自然风压影响下的通风系统优化与实践

1 现有通风系统基本情况

矿山为高山型矿山，采用平硐 + 盲斜井的开拓方式。该矿通风系统采用对角式通风方式，即矿脉东南翼进风，西北翼回风。现有 11 中段至 19 中段共 9 个服务中段，主要的进风口为 19 中段平硐和 16中段平硐，11 中段平硐为主回风中段，其它中段为盲中段。中段与中段之间通过盲斜井相联通。19 中段作为主运输巷，风流进入平硐后，通过盲斜井进入 17中段和 18 中段; 16 中段为辅助运输中段，风流进入中段后，也是通过各中段斜井进入 15、14、13、12 段; 11 中段为主回风中段，没有作业面，该中段安设型号为 FKZ10 - 30 kW 风机，额定风量 780 ～ 1 440m3 /min，全压范围为 558 ～ 1 071 Pa。井下各中段通风网络为阶梯式通风网络，污风最终汇集至 11 中段排出地表。由于矿山属于老矿山，早年开采未采充填的空区处理方式，导致井下采空区较多，部分中段利用采空区和老天井回风。

2 系统现状调查分析

现有通风系统为对角式通风方式，东南翼 16 和19 中段进风，西北翼 11 中段回风。矿山已经开采多年，由于受开采技术条件的影响，多年来各中段作业面布局不合理，形成了很多采空区。且随着开采的推进，中段面积也扩大，开采深度也不断延伸。作业面也越来越分散，现阶段作业面主要集中在 15 至 19中段。而部分新开辟的作业面也没有形成完善的通风系统，新鲜风流难以进入作业区域，污风难以排出地。特别是在夏季地表与井下温差大时，进风口出现反风问题。因此，井下通风系统的诸多问题也随之出现。通过对现场测定调查，矿井通风系统测定评价采用风量合格率、风质合格率、有效风量率、风机装置效率等指标来评价。矿井通风系统测试及评价指标见表 1。

根据现场调查情况和测定数据可知，通风系统存在的主要问题如下所述:

1. 通风系统各项测定指标数据结果偏低，可知现有通风网络存在诸多问题，且存在诸多影响通风的因素，如受自然风压影响，导致矿井风流紊乱等。2. 现场测得风机回风量为 16. 5 m3 / s，进风量为7. 8 m3 / s，而井下设计需风量为 23. 7 m3 / s。可知，现有风机回风量已经无法满足井下生产的回风需求，且现有通风网络和风机运行状态下，有空区进风导致进风口进风量不足。3. 井下空区多，通风网络比较复杂，新风短路、漏风及空区反风比较严重。由于矿山开采多年，早年开采未采取充填的空区处理方式，导致井下采空区较多。特别是 11 中段至 15 中段之间西北翼，空区天井贯通进风巷、回风巷和运输道等。因此，导致平硐进风比风机回风少得多4. 井下通风调控措施不完善。井下空区多，业区域广且作业面分散，加上作业安排不合理等因素，导致整个井下风流紊乱。且调控措施的缺失及调控不到位，使得整个井下的通风更加困难，新风不去，污风出不来。5. 现场调查发现，自然风压普遍存在于整个生产时期内。上风季节时期有利于通风，下风季节时期阻碍井下通风。特别在下风季节时期，由于风机功率偏小，通风网络复杂空区多，导致回风量不足及空区进风，最终由 16 和 19 中段的进风口反风。

3 矿井通风系统优化探讨

根据调查分析，该矿存在的主要问题为: ( 1) 通风网络复杂，空区多，风流比较紊乱; ( 2) 11 中段主扇风机与通风网络不匹配，主要表现为风机功率小，通风能力不够，风量小，导致 15 中段以下分风困难;( 3) 矿山属于高山型矿山，采用平硐开拓，自然风压影响大，下风季节不利于通风; ( 4) 调控措施的不到位，导致整个矿井风流杂乱无章。为解决矿山存在的上述通风问题，达到井下风量满足生产需求、风流合理分配、风流调控到位且分利用自然风风压通风的目的，拟从简化理顺通风网络，优化通风动力和合理安排调控措施等几个方面进行优化[3，4]。首先，简化理顺通风网络是通风优化的重要工作。确定矿山采用什么通风方式，进回风线路等[5]如: 16 和 19 中段平硐为矿山的主要进风口。11 中段平硐作为主要回风平硐，负责整个矿山的回风。19 中段平硐的进风负责 17 至 19 中段的作业区域，16 中段平硐进负责 12 至 16 中段的作业区域( 1314 中段作业面较少) 。各中段之间采用中段斜井进风，主运巷为中段进风巷，通过西北翼的回风天井回风至上部中段。

其次，由于现有的 30 kW 已经无法满足井下的通风需要，需要选用大风压大风量的风机替换原有的老风机。因自然风压影响大，不可避免，为有效控制和利用自然风压，必须选用大风压的风机进行风压对抗，并且可以在上风季节充分利用自然风压通风[6，7]。

最后，在简化理顺通风网络和确定主扇风机的情况下，合理设置安排通风调节措施也是重要一环。其主要措施是设置风门、风窗和密闭等构筑物，部分作业面应尽量采用局扇引导通风[4]。应尽可能地封闭采空区，可以预留部分天井作为通风井，这是简化通风网络的重要措施。尤其在 14 至 19 中段西北翼作业面较多，设置调节措施必不可少。除上述措施外，良好的通风管理工作是确保通风系统有效的重要组成部分。