礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性影響因素分析

羅鵬

【摘 要】作為地下礦井開采的呼吸機(jī)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性不僅影響著井下人員工作的順利進(jìn)行，在及時(shí)排除井下瓦斯等可燃易爆氣體，保證生產(chǎn)的安全方面也有著極為重大的作用。因此，在礦井設(shè)計(jì)與基礎(chǔ)建設(shè)、日常的安全管理方面切實(shí)保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性是礦井生產(chǎn)安全、持續(xù)、可靠進(jìn)行的重要保障。

【關(guān)鍵詞】礦井；通風(fēng)系統(tǒng)；可靠性；安全生產(chǎn)

隨著地下開采的不斷深入，地下礦井開采逐漸向大跨度、高縱深方向發(fā)展，但與此同時(shí)，也給礦下安全生產(chǎn)工作提出了新的要求，特別是在一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、地質(zhì)活動(dòng)相對(duì)頻繁、地層不穩(wěn)的礦井生產(chǎn)中，給排水、供配電、通風(fēng)、應(yīng)急、提升、通信系統(tǒng)的可靠性與否直接關(guān)系著井下生產(chǎn)的正常進(jìn)行甚至井下人員的生命安全。

一、礦井通風(fēng)的重要性

地下礦井的開采縱深一般都在一百米以上，作為一個(gè)相對(duì)封閉的地下空間，空氣質(zhì)量相對(duì)較差。

（一）氧含量較低

地下礦井的開采過程中可能在礦體中存在有大量的氣體及易揮發(fā)液體，如地下煤礦常存在著大量的瓦斯等氣體，部分煤層中甚至含有一定的輕組分石油。在開采過程中氣體大量擴(kuò)散進(jìn)入作業(yè)礦井中，引起井下氧含量濃度下降，影響作業(yè)人員的呼吸系統(tǒng)。

（二）粉塵濃度較高

地下開采時(shí)，在爆破、破碎、沖擊、挖掘過程中會(huì)產(chǎn)生大量的礦質(zhì)粉塵，彌漫在狹小的作業(yè)礦井內(nèi)。如金屬非金屬礦開采中的重金屬粉塵、煤礦開采中的煤粉等，極易進(jìn)入人的呼吸道，引起作業(yè)人員上呼吸道炎癥、塵肺、矽肺等職業(yè)病。

（三）有害氣體過多，危險(xiǎn)性過大

地下礦體在常年的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)發(fā)生氣化等多種理化反應(yīng)，形成大量有毒、有害氣體。比較重要的有煤層開采過程中的瓦斯氣體。在地下煤礦的開采中隨著煤層的開挖擴(kuò)散到礦井空氣中，一旦濃度達(dá)到限值，在一定點(diǎn)火能的作用下極容易發(fā)生井下爆炸事故，造成大量的人員傷亡。

因此，在地下礦井開采的過程中，利用先進(jìn)的設(shè)備持續(xù)可靠地進(jìn)行井下通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)井下空氣的及時(shí)置換是井下安全生產(chǎn)正常進(jìn)行的重要保證。

二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成

礦井通風(fēng)系統(tǒng)是利用風(fēng)機(jī)、風(fēng)井、風(fēng)巷（一般與開采、運(yùn)輸巷道共用）、通風(fēng)構(gòu)筑物、通風(fēng)儀表、可燃?xì)怏w檢測(cè)等機(jī)械設(shè)備組合的用以保證地下礦井供氧、降低可燃?xì)怏w濃度、改善地下空氣質(zhì)量的地下礦井開采配套系統(tǒng)。

（一）礦井通風(fēng)方式

地下礦井的通風(fēng)方式根據(jù)風(fēng)井的位置不同大致分為中央式通風(fēng)、對(duì)角式通風(fēng)、混合式通風(fēng)等三種。

1、中央式通風(fēng)

中央式通風(fēng)是指進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井大致位于井田走向的中央，中央式通風(fēng)又分為中央并列式和中央邊界式兩種形式。

2、對(duì)角式通風(fēng)

對(duì)角式通風(fēng)是指進(jìn)風(fēng)井位于井田中央，回風(fēng)井分別位于井田淺部走向兩翼邊界采區(qū)的中央，對(duì)角式通風(fēng)又分為兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式兩種形式。

3、混合式通風(fēng)

混合式通風(fēng)一般進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井由3個(gè)或3個(gè)以上井筒或斜井按（1）、（2）兩種方式組合而成，分為中央分列與對(duì)角混合式、中央并列與對(duì)角混合式、中央并列與中央分列混合式三種形式。

（二）礦井通風(fēng)方法

地下礦井通風(fēng)方法主要包括壓氣式、抽氣式和混合式三種。

1、壓氣式通風(fēng)

壓氣式通風(fēng)一般是利用風(fēng)機(jī)在風(fēng)巷進(jìn)口壓入氣體以實(shí)現(xiàn)井內(nèi)氣體置換的通風(fēng)方式，一般來講，該種方式對(duì)風(fēng)機(jī)的性能要求較高，較為耗費(fèi)電能，而且無法保證部分半通巷道的氣體流動(dòng)，但相對(duì)而言壓入氣體量大而且容易控制，在通巷中通風(fēng)質(zhì)量較好。

2、抽氣式通風(fēng)

抽氣式通風(fēng)是利用風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)將巷道內(nèi)氣體抽出以保證巷道內(nèi)氣體流動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)地下礦井系統(tǒng)內(nèi)的空氣流動(dòng)置換。相對(duì)而言，通巷內(nèi)的通風(fēng)量不如壓氣式，而且容易在通風(fēng)的過程中形成礦井內(nèi)氣壓過低，但對(duì)于部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜的半通巷道有著極好的通風(fēng)效果。

3、混合式通風(fēng)

混合式通風(fēng)是利用風(fēng)機(jī)采用抽氣式和壓氣式相結(jié)合的方式進(jìn)行通風(fēng)的通風(fēng)方法。一般布置時(shí)利用多個(gè)風(fēng)機(jī)分布在礦井不同地段，分別抽氣和壓氣，以實(shí)現(xiàn)井內(nèi)空氣的快速流動(dòng)，保證通風(fēng)質(zhì)量。

（三）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是風(fēng)機(jī)組成與布置、風(fēng)井設(shè)置、風(fēng)巷走向等的組成，是空氣在井內(nèi)流動(dòng)的主要控制走向，一般科學(xué)合理的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)盡可能根據(jù)礦脈走向、開采標(biāo)高、開采范圍、開采工程量及供配電系統(tǒng)等進(jìn)行設(shè)計(jì)與布置，以保證開采過程中能夠盡可能的實(shí)現(xiàn)井內(nèi)空氣的流動(dòng)與井上井下的空氣置換。

三、礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性影響因素分析

考量礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的主要技術(shù)指標(biāo)為通風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)流穩(wěn)定度等。地下礦井通風(fēng)中，能對(duì)通風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)流穩(wěn)定度產(chǎn)生影響的主要因素有通風(fēng)方式、風(fēng)機(jī)性能、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)等。

（一）通風(fēng)方式

無論采用中央式、對(duì)角式還是混合式通風(fēng)方式，最重要的一點(diǎn)就是要保證通風(fēng)巷道線路距離不要過長(zhǎng)。這是由于在井下流動(dòng)中，空氣會(huì)在巷道褶皺阻力以及轉(zhuǎn)向折流阻力減少動(dòng)能，造成風(fēng)壓下降，通風(fēng)能力下降。一般來講，在巷道走向復(fù)雜、巷道褶皺較多的礦井中，其同條件下的通風(fēng)質(zhì)量遠(yuǎn)不如直通巷道。這就需要在進(jìn)行通風(fēng)方式設(shè)計(jì)時(shí)，需要特別注意通風(fēng)風(fēng)流的距離，在空氣流動(dòng)阻力過大巷段增加一個(gè)或多個(gè)局扇以增加風(fēng)壓，保證通風(fēng)能力。

（二）風(fēng)機(jī)性能

風(fēng)機(jī)性能好壞是影響井下通風(fēng)質(zhì)量的一個(gè)重要因素。無論采用抽氣式還是壓氣式通風(fēng)方法，都需要風(fēng)機(jī)在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下高速運(yùn)轉(zhuǎn)增大或者減少局部地區(qū)風(fēng)壓以實(shí)現(xiàn)井下空氣流動(dòng)的目的。性能較好的風(fēng)機(jī)不僅能夠提供穩(wěn)定的風(fēng)壓，保證通風(fēng)風(fēng)速及風(fēng)流穩(wěn)定度，而且能夠極大地降低能耗，實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性；性能較差的風(fēng)機(jī)不僅不能保證提供穩(wěn)定的風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)空氣流動(dòng)，而且能耗較高，且在使用過程中常出現(xiàn)機(jī)械故障，影響通風(fēng)的正常進(jìn)行，給礦井生產(chǎn)帶來巨大的安全隱患，特別是在局部通風(fēng)方面，如果局扇性能過差，在使用過程中出現(xiàn)漏電、卡殼等現(xiàn)象，極容易成為誘導(dǎo)危險(xiǎn)事故的不安全因素。

（三）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置是影響井下通風(fēng)質(zhì)量的關(guān)鍵，也是井下通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置的難點(diǎn)所在。井下結(jié)構(gòu)受到礦脈走向、地層結(jié)構(gòu)、地質(zhì)運(yùn)動(dòng)、開采挖掘工作等的影響會(huì)變得異常復(fù)雜，常在各巷道存在各種枝杈、邊角、地質(zhì)斷構(gòu)帶等，使得井內(nèi)空氣流動(dòng)走向異常復(fù)雜，常出現(xiàn)折流、漏風(fēng)等現(xiàn)象，使得通風(fēng)質(zhì)量較差，通風(fēng)能耗增加。

因此，在對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，需要特別注意對(duì)地下礦井巷道復(fù)雜性的考量。在礦井開采過程中，如果發(fā)現(xiàn)井下空氣質(zhì)量較差，通風(fēng)質(zhì)量不高的情況時(shí)，應(yīng)該及時(shí)對(duì)廢棄巷道枝杈進(jìn)行封堵，對(duì)漏風(fēng)點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)折流現(xiàn)象嚴(yán)重的地段加附擋風(fēng)板等引導(dǎo)空氣的流動(dòng)方向。在情況特別嚴(yán)重的地段可以安裝幾臺(tái)局扇以改善井下通風(fēng)質(zhì)量。

結(jié)束語(yǔ)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性對(duì)于礦下安全生產(chǎn)工作具有著舉足輕重的意義，做好通風(fēng)設(shè)計(jì)、風(fēng)機(jī)布置、風(fēng)巷及風(fēng)機(jī)的維護(hù)與管理等工作是保證礦井通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)礦井生產(chǎn)的安全正常進(jìn)行，保障井下作業(yè)人員的人身安全的前提，需要得到充分的認(rèn)識(shí)與廣泛的關(guān)注。

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