非煤地下矿山机械通风系统的建立.pdf

易安网 102 矿 山 安 全M i n e Sa f e t y 矿井通风与机械通风系统 矿井通风 在冶金工业出版社 1 9 9 9 年版 的中国冶金百科全书 采矿卷 中， 矿井通风指在机械或自然的动 力作用下， 将地面的新鲜空气连续 地供给矿井作业地点， 稀释并排出 有毒、有害气体和粉尘， 调节矿内 气候条件， 创造安全舒适工作环境 的一门工程技术。 采用自然动力的通风又叫自 然通风， 系指在自然风压作用下风 流不断流过矿井形成自然通风的过 程。 风流流过井巷时与岩矿发生热 交换，使得进、 回风井里的气温出 现差异， 回风井里的空气重率比进 风井里的空气重率小， 因而两个井 筒底部的空气压力不相等， 其压差 称为自然风压。 采用机械动力的通风又叫机 械通风。 国外自1 9 世纪中叶开始采 用机械通风，我国则自 2 0 世纪 5 0 年代开始进行矿井机械通风的理论 与应用研究， 现代矿井多采用机械 通风。 矿井机械通风系统 矿井机械通风系统系指矿井 供、排风设备设施体系， 包括矿井 通风网络、通风动力设备、 矿井通 风构筑物和其他通风控制设施。 矿井完善的机械通风系统必 须具备以下 3 个要素 1 . 至少要有可靠的进风井和 回风井各 1 个； 2 . 采用机械动力，即风机； 3 . 在整个矿井形成贯穿风流。 矿井机械通风系统， 按进风井 与回风井在井田范围内的布置方式 不同，分为中央式通风系统、 对角 式通风系统和中央对角混合式通风 系统；按主扇的工作方式不同， 分 为压入式通风、 抽出式通风和压抽 混合式通风。 非煤地下矿山机械通风存在 的问题 1 . 许多非煤矿山企业， 尤其是 小型非煤矿山企业未建立机械通风 系统，主要依靠自然通风， 无法确 保矿井通风安全。 2 . 即使建有机械通风系统的 矿山企业， 也只是为了应付安全监 管部门的检查，很少投入运行。 加 之矿山企业长时间不对机械通风系 统进行必要的维护和保养， 使得机 械通风系统无法投入运行。 3 . 一些大中型矿山， 由于同时 作业的作业面较多， 通风系统的通 风效率不能满足生产需要， 加之在 掘进独头巷道与天井、溜井时， 未 加强局部通风， 致使炮烟中毒事故 时有发生。 4 . 绝大多数矿山企业未按规 定对矿井通风质量进行检测， 矿井 风量、 风速和作业场所空气质量长 期不符合安全规程， 严重威胁井下 作业人员的安全与健康。 矿井建立 机械通风系统的必要性 通风问题是炮烟中毒事故的 主因 据初步统计，2 0 0 6 年发生非 煤矿山 3人以上重特大事故共 7 4 起， 死亡3 1 1 人， 其中地下矿山 含 勘探井 炮烟中毒事故2 2 起、死亡 7 6 人， 分别占非煤矿山重特大事故 的 2 8 和 2 4 。而这些炮烟中毒事 故中，没有建立机械通风系统、 通 风设施不完善、 未进行强制机械通 风或强制通风不充分是导致事故发 生的主要原因。如2 0 0 6 年1 2 月份 发生在云南澜沧铅矿有限公司江城 松山林铅锌矿、 内蒙古群龙实业有 限公司、 贵州金鑫矿业有限公司乱 岩塘汞矿、云南元阳县黄金公司、 甘肃阳山金矿的炮烟中毒事故， 均 是由于未启用通风设备， 在自然通 风的条件下造成的。 自然通风存在明显缺陷 自然通风受季节变化影响较 大，主要表现为 1 . 风量不稳定。春秋季节进、 回风井温差较小，自然风压较小， 通风效果较差， 甚至会出现零风量 的情况。 2 . 风流方向不稳定。 夏冬季节 风流方向相反， 春秋季节自然风压 文中钢集团武汉安全环保研究院 李晓飞 罗成彦 非煤地下矿山 机械通风系统的建立 非煤地下矿山 机械通风系统的建立 2007.4 劳动保护 103 Mi n e Sa f e t y矿 山 安 全 较小，风流方向不稳定。 3 . 在自然通风的情况下，矿井 不能实施强制反风，不利于矿井火 灾、 有毒有害气体扩散蔓延的控制。 2 0 0 4 年1 1 月2 0 日， 造成7 0 人 死亡，直接经济损失6 0 0 余万元的 河北邢台沙河市李生文铁矿井下火 灾事故， 其扩大的主要原因之一便 是没有独立完善的通风系统，5 个 矿山井下相互之间由废弃的老巷道 及未经处理的采空区连接， 甚至各 矿之间的平巷直接相连， 加之所有 的矿山均采用自然通风方式， 形成 了整个矿区井下风路的大循环， 导 致相连各矿均受到事故矿井火灾烟 气的污染。 矿井建立 机械通风系统的可行性 矿山企业是以营利为主要目 的的资源型企业， 企业建立机械通 风系统必然考虑成本和效益。 通风 成本由设备折旧费、动力费、 材料 费、通风工工资、 专为通风服务的 井巷工程折旧费和维护费、 通风仪 表的购置费和维修费等6 类构成。 下表是对山东金岭铁矿的侯 庄、铁山、召口3 个分矿2 0 0 2 年8 月份通风费用的统计。 侯庄和铁山分矿由于有效风 量率偏低、 风门存在严重漏风等问 题，加大了通风费用的支出， 就是 通风费用比较低的召口也存在着漏 风等问题，如果解决了这些问题， 通风费用还将降低。 不同矿山之间通风费用的差 别，是由于各地区之间的电力费 用、人员工资、管理费用、有效风 量率、 建立机械通风系统的难易程 度、设备采购运输等差异造成的。 目前， 我国非煤地下矿山完全有能 力建立和运营机械通风系统。 如果 再考虑到因未采用机械通风而导致 炮烟中毒事故的损失， 非煤矿山非 常有必要推行机械通风， 以减少事 故的发生。 机械通风应注意的问题 金属非金属矿山安全规程 的规定 国家安全监管总局颁布的 金 属非金属矿山安全规程 以下简称 规程 规定 “矿井应建立机械通 风系统。对于自然风压较大的矿 井，当风量、 风速和作业场所空气 质量能够达到规程中6 . 4 . 1 井 下空气的规定时， 允许暂时用自然 通风替代机械通风。 ”而原规程规 定 “所有矿井必须建立完善的机 械通风系统。 ”新规程的规定较原 规程的规定更科学严谨， 更合理可 行。一方面， 目前我国的金属非金 属地下矿山规模小，服务年限短， 非连续作业的占8 0 以上，其中一 些位于山区的矿山， 冬夏季节自然 通风效果较好， 完全能满足矿井通 风风量、风速和风质的要求， 可暂 时用自然通风替代机械通风。 另一 方面，新规程的规定强调风量、 风 速和作业场所空气质量要始终满足 要求， 这可有效地防止某些矿山将 机械通风系统作为摆设， 在需要时 也不投入运行的问题。 特别需要说明的是 1 . 矿山企业不能因为允许暂时 采用自然通风而不设机械通风系统; 2 . 矿山企业应指定专人对机 械通风系统定期维护保养， 确保一 旦发现自然通风不能满足矿井通风 要求的情况， 或者井下发生火灾需 要实施反风的情况， 机械通风系统 能立即投入运行； 3 . 矿山企业要经常检测矿井 的空气质量，在季节交替期间， 要 增加检测的次数， 确保自然通风的 风量、 风速和作业场所空气质量满 足规程的要求，否则机械通风 系统应投入运行； 4 . 矿井通风检测结果均应记 录并存档。 有效风量率 矿井通风系统的有效风量率 应不低于6 0 。矿井漏风是不可避 免的，但如果矿井漏风严重， 会造 成主扇效率降低， 增加无益的电能 消耗， 甚至使某些风路出现风流反 向、烟尘倒流的现象。因此，无论 从安全还是从经济角度考虑， 都要 求尽可能提高矿井通风系统的有效 风量率。 独立通风 各采掘工作面之间不应串联 通风；井下破碎硐室、 主溜井等处 的污风，应引入回风道；井下炸药 库，应有独立的回风道。 采掘工作面在凿岩、爆破、装 岩或出矿过程中，会产生大量的粉 尘和炮烟等有毒有害物质，如果采 用串联通风， 会形成交叉污染， 严重 影响作业场所的空气质量，危害作 业人员的身体健康甚至生命安全。 井下破碎硐室、主溜井等是高 浓度粉尘的产生点， 为了防止污染井 下其他作业地点的空气质量， 要将其 所形成的污风直接引入主回风道。 井下炸药库的通风是根据其 特殊性做出的要求。 因为一旦炸药 库发生爆破器材着火或爆炸事故， 会产生大量的有毒有害气体。 如果 这些气体不是直接进入独立的回风 巷道，会严重污染井下的其他区 侯庄分矿4 0 三级机站 4 6 . 7 1 . 5 7 2 . 5 5 铁山分矿1 0 分区不独立 6 0 1 . 5 4 . 2 2 5 召口分矿5 0 分区多极机站 6 3 . 4 0 . 6 6 8 2 . 1 2 5 山东金岭铁矿通风指标测评 矿山名称 年产量 万t 通风系统方式 有效风量 率 单位采掘量的 通风费用 元/ t 单位采掘矿石通风 电耗 k W h / t 易安网 104 域， 甚至造成作业人员中毒窒息的 恶性事故。 局部通风 掘进工作面和通风不良的采 场，应安装局部通风设备， 爆破后 应加强局部通风， 防止出现炮烟中 毒事故。 掘进的井巷和硐室，包括天 井、溜井、斜井、平巷、机电硐室 等，掘进时一般只有一个出口， 称 为独头巷道。 独头巷道由于无法形 成贯穿风流，其掘进过程中， 如果 没有局部通风设备， 则新鲜风流难 以到达工作面，掘进产生的炮烟、 矿尘等会长时间积聚在工作面附 近，导致工作面空气质量严重恶 化，威胁作业人员的身体健康， 甚 至可能因炮烟浓度严重超标， 造成 作业人员中毒窒息的伤亡事故。 因 此， 要求掘进工作面要安装局部通 风设备，以加强通风。 有些采用分层崩落采矿法、 无 底柱分段崩落采矿法的采场， 其采 掘和回采工作大多在独头巷道内进 行， 采场的通风问题与独头巷道的 通风问题一样， 也需要加强局部通 风。所不同的是采场通风， 在选择 通风方式时要有一个合理的采区通 风路线， 以保证在分段巷道内有较 强的贯穿风流， 防止烟尘积聚和作 业面风流串联，同时， 要考虑采空 区的漏风问题。 主扇运转 正常生产情况下， 主扇应连续 运转。当井下无污染作业时， 主扇 可适当减少风量运转； 当井下完全 无人作业时， 允许暂时停止机械通 风。 当主扇发生故障或需要停机检 查时， 应立即向调度室和主管矿长 报告，并通知所有井下作业人员。 主扇反向措施 主 扇 应 有 使 矿 井 风 流 在 1 0m i n内反向的措施。当利用轴 流式风机反转反风时，其反风量 应达到正常运转时风量的 6 0 以 上。每年至少进行 1 次反风试验， 并测定主要风路反风后的风量。 采用多级机站通风系统的矿山， 主通风系统的每台通风机都应满 干球温度℃ 相对湿度％ 风速 m / s 备 注 ≤ 2 8不规定 0 . 5 ～1 . 0 上限 ≤ 2 6不规定 0 . 3 ～0 . 5 至适 ≤ 1 8不规定 ≤0 . 3 增加工作服保暖量 表7 采掘作业地点气象条件规定 表8 井巷断面平均最高风速规定 井巷名称 最高风速 m / s 专用风井，专用总进、 回风道 专用物料提升井 风桥 提升人员和物料的井筒， 中段主要进、回风道，修 理中的井筒，主要斜坡道 运输巷道，采区进风道 采场 1 5 1 2 1 0 8 6 4 金属非金属矿山安全规程6 . 4 . 1 井下空气 1 . 井下采掘工作面进风流中的空气成分 按体积计算 ， 氧气应不低 于2 0 ％，二氧化碳应不高于0 . 5 ％。 2 . 入冈井巷和采掘工作面的风源含尘量，应不超过 0 . 5m g / m 3。 3 . 井下作业地点的空气中， 有害物质的接触限值应不超过G B Z 2 的规定。 4 . 含铀、钍等放射性元素的矿山，井下空气中氡及其子体的浓 度应符合 G B 4 7 9 2 的规定。 5 . 矿井所需风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值 按井下同时工作的最多人数计算，供风量应不少于每人 4m 3/ m i n ； 按排尘风速计算，硐室型采场最低风速应不小于 0 . 1 5m / s ， 巷道型采场和掘进巷道应不小于 0 . 2 5m / s ；电耙道和二次破碎巷道 应不小于0 . 5 m / s ；箕斗硐室、 破碎硐室等作业地点， 可根据具体条件， 在保证作业地点空气中有害物质的接触限值符合G B Z 2 规定的前提下， 分别采用计算风量的排尘风速； 有柴油设备运行的矿井， 按同时作业机台数每千瓦每分钟供 风量 4m 3计算。 6 . 采掘作业地点的气象条件应符合表7 的规定， 否则， 应采取降 温或其他防护措施。 7 . 进风巷冬季的空气温度，应高于2 ℃；低于2 ℃时，应有暖风 设施。不应采用明火直接加热进入没井的空气。 在严寒地区， 主要井口 所有提升井和作为安全出口的风井 应有 保温措施， 防止井口及井筒结冰。 如有结冰，应及时处理，处理结 冰时应通知井口和井下各中段马 头门附近的人员撤离，并做好安 全警戒。 有放射性的矿山，不应利用 老窿 巷 预热和降温。 8 . 井巷断面平均最高风速应 不超过表 8 的规定。 编辑 冯 瑾 足反风要求，以保证整个系统可 以反风。 主扇或通风系统反风， 应 按照事故应急预案执行。 相关链接 矿 山 安 全M i n e Sa f e t y