金家灣礦山安全生產(chǎn)及通風(fēng)安全研究

馮溪陽

（云南國土資源職業(yè)學(xué)院，云南 玉溪 652501）

金家灣礦位于鹽津縣城東北36°方向，平距約13.2km，地處昭通市鹽津縣興隆鄉(xiāng)境內(nèi)。礦區(qū)有約1.8km的簡易公路與鹽津至興隆的縣鄉(xiāng)級公路相連，至鹽津縣城約20km，至昭通市公路里程約159km，交通較為方便。礦井現(xiàn)采用斜井開拓，核定生產(chǎn)能力50kt/a，為“五證”齊全的生產(chǎn)礦井。

1 金家灣礦井安全

1.1 概述

礦山安全避險包含監(jiān)測監(jiān)控、井下人員定位、井下緊急避險、礦井壓風(fēng)自救、礦井供水施救以及礦井通信聯(lián)絡(luò)這幾個主要方面。系統(tǒng)本身的操作，可以實現(xiàn)無需下井操作的要求，并且按照實時的數(shù)據(jù)，就可以做好調(diào)度指揮出現(xiàn)，在排除安全隱患的同時，還可以提升生產(chǎn)效率[1]。

1.2 礦井六大系統(tǒng)的設(shè)計及安裝

1.2.1 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)

礦井現(xiàn)安裝了KJ90NA型安全監(jiān)控系統(tǒng)，配備有甲烷傳感器；風(fēng)門開關(guān)傳感器；機電設(shè)備開停傳感器；負壓傳感器；風(fēng)速傳感器等[2]。

目前該監(jiān)控系統(tǒng)基本能滿足礦井現(xiàn)生產(chǎn)的需要。但根據(jù)采掘作業(yè)的變化，需對礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)整，即增加相應(yīng)的傳感器配置以滿足礦井安全生產(chǎn)需要。

1.2.2 井下人員定位系統(tǒng)

該礦井采用KJ128A型礦用人員管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用KJ128A-K2人員識別卡，遵循“統(tǒng)一發(fā)卡、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理”的原則，按準(zhǔn)許上崗人員和班組實行“一人一卡”制，該卡可視為“上崗憑證”或“井下準(zhǔn)入證”。讀卡分站分別安設(shè)在主井口、機車運輸平巷、總回風(fēng)巷、安全出口，對井下人員全方位檢測。

目前該人員定位系統(tǒng)基本能滿足礦井現(xiàn)生產(chǎn)的需要。但根據(jù)采掘作業(yè)的變化，需及時調(diào)整礦井人員定位系統(tǒng)，增加分站設(shè)置，礦井現(xiàn)有人員定位系統(tǒng)與緊急避險系統(tǒng)兼容。

1.2.3 礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

礦井在工業(yè)場地井口綜合樓調(diào)度室內(nèi)設(shè)置KTJ101型程控調(diào)度交換機一臺，該機容量為60門，配耦合器KTA106(A)型輸出，主要供井下和地面各生產(chǎn)部門使用?，F(xiàn)己分別安裝18部投入正常使用。地面主要安裝在重要設(shè)施和庫房、主要通風(fēng)機房、井口、調(diào)度室、各系統(tǒng)值班室、礦領(lǐng)導(dǎo)辦公室；井下主要安裝在井下值班室及采、掘工作面、各轉(zhuǎn)載點、井下變電所、爆破時人員集中地點以及重要經(jīng)常聯(lián)絡(luò)地點等主要地點。系統(tǒng)具有發(fā)布緊急通知和危險報警、求救功能。其中：井下安裝8臺；地面安裝5臺。

1.2.4 礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)

礦井地面工業(yè)場地內(nèi)設(shè)置有空氣壓縮站，站內(nèi)安設(shè)有2臺螺桿空氣壓縮機，其中一臺KS75型螺桿空氣壓縮機（排氣量20.0m3/min，排氣壓力0.8MPa），另一臺JKS110-8型螺桿空氣壓縮機（排氣量20m3/min，排氣壓力0.8MPa）。

在礦井采掘工作面安設(shè)有壓風(fēng)管路，并設(shè)置供氣閥門。壓風(fēng)設(shè)備、井下壓風(fēng)管網(wǎng)、自救設(shè)施的設(shè)置符合國家的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證在任何情況下，壓風(fēng)自救系統(tǒng)均具備施救功能[3]。

D89×4.5mm無縫鋼管作為供氣主管道，選用D76×4.0mm無縫鋼管作為支管[5]。

2 金家灣礦井通風(fēng)安全分析

2.1 概述

礦井共設(shè)計三個回風(fēng)井，即西回風(fēng)平硐、中回風(fēng)平硐、東回風(fēng)平硐。西回風(fēng)平硐位于礦區(qū)西南部，服務(wù)于五采區(qū)，服務(wù)年限1.7a；中回風(fēng)平硐位于礦區(qū)中南部，服務(wù)于一、三采區(qū)，服務(wù)年限4.0a；東回風(fēng)平硐位于礦井東南部，服務(wù)于二、三采區(qū)，服務(wù)年限4.6a。

表1 各種巷道和采礦工作面風(fēng)速表

2.2 礦井通風(fēng)方式與通風(fēng)系統(tǒng)的選擇

2.2.1 通風(fēng)方式

礦井采用分區(qū)式通風(fēng)方式。

2.2.2 通風(fēng)方法

礦井與鄰礦留設(shè)有邊界隔離礦柱，相互間無風(fēng)路聯(lián)系，設(shè)計選用管理方便、簡單，漏風(fēng)量小的抽出式通風(fēng)方法。

2.2.3 通風(fēng)系統(tǒng)

根據(jù)礦井的開拓部署及通風(fēng)方式，投產(chǎn)時新鮮風(fēng)流由主、副斜井進入，經(jīng)+771m行人石門（井底車場、頂板材料巷）、＋770m運輸大巷、一采區(qū)下車場、一采區(qū)軌道行人上山，經(jīng)區(qū)段運輸石門進入工作面軌道巷（運輸機巷）至工作面，污風(fēng)經(jīng)工作面回風(fēng)巷、回風(fēng)石門、回風(fēng)上山、+930m總回風(fēng)石門、中回風(fēng)平硐，通過中回風(fēng)平硐主要通風(fēng)機排出地面[4]。

回采工作面采用“E”型通風(fēng)，掘進工作面采用局部通風(fēng)機壓入式供風(fēng)。

2.3 總風(fēng)量的計算與風(fēng)量的分配

2.3.1 礦井總風(fēng)量計算

礦井風(fēng)量計算方法依據(jù)《采礦設(shè)計手冊》，按設(shè)計生產(chǎn)能力300kt/a，礦井初期及后期均為2個普通機械化開采工作面和3個掘進工作面及其它獨立通風(fēng)硐室和巷道進行配風(fēng)。本礦井為瓦斯礦井，設(shè)計采用分別法計算風(fēng)量。

2.3.2 礦井風(fēng)量分配和風(fēng)速校核

采礦工作面：配風(fēng)24.0m3/s，2個回采工作面配風(fēng)8.0m3/s，備用工作面配風(fēng)4.0m3/s；

掘進工作面：配風(fēng)24.0m3/s，3個掘進工作面配風(fēng)18.0m3/s，掘進工作面貫通期間備用一個掘進工作面風(fēng)量6.0m3/s；

硐室：配風(fēng)4.0m3/s；

其它巷道：配風(fēng)3.0m3/s；

合計：55.0m3/s。

井下各用風(fēng)地點的風(fēng)速見表1符合礦山安全規(guī)程第101條的規(guī)定。

2.4 礦井總風(fēng)壓及等積孔的計算

2.4.1 礦井風(fēng)壓計算

根據(jù)礦井開拓開采布置，通過分析、比較，一采區(qū)1131、1132工作面（首采工作面）生產(chǎn)時為中回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期，四采區(qū)1433、1434工作面生產(chǎn)時為中回風(fēng)平硐通風(fēng)困難時期；二采區(qū)1231、1232工作面生產(chǎn)時為東回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期，三采區(qū)1333、1334工作面生產(chǎn)時為東回風(fēng)平硐通風(fēng)困難時期；五采區(qū)1531、1532工作面生產(chǎn)時為西回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期，1533、1534工作面生產(chǎn)時為西回風(fēng)平硐通風(fēng)困難時期。

礦井工程性質(zhì)為資源整合技改工程，故局部阻力取同時期摩擦阻力的15%[5]。

經(jīng)計算，礦井中回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期阻力為462.1Pa，困難時期阻力為962.1Pa；東回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期阻力為471.5Pa，困難時期阻力為852.9P；西回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期阻力為795.4Pa，困難時期阻力為930.2P。

2.4.2 礦井等積孔

1.礦井通風(fēng)容易及困難時期的風(fēng)阻

1、中回風(fēng)平硐

2、東回風(fēng)平硐

3、西回風(fēng)平硐

2.礦井等積孔

1、中回風(fēng)平硐

1）通風(fēng)容易時期（投產(chǎn)時期）等積孔

2）通風(fēng)困難時期等積孔

2、東回風(fēng)平硐

1）通風(fēng)容易時期（投產(chǎn)時期）等積孔

2）通風(fēng)困難時期等積孔

3、西回風(fēng)平硐

1）通風(fēng)容易時期（投產(chǎn)時期）等積孔

2）通風(fēng)困難時期等積孔礦井。

上述計算結(jié)果表明，礦井中回風(fēng)平硐、東回風(fēng)平硐、西回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期（投產(chǎn)時期）、困難時期均屬小阻力

2.5 通風(fēng)設(shè)備的選擇

2.5.1 礦井主要扇風(fēng)機的選擇計算

1.主要通風(fēng)機風(fēng)量、靜壓和工作風(fēng)阻的計算

1、主要通風(fēng)機通過風(fēng)量計算

專用通風(fēng)井通風(fēng)設(shè)備及附屬裝置（包括風(fēng)道、風(fēng)門）計算風(fēng)量時采用的漏風(fēng)系數(shù)取1.05，則：

Qmin＝Q×K

式中：k——漏風(fēng)系數(shù)，取1.05。

Q容min＝55×1.05＝57.8(m3/s)

2、靜壓計算

1）礦井自然風(fēng)壓計算

礦井主斜井井口標(biāo)高＋936.027m，中回風(fēng)平硐井口標(biāo)高＋930.028m，其進、出風(fēng)井井口標(biāo)高差為5.999m；東回風(fēng)平硐井口標(biāo)高＋950.047m，其進、出風(fēng)井井口標(biāo)高差為14.020m，西回風(fēng)平硐井口標(biāo)高＋946.317m，其進、出風(fēng)井井口標(biāo)高差為10.290m，均小于100m；礦井開采深度中回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期為6m、通風(fēng)困難時時期為376m，東回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期為14m、通風(fēng)困難時時期為396m，西回風(fēng)平硐通風(fēng)容易時期為10m、通風(fēng)困難時時期為321m，均小于400m；按AQ1055-2008標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定，無需計算自然風(fēng)壓[2]。

2）靜壓計算

式中：hr.min——中風(fēng)井通風(fēng)容易時期最大通風(fēng)阻力，Pa；

hr.max——中風(fēng)井通風(fēng)困難時期最大通風(fēng)阻力，Pa；

hn——自然風(fēng)壓，Pa；

Δh——主要通風(fēng)機裝置各部分阻力，取150Pa。

（1）中回風(fēng)平硐

（2）東回風(fēng)平硐

（3）西回風(fēng)平硐

3）海拔高程校正

考慮海拔因素影響，對礦井風(fēng)壓進行校正。根據(jù)《采礦工程設(shè)計手冊》，按下式對礦井風(fēng)壓校正：

P0——地面井口大氣壓力，Pa，90623.7Pa；

H——正常條件下的礦井負壓，Pa。

3主要通風(fēng)機工作風(fēng)阻計算

1）中回風(fēng)平硐

（1）容易時期

（2）困難易時期

2）東回風(fēng)平硐

（1）容易時期

（2）困難易時期

3）西回風(fēng)平硐

（1）容易時期

（2）困難易時期

式中：Rmin——通風(fēng)容易時期主要通風(fēng)機工作風(fēng)阻，N·S2/m8；

Rmax——通風(fēng)困難時期主要通風(fēng)機工作風(fēng)阻，N·S2/

2.設(shè)備選型

根據(jù)前面風(fēng)量與靜壓計算結(jié)果、以上各類風(fēng)機的優(yōu)缺點比較以及礦井現(xiàn)有主要通風(fēng)設(shè)備情況，設(shè)計中回風(fēng)平硐、東回風(fēng)平硐、西回風(fēng)平硐通風(fēng)容易、困難時期均選用FBCDZ-17/2×110 (B)型礦用防爆軸流式通風(fēng)機。

2.5.2 總耗電量

該通風(fēng)機的電動機功率為2×110kw，通風(fēng)機的工作時間為24h，不得停止轉(zhuǎn)動，所以通風(fēng)機每天的耗電量為220×24＝5280度。

礦井的供電價格按0.45元/度計算，則主要通風(fēng)機的每天的用電成本為2376元，礦井主要通風(fēng)機的耗電量成本為2376÷1086.9＝2.18元/t。

3 結(jié)語

希望通過本文的分析，能夠?qū)鸺覟车V井的通風(fēng)與安全有一個全面的了解，經(jīng)過研究，只要能夠通過仔細的計算與分析，那么就能夠找到通風(fēng)的有效措施，同時也能夠確保整體的安全性。并且也希望通過本文的研究，能夠?qū)窈蟮V井通風(fēng)和安全的研究可以奠定良好的基礎(chǔ)條件，滿足礦山安全生產(chǎn)的要求。