礦井通風(fēng)
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(fēng)指在機(jī)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(diǎn)，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(fēng)又叫自然通風(fēng)，系指在自然風(fēng)壓作用下風(fēng)流不斷流過礦井形成自然通風(fēng)的過程。風(fēng)流流過井巷時與巖礦發(fā)生熱交換，使得進(jìn)、回風(fēng)井里的氣溫出現(xiàn)差異，回風(fēng)井里的空氣重率比進(jìn)風(fēng)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(fēng)壓。
采用機(jī)械動力的通風(fēng)又叫機(jī)械通風(fēng)。國外自19世紀(jì)中葉開始采用機(jī)械通風(fēng)，我國則自20世紀(jì)50年代開始進(jìn)行礦井機(jī)械通風(fēng)的理論與應(yīng)用研究，現(xiàn)代礦井多采用機(jī)械通風(fēng)。
礦井機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)
礦井機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)系指礦井供、排風(fēng)設(shè)備設(shè)施體系，包括礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動力設(shè)備、礦井通風(fēng)構(gòu)筑物和其他通風(fēng)控制設(shè)施。
礦井完善的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)必須具備以下3個要素：
1.至少要有可靠的進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井各1個；
2.采用機(jī)械動力，即風(fēng)機(jī)；
3.在整個礦井形成貫穿風(fēng)流。
礦井機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，按進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井在井田范圍內(nèi)的布置方式不同，分為中央式通風(fēng)系統(tǒng)、對角式通風(fēng)系統(tǒng)和中央對角混合式通風(fēng)系統(tǒng)；按主扇的工作方式不同，分為壓入式通風(fēng)、抽出式通風(fēng)和壓抽混合式通風(fēng)。
非煤地下礦山機(jī)械通風(fēng)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(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，主要依靠自然通風(fēng)，無法確保礦井通風(fēng)安全。
2.即使建有機(jī)械通風(fēng)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(yùn)行。加之礦山企業(yè)長時間不對機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行必要的維護(hù)和保養(yǎng)，使得機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)無法投入運(yùn)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(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效率不能滿足生產(chǎn)需要，加之在掘進(jìn)獨(dú)頭巷道與天井、溜井時，未加強(qiáng)局部通風(fēng)，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(fēng)質(zhì)量進(jìn)行檢測，礦井風(fēng)量、風(fēng)速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量長期不符合安全規(guī)程，嚴(yán)重威脅井下作業(yè)人員的安全與健康。
礦井建立機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的必要性
通風(fēng)問題是炮煙中毒事故的主因
據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，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(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)施不完善、未進(jìn)行強(qiáng)制機(jī)械通風(fēng)或強(qiáng)制通風(fēng)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(shí)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(fēng)設(shè)備，在自然通風(fēng)的條件下造成的。
自然通風(fēng)存在明顯缺陷
自然通風(fēng)受季節(jié)變化影響較大，主要表現(xiàn)為：
1.風(fēng)量不穩(wěn)定。春秋季節(jié)進(jìn)、回風(fēng)井溫差較小，自然風(fēng)壓較小，通風(fēng)效果較差，甚至?xí)霈F(xiàn)零風(fēng)量的情況。
2.風(fēng)流方向不穩(wěn)定。夏冬季節(jié)風(fēng)流方向相反，春秋季節(jié)自然風(fēng)壓較小，風(fēng)流方向不穩(wěn)定。
3.在自然通風(fēng)的情況下，礦井不能實(shí)施強(qiáng)制反風(fēng)，不利于礦井火災(zāi)、有毒有害氣體擴(kuò)散蔓延的控制。
2004年11月20日，造成70人死亡，直接經(jīng)濟(jì)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(kuò)大的主要原因之一便是沒有獨(dú)立完善的通風(fēng)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(fēng)方式，形成了整個礦區(qū)井下風(fēng)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(jī)械通風(fēng)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(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)必然考慮成本和效益。通風(fēng)成本由設(shè)備折舊費(fèi)、動力費(fèi)、材料費(fèi)、通風(fēng)工工資、專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)、通風(fēng)儀表的購置費(fèi)和維修費(fèi)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(fēng)費(fèi)用的統(tǒng)計(jì)。
侯莊和鐵山分礦由于有效風(fēng)量率偏低、風(fēng)門存在嚴(yán)重漏風(fēng)等問題，加大了通風(fēng)費(fèi)用的支出，就是通風(fēng)費(fèi)用? ? 比較低的召口也存在著漏風(fēng)等問題，如果解決了這些問題，通風(fēng)費(fèi)用還將降低。
不同礦山之間通風(fēng)費(fèi)用的差別，是由于各地區(qū)之間的電力費(fèi)用、人員工資、管理費(fèi)用、有效風(fēng)量率、建立機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)的難易程度、設(shè)備采購運(yùn)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(yùn)營機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。如果再考慮到因未采用機(jī)械通風(fēng)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(jī)械通風(fēng)，以減少事故的發(fā)生。
機(jī)械通風(fēng)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(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。對于自然風(fēng)壓較大的礦井，當(dāng)風(fēng)量、風(fēng)速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量能夠達(dá)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(fēng)替代機(jī)械通風(fēng)?！倍?guī)程規(guī)定：“所有礦井必須建立完善的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)?！毙乱?guī)程的規(guī)定較原規(guī)程的規(guī)定更科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，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(fēng)效果較好，完全能滿足礦井通風(fēng)風(fēng)量、風(fēng)速和風(fēng)質(zhì)的要求，可暫時用自然通風(fēng)替代機(jī)械通風(fēng)。另一方面，新規(guī)程的規(guī)定強(qiáng)調(diào)風(fēng)量、風(fēng)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(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)作為擺設(shè)，在需要時也不投入運(yùn)行的問題。
特別需要說明的是：
1.礦山企業(yè)不能因?yàn)樵试S暫時采用自然通風(fēng)而不設(shè)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng);
2.礦山企業(yè)應(yīng)指定專人對機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)定期維護(hù)保養(yǎng)，確保一旦發(fā)現(xiàn)自然通風(fēng)不能滿足礦井通風(fēng)要求的情況，或者井下發(fā)生火災(zāi)需要實(shí)施反風(fēng)的情況，機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)能立即投入運(yùn)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(fēng)的風(fēng)量、風(fēng)速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量滿足《規(guī)程》的要求，否則機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)投入運(yùn)行；
4.礦井通風(fēng)檢測結(jié)果均應(yīng)記錄并存檔。
有效風(fēng)量率
礦井通風(fēng)系統(tǒng)的有效風(fēng)量率應(yīng)不低于60%。礦井漏風(fēng)是不可避免的，但如果礦井漏風(fēng)嚴(yán)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(fēng)路出現(xiàn)風(fēng)流反向、煙塵倒流的現(xiàn)象。因此，無論從安全還是從經(jīng)濟(jì)角度考慮，都要求盡可能提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)的有效風(fēng)量率。
獨(dú)立通風(fēng)
各采掘工作面之間不應(yīng)串聯(lián)通風(fēng)；井下破碎硐室、主溜井等處的污風(fēng)，應(yīng)引入回風(fēng)道；井下炸藥庫，應(yīng)有獨(dú)立的回風(fēng)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(fēng)，會形成交叉污染，嚴(yán)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(diǎn)，為了防止污染井下其他作業(yè)地點(diǎn)的空氣質(zhì)量，要將其所形成的污風(fēng)直接引入主回風(fēng)道。
井下炸藥庫的通風(fēng)是根據(jù)其特殊性做出的要求。因?yàn)橐坏┱ㄋ帋彀l(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(jìn)入獨(dú)立的回風(fēng)巷道，會嚴(yán)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(fēng)
掘進(jìn)工作面和通風(fēng)不良的采場，應(yīng)安裝局部通風(fēng)設(shè)備，爆破后應(yīng)加強(qiáng)局部通風(fēng)，防止出現(xiàn)炮煙中毒事故。
掘進(jìn)的井巷和硐室，包括天井、溜井、斜井、平巷、機(jī)電硐室等，掘進(jìn)時一般只有一個出口，稱為獨(dú)頭巷道。獨(dú)頭巷道由于無法形成貫穿風(fēng)流，其掘進(jìn)過程中，如果沒有局部通風(fēng)設(shè)備，則新鮮風(fēng)流難以到達(dá)工作面，掘進(jìn)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(yán)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(yán)重超標(biāo)，造成作業(yè)人員中毒窒息的傷亡事故。因此，要求掘進(jìn)工作面要安裝局部通風(fēng)設(shè)備，以加強(qiáng)通風(fēng)。
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(dú)頭巷道內(nèi)進(jìn)行，采場的通風(fēng)問題與獨(dú)頭巷道的通風(fēng)問題一樣，也需要加強(qiáng)局部通風(fēng)。所不同的是采場通風(fēng)，在選擇通風(fēng)方式時要有一個合理的采區(qū)通風(fēng)路線，以保證在分段巷道內(nèi)有較強(qiáng)的貫穿風(fēng)流，防止煙塵積聚和作業(yè)面風(fēng)流串聯(lián)，同時，要考慮采空區(qū)的漏風(fēng)問題。
主扇運(yùn)轉(zhuǎn)
正常生產(chǎn)情況下，主扇應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)井下無污染作業(yè)時，主扇可適當(dāng)減少風(fēng)量運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)井下完全無人作業(yè)時，允許暫時停止機(jī)械通風(fēng)。當(dāng)主扇發(fā)生故障或需要停機(jī)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(fēng)流在10min內(nèi)反向的措施。當(dāng)利用軸流式風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)時，其反風(fēng)量應(yīng)達(dá)到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時風(fēng)量的60%以上。每年至少進(jìn)行1次反風(fēng)試驗(yàn)，并測定主要風(fēng)路反風(fēng)后的風(fēng)量。采用多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的礦山，主通風(fēng)系統(tǒng)的每臺通風(fēng)機(jī)都應(yīng)滿足反風(fēng)要求，以保證整個系統(tǒng)可以反風(fēng)。主扇或通風(fēng)系統(tǒng)反風(fēng)，應(yīng)按照事故應(yīng)急預(yù)案執(zhí)行。
