金属矿山通风设施常见故障与安全处理路径

引言

金属矿山开采深度与强度的持续增加，使通风设施面临更复杂的工况挑战。通风机叶片磨损导致的风量骤减、风筒漏风引发的作业面缺氧、风门失效造成的风流紊乱等故障，已成为威胁矿工生命安全与矿山高效生产的关键隐患。其中通风机停机导致的瓦斯超限事故占比最高。

、金属矿山通风设施构成与运行特点

1.1 通风设施主要类型

金属矿山通风系统由多种设施协同构成，形成保障井下空气流通的完整体系。通风机作为核心动力装置，主要分为离心式与轴流式两类：离心式通风机凭借高风压特性，适用于大型矿山长距离通风需求；轴流式通风机则以流量调节灵活、高效节能的优势，广泛应用于中小型矿山或风量需求多变的作业场景。风筒作为风流传输的 “血管”，多采用柔性或刚性材质，柔性风筒便于安装与延伸，常用于掘进工作面局部通风。刚性风筒则具备强度高、漏风率低的特点，适用于主通风巷道。风门、风窗和风桥是风流调控的关键构筑物。

1.2 通风设施运行特性

金属矿山井下复杂的作业环境，使通风设施面临多重挑战。随着开采深度增加，通风系统需克服更高的负压与阻力，高湿度与腐蚀性气体环境，加速金属材质设施的锈蚀与老化，尤其对通风机叶片、风筒接口等部件造成严重侵蚀。井下爆破、凿岩等作业产生的大量粉尘，不仅加剧通风机轴承、叶片的磨损，还易堵塞风筒，降低通风效率。金属矿山开采工艺的动态变化，要求通风设施具备灵活的适应性。

1.3 通风设施对安全生产的影响

通风设施的稳定运行是金属矿山安全生产的基石。其通过持续输送新鲜空气，保障井下作业人员的氧气供应，避免缺氧窒息事故。有效稀释爆破产生的炮烟、矿石氧化释放的有毒气体，将有害气体浓度控制在安全阈值内。通风设施对控制粉尘浓度、预防粉尘爆炸至关重要。合理的风速与风量设计，能够及时排出作业产生的矿尘，降低空气中粉尘含量，减少职业病发生几率。

二、金属矿山通风设施常见故障分析

2.1 通风机故障

通风机作为金属矿山通风系统的核心动力源，故障频发严重威胁井下通风安全。机械故障 是常见问题，长期高负荷运转及井下粉尘侵袭，易导致叶片磨损、变形甚至断裂。轴承损坏也是突出问题，井下潮湿环境加速润滑脂变质，加之粉尘进入轴承间隙，加剧摩擦，导致轴承过热、卡死。电气故障 同样不容忽视，电机绕组长期受井下潮湿空气影响，绝缘层易老化破损，引发短路；控制系统元件受电磁干扰或散热不良，可能出现程序紊乱、控制失灵，导致通风机无法正常调速或启停。

2.2 风筒故障

风筒承担风流输送功能，其故障直接削弱通风效果。 破损泄漏 是最普遍的问题，柔性风筒材质多为橡胶或塑料，易被巷道内尖锐物刮破，连接处卡箍松动或密封胶条老化，也会造成漏风。刚性风筒虽耐久性强，但受巷道顶板垮落、爆破冲击影响，易出现局部凹陷、焊缝开裂，影响风流顺畅通过。变形堵塞问题同样棘手，柔性风筒受外力挤压或吊挂松弛，易出现褶皱、塌陷。刚性风筒长期受矿尘堆积，内壁结垢增厚，导致通风阻力大幅增加。

2.3 风门与风窗故障

风门与风窗是调控风流的关键设施，其故障易引发风流紊乱。 关闭不严 是风门常见问题，门框因巷道变形或安装不规范发生扭曲，门扇配重失衡或合页损坏，导致风门无法完全闭合，造成风流短路。风窗的调节装置失效 也较为普遍，手动调节式风窗因操作频繁，调节杆易锈蚀卡死；自动调节风窗的传感器或执行机构故障，无法根据风量需求动态调整开度，导致局部区域风量失控。

2.4 其他设施故障

辅助设施存在的风桥、密闭墙等管理上的问题出现的概率虽然不高，但是在其故障发生的情况下，对作业区域通风系统造成的影响较大。风桥发生问题由于存在基础下沉或是巷道变形等问题，砖瓦或混凝土风桥出现开裂、风桥垮塌等情形，导致风流泄漏，造成作业区域通风系统失衡。密闭墙出现问题，旧巷道或采空区密闭墙因封堵不严、封堵材料老化、施工质量等内部、外部因素，导致封堵出现缝隙或是出现局部坍塌问题，使得采空区出现的有毒有害气体或是瓦斯进入到作业区域。

三、金属矿山通风设施故障安全处理路径

3.1 故障快速诊断技术

建立智能化的故障检测平台，首先基于物联网(IoT)技术，通过在通风机轴承、电机绕组、风筒重点区域、风门传感器等安装灵敏的传感器，采集振动频率、温度、风压、漏风量等，并通过 5G 网络或专用通讯电缆将数据传输地面监控室，在大数据处理和机器学习的基础上，构建智能检测与预测平台，例如以神经网络为基础的通风机叶片磨损预测，预测通风机异常振动的“前奏”。

3.2 应急处理措施

建立分级分类的应急预案，是减小事故危害的重要措施。对通风机事故，紧急启动备用通风机并通过监测自动化控制系统调节风筒风门状态，实现迅速恢复正常风流；若出现备用通风机失效，迅速进行反风，确保人员撤退路线通风正常。对风筒发生破损泄露，应急采用临时快速堵漏的材料进行封堵，同时采用无人机上载风速仪对漏风区域进行快速测速测绘，以做后续维修之用。

3.3 故障修复

针对不同的故障诊断结果分别采取针对性的修复及升级措施。针对风机的机械问题（风机主轴的故障现象主要是其磨损严重，故运用激光熔覆修复磨损叶片或者直接采用耐腐蚀且能抗粉尘的新型复合叶片替代），针对风机电气的问题（针对老化问题选用防爆型智能变频控制柜，实现通风机转速的自适应控制），对风筒的修复分别运用热熔焊接机拼接破损的柔性风筒以及 3D 打印技术修复刚性风筒凹陷处。

3.4 预防管理体系建设

建立全寿命预防性管理制度，从设计源头预防故障。完善通风设备台账，存储通风设备投入运行时间、维修维护历史、检测记录等信息，虚拟映射实际运行状态，提供预防性保养。制定规范巡检制度，运用无人机和机器人进行全巡检，人工难以到达巡检到的死角，对于腐蚀、松动问题实时报警。强化人员技能训练，利用虚拟现实(VirtualReality，简称 VR)功能模拟故障点，提高生产作业人员的通风设施操作和维护保养技能水平及故障判断能力。

结语

本研究系统剖析金属矿山通风设施常见故障，从设备运行特性出发，揭示机械磨损、结构失效等问题根源。通过引入智能化诊断技术、分级应急机制与全周期预防体系，构建了覆盖故障预测、快速处置、长效治理的安全处理路径。随着物联网与智能运维技术的深度融合，将持续推动金属矿山通风设施管理向智慧化、安全化方向升级，筑牢矿山安全生产防线。

参考文献

[1] 马选林. 金属矿山通风设施常见故障分析与安全处理措施[J]. 冶金管理,2021,(09):43-44.

[2]陈家友.煤矿掘进的通风设施与通风技术[J].黑龙江科技信息,2015,(14):113.