湖南有色礦井通風現狀分析與對策研究

彭 濤,劉志輝

(湖南有色冶金勞動保護研究院,湖南長沙 410014)

湖南有色礦井通風現狀分析與對策研究

彭 濤,劉志輝

(湖南有色冶金勞動保護研究院,湖南長沙 410014)

文章對湖南11個有色礦井通風系統效果的測定評價、礦井通風系統存在的問題進行了分析研究,提出了保證礦井通風系統運行可靠性的技術和管理對策。

礦井通風系統;測定;措施

湖南是有色金屬之鄉,大中型地下開采礦山較多,為了掌握湖南有色金屬礦山通風現狀,作者近兩年組織相關通風技術人員對湖南的11個有色金屬礦山進行了通風系統運行現狀的測定與評價,測定評價方法和標準參照原冶金部和有色金屬工業總公司1986年聯合頒布的《冶金礦山礦井通風系統鑒定指標》,并根據實際情況由湖南省安監局多次組織專家進行了修改和完善。為了總結經驗,搞好湖南有色金屬礦山的通風管理工作,根據測定的實際情況,對湖南有色金屬礦山通風現狀進行綜合分析,并提出提高礦井通風系統可靠性的技術措施。

1 礦井通風系統測定評價內容

礦井通風技術指標分析在礦井通風管理中是一項很重要的工作,只有對礦井通風系統的狀況作出準確的測定評價,才能對系統的完善及調節作出正確決策。本方法綜合考慮多項指標對礦井通風系統進行綜合分析,其結論能夠比較全面準確反映礦井通風系統的運行狀況。

綜合分析由下列五項基本指標和一項綜合指標組成。

1.風量(風速)合格率η速:為風量或風速符合《金屬非金屬礦山安全規程》要求的需風點數和需風點總數的百分比。它反映需風點的風量或風速是否滿足需要,以及風量的分配是否合理。

2.作業環境風質合格率η質:為井下作業場所的空氣質量是否符合《金屬非金屬礦山安全規程》和《工作場所有害因素職業接觸限值》要求的需風點數和需風點總數的百分比。它反映作業場所的風質情況。

3.有效風量率η有:為礦井通風系統中各需風點實測的有效風量和與主扇裝置風量的百分比。它反映主扇裝置風量供利用的程度。

4.主扇裝置效率η扇:為主扇裝置輸出功率與輸入功率的百分比,它反映主扇裝置的工況、性能和礦井通風網路的匹配是否得當。

5.風量供需比β:為各需風點的有效風量之和與按規程設計或計算的同時工作需風點的風量之和的比值,它反映風量的供需關系。

6.綜合指標C:是以上五項基本指標的綜合反映,能直觀地衡量礦井通風系統總的技術經濟和運行狀況,計算公式為:

其中β′為風量供需指數(%),當1≤β≤1.2時β′= 100%;β＞1.2時β′=95%;β＜1時β′=β×100%。

根據上述測定指標的計算結果,將測定結論分為不合格、臨界和合格三個等級,具體情況列于表1。

表1 礦井通風系統鑒定指標等級

綜合鑒定說明:在上述測量鑒定指標中,帶“＊”的風量(風速)合格率、作業環境風質合格率、綜合指標三項為否決項,礦井通風系統測定總結論以這三項中等級最低的為最終結論。測定結論分為不合格、臨界和合格三種,測定結論為不合格的必須立即整改;測定結論為臨界的,表示礦井通風系統尚可使用,但生產單位必須密切關注,加強管理和監測;測定結論為合格的,表示礦井通風系統可繼續使用。

2 礦井通風現狀

測定的11個有色金屬礦山中,有6個處于合格等級,4個處于臨界等級,1個屬于不合格等級,處于臨界和不合格等級的礦山企業正在根據要求對現有通風系統進行調整改造。通風技術鑒定指標統計列于表2。

表2 通風技術鑒定指標統計

從表2可知,衡量作業環境舒適度的風速合格率和風質合格率指標都偏低,說明了井下安全生產和職工的身心健康沒有得到很好的保證。其次是主扇裝置效率偏低,說明能耗高,主扇與通風網路不匹配。

3 存在的主要問題

在本次通風系統測定評價工作中,不但對現有通風系統的運行指標進行了測定和定量分析,同時在通風管理方面也進行了全面的調查,經綜合分析,認為存在以下主要問題。

1.礦井通風系統調整改造不及時。由于近年來礦山生產規模不斷擴大,生產中段不斷下延,而保障安全生產的通風系統沒有根據生產情況變化進行及時的調整改造。

2.井下風流的可控性差,風量不易調節。礦井進風一般均利用提升井和運輸巷,新鮮風流集中于主要運輸水平。而在運輸井巷內很難設置調節或控制風流的通風設施,所以風流在到達需風段前,通過進風段的運輸井巷和眾多的天井、溜井、電梯井、設備井、斜坡道等完全是自然分配。其中一部分風量直接短路進入回風段,即為內部漏風;而另一部分風量進入需風段,但多數需風點供風不足,作業環境較差,且不能按生產變化及時進行風量調節。

3.通風技術人員奇缺,通風網路維護和管理不到位。由于礦山管理機構的調整以及技術人員的流失,直接導致通風管理和維護工作不能跟上。在所調查的11個礦山中,設置有專職通風防塵部門的只有一個單位,其余都是兼職。

4.主扇的工況效率低,與通風網路的匹配性差。過去礦井通風系統設計時,是按井巷最大阻力路線計算的風壓來選取主扇的高效工況區,并采用風窗增阻的調節方法。但實際上金屬礦山井下設置調節風窗的不多,且管理不善,加上地表塌陷區和采空區漏風以及井下內部漏風,所以生產礦山實際的礦井總風阻較設計值小得多,這就必然降低主扇的實際運行效率。而且大部分礦山在進行通風系統局部調整時并沒有對系統的網路做整體優化設計,影響了整個系統的風流平衡。很多礦山的主扇風機使用時間超過10 a以上,甚至還有18～20 a前安裝的主扇仍在使用,主軸和葉片磨損嚴重是某些礦山主扇工況效率低的重要原因。

5.有的礦山井下采用柴油車運輸礦石,嚴重地污染了井下的新鮮風流。是礦山有毒有害氣體超標的重要原因之一。

4 提高通風系統可靠性的技術和管理措施

礦井通風是保障礦井安全生產的最主要技術手段之一,是安全工作的基礎,如何發揮礦井通風的效能來有效地保障安全生產,應該從以下幾個方面進行考慮:

1.要有足夠的通風能力,保證有效地通風。礦井應該有足夠的通風能力,滿足各個用風地點的風量要求,而且應該有一定的富余能力。這就要求礦井的通風阻力盡量要小些。經常檢查礦井供風量的大小、漏風量大小,使礦井的有效風量率和外部漏風率均在通風質量標準規定的范圍內。要求礦井定期進行通風運行指標的測定,建立測風制度,根據測風結果采取相應的措施,并進行風量的調節。

2.要有穩定的礦井通風網絡結構,保證風流穩定。隨著生產的發展,地質因素或開采技術條件的變化,及時對通風網絡做相應的改進和完善,使巷道掘進、回采、出礦、放礦和運輸等主要作業區的污風不串聯,并應盡量采用貫穿風流通風,防止漏風,保證風流的相對穩定。尤其是對進入中后期開采的礦山,作業中段和作業面多、范圍廣,盡量考慮分區通風,避免互相影響。

3.要有可靠的通風安全設施和裝備。通風安全設施的裝備和設置,應該以保證正常通風時期控制風流和有一定的抗災救災能力為原則,包括以下幾個方面:(1)根據礦井通風網絡的布置與結構合理布置通風設施和通風構筑物。為了保證風流按照擬定的路線流動,必須在巷道中設置相應的通風構筑物以用于引導風流、截斷風流或控制風流。通風構筑物的設置要求盡量做到數量少、位置正確和保證規格質量,以便正確控制風流、減少漏風和風流短路,保證通風的穩定性,正確發揮其控制風流的作用。如風門的結構應該采用閉鎖風門,設置的位置應該避開有漏風的區域(如采空區和密閉區)和車輛與人員頻繁通過的地點;(2)礦井有完善的反風設施。這些設施必須在主要通風機安裝時同時建成。主要通風機的反風裝置、反風門和局部反風系統中的常開、常閉風門等設施必須是完整無缺、動作靈活可靠; (3)有完善的通風檢查制度和風流監測手段。通過檢查和監測可以正確無誤地掌握井下各工作地點的風量分配和風流中有害氣體的濃度。要配備一定數量的礦井通風測定的儀器、儀表。除按《金屬非金屬地下礦山通風技術規范》(AQ2013—2008)要求定期測定通風系統指標外,在井下中段貫通或其它對礦井通風有重大影響的工程時,應組織測定通風系統指標,及時調整通風系統,做到早期預測預報,使一些隱患消滅在萌芽的狀態中。

4.合理進行生產布局,認真組織均衡生產,嚴格執行回采順序,提高采掘強度,為礦井通風創造良好的條件。

5.要配備和培訓2名以上專職的礦井通風防塵技術人員。要組織對通風工和相關班組長進行礦井通風防塵的安全知識培訓。

6.充分利用礦井通風調控技術,利用井下三班作業差異大以及節假日井下停限產的工作特點,調節主扇工況及開機時間,既節約能源,又不影響生產。

7.隨著礦山生產向深部和廣度發展,3 a應做一次礦井通風設計或礦井通風能力驗算,及時調整風機葉片角度,更新和增加風機,增加永久性的通風設施(風井、風墻、風門、風橋和密閉),并拆除或密閉一些臨時通風設施,使井下通風網絡合理匹配。

8.在礦山進一步技術改造過程中,盡量減少井下使用柴油車運輸量,有條件的井下應停止使用柴油車運輸。達到減少和控制柴油車排放有毒有害氣體而污染新鮮風流的目的。

5 結束語

由于近年來地下礦山中毒窒息事故多發,國家對地下礦井通風越來越重視,從2007年開始一直把機械通風治理作為安全專項治理工作之一,已取得了較滿意的成績。并于2008年正式頒布了《金屬非金屬地下礦山通風技術規范》(AQ2013—2008),該規范包括通風系統、局部通風、通風系統檢測、通風管理、通風系統鑒定指標五個子標準,對每項工作和指標都做了明確的定性定量規定,要求越來越嚴格,這是國家第一次正式以強制性標準形式專門對地下礦山通風系統進行規范,也是廣大通風工作者和執法部門開展工作的有利依據,希望礦山企業和通風工作者以此為契機,做好通風工作,切實保障職工的身心健康,堅決杜絕中毒窒息事故的發生。

[1] GB16423-2006,金屬非金屬地下礦山安全規程[S].

[2] 王英敏.礦井通風與防塵[M].北京:冶金工業出版社,1993.

Existing Condition Analysis and Strategy Research of Nonferrous Metals Mine Ventilation in Hunan

PENGTao,LIU Zhi-hui

(Hunan Research Institute of Nonferrous Metal L abour Protection,Changsha410014,China)

The paper determines and evaluates the effect of the eleven nonferrous metals mine ventilation system in Hunan.Through the analysis of the existing problems of it,it brings forward technical countermeasure which could ensure the function reliability of the ventilation system.

mine ventilation system;determine;countermeasure

TD724

A

1003-5540(2010)04-0015-03

彭 濤(1970-),男,高級工程師,主要從事礦井通風防塵技術工作。

2010-03-20