0 引言

某硫金矿矿区位于低山丘陵地区。该矿采用竖井、平硐-盲斜井联合开拓系统。矿山目前使用的井筒主要有新副井、新大井、盲斜井、南翼风井及北翼风井。矿山目前已形成5 m、-25 m、-55 m、-95 m、-135 m、-175 m、-215 m及-255 m 8个中段。其中-95 m以上中段业已结束回采工作，-135 m、-175 m、-215 m 3个中段正在进行回采，-255 m中段尚在开拓。矿山现生产能力约23万t/a。

由于近年未对矿井通风系统进行相应的技术改造，随着矿山开采深度及作业面的变化，导致矿井通风网络发生较大的变化。因此，有必要对该矿通风系统进行测定及评价，并对该通风系统进行技术改造，使其井下通风参数满足《金属非金属矿山安全规程》 GB16423-2006规定要求。

1 通风系统现状

该矿矿井通风系统为两翼对角抽出式通风系统，由位于矿区中央的新副井和63 m平硐进风，新鲜风流由各中段运输巷到达各需风点，污风则由各中段的回风巷汇集到南风井、北风井排出。中段通风网络为平行双巷式。与新副井贯通的中段主要有：62 m、-55 m、-135 m、-215 m、-255 m；与新大井贯通的中段主要有：5 m、-135 m、-215 m、-240 m，目前新大井与各相通中段相通处均用风门阻隔；与南、北翼风井贯通的中段均为：5 m、-25 m、-55 m、-95 m、-135 m、-175 m、-215 m、-255 m中段。南翼及北翼风井均在地表安装风机进行抽出式通风，南翼风井并联安装两台风机，正常运行时一台开，一台备用，担负矿井南翼的总回风，1^#风机型号为K45-6-18，功率为110kW，2^#风机型号为K45-6-19，功率为160kW。北翼风井也并联安装两台风机，正常运行时一台开，一台备用，担负矿井北翼的总回风，风机型号均为K-40D-90，功率为90 kW。在-135 m中段北沿回风巷末端安装一台带风墙风机，担负着-135 m及其以下各中段北翼的回风，风机型号为K40-6-13，功率为18.5 kW。在-175m中段南沿溜矿井末端安装一台带风墙风机，主要用于-175 m中段南沿溜矿井通风与除尘。风机功率为11 kW。采场通风主要采用4 kW局扇于上一中段回风天井口通风。

部分采场及井巷开拓、采准及采矿工作为巷道型向前掘进，均采用局扇和风筒进行局部通风。平巷掘进长度在40 m以下采取单一压入式通风，超过40 m采用混合式通风。长距离开拓掘进工作面，每200~300 m串联1台风机，且布置1条专用施工通风巷。多头工作面掘进则采用并联风筒抽风的形式。天井、泄水井掘进风筒接到安全棚，采用单一压入式通风，一般采用4 kW风机。矿山根据生产需要已设置了一些主要通风构筑物：上部已结束回采各中段的回风侧设置密闭墙；一些生产中段与新大井相通的密闭门，-135 m中段北翼回风侧风门及风机检修风门；已经结束回采的工作段的进风侧风门等。

2 测定结果

为全面评价现有通风系统，对该系统按《冶金矿山矿井通风系统鉴定指标》进行了一次全面测定^[1]，测定结果见表 1。

3 通风系统存在问题及改进意见 3.1 存在问题

现有通风系统采用双翼对角抽出式通风，通风系统及中段通风网络基本合理，但从现场调查及测定结果看，该系统存在以下几个方面问题。

(1) 风机与通风网络不匹配^[2]。矿井通风系统为双翼对角抽出式通风，主扇安装在地表南北翼回风井口，井下-135 m及-175 m中段设置辅扇。主、辅扇的选型及配置不合理导致风机作用范围不明显，部分中段回风侧出现正压。据测定，-95 m中段北风井回风侧为正压（反风量为1.69 m³/s），北风井地表风机有效压力主要作用在-95 m中段以上，对其下部中段作用不大，导致风流乱窜及反风，出现循环风，大大降低有效风量利用率。

(2) 矿井漏风量较大。①外部漏风：从矿井通风系统的总进风量和总回风量计算出的矿井总漏风率为：(99.4 m³/s -64.41 m³/s)/99.4 m³/s=35.20 %，这部分风流是因为新鲜风流短路而从主扇直接排出，从而影响了井下作业点的需风量；根据现场调查与测定，这部分漏风主要是地表风机房密闭不严，以及由上部结束作业中段的与地表相通的采空区漏进回风侧。②内部漏风：由于矿区-95 m以上中段基本采完，致使内部漏风严重，南风井的漏风量为6.48 m³/s，漏风率为11.87 %，北风井的漏风量为24.3 m³/s，漏风率为54.24 %。

(3) 通风系统中通风构筑物不够完善、调控设施不到位及维护不善，导致内部漏风、风流短路严重，风量分配不合理。①风机安装处：南风井风机风道密闭门及风机检修风门密闭不严，仍有漏风，据测定，1^#风机风道密闭门漏风量为0.62 m³/s，风机检修风门漏风量为0.32 m³/s；北风井回风道进口处密闭不严，与地表贯通，漏风量为12.3 m³/s。②局部中段回风侧密闭工作不到位，据调查、测定或计算，5 m与-25 m中段总回风巷的风门未密闭，漏风量大；-95 m中段北回风侧存在反风，反风量为1.69 m³/s；-175 m中段回风侧存在循环风现象。

(4) 风机工作效率低。从实测结果看，全矿平均风机装置效率仅45.24 %，南风井1^# 风机装置效率为48.73 %，北风井1^#风机装置效率仅为23.39 %；井下-135 m中段风机效率仅为22.44 %；均未达到风机装置效率不得小于60 %的基本要求，这说明风机与网络匹配仍存在一些问题。

(5) 有效风量率偏低，内部短路漏风严重，采场通风条件差。据实测矿井有效风量率仅为23.45 %，造成有效风量率低的主要原因是各中段间存在大量天井及溜矿井，各中段未设置必要的通风构筑物及对通风构筑物的管理不善。同时，作业点的局扇与调节设施不到位也是造成采场供风量不足、采场通风条件差及有效风量率偏低的主要原因之一。

(6) 风速合格率低，实测仅为40.74 %，低于80 %的要求。主要原因是已结束的中段和采场未及时进行密闭，大量的新风从已结束回采工作的上部中段或采场短路进入回风道及回风天井，使工作面风流速度降低。

(7) 局部区域污风循环。各个中段均有3个溜矿井与上下中段贯通，上下中段污风串联严重；又由于许多中段作业面的污风直接流入进风巷，导致进风巷的新鲜风流受到污染，局部区域污风循环严重。

(8) 地表部分主扇服务年限较长，主扇能耗较高，工作效率逐年下降。由于矿井作业面的变化，导致主扇偏离工况点运行，从而增加了通风的难度。

由于上述原因致使井下通风系统能耗大，通风效果较差，局部工作面空气质量较差，这些已危害了井下工作人员的身体健康，降低了劳动效率，限制了全矿综合生产能力的提高。

3.2 改进建议与措施

根据本次通风现状调查及测定数据，针对现有矿井通风系统存在的问题，在进行方案改造之前，为了提高矿山现有通风系统的通风效果，提出如下改进建议与措施。

(1) 对上部已完成回采工作的各中段及采场能在回风侧进行封闭的应及时进行密闭，并做到密闭严密不漏风；如因塌陷、积水等原因致使人员不能进入的地方，应尽量在进风侧密闭，以减少短路漏风，提高有效风量率。

(2) 根据需要，设置必要的通风构筑物，作好密闭工作，并加强对构筑物的管理，减少漏风。如：北风井风机风道出口应与地表密闭好，风机检修风门、中间双向控制风门应密封好；-95 m以上总回风巷应密闭或做好风窗调节工作；-175 m南回风巷应密闭好，防止产生循环风流，降低通风效率。

(3) 矿井总回风井为倒段接力井，井壁片邦现象较严重，造成回风井巷局部堵塞，风流不畅。特别是-175 m片邦堆积的矿岩较多，应及时清理并定期检查维护，保持回风井巷畅通。

(4) 对作业面的布置进行规划，采用后退式布置作业面。在空间关系上确保多中段作业时，上中段作业面超前下中段作业面，减少污风串联。

(5) 独头掘进通风，采用局扇抽压式通风，如独头作业面太长，应该采用多台局扇串联通风，用以克服局扇风筒的阻力。或者在巷道设置纵向风障，隔断进、回风风流，保持作业面风流风速、风质达到要求。

(6) 对该矿通风系统进行全面优化设计，并采用PDCA模式进行持续改进式管理，才能达到彻底改善该矿的通风现状。