凡口铅锌矿井下通风系统可靠性分析及优化

李方波

（中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿， 广东 韶关市 512325）

凡口铅锌矿井下通风系统可靠性分析及优化

李方波

（中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿， 广东 韶关市 512325）

介绍凡口铅锌矿井下通风系统组成及其相互关系，阐述了通风系统的可靠性内涵。通过分析影响通风系统可靠性的各个因素，结合凡口铅锌矿的实际情况，对提高通风系统可靠性提出一些优化建议。以加强对井下通风系统管理，提高井下通风系统的可靠性，创造良好的井下作业环境，防止因通风系统原因造成安全事故。

通风系统；可靠性分析；系统优化；凡口铅锌矿

近几年来，我国地下矿山发生中毒、窒息事故及死亡人数总体呈上升趋势，井下通风问题成为矿山安全生产、职业健康的主要威胁之一。随着凡口铅锌矿年产18万t铅锌金属量计划的实施，井下开采强度进一步加大，井下通风系统的可靠性较以前显得更加重要。本文结合凡口铅锌矿的实际情况，对影响井下通风系统可靠性的主要因素作出分析，对提高通风系统可靠性提出一些优化建议。

1 井下通风系统概述

凡口铅锌矿区处于曲江－仁化构造盆地北缘，属于亚热带湿润季风气候，矿石类型以块状黄铁铅锌矿石为主，均为硫化矿。井下作业中段22个，中段南北走向最长在1700m以上，井深近900m。凡口铅锌矿由位于矿床中部的老副井、新副井、主斜坡道、狮岭天井以及小斜井、东提升井进风，通过位于矿床东部的东风井、南部的老南风井、新南风井回风，属于中央进风、两翼抽风的对角式通风系统。中段采用平行双巷式通风网络，通过各中段回风巷及若干调配井接力回风，主要通过自然风压和3个主回风井口的主扇风机抽出。

井下通风系统服务范围较大，通风路线长，网络复杂，风量分配调节困难。很多溜井、措施井、采场天井集中在一条川脉，分段平巷溜井、措施井相互交错，回风井巷、通风设备、构筑物等较多，存在很多人为因素影响，监管困难。矿石含硫高，易氧化散热，地压、地热影响十分明显，无轨设备散热大，导致工作面温度极高。矿石转运中倒矿冲击极易产生矿尘，防尘难度大；盘区作业点过于集中，开拓与回采同时进行，放炮等作业关系协调困难，相互影响大，通风调节困难。深部区域风量不足，使得全矿的需风量很大，全矿通风能耗极大。另外通风系统经过多次扩产改造，整个通风系统相当复杂。

2 影响因素及可靠性分析

2.1 通风系统的可靠性内涵

井下通风系统的可靠性是指：井下通风系统在规定的条件下和时间内完成井下通风任务的能力。井下通风系统的可靠性高低，不仅与风流的稳定性相关，而且跟其他诸多因素相关。例如作业点的风量、风速、风流质量和温度，防灾救灾能力等等。如果系统风流稳定，但不能给各个需风地点创造良好的井下气候条件，或者某些需风点的风量不够，则不能完成到井下通风的任务，这样的通风系统是不可靠的。换句话说，井下通风系统是稳定的，它不一定是可靠的，但可靠的一定是稳定的。只有在规定的条件下和规定的时间内，各项指标都能达到，才能称之为完成规定的功能，否则称之为“故障”或者“失效”。

可靠度是系统在规定的条件下和时间内完成规定功能的概率，是时间t的函数，常用R（t）表示。

2.2 可靠性影响因素

根据以上可靠性内涵及定义来看，影响井下通风系统可靠性的因素主要有：通风方式，通风方法，通风网络，风路的走向及变化，通风动力，扇风机的运行状况，自然风压的作用，通风构筑物性能，风流调节设施运行的稳定性，通风巷道的几何形状及尺寸，通风管理环境（通风系统的管理者、决策者、维护人员及接触者，以及由他们所引起的行为结果，如组织管理和各种规章制度等），监控监测，灾变时的应变能力，风流热力学因子，风流含尘量及其分布情况，设备运行引起风压的变化，以及井下这个大系统和外部环境影响等。

2.3 通风系统中“人”的可靠性

影响通风系统可靠性的人可以分为：负责实施通风系统维护的通风工，通风系统的直接管理者，通风系统的相关管理者，通风系统的接触者。他们的行为结果都会影响通风系统的可靠性。

通风系统的日常检查和维护主要由井下通风工直接承担。如他们作业时的生理和心理状态不佳，责任心不强，则对安排的工作会大打折扣，且由于操作熟练程度、技术水平等诸多因素，检查发现问题未能及时处理，或者整改落实不到位，直接影响到他们对通风系统日常检查和维护的效果。

通风系统的直接管理者主要承担通风系统的管理以及通风工的管理。对通风工的管理，就是要通过各种管理手段提高通风工作业的效率；对通风系统的管理就是要做好通风系统检查、调整分配和完善，确保通风系统的有效运行。

通风系统的相关管理者主要承担通风系统的组织管理和各种规章制度制定和贯彻落实等。提高对井下通风安全的认识，加大井下通风管理投入，加大通风设施的优化配置、开发与更新，拓展技术培训和实践，不断提高通风系统的可靠性。

通风系统的接触者是指在日常作业活动中会接触到通风系统的人，他们的行为动作会影响到通风系统的可靠性。例如通过风门没有关闭，关停标明严禁停机的风机，撞坏风机、风墙等。

人的可靠性受心理、能力、素质、技能水平、管理等因素，还有人的大脑意识水平等因素，都会影响人的操作维护、判断处理、管理决策，导致人的一些失误，以及不安全的行为动作，进而影响通风系统的可靠性。

2.4 通风系统中“机”的可靠性

对于通风系统中的“机”，若将通风方式，通风方法，通风网络，风路的走向及变化等各子系统的可靠度分别记为R1、R2、R3……Rn，对于串联系统，通风系统的可靠度等于每个要素可靠度之积：

所以要努力提高通风系统中各子系统的自身可靠性，例如提高主通风机的稳定运行，保证风路的稳定，减小灵敏度，提高通风构筑物的砌筑质量，尽量减少通风设备、设施数量等。

所以对于部分对通风系统影响较大的关键设备设施，采取双重保险措施。例如对易引起风流短路的风墙都砌筑两道，部分区域采用局扇确保风向稳定等。通风系统是各子系统经过串并联混合组成的复杂系统，当m个并联系统构成n个串联系统时，则系统可靠度为：Rm（t）＝［1－（1－R）m］n。

若用Rh表示人的可靠度，Rm表示机的可靠度，则通风系统的可靠度为：R风＝Rh×Rm。

由于可靠度都是小于1，由此可见，即使单纯提高某一项的可靠度而另一项不变，那么系统的总体可靠性仍然得不到明显改善；反之若其中一个可靠度降低，则系统的总体可靠度比任一个单项的可靠度更低。所以要提高系统的可靠性，就要找出薄弱环节，并且要综合考虑，多管齐下，全面提高。

3 通风系统可靠性提高及优化措施

（1）根据国家有关规定计算井下生产最大需风量，由此安排每班井下供风点的个数，做好盘区回采的规划及协调统筹。保证通风系统拥有满足井下安全生产的足够动力，确保主扇、辅扇风机长期可靠运行，并利用好自然风压。

（2）优化、简化通风网络，理顺进、回风风路，对一些穿脉、溜井、措施井进行规划封闭和控制，减少新鲜风通过溜井、措施井形成有害角联；保证进风尽可能从主巷和大斜坡道直接进入分段平巷，再进入采场，减少风路的调控难度和交错影响。

（3）3个主回风井都是利用多段天井接力回风，回风段阻力大。合理利用好局扇与辅扇辅助通风，正确使用通风动力，平衡风压；多装辅扇，少装局扇。对于深部或部分通风困难区域应采用多级扇接力，减少系统阻力，确保回风井、巷有足够的负压，减少系统反风，提高风流的稳定性，减小井下通风阻力。

（4）提高通风设备、设施的安装质量及可靠性，减少因功能失效导致系统不稳定。合理布置通风设施和通风构筑物，对易引起风流短路的风墙都砌筑两道；选择可靠性高的设备，并做好日常检查和维护保养；设施构筑要结构严密、坚固，提高阻断风流构筑物的漏风率，减小通过风流构筑物的通风阻力，例如风桥两边风道变化要平缓，两边的台阶改成平滑面，中间留一条够人员行走的台阶即可；增加调节风窗对风量的调控能力，同时尽量减少通风构筑物数量，有效减少跑风、漏风，并提高系统的稳定性。

（5）对部分开采强度较大、高硫采场、地热大、柴油设备散热、机电设备散热大的作业点，供风量在计算及现场调控时应考虑适当高于规程要求，加大其通风，确保风流的质量及井下气候条件。

（6）做好井下爆破作业管理、放炮协调及清岗、站岗，严控炮烟走向，杜绝炮烟等有毒有害气体中毒；加大通风系统监管。对损坏通风设施、违反通风管理的要严肃处罚，以铁的纪律保障通风系统的可靠性。

（7）实行精细化管理、标准化作业。哪怕是一点漏风都要去努力控制，风向的一点细微变化都应该将其风险最大化来对待；查漏补缺，居安思危，树立忧患意识和高度的责任心，降低通风系统存在的风险。安全标准化作业就是要求日常工作制度化、标准化、规范化，减少人为因素造成的影响，制定各项通风管理、作业标准，将精细化管理的要求落实到具体的工作中。实行“PDCA循环”持续改进，不断努力提高通风系统的管理效率。

（8）提高人员的素质和操作技能，定期组织理论和操作培训，并制定考核标准。提高通风设备设施安装、维护、检查的质量，根据标准化、规范化要求切实落实通风系统的检查、维护、调整控制。

（9）采取非严格形式的分区通风。根据几个主要进、回风井的布置，可以将井下狮岭上部、狮岭深部、狮岭南和金星岭区域采取分区通风，回风子系统可以对目前3个主回风井负担区域进行部分调整，形成非严格的独立回风，尽可能采取独立断开控制，以减少相互之间的调控影响。例如在狮岭南区域实行东、西回风巷分开做闸板门进行分别调控，减少3个主回风井中段石门的开放数量，例如金星岭回风集中到－200m，东风井只要开放－200m一个石门给金星岭区域回风即可。对于进风子系统，将各个进风井如同回风系统一样实行负担范围划分，可以考虑将新副井作为深部主要进风井，老副井作为东区和狮岭盘区主要进风井，狮岭天井作为狮岭南区域主要进风井，小斜井、东提升井等主要作为东区进风井。大斜坡道因为运输影响进风量只能到达－240m中段上下，－240m中段以下用来作为各个区域进风的平衡调节，尽可能减少大斜坡道长距离进风导致区域之间的相互影响，其他各个区域进风量尽量减少相互影响，以达到分区进风的目的。相互进回风不相互影响，一个子系统出现异常，不会影响到其他子系统，使影响最小化，可靠性最大化。

（10）增强通风系统的防灾救灾能力，定期检验防灾救灾应急能力。开展通风系统安全监控监测，防止因井下通风原因造成安全事故或扩大灾情。完善落实通风防尘八字方针，做好井下主要产尘点的粉尘控制，合理设计局部净化系统，采取防止风流污染的措施。

4 结 语

井下通风系统的可靠性研究是一项复杂的系统工程，不能只考虑“人”的因素或者“机”的因素，必须要找出薄弱环节，综合各方面因素，采取多种措施，才能得到有效提高。通过分析研究影响通风系统可靠性的各因素，结合凡口铅锌矿生产实际和技术水平，针对性地采取一些可行的安全技术措施，对系统进行优化提升，实施合理科学的管理，提高井下通风的效率和通风系统的可靠性，创造良好的井下作业环境，防止因通风系统原因造成安全事故，保障井下安全生产的顺利进行，无疑具有重要的现实意义。

［1］ 吴 超.矿井通风与空气调节［M］.长沙：中南大学出版社，2008.

［2］ 欧阳文昭，廖可兵.安全人机工程学［M］.北京：煤炭工业出版社，2002.

［3］ AQ2013.金属非金属地下矿山通风技术规范［S］.

［4］ 陶树银，熊正明，程 哲，等.金属矿山矿井通风系统优化研究［J］.矿业研究与开发，2012，32（2）：58－60，83.

2012－06－12）

李方波（1985－），男，贵州独山县人，注册安全工程师，从事矿山井下通风安全管理工作。