李乃鹏
六枝特区能源局 贵州六盘水市 553400
摘要：矿井通风系统合理与否不仅制约着矿山生产安全，并对矿山采掘计划的执行情况有着巨大的影响。基于猫场铝矿通风系统存在通风阻力大，通风线路长、风量分配不合理、漏风严重等情况，采用Ventsim三维软件对矿山通风系统进行模拟，以调节全矿需风量为出发点，通过对通风系统的网络解算和动态模拟，提出猫场铝矿通风系统的改造方案，为确保工作面通风质量，改善作业环境提供坚实的保障措施。
关键词：通风系统；Ventsim软件；风量；风阻；解算
1 矿井概况及通风系统存在问题
1.1矿井概况
猫场矿区位于贵州省中部，贵阳清镇市犁倭乡境内，东西长10km，南北宽8km，面积80km2，设计可利用资源量为18110kt，矿井设计生产能力为120万t/a。采用斜坡道开拓，矿井分三期进行开采，一期开采范围为1140m-1220m，二期开采范围为1050m-1140m，三期开采范围为1050m以下，目前正在开采1160m中段矿体。矿井通风系统采用多风机多级机站通风方式，中央进风、两翼回风。井下主要通风工程包括辅助斜坡道、胶带斜井、1130m排水进风平巷、南回风斜井、北回风斜井等。通风系统新鲜风流从辅助斜坡道、1130m排水进风平巷进入各中段运输平巷以及分段铲运机道，新风不足部分由胶带斜井补充进入，清洗采场工作面的污风由分段回风道、采场斜上山排到上中段回风平巷，再经南、北两翼总回风斜井排出地表，三个进风口总进风量为173.38m3/s，南北总回 风量为172.79 m3/s。其中北翼回风井负压为953.22 Pa，南翼回风井负压为873.99Pa。
1.2风量的测定和计算
风量的测定是为了及时了解井下各生产中断风量分配情况，确保生产、人员及设备等的需风量。由于各个矿山开采规模及采矿方法各不相同，作业面、作业人员及作业设备对于风量的需求也不尽不同。风量过大会造成机械通风不必要的能源消耗，同时也会造成巷道底板及两帮浮尘的扬起，风量过小不利于井下空气排污及降温。因此，通风系统合理建设十分重要。下表是矿井各主要用风地点风量的测定。
序号 测点 断面积（m2） 风量
（m3/s） 风速（m/s） 氧气（%） 温度（℃） 湿度（%） 备注
1 辅助斜坡道 16.13 88.09 5.6 20.7 17 55 主要进风井
2 胶带斜井 8.37 37.46 4.7 20.7 17 55 辅助进风井
3 1130m排水平巷 6.98 30.27 4.6 20.7 18 59 主要进风井
4 回风斜井 8.37 86.08 10.8 20.6 21 64 主要回风井
5 北回风斜井 8.37 70.14 8.8 20.6 21 64 主要回风井
1）该矿井于2016年投入生产，总进风量和总回风量悬殊不大，不存在漏风现象。但是从斜坡道到南北两端掘进线路较长，约2km，通风阻力较大。
2）南回风井和北回风井中所选用风机的叶片安装角度及风压已达到其极限值。随着掘进和回采工作面的不断扩张，井下某些采区存 在供风紧张的情况。
3）尽管进风量表面上能满足井下生产需求，但是采场内部风量明显不足，不能满足采场能人员及设备需求。
4）斜坡道作为主要进风井，运矿车辆产生尾气污染新鲜风流，致使风流夹杂尾气分配到各用风中段及各用风地点。
5）胶带斜井做辅助进风井，运矿皮带及巷道两帮矿尘随新鲜风流分配到井下。
倘若上述问题不能得到有效解决，将会导致工作面风量供应不足及风流不顺畅，给工作面的开采带来生产安全隐患。
2Ventsim建模及通风系统模拟计算
Ventsim模型建立基于风量平衡定律，采用迭代算法对通风网路进行求解。对于矿山进行大规模开采、通风线路较长的矿井进行通风 系统动态控制，从而建立通风模型。Ventsim建模分以下几个步骤：
1）通风网路绘制。根据前期收集的矿山资料，如矿山最新采掘工程平面图、井上井下对照图等，采用CAD中三维多段线采集需要进行通风解算的巷道高程点，绘制完各中段单线图后导入Ventsim生成三维实体模型；同时也可以直接导入txt、dxf、dm等格式文件生成通风网路。
2）参数预设。进行通风网路解算之前，通常预先设定矿井各中段巷道参数（巷道断面）、巷道摩擦阻力系数等，方便调用。
3）风机设置。该软件为用户提供了丰富的风机数据库，方面用户自行选择符合矿山的风机参数并进行精确设置。同时也可以根据风量、风压、效率等参数添加风机。
4）系统调试。三维模型建立完成后，对通风系统进行调试，主要对巷道的连通性进行检查和修正，否则会出现模拟出错和警告，直至软件下方出现绿底黑子提示通风模拟成功。
5）模型建立完成，运行系统。下图为该矿山通风系统模型。
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结束语：
矿井通风系统合理建设是井下安全、高效生产、提高企业经济效益的重要保障。随着井下采掘工程的不断推进，通风系统也愈加复杂，人工结算耗时费力，借助现代化技术管理已成为大势所趋。由澳大利亚Chase公司自主开发的ventsim三维模拟软件，着力解决矿井通风系统设计，通风系统网络结算，风流动态模拟，通风系统优化及改造等通风问题，引起了国内外通风行业专家学者的广泛关注，为矿井通风系统优化改造提供强有力的技术保障。
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