高原矿井不同时期通风方式解析

郑良忠

（西部矿业股份有限公司，青海 西宁 810011）

1 大气压力、空气密度和海拔高度之间的关联性分析

对于高原地区来说，存在高寒缺氧的显著特点，在高海拔的影响下，便会出现低气压及低氧分压形成的现象[1]。而对于矿井作业工作人员来说，处于高海拔地区进行相对应的矿井生产作业，和在常规条件环境下进行矿井生产作业比较，显然存在效率低、安全系数低等问题[2]。所以，基于高原资源开采过程中，确保生产作业环境压力的适宜显得非常重要。如下表1所示，为大气压力和空气密度随海拔高度的变化情况：

表1 大气压力和空气密度随海拔高度的变化情况

相关研究显示：在矿井井下压力为海波3200m的大气压力环境条件下，较为符合井下工作人员生产作业的需求。此外，结合表1可知，随着海拔标高的提升，大气压力逐渐下降。因此，在高原矿井生产作业过程中，需根据时期的不同，选择不同的通风方式，从而确保高原矿井生产作业的可行性及安全性。

2 高原矿井不同时期通风方式的选择分析

2.1 初期通风方式

在高原矿井生产过程中，通风方式可分为压入式通风和抽出式通风两种。考虑到高原矿井生产作业的可行性及安全性，对于其初期通风来说，需合理选择通风方式。对于抽出式通风方式来说，属于负压通风形式，所以该通风方式的框架内部空气压力要比外部环境的大气压力低。以某高原煤矿矿井初采工作面为例，选择抽出式通风方式，其空气压力是62549.59Pa，大概为海拔3858m的大气压力；但选择压入式通风方式，其空气压力则为64028.47Pa，大概为海拔3671m的大气压力。

因此，压入式通风方式和抽出式通风方式比较，可以使矿井井下空气压力得到一定提升；在两种通风方式的空气质量流量一致的情况下，在空气流速方面抽出式通风方式要比压入式通风方式高；同时，在空气密度偏低的情况下，随着空气膨胀的发生，会出现降温的情况，进而导致井下作业环境更为复杂。

所以，综合考虑，基于高原矿井初期通风方式选择上，需择优选择压入式通风方式。

2.2 中后期通风方式

高原矿井生产作业中后期和初期比较，无论是在生产作业环境，还是在大气压力上均会发生很大程度的变化，主要体现为：在开采深度逐渐增大的情况下，矿井内部大气压力也随之升高，并且此时漏风管理难度越来越大；所以，在开采至一定深度条件下，需改变通风方式，即由初期采取的压入式通风方式，转变为抽出式通风方式，在中后期使用这种通风方式，能够使通风管理更加安全可靠。

值得注意的是，在使用抽出式通风方式的条件下，需计算不同开采深度工作面末端的空气压力，进一步计算出转变通风方式的目标海拔高度，在计算过程中可使用二次插值（Lagrange）方法进行计算，通过计算明确当开采深度达到海拔多少时，抽出式通风井下工作面大气压力符合通风方式转变要求，进而便将由初期采取的压力式通风方式转变为中后期适用的抽出式通风方式，从而确保中后期矿井生产作业的可靠性及安全性。

3 高原矿井不同时期通风方式应用期间相关建议分析

3.1 初期通风相关建议

在高原矿井初期作业过程中，采取压入式通风方式，如果井下大气压力依然偏低，在没有达到海拔3200m的空气压力的情况下，建议采取相对应的增压方法，使工作面末端空气压力得到有效提升。一方面，可对矿井通风总阻力进行有效控制，把矿井总阻力的相关设计在总回风巷当中，让工作面等用风地点形成比较高的空气压力，使人工增压的目的得到有效实现。另一方面，优化井下通风系统设计，结合矿井延伸的实际状况，合理地对矿井回风段阻力进行调节，使工作面压力得到有效增加，使适合井下生产作业的环境得到有效构建。而对于回风巷道，则可以采取人工增压的方式，使矿井内部整体压力得到有效提升。总之，在初期通风采取压入式通风方式过程中，可采取人工增压及优化井下通风系统设计的方式，使压入式通风的效果增强，进而满足高原矿井初期生产作业的需求。

3.2 中后期通风相关建议

高原矿井从初期作业，逐渐增加开采深度到中后期作业，便有必要从原来的压入式通风方式转变为抽出式通风方式。这个转变过程除了需要通过插值法计算转变的合理时期（即当开采深度达到海拔多少时合适转变通风方式），还有必要在转变过程中对通风系统进行一定的改进。即：从压入式通风方式转变为抽出式通风方式，有必要进行通风机的更换，然后把抽出式通风机转移至回风井口，进一步基于回风井口做好相关风机附属装置的重新设置，包括：风硐、扩散器以及防爆井盖等。此外，在应用压入式通风系统过程中，需加强相关增压设置拆除干净，同时基于人工增强当中的调节风门也需拆除，以此确保压入式通风系统运行的稳定性及安全性。

4 结语

综上所述，高原矿井生产作业环境条件复杂，和海拔、大气压力、空气密度等要素密切相关。因此，在高原矿井不同时期，需选择不同的通风方式，即在高原矿井生产作业初期，采取压入式通风方式较为合适；而在开采深度逐渐增加的情况下，压入式通风方式的适用性会受到很大程度的影响，因此需通过科学的计算方法，在一定海拔高度改变通风方式，比如改变成抽出式通风方式，以满足高原矿井中后期资源开采作业的需求，保证生产作业的效率质量及安全性，进一步为高原矿井生产作业综合效益的提高奠定夯实的基础。