有色金屬礦井下通風(fēng)系統(tǒng)檢測研究

楊佳霖

（瑤崗仙礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 郴州 424209）

礦山井下通風(fēng)系統(tǒng)是礦山安全的重要組成部分，也是礦山基建開拓工程必備項(xiàng)目。礦山井下通風(fēng)系統(tǒng)未形成時(shí)，不具備礦山安全開采基本條件。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)的管理中，通風(fēng)系統(tǒng)檢測作為了解井下通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量分配、作業(yè)面空氣環(huán)境、通風(fēng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、調(diào)風(fēng)控風(fēng)設(shè)施利用程度、系統(tǒng)技術(shù)性經(jīng)濟(jì)性有效性的重要管理措施，在《金屬非金屬地下礦山通風(fēng)安全技術(shù)規(guī)范》（AQ 2013-2008）［1］中有明確規(guī)定，包括通風(fēng)系統(tǒng)測定的內(nèi)容、儀器設(shè)備的選取、通風(fēng)系統(tǒng)鑒定指標(biāo)的計(jì)算以及合格標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。2022年2月，國家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布文件（礦安［2022］4號），將通風(fēng)系統(tǒng)作為嚴(yán)格金屬非金屬礦山安全生產(chǎn)基本條件，要求通風(fēng)系統(tǒng)每年進(jìn)行一次檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)調(diào)整完善通風(fēng)系統(tǒng)。

1 有色金屬礦井下通風(fēng)系統(tǒng)檢測目的

有色金屬礦井下通風(fēng)系統(tǒng)檢測的目的是為了貫徹“安全第一、預(yù)防為主、綜合治理”方針，對礦井通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行測定，包括風(fēng)量測定、阻力測定、主要通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行工況測定、井下環(huán)境測定等多項(xiàng)內(nèi)容，通過充分了解掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)各個(gè)組成部分的完好程度以及運(yùn)行狀態(tài)，對有色金屬礦山井下通風(fēng)系統(tǒng)管理現(xiàn)狀和運(yùn)行效果進(jìn)行量化鑒定評價(jià)，根據(jù)評價(jià)中存在的問題提出改善措施和對策，提高井下通風(fēng)系統(tǒng)能力，為完善礦井通風(fēng)系統(tǒng)提供科學(xué)依據(jù)。達(dá)到提高有色金屬礦安全生產(chǎn)程度，改善有色金屬礦作業(yè)面的工作環(huán)境的目的。

2 通風(fēng)系統(tǒng)檢測內(nèi)容

根據(jù)通風(fēng)技術(shù)規(guī)范的要求，通風(fēng)系統(tǒng)檢測內(nèi)容可以分為現(xiàn)場檢測及數(shù)據(jù)處理兩大部分。

現(xiàn)場檢測的工作內(nèi)容有：

1.礦井空氣成分（包括各種有毒有害氣體）與礦內(nèi)氣候條件的檢查。

2.各中段風(fēng)量和風(fēng)速的檢查。

3.通風(fēng)系統(tǒng)阻力的檢查。

4.通風(fēng)系統(tǒng)入風(fēng)源空氣含塵量的檢測。

5.通風(fēng)系統(tǒng)主要風(fēng)機(jī)型號、運(yùn)轉(zhuǎn)工況的檢查和輔扇、作業(yè)面局部通風(fēng)工作情況的檢查。

6.作業(yè)面風(fēng)速風(fēng)量檢測。

7.通風(fēng)系統(tǒng)主要通風(fēng)井巷、通風(fēng)構(gòu)筑物完好程度及使用效果檢查。

8.已完成作業(yè)區(qū)域通風(fēng)密閉檢查及消防系統(tǒng)的完好程度檢查。

9.中段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)檢查。

10.短路風(fēng)、串聯(lián)風(fēng)、循環(huán)風(fēng)檢查等。

根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)檢測內(nèi)容，所需設(shè)備見表1。

表1 通風(fēng)系統(tǒng)檢測所需設(shè)備一覽表

數(shù)據(jù)處理工作內(nèi)容有：

1.數(shù)據(jù)誤差的計(jì)算及部分不合格數(shù)據(jù)的剔除。根據(jù)風(fēng)網(wǎng)的三大定律，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析對比，一是可以了解通風(fēng)系統(tǒng)檢測的精確度；二是通過數(shù)據(jù)分析查找通風(fēng)系統(tǒng)存在的不足。在風(fēng)速測定中，由于斷面風(fēng)速存在梯度層，且受礦山生產(chǎn)設(shè)備行駛、人員移動(dòng)、外界氣象變化、自然風(fēng)流干擾等影響，斷面風(fēng)速風(fēng)向并不是穩(wěn)定存在，對風(fēng)速的檢測需要每個(gè)斷面多測幾次（至少3次），計(jì)算中誤差，偏差大于中誤差3倍的數(shù)據(jù)剔除，剩下的數(shù)據(jù)計(jì)算斷面平均風(fēng)速。如果合乎條件的數(shù)據(jù)不足3個(gè)，則需要進(jìn)行補(bǔ)充測量。

2.數(shù)據(jù)的比對分析。主要有：（1）主風(fēng)路進(jìn)、出風(fēng)量對比。如進(jìn)入主進(jìn)風(fēng)井的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量要等于主進(jìn)風(fēng)井分配出去的風(fēng)量，衡量的標(biāo)準(zhǔn)是小于總量的5%，若差值過高，需重新測定；（2）進(jìn)風(fēng)量回風(fēng)量對比。進(jìn)入礦井的總進(jìn)風(fēng)量（標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量）與總回風(fēng)量（標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量）平衡，對于開采年限長，采空區(qū)無密閉措施的礦山，進(jìn)回風(fēng)總量往往相差較多，需要分析原因，采取措施減少通風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)；（3）阻力測定的測定數(shù)值與計(jì)算數(shù)值進(jìn)行對比，衡量的標(biāo)準(zhǔn)是小于計(jì)算數(shù)值的5%，若差值過高，需重新測定；（4）在地表統(tǒng)一主扇抽出式通風(fēng)系統(tǒng)中，通風(fēng)系統(tǒng)阻力測定數(shù)值與主扇負(fù)壓進(jìn)行對比。如排除自然風(fēng)壓的干擾，理論上地表統(tǒng)一主扇抽出式的通風(fēng)系統(tǒng)中，主扇的負(fù)壓即為通風(fēng)系統(tǒng)的阻力，兩者的差值不應(yīng)超過5%。每個(gè)通風(fēng)分區(qū)測一個(gè)完整線路；（5）與歷史測定數(shù)據(jù)對比。通過對比，了解通風(fēng)系統(tǒng)隨生產(chǎn)需要的變動(dòng)產(chǎn)生的差異，衡量通風(fēng)系統(tǒng)管理的效率。

3.通風(fēng)系統(tǒng)檢測鑒定指標(biāo)的計(jì)算。目前有七大通風(fēng)系統(tǒng)鑒定指標(biāo)包括：（1）風(fēng)質(zhì)合格率ηc；（2）風(fēng)量（風(fēng)速）合格率ηυ；（3）主扇裝置效率ηf；（4）有效風(fēng)量率ηu；（5）作業(yè)環(huán)境空氣合格率ηk；（6）風(fēng)量供需比β；（7）綜合指標(biāo)c。這些指標(biāo)都需要使用一個(gè)有效時(shí)間段的現(xiàn)場測定數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算求得。

3 通風(fēng)系統(tǒng)檢測過程

一個(gè)井下通風(fēng)系統(tǒng)檢測項(xiàng)目的全過程，從現(xiàn)場到達(dá)收集礦山基礎(chǔ)資料開始，包括礦山初設(shè)資料；通風(fēng)設(shè)備歷年檢測資料；礦山環(huán)境歷年檢測資料；礦山生產(chǎn)概況；通風(fēng)系統(tǒng)服務(wù)范圍內(nèi)的各中段平面圖；通風(fēng)系統(tǒng)立體圖；通風(fēng)系統(tǒng)管理制度和措施等。通過研究礦山井下通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，對通風(fēng)系統(tǒng)檢測內(nèi)容進(jìn)行落實(shí)，制定合理的通風(fēng)系統(tǒng)檢測計(jì)劃。檢測計(jì)劃經(jīng)各方審核同意后，實(shí)施檢測計(jì)劃。對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，編制通風(fēng)系統(tǒng)檢測報(bào)告。

在實(shí)施風(fēng)速檢測時(shí)，要注意風(fēng)表的選擇及使用。普通分支風(fēng)路（作業(yè)點(diǎn)）風(fēng)速較低，宜使用無啟動(dòng)風(fēng)速要求的熱敏式、熱線式或熱球式，主干風(fēng)路風(fēng)速高的位置，宜使用翼式、杯式風(fēng)速表，在光線較強(qiáng)的區(qū)域，光電式翼式風(fēng)表受干擾較大。測點(diǎn)的選擇上，應(yīng)盡量選擇前后斷面形狀比較均勻或變化不大的直巷，其長度為：距離測點(diǎn)前大于等于三倍巷道直徑（或水力直徑），距離測點(diǎn)后約大于等于兩倍巷道直徑（或水力直徑）。同時(shí)，在風(fēng)量測點(diǎn)布置上還應(yīng)滿足以下要求：（1）所有地表主要回風(fēng)口布置測點(diǎn)，用于計(jì)算全礦總排風(fēng)量；（2）地表所有的進(jìn)風(fēng)口布置測點(diǎn)，測定進(jìn)入的風(fēng)量，用于計(jì)算全礦總進(jìn)風(fēng)量；（3）各中段內(nèi)分風(fēng)處布置測點(diǎn)，用于了解中段用風(fēng)的分配情況；（4）了解中段作業(yè)場所及生產(chǎn)計(jì)劃情況，計(jì)算作業(yè)面風(fēng)速風(fēng)量合格率、有效風(fēng)量率等指標(biāo)；（5）了解各作業(yè)場所空氣環(huán)境，用于計(jì)算作業(yè)環(huán)境合格率；（6）了解全礦循環(huán)風(fēng)和主要漏風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)量情況；（7）了解主要回風(fēng)風(fēng)路控風(fēng)調(diào)風(fēng)設(shè)施現(xiàn)狀，尤其已結(jié)束生產(chǎn)區(qū)域主回風(fēng)區(qū)域密閉墻情況［2］。

在實(shí)施阻力測定時(shí)，根據(jù)測定的目的可以分為自然風(fēng)壓測定、線路阻力分布測定、重點(diǎn)分支阻力測定、線路摩擦阻力系數(shù)測定及局部阻力測定五種。根據(jù)測定目的的不同，現(xiàn)場情況的差異選擇不同的測定方法，如直接法、間接法。測點(diǎn)布置需滿足以下要求：（1）為了求得通風(fēng)系統(tǒng)的阻力，一般選擇通風(fēng)系統(tǒng)的線路最長、阻力最大路線做為測定路線，因?yàn)榫€路最長或阻力最大路線上，控風(fēng)調(diào)風(fēng)等通風(fēng)構(gòu)筑物相對較少，測定人員的通過性好，有利于測定作業(yè)的開展；（2）測點(diǎn)間距離的布置應(yīng)考慮測點(diǎn)間的壓差，兩點(diǎn)間的壓差盡量不小于10～20 Pa，要選擇在風(fēng)流比較穩(wěn)定的巷道內(nèi)，應(yīng)避免靠近井筒和風(fēng)門；（3）為了求得通風(fēng)系統(tǒng)的阻力系數(shù)，要求兩個(gè)測點(diǎn)間無風(fēng)流匯合、分岔，測點(diǎn)前后3 m的巷道內(nèi)沒有堆積物，巷道支護(hù)完好；（4）為了求得通風(fēng)系統(tǒng)摩擦阻力系數(shù)，要選擇不同類型、不同支護(hù)形式的典型巷道，如斜井、平巷、豎井、主回風(fēng)井、采場通風(fēng)行人井、分區(qū)通風(fēng)井等，選擇風(fēng)量較大的井巷。

在實(shí)施通風(fēng)系統(tǒng)主扇測定時(shí)，如風(fēng)道風(fēng)速高，人員進(jìn)入困難，風(fēng)速測定可選擇熱敏式（鉑電阻）高速風(fēng)表，在檢查門或墻上鉆孔（15 mm），將風(fēng)表探桿伸入按照點(diǎn)測法進(jìn)行測定，測完后鉆孔使用柔性材料封堵，以備通風(fēng)系統(tǒng)主扇壓力測試或下回通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)速測試使用。

4 通風(fēng)系統(tǒng)檢測報(bào)告編制

通過對礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)場測定數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，結(jié)合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》（GB 16423-2020）、《金屬非金屬地下礦山通風(fēng)技術(shù)規(guī)范》（AQ 2013-2008），編制有色金屬礦井下通風(fēng)系統(tǒng)檢測報(bào)告，內(nèi)容有礦井通風(fēng)系統(tǒng)檢測計(jì)劃、通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀、礦山概況、原始檢測數(shù)據(jù)、通風(fēng)系統(tǒng)評價(jià)結(jié)果、存在問題及改進(jìn)措施、計(jì)算分析結(jié)果等，還應(yīng)包括：通風(fēng)系統(tǒng)檢測測點(diǎn)布置平面圖（含通風(fēng)系統(tǒng)檢測風(fēng)量風(fēng)向），通風(fēng)系統(tǒng)立體圖（含通風(fēng)系統(tǒng)檢測風(fēng)量、風(fēng)向、測風(fēng)站、主扇風(fēng)機(jī)型號及運(yùn)轉(zhuǎn)工況、主要風(fēng)路控風(fēng)調(diào)風(fēng)設(shè)施等），通風(fēng)管理制度等［3-4］。

5 結(jié) 論

有色金屬礦體存在礦脈賦存復(fù)雜、礦體多變、各礦條件不一的情況，其井下通風(fēng)系統(tǒng)檢測有著作業(yè)場所多且較為分散的特性，同時(shí)有色金屬礦隨著開采作業(yè)計(jì)劃的不斷更新，井下通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整，作業(yè)環(huán)境始終處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化之中，影響井下通風(fēng)系統(tǒng)的因素多樣，測定難度較其他礦種要高，現(xiàn)場測定及數(shù)據(jù)分析任務(wù)更為艱巨。為了更好的進(jìn)行有色金屬礦的通風(fēng)系統(tǒng)檢測工作，一是需要確保檢測儀器的先進(jìn)精確，便攜省時(shí)；二是要確保檢測作業(yè)動(dòng)作規(guī)范，讀數(shù)誤差?。蝗且苊芙M織，減少對生產(chǎn)的影響；四是精心分析，準(zhǔn)確計(jì)算，得出通風(fēng)系統(tǒng)相關(guān)鑒定指標(biāo)數(shù)值；五是細(xì)心查找，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)存在的不足，制定合理的改進(jìn)措施。