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摘 要：随着我国经济的飞速发展，对能源资源需求特别是矿产资源需求量开始逐年递增，因而促进了矿产工业的发展与进步，采矿技术提升、采矿规模扩大使矿山开采更加深入地下，矿山开采难度越来越大，井下环境越来越复杂。面对深入地下的矿山，其中最大的问题就是井下通风问题，通风系统影响着井下工作安全，是矿工井下工作的保障，因此促进通风系统优化是提高矿山开采质量的重要措施。在矿山通风系统中经常出现风流分配不合理、系统耗能过大、通风效果差等问题，根据矿山开采工作实际环境状况提出通风系统优化方案，有效促进矿山开采效率提高，营造良好的井下工作环境。本文以通风三维仿真系统为例对矿山开采工作中存在的普遍性通风问题进行探讨，以降低经济成本、提高井下工作安全、提高井下工作效率为目的，提出具有较高经济效益的通风系统优化方案。
关键词：矿山通风系统；优化方案；应用
我国经济建设要求提高能源资源产能，生活生产对能源资源需求量增加，为了满足日益增长的能源需求，促进矿产能源的可持续发展，许多矿山开采企业开始扩大开采规模，向着矿山更深处进行开采，但由于地下环境因素复杂，开采技术水平不足等问题，导致井下开采环境复杂，给通风系统的正常运转带来阻碍。而矿井下复杂环境会使井下通风系统出现通风不畅、跑风、系统难以控制等问题，为井下通风安全造成影响，降低了矿山开采工作效率，对矿山产能提高有一定阻碍。因此矿井通风系统的优化有利于矿山生产安全，是提高开采效率的关键措施。
1 大型复杂矿井的通风问题
进入深井开采的大型复杂金属矿井，由于通风动力、通风网络、通风构筑物等多方面的原因导致矿井通风系统出现诸多问题，影响了矿井通风系统的有效运行，通风效果不佳。大型通风系统普遍存在的问题及原因分析见表1。
2 大型复杂矿井通风系统优化方法
针对开采多年并开始步入深井开采的复杂大型矿山，要解决通风系统运行过程中存在的诸多问题，实现矿井风流的有序流动和井下生产的正常进行，需要及时开展矿井通风系统调查、测试和分析，应用先进的通风三维仿真系统软件对矿井通风系统进行优化和完善。一般从通风网络、风流调节设施和通风构筑物等方面进行优化，其难点在于通风网络复杂分支巷道多、辅扇多、风流调节的点多等。
2.1 矿井通风系统优化软件
矿井通风系统优化软件是运用FORTRAN 90编写的，运算迭代速度快，通风网络分析数据可靠，实用性和通用性强，不仅适用于复杂的统一通风系统，也适用于多辅扇或多级机站通风系统的优化，能有效解决大型复杂矿井通风系统优化的难题。该软件主要包括自然风压适时计算、通风网络解算、通风系统三维模型建造、数据输入输出与查询等模块。自然风压适时计算模块能将实测得到的不同季节不同时间的地表和井下的气温参数，以及进、回风井筒深度值输入计算机，自动计算矿井自然风压值，并自动刷新至通风系统网络解算的原始数据库，实现适时分析自然风压对矿井通风系统的影响，有助于了解自然风压的变化规律。
2.2 通風网络优化
矿井通风网络优化是矿井通风系统优化的核心内容之一，因此，在进行通风网络优化时，一般以矿井通风系统设计和矿井通风系统现状为基础，应用矿井通风三维仿真系统优化通风网络结构。矿井通风网络优化力求简单明了，主要从通风巷道断面积、生产布局、通风线路等方面进行优化，力求通风线路最短通风阻力最小、有害角联巷道少、风量分配合理、通风压力均衡、通风调节简单、通风网络管理容易等，确保通风网络的通畅。
2.3 通风构筑物优化
通风构筑物是用于引导风流、阻隔风流和调节风流的设施，对井下风流调控有着非常重要的作用。在不增加矿井通风系统阻力的前提下，根据风流调控的需要，应用矿井通风三维仿真系统优化通风构筑物的类型及位置等。力争在不增加矿井通风阻力的情况下，做到通风构筑物位置设置合理，确保构筑物质量，能有效控制风流循环和漏风，实现风流合理调控，保障矿井生产安全有序。
2.4 风机优选
对矿井通风系统中风机的选择需要对各项参数条件进行综合考虑，主要以节能环保、调节灵活、控制简便为标准，根据具体开采环境对风机安装位置以及数量进行选择。由于井下通风系统用电量占矿山总用电量的三分之一左右，因此需要重点考虑风机的运行效率与能耗，尽量降低耗电量。
对效率高、能耗低风机的选择需要对井下通风阻力与所需要总通风量进行计算分析，令其与通风系统配合充分发挥其效用；季节不同井下所需风量也有所不同，可以利用风机调频技术实现对风机工作状态的调节，降低能耗；对已安装风机可以通过对风机结构的调整尽可能地优化风机运行状态，促进工作效率提高，降低因结构不合理造成的风机损耗。
3 矿井通风系统分析与优化应用实例
3.1 矿井通风系统调查
矿井通风系统调查主要是对矿井通风网络、通风动力和通风构筑物等进行全面的调查、测试和评价，分析矿井通风系统存在的主要问题及原因，为矿井通风系统优化提供依据。
3.2 通风系统评价与分析
由现场调查结果可以看出，该矿通风系统存在较多问题。（1）主扇装置效率不高，这与矿井风流紊乱和主扇不够匹配通风网络有关。（2）井下通风构筑物不够完善和损坏严重，使得中段和盘区之间存在污风循环和污风串联，导致矿井风质合格率、风速合格率和有效风量率偏低。
结束语
矿山通风系统效用的充分发挥受到井下环境状况的影响，复杂的井下环境不但使矿工生命安全受到威胁，还影响矿山开采效率，因此对矿山通风系统的优化需要依据实际矿井环境进行分析，在充分掌握通风状况后采取科学合理的解决措施实现对通风系统的优化。
（1）通风系统由于深井开采环境复杂造成了通风调节困难、设备设置较多、通风效率低等问题，需要对通风系统进行优化。通风系统优化以降低经济成本、提高通风效率、保证通风安全以及简化调控环节为目标，将通风系统与计算机技术相结合开发出的通风仿真系统软件能够有效促进通风设备的优化以及通风结构的设置。
（2）通过对实际矿山开采环境进行调查发现，矿山通风系统普遍存在风机效率低、结构复杂、通风设备不完善而导致的通风效果差问题。在开采过程中，作业面不集中、同时作业点较多都会产生通风问题，风流分配不合理，井下通风条件差，经过对开采作业点的合理规划以及作业顺序的调整能够有效改善风流分配，在全面掌握井下通风环境的条件下对通风设备的安装进行设置，促进通风网络完善，使用高效节能风机，提高通风效率，降低通风阻力，在提高经济效益的同时保障矿山工作安全。
参考文献
[1]杨艳国.矿井通风与安全[M].吉林大学出版社，2012.
[2]古德生，等.我国金属矿山安全与环境科技发展前瞻研究[M].冶金工业出版社，2011.
