礦井通風

在冶金工業(yè)出版社1999年版的《中國冶金百科全書(采礦卷)》中，礦井通風指在機械或自然的動力作用下，將地面的新鮮空氣連續(xù)地供給礦井作業(yè)地點，稀釋并排出有毒、有害氣體和粉塵，調(diào)節(jié)礦內(nèi)氣候條件，創(chuàng)造安全舒適工作環(huán)境的一門工程技術(shù)。

采用自然動力的通風又叫自然通風，系指在自然風壓作用下風流不斷流過礦井形成自然通風的過程。風流流過井巷時與巖礦發(fā)生熱交換，使得進、回風井里的氣溫出現(xiàn)差異，回風井里的空氣重率比進風井里的空氣重率小，因而兩個井筒底部的空氣壓力不相等，其壓差稱為自然風壓。

采用機械動力的通風又叫機械通風。國外自19世紀中葉開始采用機械通風，我國則自20世紀50年代開始進行礦井機械通風的理論與應(yīng)用研究，現(xiàn)代礦井多采用機械通風。

礦井機械通風系統(tǒng)

礦井機械通風系統(tǒng)系指礦井供、排風設(shè)備設(shè)施體系，包括礦井通風網(wǎng)絡(luò)、通風動力設(shè)備、礦井通風構(gòu)筑物和其他通風控制設(shè)施。

礦井完善的機械通風系統(tǒng)必須具備以下3個要素：

1.至少要有可靠的進風井和回風井各1個；

2.采用機械動力，即風機；

3.在整個礦井形成貫穿風流。

礦井機械通風系統(tǒng)，按進風井與回風井在井田范圍內(nèi)的布置方式不同，分為中央式通風系統(tǒng)、對角式通風系統(tǒng)和中央對角混合式通風系統(tǒng)；按主扇的工作方式不同，分為壓入式通風、抽出式通風和壓抽混合式通風。

非煤地下礦山機械通風存在的問題

1.許多非煤礦山企業(yè)，尤其是小型非煤礦山企業(yè)未建立機械通風系統(tǒng)，主要依靠自然通風，無法確保礦井通風安全。

2.即使建有機械通風系統(tǒng)的礦山企業(yè)，也只是為了應(yīng)付安全監(jiān)管部門的檢查，很少投入運行。加之礦山企業(yè)長時間不對機械通風系統(tǒng)進行必要的維護和保養(yǎng)，使得機械通風系統(tǒng)無法投入運行。

3.一些大中型礦山，由于同時作業(yè)的作業(yè)面較多，通風系統(tǒng)的通風效率不能滿足生產(chǎn)需要，加之在掘進獨頭巷道與天井、溜井時，未加強局部通風，致使炮煙中毒事故時有發(fā)生。

4.絕大多數(shù)礦山企業(yè)未按規(guī)定對礦井通風質(zhì)量進行檢測，礦井風量、風速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量長期不符合安全規(guī)程，嚴重威脅井下作業(yè)人員的安全與健康。

礦井建立機械通風系統(tǒng)的必要性

通風問題是炮煙中毒事故的主因

據(jù)初步統(tǒng)計，2006年發(fā)生非煤礦山3人以上重特大事故共74起，死亡311人，其中地下礦山(含勘探井)炮煙中毒事故22起、死亡76人，分別占非煤礦山重特大事故的28%和24%。而這些炮煙中毒事故中，沒有建立機械通風系統(tǒng)、通風設(shè)施不完善、未進行強制機械通風或強制通風不充分是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因。如2006年12月份發(fā)生在云南瀾滄鉛礦有限公司江城松山林鉛鋅礦、內(nèi)蒙古群龍實業(yè)有限公司、貴州金鑫礦業(yè)有限公司亂巖塘汞礦、云南元陽縣黃金公司、甘肅陽山金礦的炮煙中毒事故，均是由于未啟用通風設(shè)備，在自然通風的條件下造成的。

自然通風存在明顯缺陷

自然通風受季節(jié)變化影響較大，主要表現(xiàn)為：

1.風量不穩(wěn)定。春秋季節(jié)進、回風井溫差較小，自然風壓較小，通風效果較差，甚至會出現(xiàn)零風量的情況。

2.風流方向不穩(wěn)定。夏冬季節(jié)風流方向相反，春秋季節(jié)自然風壓較小，風流方向不穩(wěn)定。

3.在自然通風的情況下，礦井不能實施強制反風，不利于礦井火災(zāi)、有毒有害氣體擴散蔓延的控制。

2004年11月20日，造成70人死亡，直接經(jīng)濟損失600余萬元的河北邢臺沙河市李生文鐵礦井下火災(zāi)事故，其擴大的主要原因之一便是沒有獨立完善的通風系統(tǒng)，5個礦山井下相互之間由廢棄的老巷道及未經(jīng)處理的采空區(qū)連接，甚至各礦之間的平巷直接相連，加之所有的礦山均采用自然通風方式，形成了整個礦區(qū)井下風路的大循環(huán)，導(dǎo)致相連各礦均受到事故礦井火災(zāi)煙氣的污染。

礦井建立機械通風系統(tǒng)的可行性

礦山企業(yè)是以營利為主要目的的資源型企業(yè)，企業(yè)建立機械通風系統(tǒng)必然考慮成本和效益。通風成本由設(shè)備折舊費、動力費、材料費、通風工工資、專為通風服務(wù)的井巷工程折舊費和維護費、通風儀表的購置費和維修費等6類構(gòu)成。

下表是對山東金嶺鐵礦的侯莊、鐵山、召口3個分礦2002年8月份通風費用的統(tǒng)計。

侯莊和鐵山分礦由于有效風量率偏低、風門存在嚴重漏風等問題，加大了通風費用的支出，就是通風費用? ? 比較低的召口也存在著漏風等問題，如果解決了這些問題，通風費用還將降低。

不同礦山之間通風費用的差別，是由于各地區(qū)之間的電力費用、人員工資、管理費用、有效風量率、建立機械通風系統(tǒng)的難易程度、設(shè)備采購運輸?shù)炔町愒斐傻摹Ｄ壳?，我國非煤地下礦山完全有能力建立和運營機械通風系統(tǒng)。如果再考慮到因未采用機械通風而導(dǎo)致炮煙中毒事故的損失，非煤礦山非常有必要推行機械通風，以減少事故的發(fā)生。

機械通風應(yīng)注意的問題

《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》的規(guī)定

國? ? 家安全監(jiān)管總局頒布的《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)規(guī)定：“礦井應(yīng)建立機械通風系統(tǒng)。對于自然風壓較大的礦井，當風量、風速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量能夠達到《規(guī)程》中6.4.1井下空氣的規(guī)定時，允許暫時用自然通風替代機械通風?！倍?guī)程規(guī)定：“所有礦井必須建立完善的機械通風系統(tǒng)?！毙乱?guī)程的規(guī)定較原規(guī)程的規(guī)定更科學嚴謹，更合理可行。一方面，目前我國的金屬非金屬地下礦山規(guī)模小，服務(wù)年限短，非連續(xù)作業(yè)的占80%以上，其中一些位于山區(qū)的礦山，冬夏季節(jié)自然通風效果較好，完全能滿足礦井通風風量、風速和風質(zhì)的要求，可暫時用自然通風替代機械通風。另一方面，新規(guī)程的規(guī)定強調(diào)風量、風速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量要始終滿足要求，這可有效地防止某些礦山將機械通風系統(tǒng)作為擺設(shè)，在需要時也不投入運行的問題。

特別需要說明的是：

1.礦山企業(yè)不能因為允許暫時采用自然通風而不設(shè)機械通風系統(tǒng);

2.礦山企業(yè)應(yīng)指定專人對機械通風系統(tǒng)定期維護保養(yǎng)，確保一旦發(fā)現(xiàn)自然通風不能滿足礦井通風要求的情況，或者井下發(fā)生火災(zāi)需要實施反風的情況，機械通風系統(tǒng)能立即投入運行；

3.礦山企業(yè)要經(jīng)常檢測礦井的空氣質(zhì)量，在季節(jié)交替期間，要增加檢測的次數(shù)，確保自然通風的風量、風速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量滿足《規(guī)程》的要求，否則機械通風系統(tǒng)應(yīng)投入運行；

4.礦井通風檢測結(jié)果均應(yīng)記錄并存檔。

有效風量率

礦井通風系統(tǒng)的有效風量率應(yīng)不低于60%。礦井漏風是不可避免的，但如果礦井漏風嚴重，會造成主扇效率降低，增加無益的電能消耗，甚至使某些風路出現(xiàn)風流反向、煙塵倒流的現(xiàn)象。因此，無論從安全還是從經(jīng)濟角度考慮，都要求盡可能提高礦井通風系統(tǒng)的有效風量率。

獨立通風

各采掘工作面之間不應(yīng)串聯(lián)通風；井下破碎硐室、主溜井等處的污風，應(yīng)引入回風道；井下炸藥庫，應(yīng)有獨立的回風道。

采掘工作面在鑿巖、爆破、裝巖或出礦過程中，會產(chǎn)生大量的粉塵和炮煙等有毒有害物質(zhì)，如果采用串聯(lián)通風，會形成交叉污染，嚴重影響作業(yè)場所的空氣質(zhì)量，危害作業(yè)人員的身體健康甚至生命安全。

井下破碎硐室、主溜井等是高濃度粉塵的產(chǎn)生點，為了防止污染井下其他作業(yè)地點的空氣質(zhì)量，要將其所形成的污風直接引入主回風道。

井下炸藥庫的通風是根據(jù)其特殊性做出的要求。因為一旦炸藥庫發(fā)生爆破器材著火或爆炸事故，會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體。如果這些氣體不是直接進入獨立的回風巷道，會嚴重污染井下的其他區(qū)域，甚至造成作業(yè)人員中毒窒息的惡性事故。

局部通風

掘進工作面和通風不良的采場，應(yīng)安裝局部通風設(shè)備，爆破后應(yīng)加強局部通風，防止出現(xiàn)炮煙中毒事故。

掘進的井巷和硐室，包括天井、溜井、斜井、平巷、機電硐室等，掘進時一般只有一個出口，稱為獨頭巷道。獨頭巷道由于無法形成貫穿風流，其掘進過程中，如果沒有局部通風設(shè)備，則新鮮風流難以到達工作面，掘進產(chǎn)生的炮煙、礦塵等會長時間積聚在工作面附近，導(dǎo)致工作面空氣質(zhì)量嚴重惡化，威脅作業(yè)人員的身體健康，甚至可能因炮煙濃度嚴重超標，造成作業(yè)人員中毒窒息的傷亡事故。因此，要求掘進工作面要安裝局部通風設(shè)備，以加強通風。

有些采用分層崩落采礦法、無底柱分段崩落采礦法的采場，其采掘和回采工作大多在獨頭巷道內(nèi)進行，采場的通風問題與獨頭巷道的通風問題一樣，也需要加強局部通風。所不同的是采場通風，在選擇通風方式時要有一個合理的采區(qū)通風路線，以保證在分段巷道內(nèi)有較強的貫穿風流，防止煙塵積聚和作業(yè)面風流串聯(lián)，同時，要考慮采空區(qū)的漏風問題。

主扇運轉(zhuǎn)

正常生產(chǎn)情況下，主扇應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)。當井下無污染作業(yè)時，主扇可適當減少風量運轉(zhuǎn)；當井下完全無人作業(yè)時，允許暫時停止機械通風。當主扇發(fā)生故障或需要停機檢查時，應(yīng)立即向調(diào)度室和主管礦長報告，并通知所有井下作業(yè)人員。

主扇反向措施

主扇應(yīng)有使礦井風流在10min內(nèi)反向的措施。當利用軸流式風機反轉(zhuǎn)反風時，其反風量應(yīng)達到正常運轉(zhuǎn)時風量的60%以上。每年至少進行1次反風試驗，并測定主要風路反風后的風量。采用多級機站通風系統(tǒng)的礦山，主通風系統(tǒng)的每臺通風機都應(yīng)滿足反風要求，以保證整個系統(tǒng)可以反風。主扇或通風系統(tǒng)反風，應(yīng)按照事故應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行。