【摘 要】 根据中小型矿山通风系统现状和今后优化改造问题进行了分析与研究，对通风系统不同的适用场合进行合理化的改造.中小型矿山采用通风仿真模拟系统与地面通风系统相结合的仿真实训，总结出符合当今发展需要的有效通风系统措施，并对通风系统进行适应性的调整，以人性化的设计需要满足对矿山安全生产的要求。对促进我国的经济发展和矿井的安全生产都具有重要意义。
【关键词】 通风系统 适应性 人性化 合理化
我国中小型矿山主要分布在东北和西部地区，并且较分散，开发的难度也与此相应加大，由于技术限制的因素，通风系统存在较大的安全问题，严重影响了矿山的正常开采以及开采人员的人身安全，也对矿山的生产力存在一定的限制因素，现如今对矿山通风系统优化改造，保证了矿工人员在井下工作时的安全问题以及对环境细节改善的优化，通过通风系统把工作时的温度维持在一个界定范围内，能够排出矿井内的有害气体和杂质.达到施工环境优良和施工人员安全作业标准要求。
1 当前中小型矿山通风存在常见问题
1.1 系统对风量调控能力较差
测定要素多，并且又缺乏相对应风流量调控技术，使之流速处于一个动态自然分配的状态，根据矿山所处地貌特征，矿井路程长，风速难以到达在矿井中上部位置风流量达到40km/h，底端地段的风流量达到12km/h，都达不到所规定的范围标准，此外，地下矿井较多，主要扇区对矿山的主控能力较差，由于扇区面积与主备井距存在较大差距，风向难以控制，并且主井区与备用井区之间存在一个很大的限压差，通风的效果难以提高，使夏季风难以灌入导致不透风的现状，冬季又难以被排出，出现气流回旋，气压不稳设备冻裂的现象。
1.2 采场没有形成贯穿风流
开采场地应用对角井、通风管道与上下中继段贯通，地下表面压强差小，对流层风力弱，大多采场采用扩充方式散风，所以采场通风难度大。
1.3 矿井风路长，阻力大，系统风量不足
根据有关数据的测定标准，至少风量欠吹43.28%，西、南风井的风量已达到63km/h，主、副井口风量已达到42km/h。由于地理位置等因素的影响，东北风段面的风力过小，仅能达到18km/h，并且路途长，阻力大，位于东南方向-42m的井口及-132m的西风井的2台主机的风扇难以高速旋转到达地表深度位置，导致到达地表深度的风力欠缺不足，尤其在雷雨季节对流风向偏差较大，主、副之间的通风情况会受到很大程度的阻碍。
1.4 下负压过大，极易造成漏风、循环风
多个矿井点同时进行开采作业时，密封不严密，难以控制实际漏风情况。对各个采矿点同时开采，大部分都是原有矿山开采时所常见的问题，便给矿井通风造成了很大的难题。
2 矿山通风改造方案设计思路
经过当今的测量标准和原有施工规范进行对比，进行如下的改造设计方案。（1）通风系统。现在把主扇区系统改造为量子化多级系统，采用预警风向Ⅲ级系统，东北风井Ⅵ级系统，特殊地区风向Ⅳ级系统。（2）支架。运用东北风井为主，西北风井为辅的支架标准体系，减少进口的漏风，控制东、西风井，明天井回风。（3）网路。采用左右对等间隔模式，多个网路共用一口回风井，上下段中行回风，左右段下行回风，回风系统设置回风阀门，非回风上下段西北风井口底端部位隔断与回风道的疏通。对等中段间产生气压差，导致开采场地贯通气流循环路段堵塞，目前在-87m以上的中段位置仅有几个开采场地投入生产，-130m、-260m中段的采场正在摸索阶段，还未形成一定的覆盖区域，现将-85m中段位置设置主通风干道，在今后发展系统形成后，再把-225m终端设置为另一主通风干道。（4）风机。在-95m中段西、北风井位置安装一台423kwk46-3-32第四级风机，在-200m西、南风井安装一台156kwk64-2-69第三级风机。在-280m中段东、北安装两台67kwk128-3-72第二级风机。（5）将通风井段面由5㎡扩宽到8㎡左右。经优化改造后的风量控制系统，新鲜空气分流流经入上井口，保鲜罐中加工贮存，在疏通管道内运输到指定部位，由于西风井只能延伸到-280m中段，就此位置建立二级风机站，待中上部系统改造完善后，下挖北风井至-240m中段位置，并在此地点安装三级回风机站。三级机站在一、二级机站建好完成后，便可动土施工，即此各个采矿场地通风效果更佳，设备优化系统更加完善。
3 通风系统改造方案的仿真模拟及优化研究
笔者以西矿西二盘区为例，利用山西晋煤工程技术研发的通风仿真系统MISA对山西矿西二盘区以内地区进行通风系统仿真系统的模拟，并提出有关三套加强式仿真模拟系统方案。
3.1 仿真模拟方案一
（1）系统概述：保持盘区内部原有的通风系统不变，在盘区位置上做一些小幅度的变动，把珠江大道西段作为西二盘区的进风道口，在风口井服务界线限定内，由东街里服务于1102工作面和西二盘区2306工作面，西风矿井服务于1803工作面，路由系统负责掌管珠江路口及翟营大街交叉口。（2）通风仿真系统模拟结论：1803工作面回风量为8078m3/min、2306工作面回风量为11032m3/min，西二盘区三队列挖掘工作面回风量为3080m3/min，1102工作面回风量为9320m3/min，其中路由回风区立井的回风量为3329m3/min，气压强度为4395Mpa，拐角的角度为39.5°；西回风区立井的回风量为13075m3/min，气压值为3385Mpa，角度为22.6°；东湖回风区立井的回风量为39984m3/min，气压值为20722Mpa，角度为-32°。（3）工程量及成本：在原有的基础上解决西二盘区的进风进风问题后，还需要在珠江大道与翟营小巷13号东湖盘区以及东北地区南开运输大巷分别动土施工西二盘区辅助运输巷，作为当前西二盘区三道进风口，道路工程量3200m，0.8万元作为每米道路的施工费，总共施工费用合计2560万元。
3.2 仿真模拟方案二
（1）系统概述：保持盘区内部原有的通风系统不变，在西盘区内部进风问题上，在西井区井口底端直接贯穿两条岩接小巷，解决各盘区之间的进风问题。在风口井服务界线限定内，由东湖风井口服务于1102工作面和西二盘区2306工作面，西风矿井服务于1803工作面，路由系统负责掌管珠江路口及翟营大街交叉口。（2）通风仿真系统模拟结论：1803工作面回风量为7806m3/min、2306工作面回风量为13028m3/min，西二盘区工作面回风量为1349m3/min，1102工作面回风量为3205m3/min，其中路由回风区立井的回风量为4229m3/min，气压强度为4603Mpa，拐角的角度为45°；西一回风区立井的回风量为12763m3/min，气压值为2385Mpa，角度为11.8°；东湖回风区立井的回风量为32683m3/min，气压值为20138Mpa，角度为-18.6°（3）工程量：在解决西盘区内部进风问题上，在西进风口建井，并在井底层硐室处建立两条沥青公路与西二盘区辅助运输巷和西二盘区翟营小巷交叉贯通，其中两条沥青公路的总长为3000m，每米建设的成本为0.62万元，总共施工费为1860万元。
3.3 仿真模拟方案三
（1）系统概述：原有盘区内部的通风系统不变，看待盘井矿区井口通风问题上，在东湖回风区西二道口修建一个直径为4.0m管道井作为西二盘区进风井口，在珠江大道与翟营小巷13号东湖盘区以及东北地区辅助运输大巷作为辅助运输路段使用，主要用在各个小巷道内附近修建一组风门将东街里小区与西一盘区划分，不作为进风路段道口使用，在各个风井矿区服务范围内，由东湖风井口服务1102工作面和西一盘区服务于2306工作面，路由系统服务于珠江道口和翟营交叉口路段。（2）通风仿真系统模拟结论：1803工作面回风量为7234m3/min、2306工作面回风量为10300m3/min，西二盘区工作面回风量为1285m3/min，1102工作面回风量为3225m3/min，其中路由回风区立井的回风量为4126m3/min，气压强度为4204Mpa，拐角的角度为35°；西一回风区立井的回风量为13753m3/min，气压值为2265Mpa，角度为11.8°；东湖回风区立井的回风量为31684m3/min，气压值为21238Mpa，角度为33.6°（3）工程量：珠江大道与翟营小巷13号东湖盘区辅助运输大巷全长246m，按每米的成本价为7.5万元，费用为369万元；管道沟深22.4m，开挖体积约为11.25m3，按每立方米挖土1000元，回填土800元计算，费用为20250元，工程费用总计为1855万元。
4 改造前后通风效果比较
（1）系统排风量为45.62m3/s，与2006年同比上长28.76%，总净化量为28.97m3/s，同比2004年上浮11.28%，总回风43.23m3/s，比2004年上长8.35%，其中主井进风43.49m3/s、副井进风36.45m3/s南风井出风量为14.86m3/s、北风井进风量为22.35m3/s；系统通风能力比预期原有系统有大幅度提升。（2）通过对现场32个施工通风量的测定，矿山场地的通风量达标率为87.32%，同比2006、2007年上浮11.32%、8.21%，通风效果得到显著改善。（3）更换风机后，转子运转速度加快，提高了风机工作效率。（4）主、副井之间原有的气压差被打破，进入到另一个新的界限，局部地区采矿场地的通风量明显增加。（5）节省劳动力及风机存储容量。原来生产线共有各类风机52台，需要技工工日11台班，普工工日23台班，现如今需要优化改造后风机数目为23台，技工工日5.5台班，普工工日7台班，其中3台由原有总装机容量348.6kW到当今使用功率120kW。
除此之外，在系统优化改造过程中，改用西门子技术对主扇区进行远程监控，操作平台设立在生产控制室内，缩短了原有路程差，一方面操作管理人员根据当地矿井的生产需要进行地下调度测量，确保施工的安全。另一方面减少了人员的安排，节省了每年不必要的开销。
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