大量的采空区不能得到及时的填补和密闭，在矿井内部的破碎 硐室等位置受到污染不能及时处理，使通风系统的入风口处受到污染而造成整个 系统空气质量的破坏。（5）通风系统主风扇区的硐室、扩散塔等通风构筑物的 气流动力不足，形成部分地区的流通阻力过大，使空气流通的能量消耗增加。（6）部分矿井存在空气
4、泄露情况，降低通风有效性。如在采用抽出式通风的矿 井中，空气沿着地面的塌陷及采空位置，直接进入通风系统回风道的空气在严重 时能够达到主风扇通风总量的一半，破坏了正常的循环规律。（7）缺少专业的 通风系统管理人员，不能合理的进行技术人员和管理人员的配置，或已经配置的 人员经验不足、专业水平低下等现象，无法达到通风系统安全运行的要求。2金属矿山通风系统优化措施2.1矿井需风量矿井需风量为各工作面需要的最大风量、需独立通风的硐室与其他需风量之 总和。矿井需风量计算方法有:按照井下最大班人数计算需风量；按照中小 型矿山万吨风量率计算需风量；按照各作业点需风量计算。一般选用其中一种 方法进行计算，用其他
5、方法进行校验，取其中最大值作为矿井总需风量。2.2矿井风阻矿井通风总阻力就是指巷道通风摩擦阻力加上局部阻力。局部阻力主要是指 通风路径上断面变化及阻碍物（巷道内堆存的材料、工具等）造成的通风阻力。据 相关经验，局部阻力是矿井通风摩擦阻力的10%15%。准确的井巷通风阻力计 算，采用通风网络计算比较复杂；简易的通风优化方法，可简化计算，一般采用 式（1）计算矿井通风巷道摩擦阻力。式中，hf为通风巷道摩擦阻力，Pa； R为井巷摩擦风阻，NS2/m8； a为通风 巷道摩擦阻力系数，NS2/m4； U为通风巷道的周界长度，m； L为巷道长度，m； S为巷道的过风断面积，m2； Q为巷道通过的风量，m3
6、/s。2.3矿井通风系统优化2.3.1矿井通风阻力优化矿井通风阻力优化就是减小巷道通风摩擦阻力和局部阻力，即减少风机做功， 节省用电，降低风机运转费用。根据矿井通风摩擦阻力计算公式，通风摩擦阻力 与井巷表面平整度有关，与巷道断面周长、巷道长度成比例关系，与巷道断面面 积成立方反比关系；当井巷摩擦风阻一定时，通风巷道摩擦阻力与风量成平方正 比关系。故在对矿井通风阻力进行优化时，主要有以下3种方法：（1）利用风 量对阻力的影响。根据hf=RQ2, Q=VS，当井巷摩擦风阻一定时，通风阻力与风 量成平方正比关系，与风速也成平方正比关系；故风量越大，风速越高，阻力越 大，需要风机做功越多，耗电越多。利
7、用风量对阻力影响进行优化，就是尽量利 用自然分风，减小风速，减小阻力，减少风机供风，节省用电。（2）利用通风 网络结构减小阻力。通风系统中尽量采用并联网路（即新鲜风流一进入总进风巷 道就进入各分支需风巷道，然后再在总回风巷道合流排出），少用串联；网路中 尽量利用自然分风，减小阻力。（3）尽量减小井巷摩擦阻力。巷道要平直顺滑， 尽量使风流风向与巷道延伸方向一致，避免由于风流速度及方向急剧变化，形成 局部风流紊乱，造成风流能量损失。根据公式R=aUL/S3，要减小井巷摩擦阻力， 通常采取的措施有:巷道断面变化时采取过渡段；巷道转弯时，采用合理的转 弯半径；清理巷道内的废弃物料，保持井巷表面平整光滑
8、；缩短通风路径 长度。2.3.2主扇风机工况优化（1）控制风机叶片安装角度。轴流风机的风量可随风机叶片角度的增减而 增减。主要原理:风机叶片安装角度小，单位时间转动时带动的空气阻力小，产生 的空气射流小、风量小、耗电小；反之，风机叶片安装角度大，单位时间转动时 带动的空气阻力大，产生的空气射流大、风量大，耗电多。（2）控制风机转速。 对同一台风机，当工作阻力不变时，风机风量比与风机转速比成正比，风压比与 转速比二次方成正比，轴功率比与风机转速比的三次方成正比。故可以控制风机 的转速控制风量增减，以减少或增加风量。但需注意的是，如转速增大过多，会 造成风机用电负荷过载，损毁电机。控制风机转速，可
9、以采用更换电机、双速电 机、改变传动比调速以及采用齿轮调速。2.3.3矿井通风网路优化调节风量随着采掘工作面推进及井巷的延伸，矿井的风阻、网路结构及所需的风量等 都在不断变化，因此，要及时进行风量调节，以满足各需风点风量。风量调节可 以使用辅扇风机、风窗、风门等对风量进行调节分风。调节分风在满足作业点需 风量前提下，要尽量遵循经济合理，尽量依靠自然分风。3保障金属矿山通风系统安全运行的措施综合以上各种在矿山通风系统中存在的安全问题进行考虑，提高矿山通风系 统的可靠性，就需要从多方面入手进行技术措施的完善，包括:人员、系统设置和 环境等因素。（1）不断完善矿山开采的各项系统，有效解决空气交互串联
10、、相 互污染的问题，矿山的运输、排水和通风都要以安全生产为目标，并且坚持始终， 建立相应的开拓系统，并保证正常运转。（2）尽量选用新型材料、设备和技术 工艺，进行通风系统各构筑部分的建设，保证通风动力系统的稳定运转，使开采 段落的空气压力保持平稳循环。（3）正确进行井下各个矿房的布置、选择适宜 的开采顺序，确定各结构的相关要素并妥善安置，因为在进行矿井地下开采时， 主要施工场地都聚集大量人员、并且事故多发场所也都分布在各矿房。最大限度 的减少空气泄漏，从而使通风系统的空气流通有效提高。（4）深入研究矿井通 风系统空气流通的运行规律，尤其是要关注在动力作用和热力作用下所造成的空 气流通变化和由此
11、带来的潜在危害，并且相应的进行有针对性的稳定空气流通手 段的研究。（5）矿井中的破碎硐室与放矿溜井也是治理污染的关键，要在充分 掌握其粉尘挥散规律的基础上制定合理的净化措施，如可以进行冲激式除尘器的 设置，不但能够有效降低粉尘深度，对矿井下气流质量也有很好的改善效果。（6）在日常生产中要随时关注对井下通风系统的检测，包括:通风网络、动力设 施和通风构筑物。不但要严格检测系统可靠性也要随时重视风流的稳定性。分析 其可靠性不仅要研究特定风路的气流量是否在规定范围也要重视风质的控制。（7）重视矿山通风系统专业管理人员的培训，做到专业适当、人员安置合理， 保证管理人员的职业素养，保证持证上岗。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， 同时强化其安全管理，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。参考文献：1 王海宁.极复杂矿井通风网络分析实践与经验J.金属矿山，2013（3）:135.2 王英敏.金属矿山通风节能适径与效益J.黄金，2011（5）:34.3 胡汉华.黄金矿山的通风系统改造问题探讨J.金属矿山，2010，21（3）： 129-130.
