摘要：矿山通风系统在金矿生产过程中扮演着非常重要的角色，随着矿山逐步开始向深度和广度的延伸，使得金矿规模越来越大，矿山通风系统的规模也随之增大，复杂性随之提高｡因此对矿山通风系统的科学分析便显得尤为重要，将矿山通风系统抽象成通风网路进行解算和分析，是研究金矿通风的重要方法。
关键词：金矿机械；通风系统；优化研究
1矿山通风系统优化的方法和原则
1.1矿山通风系统优化的方法
目前，矿山通风主要方式是利用金矿主要通风机对进行通风｡主要通风机的工作方法有两种，一种是压入式通风，一种是抽出式通风｡的通风系统包括以下几个组成部分：通风网络，包括通风巷道及其拓扑结构；通风构筑物，包括风硐､风桥､风门､风墙等和通风机，查明该系统的问题所在，论证其优化改造的必要性｡
1.2矿山通风系统优化的原则
通风系统优化的原则为：（1）在保证正常､良好通风效果的前提下，尽量降低通风费用｡尽量利用现有的生产井巷兼做通风井巷，以减少通风专业井巷的工程量和工程费｡（2）从矿山具体条件出发，根据金矿开拓方式､采矿方法､矿山生产能力和矿区地形地貌等因素，确定合理的通风系统｡（3）金矿通风系统工作稳定可靠，管理方便｡根据矿山气候条件的变化和自然通风的规律，充分利用自然通风的有效作用，控制自然通风的影响｡
2工程概况
目前，矿区生产运行的竖井有主竖井､东风井和措施井，另外有斜坡道｡主竖设中段有2960，2810，2760，2660m中段，上部2860，2910，3010，3010m以上中段与主竖井没有连通｡东风设有2960，2910，2860，2810m中段｡矿山现在设置有3台功率55kW通风机，分别设置于2860m中段85#线通风天井井底､2960m中段99#线通风天井井底､3050m中段114#线5#回风井井底｡目前虽设置有3台主扇风机，由于通风井工程设置不合理，通风线路不科学，通风效果未得到明显改善，原因为：①缺少通风专用井巷工程，矿区主要竖井工程，目前主竖井为进风井，东风井原设计作为回风井，但实际上，该井作为入风井使用；②漏风严重，由于作业地点多，中段长度大，现有主扇风机通风能力有限，设置位置欠佳，风路混乱，风地点未能及时导致漏风地点较多，降低了通风效率。
3通风系统优化方案
3.1通风方式及通风系统选择
矿区通风均采用对角式通风系统，通风方式为机械抽出式｡井上新鲜风流经由东风井流入，通过中段运输巷道进入采场清洗工作面后，污风经上中段回风巷道､100#线回风井､3050m中段､原5#风井和5#平硐最终排出地表｡在破碎硐室和其他粉尘较多的部分须加强喷雾洒水和通风工作，待生产中段发生变化时，及时对风路进行调整｡在主扇风机出口10~20m处设置喷淋水龙头，减少污风中粉尘沿回风井筒排出地表｡
3.2风量计算
（1）按同时工作的最多人数计算风量｡矿山同时作业的最多人数约为90人｡按《金属非金属矿山安全规程》（GB16423—2006），供风量每人每分钟为4m3｡经计算，金矿需风量Q=6m3/s｡（2）按排尘风速计算｡①按爆破后排出炮烟计算，早子沟金矿采场均为巷道型采场，按巷道型采场计算，采场长度L0=50m，一次爆破炸药量A=80kg，通风时间t=1800s，故所需通风量Q=2.4m3/s；②按排尘风速计算，采场断面面积S=7m2，排尘风速v=0.4m/s，故所需风量Q=2.8m3/s｡两者取大值，即各采矿作业面的需风量为2.8m3/s，取整后为3.0m3/s｡备用采场需风量取1.8m3/s｡（3）掘进工作面需风量计算｡将中段运输巷道与穿脉探矿巷道为一类进行计算，中段运输巷道､穿脉探矿巷道（包括联络道）断面面积为5.9m2，沿脉巷道独头掘进长度L01=150m，一次爆破炸药量A=40kg，取通风时间t=2400s｡①按排炮烟计算，按压入式通风方式计算需风量，Q=1.5m3/s；②按排尘风速计算，取排尘风速v=0.3m/s，经计算，需风量Q=1.8m3/s，经取最值及取整运算，需风量最终取2.0m3/s；③按照采场数，掘进工作面､相关硐室需风量计算，结果见表1｡由表1可知，所需总风量为90.8m3/s，取整后为91m3/s，即金矿通风系统总需风量为91m3/s｡
表1需风量计算结果
3.3通风负压
矿山通风阻力计算公式为
式中，hi为巷道通风摩擦阻力，Pa；α为通风摩擦阻力系数，Ns2/m4；p为巷道通风断面的周长，m；L为巷道长度，m；S为巷道的通风断面面积，m2；qi为巷道通过的风量，m3/s｡2810m中段以上开采时通风困难时期通风路线为东风井→2810m水平→2810~2860m采场通风井→2860m水平→100#线回风井→3050m回风水平→5#风井→5#平硐→地表｡金矿通风局部阻力取同时期摩擦阻力的20%，经计算，困难时期矿山通风总阻力为694.36Pa｡2810m水平以下开采时通风困难时期通风路线为主竖井→2660m水平→2660~2710m采场通风井→2710m水平→盲斜井→2810m水平→112#线回风井→3050m回风水平→5#风井→5#平硐→地表｡矿山通风局部阻力取同时期摩擦阻力的20%，经计算，困难时期矿山通风总阻力为1855.89Pa｡
3.4风机选型
2810m水平以上通风系统，选择主要的通风机型号为FKZ40-6-No17型风机1台，功率75kW，风量28.3~61.6m3/s，风压222~1008Pa｡备用1台同型号电机及1套风机叶轮｡主扇风机安装于5#风井井底3050m水平石门巷风机硐室内，风机叶片安装角度29°｡2810m水平以下通风时期，选择的主要通风机型号为FKCDZ40-8-No24型风机1台，功率2×160kW，风量55.6~133m3/s，风压543~2400Pa｡备用1套同型号电机及2套风机叶轮｡主扇风机安装于5#风井井底3050m水平石门巷风机硐室内，风机叶片安装角度取最大值35°，变频控制｡｡选用的上述轴流风机具有运转效率高､噪声低､性能范围大､节电效果显著等特点，可方便实现反转反风功能（风机控制柜具有正转､停止､反转功能按钮），反风率大于60%，无需修筑反风道｡
3.5设置通风构筑物
通风构筑物设置的注意点有：①通风构筑物宜设置于回风路段；②需设置风门的主要运输巷道，应设两道风门，采用有轨运输时两道风门的间距应大于1节列车的长度，风门安装应严密，主要风门的墙垛应采用砖､石或混凝土砌筑；③各主要进､回风巷道内宜设置测风站｡
结束语
根据某金矿通风系统存在的不足，对其进行了优化设计，根据采场数，掘进工作面、相关硐室需风量计算出矿井需风量为91ｍ３／ｓ，通风困难时期2810ｍ水平以上开采矿井通风总阻力为694．36Pa，2810ｍ水平以下开采矿井通风总阻力为1855.89Pa。在风量、风阻计算的基础上，选择了合适风机型号，设置了通风构筑物，优化了通风网络系统，有助于大幅改善该矿井下通风效果，确保安全生产。
参考文献：
[1]沈淫，王海宁.矿山通风网络三维仿真与优化系统研究矿业安全与环保2009年4月第36（2）：32-35．
[2]吴博，于顺才，吕字强矿山通风系统的优化和主要通风机的改造山东矿山科技2009（1）：130．132．
论文作者:于金忠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：风量论文; 巷道论文; 矿山论文; 金矿论文; 风机论文; 阻力论文; 通风系统论文; 《基层建设》2018年第25期论文;