礦山井下通風(fēng)自動(dòng)化的改造

白鵬

摘 要：在礦井生產(chǎn)中，礦山井下通風(fēng)應(yīng)當(dāng)屬于不可缺少的重要部分。對井下作業(yè)進(jìn)行全面的通風(fēng)處理，從而為井下工作人員提供新鮮空氣。由此可見，礦山井下通風(fēng)的基本目標(biāo)在排除粉塵與毒害性氣體，在此基礎(chǔ)上改善井下的整體氣候狀況。近些年來，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)逐步融入了礦井生產(chǎn)中，與之相應(yīng)的井下通風(fēng)也有必要接受自動(dòng)化改造。礦山井下施行自動(dòng)化的通風(fēng)改造，宗旨在于創(chuàng)造清潔且安全的礦山工作環(huán)境，確保井下工作人員擁有良好健康狀況。為此對現(xiàn)階段的礦山井下通風(fēng)，應(yīng)當(dāng)明確自動(dòng)化改造的基本思路及其內(nèi)容；結(jié)合井下通風(fēng)的真實(shí)狀況，探求落實(shí)自動(dòng)化通風(fēng)改造的可行措施。

關(guān)鍵詞：礦井下通風(fēng) 自動(dòng)化改造 具體措施

中圖分類號：TD724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2017）04（b）-0059-02

隨著采煤行業(yè)整體規(guī)模的迅速擴(kuò)大，礦山開采的作業(yè)面正在不斷下移，井下采空區(qū)的總數(shù)也在逐漸增多。由此可見，現(xiàn)階段的采掘工作已經(jīng)延伸了作業(yè)面范圍，因此，僅靠井下現(xiàn)有的通風(fēng)設(shè)施很難符合井下通風(fēng)的基本需求。情況嚴(yán)重時(shí)，未經(jīng)改造的傳統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)還可能導(dǎo)致污風(fēng)循環(huán)或者風(fēng)流短路，以至于無法迅速排出爆破作業(yè)中的煙霧[1]。礦山作業(yè)經(jīng)常涉及到爆破作業(yè)，在爆破操作中很可能存在有毒氣體；如果無法及時(shí)排出，有毒氣體將會(huì)威脅井下工作人員本身的健康與安全。面對信息化與自動(dòng)化的新形勢，對于礦山通風(fēng)的設(shè)施有必要進(jìn)行全方位的改造；在完成自動(dòng)化改造的前提下，才能從根源上保障礦山生產(chǎn)的實(shí)效性，確保為井下的正常生產(chǎn)提供了清潔空氣。

1 自動(dòng)化改造的基本思路

對于礦井通風(fēng)體系而言，自動(dòng)化改造指的是運(yùn)用自動(dòng)化的基本原理來改造現(xiàn)階段的通風(fēng)系統(tǒng)，增加新鮮氣流的流入量，并且杜絕事故隱患。在微機(jī)操作的輔助下，對于井下通風(fēng)就能進(jìn)行全方位的綜合改造。具體的措施為：礦井通風(fēng)包含分區(qū)回風(fēng)與集中進(jìn)風(fēng)的兩個(gè)部分，其中的進(jìn)風(fēng)井設(shè)計(jì)為豎井，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為抽出式的對角系統(tǒng)，分別包含了兩翼回風(fēng)、中央進(jìn)風(fēng)、南北側(cè)的斜井通風(fēng)等部分。開啟通風(fēng)系統(tǒng)之后，主斜坡道與副井就可以通入新鮮空氣，新鮮氣流帶走了井底車場與工作面上方的灰塵與煙霧。此外，在地表可以安裝軸流風(fēng)機(jī)，運(yùn)用對旋式的風(fēng)機(jī)就可以抽出污風(fēng)[2]。在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的中段，設(shè)計(jì)了平行雙巷道的通風(fēng)方式。

從目前來看，各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)與日常生活中都不能缺少煤炭能源作為支撐。然而最近幾年，各地礦井陸續(xù)增加了更多的采空區(qū)，與此同時(shí)也體現(xiàn)了采掘工作面的緩慢下移現(xiàn)象。面對這種現(xiàn)狀，煤炭開采行業(yè)如果仍沿用傳統(tǒng)通風(fēng)措施，那么很難從根源上消除風(fēng)流短路的隱患。這是因?yàn)?，傳統(tǒng)的井下通風(fēng)缺少自動(dòng)化控制，對于井下的污濁氣流無法進(jìn)行及時(shí)的排除。井下開采涉及到較多的爆破作業(yè)，因此埋下了礦井爆炸的隱患。礦井如果無法排除毒害性的炮煙或者其他氣體，那么長期積累的有毒氣體將會(huì)損傷健康乃至導(dǎo)致事故。因此，運(yùn)用自動(dòng)化的措施來改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)，這項(xiàng)措施具有可行性與必要性[3]。

2 現(xiàn)存的問題

經(jīng)過科學(xué)測定可知，現(xiàn)階段很多礦井都不具備優(yōu)良的通風(fēng)系統(tǒng)。針對采掘作業(yè)點(diǎn)而言，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注空氣質(zhì)量、通風(fēng)參數(shù)、工作面通風(fēng)量等相關(guān)指標(biāo)；在綜合判斷的基礎(chǔ)上，就能確定現(xiàn)階段的通風(fēng)參數(shù)是否符合最根本的安全指標(biāo)。具體而言，礦山井下布置的通風(fēng)系統(tǒng)仍暴露了如下弊端。

首先，礦井中段通入的新鮮空氣不足，體現(xiàn)了較小的通風(fēng)量。對于1 500 m左右的礦井中段而言，每秒鐘只能送入4.2 m3左右的新鮮空氣；而對于深度為1 300 m的中段礦井，每秒鐘通入的空氣總量為3.8 m3。由此可見，礦井中段很難符合最低限度的通風(fēng)要求，中段采場的進(jìn)風(fēng)總量也相對較小。在這種狀態(tài)下，井下空氣混入了超標(biāo)的一氧化碳、硫元素與氮元素等。情況嚴(yán)重時(shí)，某些礦井中段甚至超過了最大限度的有毒氣體濃度。

其次，井下漏風(fēng)的現(xiàn)狀十分嚴(yán)重。某些礦井開采雖然送入了足夠的新鮮空氣，然而卻表現(xiàn)為較大的漏風(fēng)量，以至于降低了有效通入的風(fēng)量。礦井之所以產(chǎn)生內(nèi)部漏風(fēng)，根源就在于大規(guī)模溜井的存在。這是因?yàn)?，放礦溜井可以用來運(yùn)輸廢棄石材與主要礦石，因此井下中段都設(shè)置了較大面積的溜井。這種狀態(tài)下，新鮮氣流還沒有到達(dá)工作面，就被溜井帶走了，從現(xiàn)狀來看，很多礦井都設(shè)計(jì)了同時(shí)工作的作業(yè)面，受到分散作業(yè)的影響，很多新鮮氣流就容易被浪費(fèi)。此外，某些廢棄的采煤巷道并沒有進(jìn)行封閉處理，因此也浪費(fèi)了新鮮空氣。

最后，井下環(huán)境的特殊性較強(qiáng)，工作面濕度與溫度都相對較高。受到特殊環(huán)境影響，礦井通風(fēng)總量很小，通風(fēng)質(zhì)量因此也受到限制，在較低風(fēng)壓的影響下，機(jī)械設(shè)備排放了過多的熱量，然而通風(fēng)系統(tǒng)卻沒有及時(shí)把熱量帶走。由于井下排風(fēng)不暢，以至于很多工作面都超出了最高限度的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)溫度，例如：某些工作面甚至超出了35 ℃的環(huán)境溫度，同時(shí)可達(dá)85%或者更高的相對濕度。因此，礦山井下具有過高的溫濕度，這種現(xiàn)狀很可能會(huì)損傷健康，并且埋下安全威脅。

3 具體的改造措施

礦井通風(fēng)系統(tǒng)包含了很多部分，對于復(fù)雜度較高的井下通風(fēng)系統(tǒng)而言，如果要在較短時(shí)間段里完成自動(dòng)化改造，其難度還是較大的。同時(shí)，井下通風(fēng)系統(tǒng)也處于不停變化的狀況下，在推行自動(dòng)化改造時(shí)應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合井下生產(chǎn)的真實(shí)狀況，針對各項(xiàng)通風(fēng)指標(biāo)進(jìn)行全方位的調(diào)整，例如：對于井下的風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況有必要進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)整，及時(shí)關(guān)閉廢舊的巷道，此外，技術(shù)人員還可以在微機(jī)輔助下調(diào)整風(fēng)機(jī)角度與風(fēng)機(jī)位置。近些年，PDCA模式逐漸運(yùn)用于井下通風(fēng)改造，這種螺旋式的自動(dòng)化管理模式有利于持續(xù)改善井下通風(fēng)，確保符合理想的井下通風(fēng)狀態(tài)，具體來講，優(yōu)化井下通風(fēng)的自動(dòng)化措施應(yīng)當(dāng)包含以下幾個(gè)方面。

3.1 優(yōu)化通風(fēng)布局

自動(dòng)化改造的基本前提就在于優(yōu)化整個(gè)的通風(fēng)布局，全面調(diào)整現(xiàn)有的井下通風(fēng)結(jié)構(gòu)。依照自動(dòng)化的流程，可以算出井下通風(fēng)阻力，在此基礎(chǔ)上選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量分配方式、通風(fēng)方式與巷道布置方法，同時(shí)也要做好設(shè)備選型。具體在設(shè)計(jì)通風(fēng)布局時(shí)，應(yīng)當(dāng)密切結(jié)合現(xiàn)階段的礦井生產(chǎn)狀況，對于礦床條件也要予以考慮。一般情況下，經(jīng)過自動(dòng)化改造后的井下通風(fēng)可以設(shè)計(jì)為分區(qū)通風(fēng)，在這之中包括豎向進(jìn)風(fēng)井、分區(qū)回風(fēng)以及集中進(jìn)風(fēng)。相比于傳統(tǒng)的井下通風(fēng)模式，自動(dòng)化改造后的井下通風(fēng)具有更簡單的通風(fēng)網(wǎng)路，有利于控制風(fēng)流量并且減小通風(fēng)阻力，這是因?yàn)樽詣?dòng)化改造縮短了通風(fēng)的風(fēng)路。

3.2 做好前期的設(shè)備選型

井下生產(chǎn)客觀上需要運(yùn)用自動(dòng)式的通風(fēng)設(shè)備。具體在設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇平穩(wěn)性與節(jié)能性較高的自動(dòng)化設(shè)備，例如：針對礦用風(fēng)機(jī)，應(yīng)當(dāng)致力于優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)路，在此基礎(chǔ)上才能符合實(shí)效性與節(jié)能性的基本要求。從本質(zhì)上講，自動(dòng)化的礦井通風(fēng)關(guān)鍵就在于主扇工況、風(fēng)量與通風(fēng)阻力。具體在選擇通風(fēng)設(shè)備時(shí)，針對金屬礦井有必要選擇通風(fēng)量較大的自動(dòng)化風(fēng)機(jī)，例如：DK型或者BD型的自動(dòng)式送風(fēng)機(jī)，這種類型的風(fēng)機(jī)具有較低的風(fēng)壓。進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型的要點(diǎn)在于保障持續(xù)性的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，電動(dòng)機(jī)與主扇風(fēng)機(jī)的規(guī)格與型號都應(yīng)當(dāng)相互匹配。在較短的時(shí)間段里，主扇風(fēng)機(jī)就能實(shí)現(xiàn)反方向的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，自動(dòng)化的通風(fēng)設(shè)施可以維持長時(shí)間的持續(xù)運(yùn)行，這樣做符合了節(jié)能與高效的井下生產(chǎn)目標(biāo)。

3.3 優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)路

相比于前期開采，中期與后期的礦井開采具有更強(qiáng)的復(fù)雜性，而與之相關(guān)的通風(fēng)系統(tǒng)也變得更加復(fù)雜。這是由于，中后期的礦井開采涉及到更多的巷道串聯(lián)，并聯(lián)與串聯(lián)的巷道總數(shù)也會(huì)陸續(xù)增多。在某些礦井中，年久失修的巷道很可能逐漸開裂或者增大斷面，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)巷道分叉的現(xiàn)象。這種狀況下，巷道內(nèi)部的通風(fēng)阻力變得更高，通風(fēng)網(wǎng)路也變得更復(fù)雜。由此可見，如果要在根源上消除巷道串風(fēng)與漏風(fēng)現(xiàn)象，那么有必要優(yōu)化并且簡化通風(fēng)系統(tǒng)。對于井下通風(fēng)需要強(qiáng)化監(jiān)管，增設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)扇與風(fēng)門等更多的通風(fēng)設(shè)施，為了杜絕風(fēng)流短路或者污風(fēng)串聯(lián)等不良現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)視情況做好巷道封閉的工作，通過這種方式來改善礦井內(nèi)部的通風(fēng)狀況，確保深部通風(fēng)的順利進(jìn)行。

3.4 改善局部通風(fēng)

礦井通風(fēng)涉及到較復(fù)雜的部分，其中的局部通風(fēng)構(gòu)成了重要部分。在設(shè)計(jì)局部通風(fēng)時(shí)，推行自動(dòng)化改造應(yīng)當(dāng)符合現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范，對于局部性的井下通風(fēng)進(jìn)行全面優(yōu)化。在改造時(shí)，應(yīng)當(dāng)致力于改造傳統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)備，在因地制宜的前提下才能為人員健康提供基本保障。如果條件允許，企業(yè)可以選擇濕式鑿巖的技術(shù)措施，通過這種方式來降低吸塵量并且避免塵土飛散的現(xiàn)象。作為工作人員，本身也應(yīng)當(dāng)做好全方位的技術(shù)防控，例如：佩戴計(jì)量儀器用來檢查實(shí)時(shí)性的健康狀況。某些采場存在較大可能出現(xiàn)通風(fēng)困難的狀況，對此應(yīng)當(dāng)配置局部性的風(fēng)扇。經(jīng)過爆破操作后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)噴水并且加強(qiáng)采掘工作面的通風(fēng)處理。

4 結(jié)語

近些年來，各地開采礦山的深度都在逐步增加，在此過程中伴有工作面的擴(kuò)大和推移。在礦山開采中，某些巷道經(jīng)常出現(xiàn)貫通現(xiàn)象，采空區(qū)漏風(fēng)以至于埋下了礦井通風(fēng)的隱患。嚴(yán)重的情況下，礦井內(nèi)部如果缺乏順暢的通風(fēng)那么還可能引發(fā)爆炸，進(jìn)而威脅開采工作安全。從目前來看，某些礦山開采仍沿用主風(fēng)扇作為通風(fēng)設(shè)備，然而這類設(shè)備很可能受到自然通風(fēng)導(dǎo)致的影響，因此無法體現(xiàn)更好的井下通風(fēng)實(shí)效。為了加以改進(jìn)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)綜合運(yùn)用自動(dòng)化的措施來完善井下通風(fēng)，針對現(xiàn)階段的各項(xiàng)通風(fēng)設(shè)備都要落實(shí)自動(dòng)化改造。在未來的實(shí)踐中，企業(yè)及其技術(shù)人員還需要?dú)w納經(jīng)驗(yàn)，在此前提下提升礦井通風(fēng)的整體水平提高。

參考文獻(xiàn)

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