礦井通風與機械通風系統(tǒng)

礦井通風

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，礦井通風指在機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，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又叫自然通風，系指在自然風壓作用下風流不斷流過礦井形成自然通風的過程。風流流過井巷時與巖礦發(fā)生熱交換，使得進、回風井里的氣溫出現(xiàn)差異，回風井里的空氣重率比進風井里的空氣重率小，因而兩個井筒底部的空氣壓力不相等，其壓差稱為自然風壓。

采用機械動力的通風又叫機械通風。國外自19世紀中葉開始采用機械通風，我國則自20世紀50年代開始進行礦井機械通風的理論與應用研究，現(xiàn)代礦井多采用機械通風。

礦井機械通風系統(tǒng)

礦井機械通風系統(tǒng)系指礦井供、排風設(shè)備設(shè)施體系，包括礦井通風網(wǎng)絡(luò)、通風動力設(shè)備、礦井通風構(gòu)筑物和其他通風控制設(shè)施。

礦井完善的機械通風系統(tǒng)必須具備以下3個要素：

1.至少要有可靠的進風井和回風井各1個；

2.采用機械動力，即風機；

3.在整個礦井形成貫穿風流。

礦井機械通風系統(tǒng)，按進風井與回風井在井田范圍內(nèi)的布置方式不同，分為中央式通風系統(tǒng)、對角式通風系統(tǒng)和中央對角混合式通風系統(tǒng)；按主扇的工作方式不同，分為壓入式通風、抽出式通風和壓抽混合式通風。

非煤地下礦山機械通風存在的問題

1.許多非煤礦山企業(yè)，尤其是小型非煤礦山企業(yè)未建立機械通風系統(tǒng)，主要依靠自然通風，無法確保礦井通風安全。

2.即使建有機械通風系統(tǒng)的礦山企業(yè)，也只是為了應付安全監(jiān)管部門的檢查，很少投入運行。加之礦山企業(yè)長時間不對機械通風系統(tǒng)進行必要的維護和保養(yǎng)，使得機械通風系統(tǒng)無法投入運行。

3.一些大中型礦山，由于同時作業(yè)的作業(yè)面較多，通風系統(tǒng)的通風效率不能滿足生產(chǎn)需要，加之在掘進獨頭巷道與天井、溜井時，未加強局部通風，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)定對礦井通風質(zhì)量進行檢測，礦井風量、風速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量長期不符合安全規(guī)程，嚴重威脅井下作業(yè)人員的安全與健康。礦井建立機械通風系統(tǒng)的必要性

通風問題是炮煙中毒事故的主因

據(jù)初步統(tǒng)計，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，沒有建立機械通風系統(tǒng)、通風設(shè)施不完善、未進行強制機械通風或強制通風不充分是導致事故發(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設(shè)備，在自然通風的條件下造成的。

自然通風存在明顯缺陷

自然通風受季節(jié)變化影響較大，主要表現(xiàn)為：

1.風量不穩(wěn)定。春秋季節(jié)進、回風井溫差較小，自然風壓較小，通風效果較差，甚至會出現(xiàn)零風量的情況。

2.風流方向不穩(wěn)定。夏冬季節(jié)風流方向相反，春秋季節(jié)自然風壓較小，風流方向不穩(wěn)定。

3.在自然通風的情況下，礦井不能實施強制反風，不利于礦井火災、有毒有害氣體擴散蔓延的控制。

2004年11月20日，造成70人死亡，直接經(jīng)濟損失600余萬元的河北邢臺沙河市李生文鐵礦井下火災事故，其擴大的主要原因之一便是沒有獨立完善的通風系統(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方式，形成了整個礦區(qū)井下風路的大循環(huán)，導致相連各礦均受到事故礦井火災煙氣的污染。礦井建立機械通風系統(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)建立機械通風系統(tǒng)必然考慮成本和效益。通風成本由設(shè)備折舊費、動力費、材料費、通風工工資、專為通風服務(wù)的井巷工程折舊費和維護費、通風儀表的購置費和維修費等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月份通風費用的統(tǒng)計。

侯莊和鐵山分礦由于有效風量率偏低、風門存在嚴重漏風等問題，加大了通風費用的支出，就是通風費用

比較低的召口也存在著漏風等問題，如果解決了這些問題，通風費用還將降低。

不同礦山之間通風費用的差別，是由于各地區(qū)之間的電力費用、人員工資、管理費用、有效風量率、建立機械通風系統(tǒng)的難易程度、設(shè)備采購運輸?shù)炔町愒斐傻?。目前，我國非煤地下礦山完全有能力建立和運營機械通風系統(tǒng)。如果再考慮到因未采用機械通風而導致炮煙中毒事故的損失，非煤礦山非常有必要推行機械通風，以減少事故的發(fā)生。機械通風應注意的問題

《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：“礦井應建立機械通風系統(tǒng)。對于自然風壓較大的礦井，當風量、風速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量能夠達到《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替代機械通風。”而原規(guī)程規(guī)定：“所有礦井必須建立完善的機械通風系統(tǒng)。”新規(guī)程的規(guī)定較原規(guī)程的規(guī)定更科學嚴謹，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)自然通風效果較好，完全能滿足礦井通風風量、風速和風質(zhì)的要求，可暫時用自然通風替代機械通風。另一方面，新規(guī)程的規(guī)定強調(diào)風量、風速和作業(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械通風系統(tǒng)作為擺設(shè)，在需要時也不投入運行的問題。

特別需要說明的是：

1.礦山企業(yè)不能因為允許暫時采用自然通風而不設(shè)機械通風系統(tǒng);

2.礦山企業(yè)應指定專人對機械通風系統(tǒng)定期維護保養(yǎng)，確保一旦發(fā)現(xiàn)自然通風不能滿足礦井通風要求的情況，或者井下發(fā)生火災需要實施反風的情況，機械通風系統(tǒng)能立即投入運行；

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)，確保自然通風的風量、風速和作業(yè)場所空氣質(zhì)量滿足《規(guī)程》的要求，否則機械通風系統(tǒng)應投入運行；

4.礦井通風檢測結(jié)果均應記錄并存檔。

有效風量率

礦井通風系統(tǒng)的有效風量率應不低于60%。礦井漏風是不可避免的，但如果礦井漏風嚴重，會造成主扇效率降低，增加無益的電能消耗，甚至使某些風路出現(xiàn)風流反向、煙塵倒流的現(xiàn)象。因此，無論從安全還是從經(jīng)濟角度考慮，都要求盡可能提高礦井通風系統(tǒng)的有效風量率。

獨立通風

各采掘工作面之間不應串聯(lián)通風；井下破碎硐室、主溜井等處的污風，應引入回風道；井下炸藥庫，應有獨立的回風道。

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，會形成交叉污染，嚴重影響作業(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，為了防止污染井下其他作業(yè)地點的空氣質(zhì)量，要將其所形成的污風直接引入主回風道。

井下炸藥庫的通風是根據(jù)其特殊性做出的要求。因為一旦炸藥庫發(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入獨立的回風巷道，會嚴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

掘進工作面和通風不良的采場，應安裝局部通風設(shè)備，爆破后應加強局部通風，防止出現(xiàn)炮煙中毒事故。

掘進的井巷和硐室，包括天井、溜井、斜井、平巷、機電硐室等，掘進時一般只有一個出口，稱為獨頭巷道。獨頭巷道由于無法形成貫穿風流，其掘進過程中，如果沒有局部通風設(shè)備，則新鮮風流難以到達工作面，掘進產(chǎn)生的炮煙、礦塵等會長時間積聚在工作面附近，導致工作面空氣質(zhì)量嚴重惡化，威脅作業(yè)人員的身體健康，甚至可能因炮煙濃度嚴重超標，造成作業(yè)人員中毒窒息的傷亡事故。因此，要求掘進工作面要安裝局部通風設(shè)備，以加強通風。

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頭巷道內(nèi)進行，采場的通風問題與獨頭巷道的通風問題一樣，也需要加強局部通風。所不同的是采場通風，在選擇通風方式時要有一個合理的采區(qū)通風路線，以保證在分段巷道內(nèi)有較強的貫穿風流，防止煙塵積聚和作業(yè)面風流串聯(lián)，同時，要考慮采空區(qū)的漏風問題。

主扇運轉(zhuǎn)

正常生產(chǎn)情況下，主扇應連續(xù)運轉(zhuǎn)。當井下無污染作業(yè)時，主扇可適當減少風量運轉(zhuǎn)；當井下完全無人作業(yè)時，允許暫時停止機械通風。當主扇發(fā)生故障或需要停機檢查時，應立即向調(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

主扇應有使礦井風流在10min內(nèi)反向的措施。當利用軸流式風機反轉(zhuǎn)反風時，其反風量應達到正常運轉(zhuǎn)時風量的60%以上。每年至少進行1次反風試驗，并測定主要風路反風后的風量。采用多級機站通風系統(tǒng)的礦山，主通風系統(tǒng)的每臺通風機都應滿足反風要求，以保證整個系統(tǒng)可以反風。主扇或通風系統(tǒng)反風，應按照事故應急預案執(zhí)行。附錄資料：不需要的可以自行刪除鋼筋閃光對焊工藝標準交底1范圍本工藝標準適用于工業(yè)與民用建筑熱軋鋼筋的連續(xù)閃光焊，預熱閃光焊、閃光—預熱閃光焊。2施工準備2.1材料及主要機具：2.1.1鋼筋：鋼筋的級別、直徑必須符合設(shè)計要求，有出廠證明書及復試報告單。進口鋼筋還應有化學復試單，其化學成分應滿足焊接要求，并應有可焊性試驗。2.1.2主要機具：對焊機具及配套的對焊平臺、防護深色眼鏡、電焊手套、絕緣鞋、鋼筋切斷機、空壓機、除銹機或鋼絲刷、冷拉調(diào)直作業(yè)線。常用對焊機主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表4—20。常用對焊機主要技術(shù)數(shù)據(jù)表4—20焊機型號UN1—50UN1—75UN1—100UN2—150UN17—150—1動夾具傳動方式杠桿擠壓彈簧(人力操縱)電動機凸輪氣一液壓額定容量KVA5075100150150負載持續(xù)率%2520202050電源電壓V220/380220/380380380380次級電壓調(diào)節(jié)范圍V2.9—5.03.52—7.044.5—7.64.05—8.103.8—7.6次級電壓調(diào)節(jié)級數(shù)6881616連續(xù)閃光焊鋼筋最大直徑10—1212—1616—2020—2520—25預熱閃光焊鋼筋最大直徑mm20—2232—36404040每小時最大焊接件數(shù)507520—3080120冷卻水消耗量L/h200200200200600壓縮空氣壓力MPa0.550.6壓縮空氣消耗量M3/h1552.2作業(yè)條件：2.2.1焊工必須持有有效的考試合格證。2.2.2對焊機有配套裝置、冷卻水、壓縮空氣等應符合要求。2.2.3電源應符合要求，當電源電壓下降大于5%，小于8%時，應采取適當提高焊接變壓器級數(shù)的措施；大于8%時，不得進行焊接。2.2.4作業(yè)場地應有安全防護設(shè)施，防火和必要的通風措施，防止發(fā)生燒傷、觸電及火災等事故。2.2.5熟悉料單，弄清接頭位置，做好技術(shù)交底。3操作工藝3.1工藝流程：檢查設(shè)備→選擇焊接工藝及參數(shù)→試焊、作模擬試件→送試→確定焊接參數(shù)→焊接→質(zhì)量檢驗3.1.1連續(xù)閃光對焊工藝過程：閉合電路→閃光/(兩鋼筋端面輕微接觸)→→連續(xù)閃光加熱到將近熔點/(兩鋼筋端面徐徐移動接觸)→帶電頂鍛→→無電頂鍛3.1.2預熱閃光對焊工藝過程：閉合電路→斷續(xù)閃光預熱/(兩鋼筋端面交替接觸和分開)→→連續(xù)閃光加熱到將近熔點/(兩鋼筋端面徐徐移動接觸)→帶電頂鍛→→無電頂鍛3.1.3閃光-預熱閃光對焊工藝過程：閉合電路→一次閃光閃平端面/(兩鋼筋端面輕微徐徐接觸)→→斷續(xù)閃光預熱/(兩鋼筋端面交替接觸和分開)→→二次連續(xù)閃光加熱到將近熔點/(兩鋼筋端面徐徐移動接觸→帶電頂鍛→→無電頂鍛3.2焊接工藝方法選擇：當鋼筋直徑較小，鋼筋級別較低，可采用連續(xù)閃光焊。采用連續(xù)閃光焊所能焊接的最大鋼筋直徑應符合表4—21的規(guī)定。當鋼筋直徑較大，端面較平整，宜采用預熱閃光焊；當端面不夠平整，則應采用閃光一預熱閃光焊。Ⅳ級鋼筋焊接時，無論直徑大小，均應采取預熱閃光焊或閃光一預熱閃光焊工藝。連續(xù)閃光焊鋼筋上限直徑表4—21焊機容量(KVA)鋼筋級別鋼筋直徑(mm)150Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級252220100Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級20181675Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級1614123.3焊接參數(shù)選擇：閃光對焊時，應合理選擇調(diào)伸長度、燒化留量、頂鍛留量以及變壓器級數(shù)等焊接參數(shù)。3.4檢查電源、對焊機及對焊平臺、地下鋪放的絕緣橡膠墊、冷卻水、壓縮空氣等，一切必須處于安全可靠的狀態(tài)。3.5試焊、做班前試件；在每班正式焊接前，應按選擇的焊接參數(shù)焊接6個試件，其中3個做拉力試驗，3個做冷彎試驗。經(jīng)試驗合格后，方可按確定的焊接參數(shù)成批生產(chǎn)。3.6對焊焊接操作：3.6.1連續(xù)閃光焊：通電后，應借助操作桿使兩鋼筋端面輕微接觸，使其產(chǎn)生電阻熱，并使鋼筋端面的凸出部分互相熔化，并將熔化的金屬微粒向外噴射形成火光閃光，再徐徐不斷地移動鋼筋形成連續(xù)閃光，待預定的燒化量消失后，以適當壓力迅速進行頂鍛，即完成整個連續(xù)閃光焊接。3.6.2預熱閃光焊：通電后，應使兩根鋼筋端面交替接觸和分開，使鋼筋端面之間發(fā)生斷續(xù)閃光，形成燒化預熱過程。當預熱過程完成，應立即轉(zhuǎn)入連續(xù)閃光和頂鍛。3.6.3閃光一頂熱閃光焊：通電后，應首先進行閃光，當鋼筋端面已平整時，應立即進行預熱、閃光及頂鍛過程。3.6.4保證焊接接頭位置和操作要求：3.6.4.1焊接前和施焊過程中，應檢查和調(diào)整電極位置，擰緊夾具絲桿。鋼筋在電極內(nèi)必須夾緊、電極鉗口變形應立即調(diào)換和修理。3.6.4.2鋼筋端頭如起彎或成“馬蹄”形則不得焊接，必須煨直或切除。3.6.4.3鋼筋端頭120mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污，必須清除干凈。3.6.4.4焊接過程中，粘附在電極上的氧化鐵要隨時清除干凈。3.6.4.5接近焊接接頭區(qū)段應有適當均勻的鐓粗塑性變形，端面不應氧化。3.6.4.6焊接后銷冷卻才能松開電極鉗口，取出鋼筋時必須平穩(wěn)，以免接頭彎折。3.7質(zhì)量檢查：在鋼筋對焊生產(chǎn)中，焊工應認真進行自檢，若發(fā)現(xiàn)偏心、彎折、燒傷、裂縫等缺陷，應切除接頭重焊，并查找原因，及時消除。4質(zhì)量標準4.1保證項目：4.1.1鋼筋的品種和質(zhì)量必須符合設(shè)計要求和有關(guān)標準的規(guī)定。注：進口鋼筋需先經(jīng)過化學成分檢驗和焊接試驗，符合有關(guān)規(guī)定后方可焊接。檢驗方法：檢查出廠證明書和試驗報告單。4.1.2鋼筋的規(guī)格、焊接接頭的位置、同一截面內(nèi)接頭的百分比，必須符合設(shè)計要求和施工規(guī)范的規(guī)定。檢驗方法：觀察或尺量檢查。4.1.3對焊接頭的力學性能檢驗必須合格。力學性能檢驗時，應從每批接頭中隨機切取6個試件，其中3個做拉伸試驗，3個做彎曲試驗。在同一臺班內(nèi)，由同一焊工完成的300個同級別、同直徑鋼筋焊接接頭作為一批。若同一臺班內(nèi)焊接的接頭數(shù)量較少，可在一周之內(nèi)累計計算。若累計仍不足300個接頭，則應按一批計算。檢驗方法：檢查焊接試件試驗報告單。4.2基本項目：鋼筋閃光對焊接頭外觀檢查結(jié)果，應符合下列要求：4.2.1接頭部位不得有橫向裂紋。4.2.2與電極接觸處的鋼筋表面不得有明顯燒傷，Ⅳ級鋼筋焊接時不得有燒傷。檢驗方法：觀察檢查。4.3允許偏差項目：4.3.1接頭處的彎折角不大于4度。4.3.2接頭處的軸線偏移，不大于0.1倍鋼筋直徑，同時不大于2mm。檢驗方法：目測或量測。5成品保護焊接后稍冷卻才能松開電極鉗口，取出鋼筋時必須平穩(wěn)，以免接頭彎折。6應注意