庫啟賢

（四川鑫源礦業(yè)有限責任公司，四川 成都 610072）

近些年，由于各礦井的開采年限不斷增加，礦產資源逐漸減少，使得礦井開采深度越來越深，工作人員面對的生產條件變得愈加復雜，尤其是深層次的礦井通風阻力相對較大，如果企業(yè)在金屬礦開采過程中不能保證良好的井下通風條件，必然會提高井下生產危險程度，因此企業(yè)必須將優(yōu)化通風系統(tǒng)當作工作重點。

1 四川某礦業(yè)采礦工程概述

1.1 工程概況

金屬礦區(qū)位于青藏高原東部、橫斷山脈中部，地形延綿起伏，礦區(qū)地處高原、氣候寒冷、年平均氣溫15℃至-5℃，夏季最高氣溫達35.4℃，冬季最低氣溫-19.1℃，礦體走向為“近南北、傾向東”，傾角在75°至80°之間，礦體平均厚度為5.31m，是該礦業(yè)的主要開采目標。

1.2 通風條件

該金屬礦區(qū)屬于高山型礦床，復雜多樣的高原地理氣候，氣壓低、含氧量少、氣候干燥寒冷、溫差大、太陽輻射強烈、大風和大雪等極大地影響和制約著高海拔礦山地下開釆的正常生產。在正式開采工作中，該礦業(yè)在4100m以上的地方采用了壓入式通風方式，在4100m以下的地方使用了壓抽結合多級機站通風方式，加大了新鮮風的流動頻率，對提高礦山井下生產安全程度具有積極影響。

2 金屬礦山井下通風系統(tǒng)優(yōu)化研究

通風系統(tǒng)的主要作用是為金屬礦山井下生產工作提供新鮮空氣、稀釋有害氣體、排除粉塵等，能夠有效調節(jié)井下通風環(huán)境，有利于營造良好的工作環(huán)境，極大程度上保證了工作人員的生命健康安全。

2.1 通風系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

通過發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢對井下通風系統(tǒng)進行改造，將自動化技術、數(shù)字化技術、計算機技術與通風系統(tǒng)相結合，構建礦井通風三維仿真及決策系統(tǒng)，將風機動力變電監(jiān)測、風機運行參數(shù)與PLC自動控制，依托工業(yè)以太網、數(shù)字信號轉換模塊、復合模塊等[1]，形成礦井通風三維設計、通風網絡解算、三維通風仿真系統(tǒng)，用于通風系統(tǒng)優(yōu)化、除塵降溫、反風演習、以通風仿真為基礎的通風決策支持等領域，使用該系統(tǒng)可以幫助礦山企業(yè)進行合理的通風管理，節(jié)約通風成本，保障高海拔礦山資源的順利開釆具有重要意義。

（1）智能化系統(tǒng)管理。在對井下通風系統(tǒng)的軟件進行改造時，采用礦井通風三維仿真及決策系統(tǒng)，利用先進的計算機圖形、數(shù)據(jù)庫應用技術和虛擬現(xiàn)實技術，形成初步的三維通風系統(tǒng)圖，通過運行“風流模擬”，檢查風網運行是否正常。系統(tǒng)計算礦井總需風量及各中段的按需分配風量，適當設置構筑設施進行風量調節(jié)，系統(tǒng)進行網絡解算，得出各巷道通風阻力、通風風量、風阻等參數(shù)，確定需要優(yōu)化調節(jié)的巷道分支，以達到通風系統(tǒng)優(yōu)化改造目標。如金屬礦井下總風量估算，Q=AY（式中：Q—礦井總風量，m3/s；A—礦井年產量，100萬t/a；Y—萬噸耗風量，1.2m3/s～3.5m3/s（萬t），需總風量為120m3/s～350m3/s。依據(jù)實際采掘、回采作業(yè)量復核排煙、排塵所需風量，計算實際需風量114.44m3/s，風量供需比為1.2×1.1=1.32并對高原作業(yè)條件下井下進行增壓通風，進一步修正設計系數(shù)為1.22，實際需要風量215.01m3/s。井下各作業(yè)地點按照各進風風路自然分配的規(guī)律，各中段的采礦生產量均衡條件和《有色金屬礦山生產技術規(guī)程》風速要求分配風量，利用三維仿真及決策系統(tǒng)核算巷道通風阻力、各點風量等基礎數(shù)據(jù)。

（2）通風設施優(yōu)化。對井下通風系統(tǒng)進行優(yōu)化，為了保證其各項功能切實落實，需要對系統(tǒng)硬件進行優(yōu)化，采用多井進風南北兩翼回風冬季巖石預熱的壓抽混合通風系統(tǒng)方案，對壓入、抽出通風線路進行優(yōu)化改造，新掘專用進風井與各中段連通，解決各中段主要進風，新鮮風流經中段下盤運輸巷、穿脈到達各作業(yè)點，設立南北翼主回風井、中段上盤回風道，顯著提高通風系統(tǒng)回風量，消除原通風系統(tǒng)存在的盲區(qū)。合理利用冬季自然風壓Hn=342.54Pa、夏季自然風壓Hn=-206.04Pa影響值，選取合理變頻調控設備及風機[2]。

2.2 優(yōu)化礦井通風網絡

金屬礦山井下巷道主要采用并聯(lián)與串聯(lián)兩種方式相互連接，對于前者需要根據(jù)實際作業(yè)情況調節(jié)通風量，由于在該連接方式下風只能流過單個巷道，故而污染程度比較輕、風的利用率相對較高，極大程度上保證了施工作業(yè)區(qū)域的安全性；后者的優(yōu)點主要表現(xiàn)為風流大、風速快，但在具體使用中因為無法及時調節(jié)風量，所以容易形成相對嚴重的污染，若是發(fā)生連鎖反應便會降低井下巷道空氣質量。由此可知，在對礦井通風網絡進行優(yōu)化時，應優(yōu)先選用并聯(lián)連接方式，如此方能保證井下通風條件達標，降低巷道污染與漏風現(xiàn)象的發(fā)生率。

3 金屬礦山井下通風安全管理措施

3.1 提高信息化管理水平

制約井下通風安全的因素比較多，比如有害氣體、火災、爆炸等，企業(yè)只有對各影響因素有一個明確且深入的了解，才能有效提高安全隱患的防范水平，因此在信息技術與科學技術皆得到快速普及發(fā)展的當今社會，企業(yè)必須發(fā)揮相關技術的作用，切實提高井下通風環(huán)境的信息化管理水平。第一，增加資金與技術投入，對通風系統(tǒng)的硬件、軟件進行更新與完善，全面引進當代先進技術，重視自動化、智能化、數(shù)字化等技術的重要性，保證通風系統(tǒng)功能的全面落實；第二，企業(yè)可以安排專業(yè)人員攜帶專業(yè)設備對井下通風條件進行定期檢測，分析，為保證井下通風安全提供支持；第三，充分發(fā)揮GIS、GPS、RS等技術的應用價值，將其與通風系統(tǒng)相結合，對金屬礦山井下環(huán)境進行實時監(jiān)督與控制，有利于及時發(fā)現(xiàn)故障問題并在第一時間向有關人員示警，對維護工作人員生命安全、提高通風安全管理效果具有重要意義。

3.2 強化管理隊伍建設

對過去井下通風安全事故原因進行分析，可以發(fā)現(xiàn)人為因素是影響安全管理效果的主要因素，因而企業(yè)若想從根本上降低安全事故發(fā)生率，必須強化管理隊伍建設，培養(yǎng)綜合素質較高且復合能力較強的專業(yè)人才。首先，企業(yè)應保證井下通風安全管理隊伍的完整度，技術人員、數(shù)據(jù)分析人員、監(jiān)管人員必須就位，同時要求各方工作人員切實發(fā)揮自身專業(yè)能力，以此保證通風安全管理相關規(guī)范真正落到實處。其次，保證工作人員與崗位要求一致，有針對性地選聘與安排人才，只有與崗位真正契合的員工才能在遇到突發(fā)事故時快速做出反應，為創(chuàng)建安全的井下通風環(huán)境奠定基礎。

4 結語

綜上所述，通風系統(tǒng)作用能否充分發(fā)揮直接影響金屬礦山井下作業(yè)質量，若是井下通風條件比較差，必然會引發(fā)嚴重的安全事故，企業(yè)要對井下通風管理與生產安全管理予以高度重視，借助現(xiàn)代先進科學技術對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化和改造，以此增強系統(tǒng)的安全性與可靠性，進一步提高礦井抵御風險的能力。