馮溪陽

（云南國土資源職業(yè)學院，云南 玉溪 652501）

金家灣礦位于鹽津縣城東北36°方向，平距約13.2km，地處昭通市鹽津縣興隆鄉(xiāng)境內(nèi)。礦區(qū)有約1.8km的簡易公路與鹽津至興隆的縣鄉(xiāng)級公路相連，至鹽津縣城約20km，至昭通市公路里程約159km，交通較為方便。礦井現(xiàn)采用斜井開拓，核定生產(chǎn)能力50kt/a，為“五證”齊全的生產(chǎn)礦井。

1 金家灣礦井安全

1.1 概述

礦山安全避險包含監(jiān)測監(jiān)控、井下人員定位、井下緊急避險、礦井壓風自救、礦井供水施救以及礦井通信聯(lián)絡這幾個主要方面。系統(tǒng)本身的操作，可以實現(xiàn)無需下井操作的要求，并且按照實時的數(shù)據(jù)，就可以做好調(diào)度指揮出現(xiàn)，在排除安全隱患的同時，還可以提升生產(chǎn)效率[1]。

1.2 礦井六大系統(tǒng)的設計及安裝

1.2.1 礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)

礦井現(xiàn)安裝了KJ90NA型安全監(jiān)控系統(tǒng)，配備有甲烷傳感器；風門開關傳感器；機電設備開停傳感器；負壓傳感器；風速傳感器等[2]。

目前該監(jiān)控系統(tǒng)基本能滿足礦井現(xiàn)生產(chǎn)的需要。但根據(jù)采掘作業(yè)的變化，需對礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)整，即增加相應的傳感器配置以滿足礦井安全生產(chǎn)需要。

1.2.2 井下人員定位系統(tǒng)

該礦井采用KJ128A型礦用人員管理系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用KJ128A-K2人員識別卡，遵循“統(tǒng)一發(fā)卡、統(tǒng)一裝備、統(tǒng)一管理”的原則，按準許上崗人員和班組實行“一人一卡”制，該卡可視為“上崗憑證”或“井下準入證”。讀卡分站分別安設在主井口、機車運輸平巷、總回風巷、安全出口，對井下人員全方位檢測。

目前該人員定位系統(tǒng)基本能滿足礦井現(xiàn)生產(chǎn)的需要。但根據(jù)采掘作業(yè)的變化，需及時調(diào)整礦井人員定位系統(tǒng)，增加分站設置，礦井現(xiàn)有人員定位系統(tǒng)與緊急避險系統(tǒng)兼容。

1.2.3 礦井通信聯(lián)絡系統(tǒng)

礦井在工業(yè)場地井口綜合樓調(diào)度室內(nèi)設置KTJ101型程控調(diào)度交換機一臺，該機容量為60門，配耦合器KTA106(A)型輸出，主要供井下和地面各生產(chǎn)部門使用。現(xiàn)己分別安裝18部投入正常使用。地面主要安裝在重要設施和庫房、主要通風機房、井口、調(diào)度室、各系統(tǒng)值班室、礦領導辦公室；井下主要安裝在井下值班室及采、掘工作面、各轉載點、井下變電所、爆破時人員集中地點以及重要經(jīng)常聯(lián)絡地點等主要地點。系統(tǒng)具有發(fā)布緊急通知和危險報警、求救功能。其中：井下安裝8臺；地面安裝5臺。

1.2.4 礦井壓風自救系統(tǒng)

礦井地面工業(yè)場地內(nèi)設置有空氣壓縮站，站內(nèi)安設有2臺螺桿空氣壓縮機，其中一臺KS75型螺桿空氣壓縮機（排氣量20.0m3/min，排氣壓力0.8MPa），另一臺JKS110-8型螺桿空氣壓縮機（排氣量20m3/min，排氣壓力0.8MPa）。

在礦井采掘工作面安設有壓風管路，并設置供氣閥門。壓風設備、井下壓風管網(wǎng)、自救設施的設置符合國家的有關標準，保證在任何情況下，壓風自救系統(tǒng)均具備施救功能[3]。

D89×4.5mm無縫鋼管作為供氣主管道，選用D76×4.0mm無縫鋼管作為支管[5]。

2 金家灣礦井通風安全分析

2.1 概述

礦井共設計三個回風井，即西回風平硐、中回風平硐、東回風平硐。西回風平硐位于礦區(qū)西南部，服務于五采區(qū)，服務年限1.7a；中回風平硐位于礦區(qū)中南部，服務于一、三采區(qū)，服務年限4.0a；東回風平硐位于礦井東南部，服務于二、三采區(qū)，服務年限4.6a。

表1 各種巷道和采礦工作面風速表

2.2 礦井通風方式與通風系統(tǒng)的選擇

2.2.1 通風方式

礦井采用分區(qū)式通風方式。

2.2.2 通風方法

礦井與鄰礦留設有邊界隔離礦柱，相互間無風路聯(lián)系，設計選用管理方便、簡單，漏風量小的抽出式通風方法。

2.2.3 通風系統(tǒng)

根據(jù)礦井的開拓部署及通風方式，投產(chǎn)時新鮮風流由主、副斜井進入，經(jīng)+771m行人石門（井底車場、頂板材料巷）、＋770m運輸大巷、一采區(qū)下車場、一采區(qū)軌道行人上山，經(jīng)區(qū)段運輸石門進入工作面軌道巷（運輸機巷）至工作面，污風經(jīng)工作面回風巷、回風石門、回風上山、+930m總回風石門、中回風平硐，通過中回風平硐主要通風機排出地面[4]。

回采工作面采用“E”型通風，掘進工作面采用局部通風機壓入式供風。

2.3 總風量的計算與風量的分配

2.3.1 礦井總風量計算

礦井風量計算方法依據(jù)《采礦設計手冊》，按設計生產(chǎn)能力300kt/a，礦井初期及后期均為2個普通機械化開采工作面和3個掘進工作面及其它獨立通風硐室和巷道進行配風。本礦井為瓦斯礦井，設計采用分別法計算風量。

2.3.2 礦井風量分配和風速校核

采礦工作面：配風24.0m3/s，2個回采工作面配風8.0m3/s，備用工作面配風4.0m3/s；

掘進工作面：配風24.0m3/s，3個掘進工作面配風18.0m3/s，掘進工作面貫通期間備用一個掘進工作面風量6.0m3/s；

硐室：配風4.0m3/s；

其它巷道：配風3.0m3/s；

合計：55.0m3/s。

井下各用風地點的風速見表1符合礦山安全規(guī)程第101條的規(guī)定。

2.4 礦井總風壓及等積孔的計算

2.4.1 礦井風壓計算

根據(jù)礦井開拓開采布置，通過分析、比較，一采區(qū)1131、1132工作面（首采工作面）生產(chǎn)時為中回風平硐通風容易時期，四采區(qū)1433、1434工作面生產(chǎn)時為中回風平硐通風困難時期；二采區(qū)1231、1232工作面生產(chǎn)時為東回風平硐通風容易時期，三采區(qū)1333、1334工作面生產(chǎn)時為東回風平硐通風困難時期；五采區(qū)1531、1532工作面生產(chǎn)時為西回風平硐通風容易時期，1533、1534工作面生產(chǎn)時為西回風平硐通風困難時期。

礦井工程性質(zhì)為資源整合技改工程，故局部阻力取同時期摩擦阻力的15%[5]。

經(jīng)計算，礦井中回風平硐通風容易時期阻力為462.1Pa，困難時期阻力為962.1Pa；東回風平硐通風容易時期阻力為471.5Pa，困難時期阻力為852.9P；西回風平硐通風容易時期阻力為795.4Pa，困難時期阻力為930.2P。

2.4.2 礦井等積孔

1.礦井通風容易及困難時期的風阻

1、中回風平硐

2、東回風平硐

3、西回風平硐

2.礦井等積孔

1、中回風平硐

1）通風容易時期（投產(chǎn)時期）等積孔

2）通風困難時期等積孔

2、東回風平硐

1）通風容易時期（投產(chǎn)時期）等積孔

2）通風困難時期等積孔

3、西回風平硐

1）通風容易時期（投產(chǎn)時期）等積孔

2）通風困難時期等積孔礦井。

上述計算結果表明，礦井中回風平硐、東回風平硐、西回風平硐通風容易時期（投產(chǎn)時期）、困難時期均屬小阻力

2.5 通風設備的選擇

2.5.1 礦井主要扇風機的選擇計算

1.主要通風機風量、靜壓和工作風阻的計算

1、主要通風機通過風量計算

專用通風井通風設備及附屬裝置（包括風道、風門）計算風量時采用的漏風系數(shù)取1.05，則：

Qmin＝Q×K

式中：k——漏風系數(shù)，取1.05。

Q容min＝55×1.05＝57.8(m3/s)

2、靜壓計算

1）礦井自然風壓計算

礦井主斜井井口標高＋936.027m，中回風平硐井口標高＋930.028m，其進、出風井井口標高差為5.999m；東回風平硐井口標高＋950.047m，其進、出風井井口標高差為14.020m，西回風平硐井口標高＋946.317m，其進、出風井井口標高差為10.290m，均小于100m；礦井開采深度中回風平硐通風容易時期為6m、通風困難時時期為376m，東回風平硐通風容易時期為14m、通風困難時時期為396m，西回風平硐通風容易時期為10m、通風困難時時期為321m，均小于400m；按AQ1055-2008標準相關規(guī)定，無需計算自然風壓[2]。

2）靜壓計算

式中：hr.min——中風井通風容易時期最大通風阻力，Pa；

hr.max——中風井通風困難時期最大通風阻力，Pa；

hn——自然風壓，Pa；

Δh——主要通風機裝置各部分阻力，取150Pa。

（1）中回風平硐

（2）東回風平硐

（3）西回風平硐

3）海拔高程校正

考慮海拔因素影響，對礦井風壓進行校正。根據(jù)《采礦工程設計手冊》，按下式對礦井風壓校正：

P0——地面井口大氣壓力，Pa，90623.7Pa；

H——正常條件下的礦井負壓，Pa。

3主要通風機工作風阻計算

1）中回風平硐

（1）容易時期

（2）困難易時期

2）東回風平硐

（1）容易時期

（2）困難易時期

3）西回風平硐

（1）容易時期

（2）困難易時期

式中：Rmin——通風容易時期主要通風機工作風阻，N·S2/m8；

Rmax——通風困難時期主要通風機工作風阻，N·S2/

2.設備選型

根據(jù)前面風量與靜壓計算結果、以上各類風機的優(yōu)缺點比較以及礦井現(xiàn)有主要通風設備情況，設計中回風平硐、東回風平硐、西回風平硐通風容易、困難時期均選用FBCDZ-17/2×110 (B)型礦用防爆軸流式通風機。

2.5.2 總耗電量

該通風機的電動機功率為2×110kw，通風機的工作時間為24h，不得停止轉動，所以通風機每天的耗電量為220×24＝5280度。

礦井的供電價格按0.45元/度計算，則主要通風機的每天的用電成本為2376元，礦井主要通風機的耗電量成本為2376÷1086.9＝2.18元/t。

3 結語

希望通過本文的分析，能夠對金家灣礦井的通風與安全有一個全面的了解，經(jīng)過研究，只要能夠通過仔細的計算與分析，那么就能夠找到通風的有效措施，同時也能夠確保整體的安全性。并且也希望通過本文的研究，能夠對今后礦井通風和安全的研究可以奠定良好的基礎條件，滿足礦山安全生產(chǎn)的要求。