金属非金属矿山通风设计及应用

矿井通风是一项非常重要的安全工作。只要通风安全性好，就可以为采矿生产提供一个安全的环境。矿井下作业人员要根据安全通风的需要和存在的问题，采取科学的预防措施，由于通风直接关系到煤矿的工人安全，需要加强安全通风，提高矿井的安全水平，矿井下监控系统运用科学技术，结合煤矿安全理论，实现矿井下作业的最佳安全水平

。矿井通风安全管理是矿井安全生产的重中之重，通风质量的好坏直接影响着井下矿工的生命安全和生产效率。

1 矿山通风设计的现状

（1）矿井下通风系统中存在的问题。矿井下通风系统通风量低，无明显通风。矿井下通风系统主要利用通风系统将新鲜空气引入井下工作环境，为矿工人创造安全舒适的工作环境，提高工作效率。在开采之后，开采隧道一直非常狭窄，同时，我国矿井换气系统建设还不成熟，小型换气阀布置不当，所需气体将浪费在矿井中。因此，对矿井换气系统的设计提出了更高的要求，这也是我国矿井下通风已不能满足矿工安全需要的原因

。同时，通风系统很容易将新鲜空气两次释放到矿井中，我们需要增加地下通风系统的优化，找到合适的矿井通风，加强矿井通风系统的安全管理，提高矿井的经济效益。矿井下通风系统线路短，不能实现深度通风。煤矿工人一上班，就会导致人身安全。这将直接影响金属矿的经济效益。煤矿井下通风系统缺乏电子监控，分布不均。随着科学技术的发展，金属矿井下通风系统的自动化程度越来越高，我国现代井下通风系统设计缺乏计算机自动配置的科学技术。对矿井下通风进行评估，对不同区域的空气指标进行评估，一些有害气体无法控制井下空气的流动，计算机矿井通风系统的自动化设计是提高矿井通风水平，是促进我国矿业发展的有效措施。

（2）矿井通风的要求。矿井安全通风系统是一个复杂、随机、不稳定的动态系统。提供充足的风量和良好的空气质量，利用各种地下空气，满足地下作业人员的呼吸需要，能够稀释和消除气体、粉尘等污染物，减少热损伤。为井下作业人员创造良好的工作环境，有效及时地控制风向和风量，矿井通风系统的安全对矿井生产、防灾减灾起着重要作用，灾害控制的延伸等。矿井通风系统的安全管理是矿井安全生产的重要组成部分，矿井通风系统的安全分析具有及时检测、纠错的特点

。区域和采矿的气流稳定性取决于区域和采矿的通风系统。气道的稳定性包括两个方面：风速的变化；气流方向的改变。风管分为正常风管和角耦合风管。在正常的风管中，只有气流的大小发生变化，几个分支的存在会降低通风系统的整体强度，但在发生灾害时会造成很大的破坏。矿井通风系统的可靠性，即通风系统的可靠性，应与矿井通风系统在运行期间保持运行参数值的能力以及，维护空气供应和需求，以满足矿山和道路的要求；矿山通风是指通风网络的风量分布满足特定要求，特别是通风系统的可靠性：以确保所有地下空气消耗点的新鲜空气流量的质量；工作区域应确保有利的气候条件，如在发生灾害时稀释有毒有害气体和矿粉；尤其重要的是确定空气交换系统各部分的空气交换阻力原始数据是否符合实际情况。一些数据将空气动力学数据作为载体模式。矿井通风不同部分的空气阻力（空气阻力，如空气和通风系统等）是决定地下空气供应的最重要因素之一，也是确定通风网络中风量相对分布的重要依据。保持主风机稳定非常重要。矿山生产中，通风量不得超过规定的范围。

2 金属非金属矿山通风设计及应用

（1）矿井通风系统设计的基本内容及其特点。合理的矿山通风系统设计需要包括以下方面：①确定空气入口和排气轴的数量和布局；②选定换气模式（包括主风机的安装场所。）；③选定中层通风网；④优化空气量控制装置和位置的确定限制计划。

从系统科学的角度开采系统的设计有以下特征。①设计过程不能用数学计算来描述。需要反映设计过程的复杂性。②设计方法是基于知识的逻辑而不是严格的数学归纳和演绎。许多计划是由设计师根据自己的知识和经验，结合过去的成功或失败案例而产生的。例如，矿山规模的扩大和节能风机的出现，计算换气需求，在道路和工作方面提供空气的方法之前提出了之后，根据矿石和岩石的量进一步开发了计算法。③设计处理对象通常是难以用图形或数学方法来描述的知识或经验，这些处理对象可能是决定设计方案的重要内容，因此成为人工智能领域的重要研究内容在。作为最典型的例子，在多风扇和多级风扇站换气系统的设计中，风扇站级的数量目前非常高，涡轮站的风扇数量和涡轮站的位置是根据设计者的经验主要决定。④从整体差异和局部相似性的整个矿山开始，很难准确地在相同条件下找到两个矿山。⑤设计环境的复杂性和可变性。影响矿山通风系统选择的主要原因是地质学、地形条件、开采方法、矿山岩石特性等。一些因素是模糊的，不完整的。设计环境的复杂性和波动性导致设计参数的增加。

安吉每周三下午都会去动物园看望他的朋友小象安琪儿。安吉刚搬到橡树湾，爸爸工作很忙，妈妈生病了，他在橡树湾一个朋友也没有。

沙漠地区风沙的存在是不同于其他地区的一个最为关键的因素，在风沙掏蚀和磨蚀作用下，路堤路段，路肩被风沙掏蚀；路堑路段，反射气流掏蚀边坡。气流携沙经过路面时，高速运动的砂砾强烈磨蚀沥青路面表面，随着时间的推移，沥青面层会越来越薄，沥青路面的寿命也就会大打折扣。同时，在风沙对道路形成积沙和埋沙，在车辆经过沥青路面，在高温状况下，沥青软化，路面泛油，路面很快会形成车辙。如积沙不能有效清理，风积沙在车辆碾压作用下，细沙会混入沥青混合料中，使沥青路面出现松散，坑槽。

高效节能的主风机是通风系统节能的重要组成部分。其主要和次要选择基于安全、高效、节能和低噪音的原则。为了解决通风网络和主风机的一致性问题，必须精确地确定系统阻力与流量、空气压力和风量之间的关系。如果一台主风机在每一段时间内都不能满足矿井的高效率，可通过技术经济比较两次选择，使主风机的工作点稳定在高性能范围内。根据要求，可以选择不同的主风扇。为了满足风机的阻力特性，对风机的主翼数、叶片数、叶片调整角度等结构参数进行了合理的调整。一般来说，在首次运行期间，矿井发动机的风压较低。吸入双轴流风机的第一个螺旋桨，并添加静态导向标志。每个螺旋桨上可对称取数把刀，满足第一次操作的要求，达到节能的目的。对部分老矿井的旧主风机进行了节能改造。经检查，旧主风机的平均运行效率约为40%～50%，明显低于K和DK系列70%以上的平均运行效率。因此，旧主风机的改造也是通风系统高效节能的重要手段。无需技术改造、能耗高的旧主风机逐渐被取代。虽然初期投资较大，但节能效果明显，低值风机的投资成本可以很快收回。根据具体情况，可进行必要的技术改造，例如更换车轮。风机叶轮是风机的核心部件，直接影响风机的性能。如果旧的低压表没有损坏，新的高效远程表将严重损害通风性能。刀片可以更换。扩散器的主要装置是一个节能部件，可将风扇上的动态压力转换为静态压力。其效率取决于主风机出口的动态压力和可实现的空气交换压力比。只有提高其效率，才能保证主风机的经济运行。为了提高效率，除了内部风扇膨胀机的优异性能外，还需要配置有效膨胀机或对现有低效膨胀机进行技术改造，降低扩散收缩出口处的动压损失，以确保气流不受阻，减少扩散导引头的局部阻力损失，并及时消除扩散塔中的阳光。为了消除扩压器出口处的涡流区，在扩压器转角处增加了若干导向平台，不仅减少了出口处的涡流损失。同时在扩散塔的出口处设置溢流部分，以减少出口处的动压损失。

该混合模型具有入口和后部空气波多、通风量大、设计灵活等特点。适用于多分散矿山、复杂地表地形和大规模生产的开采。

渗透检测:利用毛细现象，通过渗透剂覆盖在试件表面来显示放大缺陷痕迹。渗透检测设备简单、携带方便、适合野外工作，适用于陶瓷、玻璃、塑料、粉末炼金等各种材料制造的零部件表面开口缺陷的检测。

缺点是生产速度慢，施工现场不集中，不利于管理。

这种对角线布置的优点是气流管路笔直，管路短，长度小，因此压差小，压差变化范围小，漏气小。气井离工业区很远。

每个通风系统应至少有一个可靠的风井和一个可靠的牵引波。根据进气和反馈波的相对位置，可将其分为中心型、对角型和混合型。这两种类型有各自的优缺点和不同的使用条件。该中心设计的优点是投资成本高、生产速度快、集中于大型建筑、便于管理和轴线的延伸。其缺点是进、回风过滤器相对较近，且两者之间的压差较大，导致进、回风过滤器与低位过滤器之间漏气，尤其是在前方矿区。气流管道为回流式。由于空气管线较长且波动较大，压力差不仅较大，而且在整个采矿行业中也较大。中心布局主要用于轮班工作。如果金属矿山的进气口和反波的长度不太长，需要进行初始工作，或者如果地形和地质条件不适合在机翼处挖掘空气波，则进气口和反波可以放置在中间。

（3）通风动力优化。矿井主风机是矿井生产中最重要的耗能设备，对整个矿井生产的节能起着重要作用。主风机的能耗占整个矿井通风系统能耗的80%～90%。主风机的能耗主要取决于三个方面：一是原主风机及运行工况；二是发动机支架的合理性；三是通风系统及其应用。

通风网络优化，矿井通风系统是矿井通风的重要组成部分，合理的通风网络可以将生产所需的空气提供给各个工作阶段，快速更换工作阶段使用的废气，减少竖井和通道的数量，不合理的通风网络确保废气不以标准方式连接，通风能耗高，通风效果低。

在传统的通风网络优化研究中，人们主要关注矿井的开发和拆除，而通风系统的优化，尤其是矿井和道路的优化往往被忽视。随着现代矿山的发展，送风量增加，通风路径长，通风成本高。在这种情况下，通风费用直接影响我的经济效益。确定通风井和轨道段在隧道和轨道施工中的位置和形状后，应确定通风井和轨道段的尺寸。在传统的方法中，不仅需要通风井和轨道，还需要交通工具来满足交通工具的需要。例如，在确定通风波和轨道的交叉测量时，根据轨道和电力机车长度和宽度的标准和规范确定波和轨道的交叉测量。最后，根据风速规则和规范改变区域大小。通风井和轨道面积的确定应符合地面运输设备和人行道的必要条件，但应符合风速标准和规范；但是，选择最大风速来确定风速。该区域通常与通风井和小型道路相连，不符合安全和经济的必要条件。传统的确定通风井和轨道断面的方法是不科学的。为了将通风井和道路的施工、维护和通风的总成本降至最低，因此有必要优化通风井的截面和路线，以满足安全、施工和运输的要求。

股票市场之间的相依性[注]参考Patton(2006)，本文所指的相依性(Dependence)包括变量间任何线性与非线性关系，而一般的Pearson相关性(Correlation)仅指变量间的线性关系。在资本风险管理中发挥着重要作用。当股票市场完全分割时，风险不可能在各个市场间传递，从而避免了来自外界的冲击，这也是中国在1997—1998年的亚洲金融危机中能够幸免的原因(洪永淼等，2004)。而当股票市场之间存在较强的相依性时，风险就会在各个市场溢出，在经济动荡或经济危机期间，股票市场之间的相依性会表现得更强。

主风机效率高，有足够的节能保证。一些金属矿山在购买盲式主扇时必须保守。鉴于矿山10～20年的需要，超安全性太高，设计部门提供的耐候性和空气要求不足。牵引风机的正确选择是风机容量过大的设备。此外，风扇效率太低。

（2）矿井通风系统节能的实现途径。采矿节能是一个非常宽泛的概念。为了创建高效节能的矿井通风系统，有必要对矿井通风网络、通风能力和通风规律进行检查。安全通风和其他设备也适用于复杂的车轴和轨道系统。调整它们并将它们有机地结合到矿井通风系统中。它们不仅相对独立，而且相互联系，相互制约。因此，该系统的主题是节能通风。从系统优化的角度出发，运用系统技术的思想和方法，通过对具体系统的综合分析和综合，采用适当的技术手段，加强通风系统的管理，优化通风系统的结构，完成了相同的工作，同时满足了相同的要求，最大程度地减少了许多不必要的能量损失，提高了系统的能源效率，降低了采矿生产成本的最大范围，降低了期间的通风成本。

主风机的速度应进行经济调整。对于较小的调节范围，在不改变调节范围的情况下，不同的调节程序有很大的节能效果。因此，它不局限于限制性能和影响，而是考虑设备的初始投资、可靠性和成本效益，并根据具体情况选择限制技术，以实现最佳经济效益。

网络的第二层为线性输出层，本层是将上一层的输出与本层的权值矩阵IW2,1做规一化点积运算(规一化点积运算函数用nprod表示)后，作为权输入送入传递函数，由计算网络输出。网络输出表达式如下[3]：y=a2= purelin(n2)=purelin(iIW2,1×a1/sum(a1))。

主风机的合理调整是高效节能的重要手段。主风机应根据通风网络的变化进行调整，例如，在无限速度下调整风量会导致大量浪费。在阻力恒定的情况下，风量与第一速度的性能成正比，波功率与第三速度的性能成正比。因此，如果为了达到节能的目的而必须减少风扇的风量，则风扇的速度会降低。目前，主风机变速控制的一般方法如下。用新型油压调速联轴器调节发动机怠速负载，提高起动能力，减少对传动系统的影响，具有结构简单可靠、控制高次谐波污染舒适、效率有限等优点。变频调速是矿井风机调速和节能的重要手段。通过调整网络频率，降低风机转速，可将矿井风机风量降低到所需风量。

运动式治理的第三种动员技术是以“打包”和“抓包”为主要特征的项目化运作。所谓“项目”，在此是特指中央对地方或地方对基层的财政转移支付的一种运作和管理方式[11]。所谓“打包”，就是指按照某种发展规划和意图，把各种项目融合或捆绑成一个大的综合工程，使之不仅可以利用财政项目政策来动员使用方的资源，而且可以加入地方意图，借项目之势，实现目标更加宏大的地方发展战略和规划。而“抓包”既是地方政府打包过程的延续，又是村镇主动争取项目的过程。

（4）建立通风安全信息管理系统。矿井通风的日常管理主要包括人员和联络点的通风规定、通风报告和日常通风问题。通风管理模式实质上是总工程师和通风部门（团队）负责人的责任制。如有具体决定，通风部门（班组）负责人应在任务完成、通风等工作后做好记录。对于一个特定的决定，通常基于经验，由于个人经验的限制，日常通风管理信息系统的任务是在系统中存储有关矿井和通风的所有信息，并分析系统。它可以帮助责任工程师和通风系统（设备）负责人在某一区域做出决策。计算机图形学主要包括通风系统图、总通风系统图、通风网络图，矿井通风图由计算机显示，使矿井通风管理更加直观、舒适、合理。通风系统计算机管理数据库，主要用于风量等的计算机管理。空气压力、空气出口和毒性，包括矿井局部通风机的运行情况，如有害气体浓度、阀门、位置和闭环结构。应建立数据库系统，分析通风系统的损坏程度，同时对矿井通风管理的相关标准、规范和行业标准进行分类，提供各种统计评价报告，特别是矿井总风量测量分析、通风阻力测量、阻力分布分析、矿井主机性能鉴定分析报告。火灾的自动识别和矿井火灾分布的位置以及时间参数测量和数据分析，主要提供不同员工的具体信息，矿井通风日常管理信息系统通过计算机数据库管理整个矿井通风的基本情况，决策者可以随时查询记录和情况，必要时进行科学决策。

（5）现代矿井通风管理的新技术。长期以来，煤气化信息化管理滞后，通风网络计算缺乏自动化、计算机化和网络化，信息技术和互联网的应用趋向于为矿业行业的换气管理提供信息和可视化。矿井通风可视化系统通过三维可视化技术生成矿井通风信息数据库，在基于GIS技术对传统二维图形进行改进的基础上，进行了强大的多维空间建模与分析，建立了三维模型，恢复轨道的实际形状，采用分级管理的方法实现轨道的分级管理，解决矿井通风管理实际生产中遇到的问题，建立了一个庞大的矿井通风管理数据处理数据库，矿井通风中的智能通风技术简化了人与机之间的协调和操作。采矿技术的集成化和知识化取代了传统的人机合作模式，矿井通风设计日趋智能化，开发了一套完整的通风设计计算软件和智能自动检测系统。通风设计智能软件的构建与应用：矿井通风输出模块和动态输出模块网络生成和处理基础数据采集系统管理模式，进入可视化智能管理时代。将传统通风管理与知识管理进行比较。

3 小结

随着经济的发展和对资源需求的增加，采矿的规模和深度都在增加。随着地质条件的复杂化和地下机械化开采水平的提高，矿井通风问题日益突出：通风系统的可靠性和节能已成为制约矿井安全高效生产的重要问题。随着中国工业的发展和现实挑战，我个人认为有必要在以下两个方面进行改进和发展。

方案设计和节能优化至关重要，但后续实施与日常维护管理同样重要。随着矿山生产的不断扩大和井下工作站的不断变化，许多矿山的井下通风系统无法及时停止。此外，由于缺乏规范化管理，存在地下气流拥挤、空气需求不足、通风能耗高等问题。为了实现矿井通风的合理性、可靠性和节能性，必须不断完善矿井通风系统，转变通风观念。

通风网络的设计、求解和动态模拟在基于计算机的通风过程分析之前，通风设计和模拟基本上是基于过去十年的经验推测和许多人工计算。计算机编制的空气交换软件可以解决这一问题，也可以对解决方案进行处理和分析。为了设计工业布局、优化土地利用和节能，很少有空气交换软件的例子。因此，预计三维通风软件将进一步改进和开发。

[1]彭家兰．金属矿山通风系统优化与管理[D]．赣州：江西理工大学，2019，：124．

[2]刘杰．南温河钨矿通风系统井巷断面动态优化与通风节能的研究[D]．昆明：昆明理工大学，2018，：43-45．

[3]胡汉华．矿井通风系统设计一原理、方法与实例[M]．北京：化学工业出版社，2019：109-114．