多分区复杂矿井通风系统优化研究及对策分析

陈 旭

（长春黄金设计院有限公司，吉林 长春 130012）

该矿是80年代早期勘探的特大型繁琐矽卡岩型钨矿井。初期这个区域创建了上十个以Pb、Zn、Mo、Bi等为主开挖矿井的零散矿山资源开采区，设立的矿权数量有14个，实际建完矿山十四座，后期整合为5个矿段3个工区。

1 矿井通风系统介绍

从矿井地貌分布情况来看，经常受到多方面因素的影响，通过相关分析得出影响因素表现为岩性分布地质构造情况和地表水划分等，因为地形变化程度非常大，本身属于侵蚀类型的故障，因此形成了低山丘陵类型，对于此项区域来讲，本身有着温带过渡性气候特征,年均气候极为温暖，气候温度表现为17.4℃～19.3℃。每年2月温度很低，月平均温度5.8℃～10.3℃，最低是零下6℃。7～8月份温度较高，月平均温度是28.9℃～30.6℃，且常常产生短时间酷暑，最高达到37.3℃～38.9℃。以某金属矿为例，该矿通过整合之后，形成了集多井筒、多性能、多分区开挖为一体的超大型矿井，同时还包含了多回风井回风等分区通风系统，重点是南区340m之下、南区340m以上及北侧等多种类型的分区通风结构，结合该项结构实际情况来看，分区通风结构虽然有着一定的独立性特征，不过本身也存在着密切的联系，这就要求各项领域既要管理本区的入回风，也要管理其余部分入、回风[1]。

整合好之后，该矿井通风结构表现出以下显著特征：

（1）整合好后，出现新的通风结构，该矿也实施提产扩能改造。井底要增添许多专业面，回采区域扩大，通风结构服务范围也将扩大，井底通风结构变得越来越繁琐。传统的通风结构分区服务形式已无法符合整合之后的通风管控需求。

（2）整合完后，以上三种有着独立性特征的通风网络发生了改变，逐渐朝着反琐性趋势发展，而且通风结构的网络极为繁琐，传统的通风调控模式已经不再适应当下通风环境与一些地区缺乏通风调控手段等，造成污风串联，新风受阻与有效风量较低等现象。

（3）新创建了南风井与西风井，基于原本的通风动力，增设了风井和风机，数量分别为两台，实际消耗量非常大，同时还有着通风动力设备和通风网络不相符现象，基于此，加强对通风动力设备的改进和优化力度是非常重要的，有利于将设备优势更好的体现出来。

2 矿井通风结构常见的不足与原因

2.1 常见的不足

通过现场调研和通风系统测定发现，该矿整合后，通风结构出现的重要问题包括以下几点：

（1）经检测，井底每个主扇机组效率都没有满足标准要求，主扇总设备效率为46%，远远低于70%的规定，所有风机运行效率处于46%左右[2]。例如，+480m西回风结构和+340m南回风结构功率为160kW的风机压力偏低；宏源回风结构功率为75kW的风机风量低于风机指定技术指标等。

（2）没有规范性管理通风构筑物：天福斜井很多新鲜风进入+366m地方，井底中段入风量变少，风窗控制不全面，人员出入未立即复原调节风窗，引起新鲜风短路。由于局扇无法抵抗箕斗井的下风，引起地方箕斗井矿井回风收斜井反风等问题。

（3）不符合今后发展需要：有些矿井层次很多，在后期会同步开展开采工作，但是通风系统方面，其通风能力只是符合一个作业面，针对矿井的今后发展，对于需风量会大幅度增多，但就当前现状来说，矿井通风结构很难满足今后发展需要。

2.2 原因介绍

（1）瓦斯治理与瓦斯“双高”管理需要很大风量；低温偏高，造成矿井采掘作业面所要风量增加。

（2）备用采矿作业面的出现、掘进作业面增加、打钻地方需风量多，均会提升井下总需风量。

（3）井下通风通道长，断面小，阻力高。

（4）风机能力局限，基本已达到额定功率。

3 多分区通风结构完善介绍

3.1 多分区通风结构整合完善的意义

第一，针对于各项分区来讲，纷纷结合实际情况制定了特殊的入风用风井巷，将合理的通风动力和调控机械全面应用于矿井中，实现各项分区独立入风和回风的目的，各项分区之间具备的风流不会相互贯通到一起，而且也不会产生不良的干扰性，当对分区进行有效整合以后，创建了相关的通道，解决了以往分区通风不稳定现象，弥补了各项不足之处，可是对于整项通风系统而言，必定会产生一定程度的干扰。第二，分区通风结构整合好后，将会导致通风动力设备出现能耗问题；通风网络变得非常繁琐，通风线路边长，通风阻力变大；通风构筑物不健全，引起漏风、短路及污风串联等问题，最终有效风量不高。第三，该矿整合好后，建立了西风井及南回风井，挖掘斜坡道通过地表贯通至+160m地方等。井底300m左右的地方风量有很多，而有的位置风量则是很小，存在着严峻的漏风问题。

3.2 对多分区通风结构完善计划的制定

当前阶段，矿井通风结构还有着诸多的不足之处，本文主要对通风结构中存在的相关问题进行了探究，从通风网络、动力机组以及构筑物等多方面入手全面分析，结合实际情况制定完善的计划，比如对通风网络进行改善，降低通风阻力，增强通风效果，减少消耗量，实现节能目标，提升经济效益，增加矿井开采的经济利润，健全通风构筑物，规避漏风短路等现象，提升有效风量率，通过全面落实合理措施以后，多分区整合通风结构存在的各项问题得到了全面缓解，相关要点表现为以下几方面。

（1）健全+480m西风井回风结构。将拆除+490m回风斜井功率为55kW的风机，将+490m回风结构的风机设置于+480m西风井，+416m中间2号穿功率为30kw，将风机和风墙全面清除，降低消耗量，同时还需要把风道内部存留的杂物整理干净，保持整洁性，加强回风斜井井边的密封工作，保持良好的密封程度，而且还需要拆除天井上方的门框，这样做的目的是为了降低回风阻力，除此之外，在+480m中间3号主巷北侧成立风门，对回风斜井联合的临时密封进行合理调整，成为风门，为后期维护和运行工作的开展奠定良好基础，而且还需要调整风窗。

（2）规范小坂垅工区矿井回风结构。全面清除+250m南回风井功率为75kw的风机，降低消耗量，将风机安装到中间粉矿回收斜井顶部联道位置，而且进一步调整平安斜井，使其成为回风井，或者是装设一台功率为55kW的主扇风机，适当的延伸和增设回风井断面的面积，大约5㎡，还可以在采矿期间另外挖设一条回风井，目的是降低回风阻力的形成，保持空气良好流通。在250m与～+310m斜坡到联道位置构建风门，让新鲜风进入井底中间。将老竖井地上井口封严，管控老竖井进风。

（3）健全宏鑫回风结构。经全面调研发现，将瑞辉304矿井污风排除引进宏鑫回风结构，能够有效处理瑞辉304矿山的通风现状，也能够防止宏鑫回风结构功率为90kW的风机能耗情况。将回风道表面原来的11kW辅扇清除，为进一步增强该区域的回风，于+416m地方石门六南段排水井口南边设置1台30kW辅扇及其在+356m回风井底设置1台功率为15kW的辅扇，提高井下304矿体的回风动力。

（4）科学布置多风机多机站。科学布置多风机和多机站的通风结构有较大优点，由于在矿井通风结构内科学布置多风机多机站可以有效提升矿井开采环节的送风效率，也能够大幅度削减能耗，节约生产成本，增加生产效益。从新中国成立以后，矿井通风系统在国内开始涌现，而且随着技术的逐渐进步，矿井通风系统取得了明显发展[3]。如在发展期间，多风机与多机站的调换改造项目起到了显著效果，有助于排出井底有害气体、污秽气体，完成井底排风换气。因为多风机多机站系统的风量调整主要是基于风机把控的，大幅度推动了矿井通风系统的发展及进步，节省人力、物力以及财力等资源。

在规范上述对策的前提下，不断精简通风网络，避免多余的漏风、串联风等问题，提高通风率，在计划回风线路上创建一些构筑物。

最后结果表明，以原来能耗减少了很多，实现矿井绿化节能，营造了显著的经济利润。同时，能充分应用新鲜风，提高了矿井风量率。

4 结语

（1）多分区繁琐超大矿井，其通风系统有着极高的复杂性以及繁琐性，在运行期间经常出现各种各样的问题，比如矿井开采深度非常大、通风线路增加、阻力变大等，仔细调研探究通风结构，详细掌握井底通风结构产生的故障及成因，优化通风结构属于非常重要的任务。

（2）通风结构包含的要点表现为通风网络和构筑物。基于此，对通风网络进行改善和创新是很有必要的，有利于有效的优化通风网络和通风线路，减少通风阻力，提高通风动力，不仅能够更好的让风机为矿山服务，同时还可以实现节能环保的目标，与此同时，完善的通风构筑物可以对风流起到良好的引导效果，从一定程度上降低了漏风和断路等不良现象的发生，促使风量率得到全面提升。

（3）当前阶段，改善通风系统性能的主要任务表现为制定合理的通风结构，确保建筑物质量，不得取得一劳永逸的效果。钨矿井通风结构管控是保证通风结构始终安全、稳定及可靠的基础条件。由此，规范的通风管理活动对井底通风十分关键。