云南省非煤小型礦山通風系統(tǒng)建立的若干問題探討*

李錦峰，何開昌，謝賢平，吳 洋

(1．昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093;2．云南永昌鉛鋅礦股份有限公司，云南 龍陵 678307)

云南省非煤小型礦山通風系統(tǒng)建立的若干問題探討*

李錦峰1，何開昌2，謝賢平1，吳 洋1

(1．昆明理工大學國土資源工程學院，云南 昆明 650093;2．云南永昌鉛鋅礦股份有限公司，云南 龍陵 678307)

礦井通風系統(tǒng)作為非煤礦山地下開采主要系統(tǒng)之一，其建立并可靠運行對礦山地下開采有重要作用，云南省作為全國礦業(yè)大省，礦產(chǎn)資源分布廣，擁有大量的礦山企業(yè)，其中小型礦山開采過程中未充分意識到礦井通風系統(tǒng)建立的重要性，本文針對目前這些礦山通風系統(tǒng)建立中存在的一些主要問題，提出云南省小型礦山通風系統(tǒng)建立的途徑，以便為小型礦山井下安全可靠開采提供保障。

地下開采;礦井通風系統(tǒng);小型礦山;安全可靠

1 前言

云南省礦產(chǎn)資源豐富，礦種齊全，素有“有色金屬王國”的稱譽，在10種主要有色金屬中，錫、鉛、鋅、銅、鎳的儲量均居全國前3位。其中錫、鉛、鋅居全國第1位，銅、鎳礦居全國第3位。鉑族金屬礦產(chǎn)主要有鉑、鈀、鋨、銥、釕、銠等6種，居全國第2位，銀、鍶等居全國第3位［1］。截至2007年底，共發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)142種，占全國已發(fā)現(xiàn)礦種的83%。全省共有各類礦山企業(yè)8 866個，其中內資礦山企業(yè)8 831個，港澳臺商投資礦山企業(yè)11個，外商投資礦山企業(yè)24個。礦山企業(yè)直接和間接從業(yè)人員上百萬，發(fā)現(xiàn)大型礦產(chǎn)地7個，中型礦產(chǎn)地17個。豐富的礦產(chǎn)資源使云南具備發(fā)展有色金屬工業(yè)的優(yōu)勢，成為云南省經(jīng)濟發(fā)展的四大支柱產(chǎn)業(yè)之一。小型礦山在云南省礦山企業(yè)占重要的比例［2］，小型礦山的產(chǎn)量與產(chǎn)值已在云南省礦業(yè)中占有舉足輕重的位置。因此對小型礦山的研究有著重要意義，特別是小型地下礦山開采中的通風系統(tǒng)建立問題的研究。

2 云南省小型礦山的特征

2.1 起步時間晚

回顧小型礦山的發(fā)展歷史即可看出，云南省的小型礦山是在特定歷史條件下、特定環(huán)境中發(fā)展起來的。在計劃經(jīng)濟時期，云南省的礦業(yè)基本上是國有礦山一統(tǒng)天下、少量非國有小型礦山點綴其間的格局。改革開放以來，隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，各種經(jīng)濟成分的小型礦山才得以發(fā)展。

2.2 地質工作程度相對較低

云南省的礦情是大中型礦床少，零星分散的小型礦床多，分布面廣，埋藏較淺，出露于地表或近地表。據(jù)已經(jīng)進行設計和開采的小型礦山資料統(tǒng)計，一般的小型礦山只進行過普查或詳查，極少數(shù)達到初勘程度［3］，這就導致小型礦山缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，無序開采，多年來，一些礦山由于缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，管理滯后，邊探邊采，對礦體的賦存條件缺少研究，缺乏礦床開采技術條件的收集整理，使得礦山開采過程中存在極大的盲目性，以致許多小型礦山存在開拓系統(tǒng)混亂、采礦方法不合理、通風系統(tǒng)不健全等問題。

2.3 礦石品位富、易識別

一般云南省小型礦山礦石品位都較高，且易于識別，許多小型礦山礦石均有露頭，可以直接判別礦石的存在，經(jīng)初步化驗可得較高的品位。開采過程中可以經(jīng)過人工手選后可達到富礦要求［3］。

2.4 采礦工藝簡單

云南省小型礦山的開采條件一般較好。礦體埋藏不深，許多礦山礦體直接出露地表，可以進行露天開采，或礦體埋藏較深，但為山坡地形，可用短平硐開拓［3］，同時由于礦體薄，采礦工藝簡單，開采后形成的空區(qū)不大，對區(qū)域環(huán)境地質破壞較小。

2.5 建設投資少

因礦山建設規(guī)模小、設備簡陋、開采技術條件好、勞動力及征地問題易于解決、礦山機械化程度低，一般只需要投入一定的資金或稍加技術改造，就可創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益［3］。同時，基于小型礦山服務年限短，礦山設備及基礎設施的建設簡陋，基建工程量少，基建投資少，能為礦山盡快回收投資提供條件。

2.6 充分利用殘余礦體

云南省許多小型礦山依托于原有大型礦山開采結束后形成的殘余礦體而建設，回采其中的薄礦層、雞窩礦、構造復雜的小礦體和邊角礦，這些礦體由于規(guī)模小、形態(tài)復雜、分散、變化大，無法進行機械化開采。這種資源條件為小型礦山的發(fā)展提供了生存空間，同時為充分利用礦產(chǎn)資源做出了貢獻。

2.7 就業(yè)人員技術力量不足

云南省小型礦山就業(yè)人員主要依托于農(nóng)村剩余勞動力，一方面為農(nóng)民脫貧致富、就地就業(yè)提供了出路。但不可回避的是從事礦業(yè)生產(chǎn)的人員專業(yè)知識水平低、法制觀念淡薄，導致礦山安全事故頻發(fā)，環(huán)境保護意識薄弱，對先進工藝及設備掌握不夠。

2.8 外部開采條件差

云南省地處祖國邊陲，許多小型礦山開采受制于當?shù)亟?jīng)濟環(huán)境的發(fā)展，外部開采條件較差，甚至連水、電、路未通的小型礦山依然存在。同時受高原環(huán)境氣候影響，云南省的許多小型礦山開采氣候條件比較惡劣，高海拔氣候對小型礦山開采影響較為突出。

3 礦井通風系統(tǒng)建立實踐

針對云南省小型礦山起步晚、分布廣、投入少、從業(yè)人員技術水平低、外部開采環(huán)境差等特點，導致小型礦山對礦井通風系統(tǒng)建立并有效運行的重視不夠、對通風系統(tǒng)缺乏研究、對通風設施缺少投入、對通風人才缺乏引進等現(xiàn)狀，筆者通過對云南省多家小型礦山在建立通風系統(tǒng)過程中存在問題分析的基礎上，提出就小型礦山建立通風系統(tǒng)行之有效的一些建議，以便為云南省小型礦山安全、經(jīng)濟、高效的建設提供依據(jù)。下面為云南省部分小型非煤礦山通風系統(tǒng)建立情況一覽表。

表1 云南省部分小型非煤礦山通風系統(tǒng)建立情況一覽表Tab.1 Ventilation system establishment list for some small scale metal＆nonmetal mines in Yunnan Province

續(xù)表

4 礦井通風系統(tǒng)建立過程中存在問題分析

云南省小型礦山占云南省礦山企業(yè)的大多數(shù)。礦井通風系統(tǒng)設計是礦井設計的主要內容之一，它不僅關系著礦井建設速度、投產(chǎn)時間、基建投資的多少，而且對礦井投入生產(chǎn)后的生產(chǎn)面貌和技術經(jīng)濟效益也有長遠的影響［5］。因此數(shù)目龐大的小型礦山意味著與此相關的礦山作業(yè)人數(shù)較多，這為云南省的礦產(chǎn)資源開發(fā)提出多方面的挑戰(zhàn)，第一，小型礦山數(shù)量多，監(jiān)管工作量大;第二、小型礦山技術力量薄弱，對礦山安全開采認識不充分;第三、礦山從業(yè)人員數(shù)量大、基礎差，缺乏礦山開采的專業(yè)知識。基于上述各方面的原因，小型礦山在建立井下通風系統(tǒng)時，會存在以下多方面的問題。

4.1 礦山如何在開采不同時期合理布置全礦的通

風系統(tǒng)

基于云南省小型礦山勘探程度低，許多礦山僅有地表工程控制，對礦山礦體形態(tài)及賦存情況了解不夠，這為小型礦山如何在開采不同時期設計全礦通風系統(tǒng)提出挑戰(zhàn)，也為礦山如何實踐設計的通風系統(tǒng)提出挑戰(zhàn)。因為小型礦山比較常見的開采方式為邊探邊采，這就導致通風系統(tǒng)規(guī)劃布置的盲目性。而礦山通風系統(tǒng)伴隨地下礦山開采的全部過程［6］。針對這樣的情況，礦山在開采前期如何合理布置全礦的通風系統(tǒng)以及采用何種通風方式就對礦山未來開采活動具有重要意義。根據(jù)筆者對云南省小型礦山通風系統(tǒng)建立實踐過程發(fā)現(xiàn):礦山在通風系統(tǒng)建立過程中，針對礦山先期地質工作程度較低的現(xiàn)實情況，一方面需要加大礦山地質工作力度，如進行一些深部坑探工程，此時考慮更多的為局扇通風 (下面將說明局扇在小型礦山通風系統(tǒng)中的作用);另一方面可以針對探礦情況就礦山實際進行礦山開采不同時期的通風系統(tǒng)布置，這不僅可以針對礦山的實際情況來選擇何種通風方式，同時可以就礦山后期建設過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時修正礦山原有通風方式。下面以騰沖縣小石門鉛鋅礦為例來說明礦山如何在礦山開采前期合理布置全礦的通風系統(tǒng)。

小石門鉛鋅礦礦山開采范圍內只有V1礦體，礦體出露于地表，總體走向25°～205°，走向長1 320 m，但礦體中部被一條溪溝隔成南北兩個部分，礦山開采前期未進行南部深部礦體的控制，而北部礦體比較富，開采技術條件好，礦山先期進行北部1 950 m中段的采礦活動，采用局扇通風，同時對礦山南部進行探礦工作，屬于典型的邊探邊采礦山，開采前期未建立完整的通風系統(tǒng)，由于礦山南部傾向延伸探礦工作面較多，探礦巷道多，大量使用局扇 (全礦局扇數(shù)量多達10臺)，爆破后通風時間長，礦山通風管理困難。有鑒于此，針對礦山北部礦體，為礦山首采礦體，提出礦山先期對礦山北部1950m中段采用壓入式通風，該中段為單中段作業(yè)。采用壓入式通風，風流集中，風量大［7］。大大改善礦山井下作業(yè)環(huán)境，為礦山安全、高效開采提供了保障。隨著北部1 950 m中段礦體開采接近尾聲，如何對礦山南部礦體進行開采，采用何種通風方式成為礦山此時的主要問題，根據(jù)礦山探礦工作成果以及礦體的賦存狀態(tài)，礦體為急傾斜礦體，對礦山南部可以布置2 150 m、2 100 m、2 050 m、2 000 m、1 950 m、1 900 m共六個中段，中段高50 m，針對開拓系統(tǒng)的布置情況，提出南部2 150 m中段礦塊通達地表，對該中段采用機械壓入式通風，可以取得較好的通風效果，同時于該中段端部設立專用回風聯(lián)道及回風豎井，在保證該中段通風、安全的基礎上，為下部中段通風方式的選擇提供條件。依據(jù)礦山各個中段礦體賦存情況及礦山的開拓方式，對比采用統(tǒng)一與分區(qū)通風、壓入式與抽出式通風的優(yōu)缺點后，提出:礦山有六個中段，采用分區(qū)通風 (每三個中段一個分區(qū))。分區(qū)通風具有風路短、阻力小、漏風少、能耗低以及網(wǎng)路簡單、風流易于控制，有利減少污風串聯(lián)和風量按需分配等優(yōu)點［8］，能收到較好的通風效果;同時各個分區(qū)采用抽出式通風，風機安裝于礦體端部回風聯(lián)道內。抽出式通風由于排風集中，排風量大，在排風側造成高壓力梯度，使各作業(yè)面的污風迅速向排風道集中，排風系統(tǒng)的煙塵不易向其他巷道擴散，排煙速度快，這是抽出式通風的一大優(yōu)點［8］。此外，風流的調節(jié)控制設施均安設在排風道中，不妨礙行人運輸，管理方便，控制可靠。針對小石門鉛鋅礦礦山實際，對礦山開采不同時期通過充分分析礦山現(xiàn)狀，對不同時期采用符合當時條件的通風方式，為礦山安全高效開采提供了保障，使礦山收到良好的通風效果。

4.2 礦山單中段通風

單中段采礦在云南省小型礦山開采過程中較為常見，許多礦山在建設過程中忽視對其通風系統(tǒng)的研究，認為單中段通風比較簡單，從而造成開采過程中諸多安全問題的產(chǎn)生，分析如下:(1)基于云南省小型礦山礦體埋藏淺的特點，礦山的上部中段直接通向地表，對于這樣的礦體，建立抽出式機械通風不具備條件，如云南省騰沖縣小石門鉛鋅礦北部1 950 m中段和南部2 150 m中段;云南省滄源縣怕拍銅礦。對這樣的礦山建立壓入式通風可以有效解決礦井通風問題;(2)基于云南省小型礦山資源量少的特點，特別是對于礦山開采后期，僅留下單個中段，如云南省南華縣威車大團山鋅礦，其可利用上部采礦完成的巷道作為回風巷進行抽出式機械通風，可達到較好的通風效果。

4.3 沿傾向延伸較長礦體的通風系統(tǒng)

基于云南省有些礦山礦體薄，礦體沿走向延伸較長，按照開拓系統(tǒng)的布置情況，會出現(xiàn)多個中段，如武定縣芭蕉箐鐵礦 (14個中段)、巧家縣火山鋅礦 (13個中段)、騰沖縣小石門鉛鋅礦南部礦體6個中段，分區(qū)通風的優(yōu)點在上面已有論證，這些礦山在通風系統(tǒng)實踐過程中采用分區(qū)通風收到較好的通風效果。

4.4 多個礦體的通風系統(tǒng)建立

基于云南省有的礦山礦體分布散，在一個礦權范圍內出現(xiàn)多個礦體的情況，如果礦山開采過程中不能夠統(tǒng)一規(guī)劃，全盤考慮礦體的開采順序，將會在礦山開采過程中造成全礦的通風設備浪費，通風管理困難。如云南省云縣田邊鉛礦，礦山開采先期兩個礦體同時開采，均為局扇通風，造成通風管理困難，由于未建立統(tǒng)一的通風系統(tǒng)，井下空氣質量差。面對這些問題，做如下改造設計:按照小型礦山的開采規(guī)模，對其兩個礦體進行分期開采，先采Ⅰ號礦體，后采Ⅱ號礦體，兩個礦體分期開采均能達到礦山的生產(chǎn)規(guī)模，所以對兩個礦體分別建立獨立的開拓系統(tǒng)和通風系統(tǒng)，不僅減少了礦山的通風設備，而且對兩個礦體分期開采可以利用一套通風設備，不僅節(jié)約了礦山通風設備投入，提高了礦山經(jīng)濟效益，同時，礦山對每個礦體進行分期開采，有效解決了礦山井下通風管理的問題，為礦山安全高效開采打下了堅實的基礎。

4.5 通風設施兼顧礦山安全設施的探討

就礦井通風設施兼顧礦山安全設施的應用有如下探討，對于采用抽出式通風的礦山，如昌寧縣文滄銅礦、武定縣芭蕉箐鐵礦、騰沖縣小石門鉛鋅礦、云縣田邊鉛礦、巧家縣火山鋅礦、云縣梁子銅礦均采用端部回風豎 (斜)井進行對角式通風。這些端部豎 (斜)井可以兼顧礦山的第二安全出口［9］。設計采用礦井通風設施兼顧礦山安全設施，不僅能夠在確保礦井通風質量的前提下，為礦山安全生產(chǎn)提供保障，但礦山需加強這些通風安全設施的維護，需在井內設置梯子，以確保井下發(fā)生危險時人員能夠撤離。

4.6 礦山未作井下通風系統(tǒng)的鑒定

筆者在參與云南省小型地下礦山建設的過程中發(fā)現(xiàn)，許多礦山未做井下通風系統(tǒng)鑒定，對井下通風的各項指標認知不足，導致選用的井下通風設備選型過大或過小，存在有“大馬拉小車”或“小馬拉大車”;或是各個用風地點無風或風質較差等問題，從而不能有效的解決礦山通風、安全、經(jīng)濟可靠之間的矛盾。有鑒于此，筆者建議礦山按照風量 (風速)合格率、風質合格率、作業(yè)環(huán)境空氣質量合格率、有效風量率、風機效率、風量供需比、單位有效風量所需功率、單位采掘礦石量的通風費用、年產(chǎn)萬噸耗風量等礦山通風系統(tǒng)鑒定指標進行測試［10］，配備相應的測量設備或及時委托相關單位進行鑒定，以便及時發(fā)現(xiàn)礦山通風系統(tǒng)中存在的問題，為礦山及時解決存在的問題提供條件。

4.7 局部通風對礦山地下開采的作用

局部通風是用局扇將新鮮風流引至作業(yè)面。局部通風機的工作特點是風阻隨著送風距離的增加而增大，這就要求在整個工作范圍內平均效率要高［11］。局扇排除作業(yè)面炮煙、粉塵和有害氣體等污濁空氣，以保證工作人員在良好的環(huán)境內作業(yè)，小型礦山在開采過程中，邊探邊采的現(xiàn)實決定了礦山大量使用局扇。局扇具有安裝方便，移動靈活的優(yōu)點［12］。使得其普遍應用于礦山井下通風系統(tǒng)中，但礦山工作人員對局扇的選擇需進一步學習，以便為礦山選擇適合自身情況的局扇。

4.8 自然通風的利用與控制

云南地處高原，一年四季分明。自然風壓變化會形成反向風流，會對主扇風壓、通風網(wǎng)路造成不利影響，應根據(jù)礦山實際和可能性．采取針對性措施，可以解決不利季節(jié)井下自然風壓變化對礦井通風系統(tǒng)的影響［13］。對于有主扇通風的礦井，自然通風風壓依然存在。一般在夏季，自然通風風壓與主扇方向相反成為通風阻力。冬季則相反，自然風壓與主扇方向一致，成為通風動力。影響自然風壓大小和方向的主要因素有地表氣溫的變化，礦井深度，地面大氣壓的變化和主扇工作的影響等［14］。礦山需實時測量礦山自然風壓，及時進行利用與控制。

5 結語

本文結合云南省小型礦山現(xiàn)狀，就小型礦山井下通風系統(tǒng)建立過程中存在的問題進行分析，同時就實踐中各個礦山遇到的通風問題做出總結探討，礦山通風系統(tǒng)中的通風方式不是一概而論的，礦山需要在實踐的基礎上，依據(jù)礦山開采不同時期，礦山開拓系統(tǒng)的實際布置情況，依托礦山井下通風的實際需求，為建設更滿足礦山需求的通風系統(tǒng)打下基礎。但是，面對云南省如此多的小型礦山，筆者僅僅是對其中的部分進行實踐探討，今后還需要在實踐中不斷地摸索、學習、總結，逐步收集完善礦山井下通風系統(tǒng)的建設現(xiàn)狀，為進一步總結云南省小型礦山在建設井下通風系統(tǒng)過程中存在的共性與個性問題，以便提出云南省小型礦山建立井下通風系統(tǒng)的有效途徑，從而為小型礦山實現(xiàn)高效、安全、可靠的井下通風環(huán)境，為礦山安全生產(chǎn)提供保障。

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［5］謝賢平，趙梓成．礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 ［J］．新疆有色金屬，1995，(4):14－19．

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［12］趙梓成．礦井通風計算與程序設計 ［M］．昆明:云南科技出版社，1992．

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Discussion on Ventilation System Establishment of No-Coal Small Mines in Yunnan Province

LI Jin－feng1，HE Kai－chang2，XIE Xian－ping1，WU Yang1
(Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China;2．Yunnan Yongchang Pb ＆ Zn Co．，Ltd，Longling，Yunnan 678307，China)

The establishment and stable operation of mine ventilation system has the vital function to underground mining of mine;due to mine ventilation system is the one of main system of underground mining for metal and nonmetal mine．Yunnan province as the countrywide mining industry province，it has the wide mineral resources distribution，and a lot of mining enterprises，the importance of mine ventilation system did not be considered for mining process of small mines，the establishment way of small mines’ventilation system is proposed in this paper according to the main problems existed in establishment of current mine ventilation system，so as to provide security for safe and stable underground mining of small mines．

underground mining;mine ventilation system;small mines;safe and stable

TD72

A

1006－0308(2011)05－0003－06

2011－05－16

李錦峰 (1987－)，男，云南曲靖人，2009級碩士研究生，研究方向:礦井通風。