矿山井下通风自动化的改造

白鹏

摘 要：在矿井生产中，矿山井下通风应当属于不可缺少的重要部分。对井下作业进行全面的通风处理，从而为井下工作人员提供新鲜空气。由此可见，矿山井下通风的基本目标在排除粉尘与毒害性气体，在此基础上改善井下的整体气候状况。近些年来，自动化技术已经逐步融入了矿井生产中，与之相应的井下通风也有必要接受自动化改造。矿山井下施行自动化的通风改造，宗旨在于创造清洁且安全的矿山工作环境，确保井下工作人员拥有良好健康状况。为此对现阶段的矿山井下通风，应当明确自动化改造的基本思路及其内容；结合井下通风的真实状况，探求落实自动化通风改造的可行措施。

关键词：矿井下通风 自动化改造 具体措施

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（b）-0059-02

随着采煤行业整体规模的迅速扩大，矿山开采的作业面正在不断下移，井下采空区的总数也在逐渐增多。由此可见，现阶段的采掘工作已经延伸了作业面范围，因此，仅靠井下现有的通风设施很难符合井下通风的基本需求。情况严重时，未经改造的传统通风系统还可能导致污风循环或者风流短路，以至于无法迅速排出爆破作业中的烟雾[1]。矿山作业经常涉及到爆破作业，在爆破操作中很可能存在有毒气体；如果无法及时排出，有毒气体将会威胁井下工作人员本身的健康与安全。面对信息化与自动化的新形势，对于矿山通风的设施有必要进行全方位的改造；在完成自动化改造的前提下，才能从根源上保障矿山生产的实效性，确保为井下的正常生产提供了清洁空气。

1 自动化改造的基本思路

对于矿井通风体系而言，自动化改造指的是运用自动化的基本原理来改造现阶段的通风系统，增加新鲜气流的流入量，并且杜绝事故隐患。在微机操作的辅助下，对于井下通风就能进行全方位的综合改造。具体的措施为：矿井通风包含分区回风与集中进风的两个部分，其中的进风井设计为竖井，整个通风系统设计为抽出式的对角系统，分别包含了两翼回风、中央进风、南北侧的斜井通风等部分。开启通风系统之后，主斜坡道与副井就可以通入新鲜空气，新鲜气流带走了井底车场与工作面上方的灰尘与烟雾。此外，在地表可以安装轴流风机，运用对旋式的风机就可以抽出污风[2]。在通风网络的中段，设计了平行双巷道的通风方式。

从目前来看，各个行业的生产与日常生活中都不能缺少煤炭能源作为支撑。然而最近几年，各地矿井陆续增加了更多的采空区，与此同时也体现了采掘工作面的缓慢下移现象。面对这种现状，煤炭开采行业如果仍沿用传统通风措施，那么很难从根源上消除风流短路的隐患。这是因为，传统的井下通风缺少自动化控制，对于井下的污浊气流无法进行及时的排除。井下开采涉及到较多的爆破作业，因此埋下了矿井爆炸的隐患。矿井如果无法排除毒害性的炮烟或者其他气体，那么长期积累的有毒气体将会损伤健康乃至导致事故。因此，运用自动化的措施来改造矿井通风系統，这项措施具有可行性与必要性[3]。

2 现存的问题

经过科学测定可知，现阶段很多矿井都不具备优良的通风系统。针对采掘作业点而言，应当密切关注空气质量、通风参数、工作面通风量等相关指标；在综合判断的基础上，就能确定现阶段的通风参数是否符合最根本的安全指标。具体而言，矿山井下布置的通风系统仍暴露了如下弊端。

首先，矿井中段通入的新鲜空气不足，体现了较小的通风量。对于1 500 m左右的矿井中段而言，每秒钟只能送入4.2 m3左右的新鲜空气；而对于深度为1 300 m的中段矿井，每秒钟通入的空气总量为3.8 m3。由此可见，矿井中段很难符合最低限度的通风要求，中段采场的进风总量也相对较小。在这种状态下，井下空气混入了超标的一氧化碳、硫元素与氮元素等。情况严重时，某些矿井中段甚至超过了最大限度的有毒气体浓度。

其次，井下漏风的现状十分严重。某些矿井开采虽然送入了足够的新鲜空气，然而却表现为较大的漏风量，以至于降低了有效通入的风量。矿井之所以产生内部漏风，根源就在于大规模溜井的存在。这是因为，放矿溜井可以用来运输废弃石材与主要矿石，因此井下中段都设置了较大面积的溜井。这种状态下，新鲜气流还没有到达工作面，就被溜井带走了，从现状来看，很多矿井都设计了同时工作的作业面，受到分散作业的影响，很多新鲜气流就容易被浪费。此外，某些废弃的采煤巷道并没有进行封闭处理，因此也浪费了新鲜空气。

最后，井下环境的特殊性较强，工作面湿度与温度都相对较高。受到特殊环境影响，矿井通风总量很小，通风质量因此也受到限制，在较低风压的影响下，机械设备排放了过多的热量，然而通风系统却没有及时把热量带走。由于井下排风不畅，以至于很多工作面都超出了最高限度的标准生产温度，例如：某些工作面甚至超出了35 ℃的环境温度，同时可达85%或者更高的相对湿度。因此，矿山井下具有过高的温湿度，这种现状很可能会损伤健康，并且埋下安全威胁。

3 具体的改造措施

矿井通风系统包含了很多部分，对于复杂度较高的井下通风系统而言，如果要在较短时间段里完成自动化改造，其难度还是较大的。同时，井下通风系统也处于不停变化的状况下，在推行自动化改造时应当密切结合井下生产的真实状况，针对各项通风指标进行全方位的调整，例如：对于井下的风机运行工况有必要进行自动化调整，及时关闭废旧的巷道，此外，技术人员还可以在微机辅助下调整风机角度与风机位置。近些年，PDCA模式逐渐运用于井下通风改造，这种螺旋式的自动化管理模式有利于持续改善井下通风，确保符合理想的井下通风状态，具体来讲，优化井下通风的自动化措施应当包含以下几个方面。

3.1 优化通风布局

自动化改造的基本前提就在于优化整个的通风布局，全面调整现有的井下通风结构。依照自动化的流程，可以算出井下通风阻力，在此基础上选择适当的风量分配方式、通风方式与巷道布置方法，同时也要做好设备选型。具体在设计通风布局时，应当密切结合现阶段的矿井生产状况，对于矿床条件也要予以考虑。一般情况下，经过自动化改造后的井下通风可以设计为分区通风，在这之中包括竖向进风井、分区回风以及集中进风。相比于传统的井下通风模式，自动化改造后的井下通风具有更简单的通风网路，有利于控制风流量并且减小通风阻力，这是因为自动化改造缩短了通风的风路。

3.2 做好前期的设备选型

井下生产客观上需要运用自动式的通风设备。具体在设备选型时，应当优先选择平稳性与节能性较高的自动化设备，例如：针对矿用风机，应当致力于优化通风网路，在此基础上才能符合实效性与节能性的基本要求。从本质上讲，自动化的矿井通风关键就在于主扇工况、风量与通风阻力。具体在选择通风设备时，针对金属矿井有必要选择通风量较大的自动化风机，例如：DK型或者BD型的自动式送风机，这种类型的风机具有较低的风压。进行风机选型的要点在于保障持续性的运转，因此，电动机与主扇风机的规格与型号都应当相互匹配。在较短的时间段里，主扇风机就能实现反方向的运转。因此，自动化的通风设施可以维持长时间的持续运行，这样做符合了节能与高效的井下生产目标。

3.3 优化通风网路

相比于前期开采，中期与后期的矿井开采具有更强的复杂性，而与之相关的通风系统也变得更加复杂。这是由于，中后期的矿井开采涉及到更多的巷道串联，并联与串联的巷道总数也会陆续增多。在某些矿井中，年久失修的巷道很可能逐渐开裂或者增大断面，情况严重时还会出现巷道分叉的现象。这种状况下，巷道内部的通风阻力变得更高，通风网路也变得更复杂。由此可见，如果要在根源上消除巷道串风与漏风现象，那么有必要优化并且简化通风系统。对于井下通风需要强化监管，增设调节风扇与风门等更多的通风设施，为了杜绝风流短路或者污风串联等不良现象，应当视情况做好巷道封闭的工作，通过这种方式来改善矿井内部的通风状况，确保深部通风的顺利进行。

3.4 改善局部通风

矿井通风涉及到较复杂的部分，其中的局部通风构成了重要部分。在設计局部通风时，推行自动化改造应当符合现行的技术规范，对于局部性的井下通风进行全面优化。在改造时，应当致力于改造传统的通风设备，在因地制宜的前提下才能为人员健康提供基本保障。如果条件允许，企业可以选择湿式凿岩的技术措施，通过这种方式来降低吸尘量并且避免尘土飞散的现象。作为工作人员，本身也应当做好全方位的技术防控，例如：佩戴计量仪器用来检查实时性的健康状况。某些采场存在较大可能出现通风困难的状况，对此应当配置局部性的风扇。经过爆破操作后，应当及时喷水并且加强采掘工作面的通风处理。

4 结语

近些年来，各地开采矿山的深度都在逐步增加，在此过程中伴有工作面的扩大和推移。在矿山开采中，某些巷道经常出现贯通现象，采空区漏风以至于埋下了矿井通风的隐患。严重的情况下，矿井内部如果缺乏顺畅的通风那么还可能引发爆炸，进而威胁开采工作安全。从目前来看，某些矿山开采仍沿用主风扇作为通风设备，然而这类设备很可能受到自然通风导致的影响，因此无法体现更好的井下通风实效。为了加以改进，企业应当综合运用自动化的措施来完善井下通风，针对现阶段的各项通风设备都要落实自动化改造。在未来的实践中，企业及其技术人员还需要归纳经验，在此前提下提升矿井通风的整体水平提高。

参考文献

[1] 苏小杰.存在地表塌陷坑的老矿山井下通风系统优化改造研究[J].矿业工程，2015（1）：62-65.

[2] 马萃林.某有色金属矿山井下通风系统改造的设计[J].现代矿业，2014（2）：70-73，77.

[3] 石乃敏.某金属矿山井下通风系统优化改造与安全管理[J].科技通报，2013（11）：211-213.