多級機站通風系統(tǒng)在魯南礦業(yè)的應用

張 建，王海濤，高 云

（1 萊鋼集團魯南礦業(yè)有限公司，山東 沂水 276421；2 池州市鑫誠礦業(yè)有限公司，安徽 池州 247120）

1 前言

多級機站通風系統(tǒng)是運用風壓平衡原理對全系統(tǒng)實行均壓通風，其特點是能使通風壓力分布均勻、漏風量少、有效風量率高、能耗低、風量易于控制、風流調節(jié)靈活，能根據(jù)生產(chǎn)需要開啟或停止某些風機或某些機站，從而在滿足生產(chǎn)需風的同時最大限度地節(jié)約通風能耗，降低通風費用［1］。魯南礦業(yè)有限公司地下開采工程設計分4個中段，采用上向分層充填采礦法。目前兩個中段已開始生產(chǎn)，全區(qū)共有3個風井，采用中央對角式通風，南翼副井與北翼風井為進風井，中央風井為出風井，設置有專門的回風巷道。隨著開采的深入、采切工程的增加及范圍的增大，井下部分作業(yè)地點出現(xiàn)風流紊亂，風量不夠，炮煙及粉塵排放速度緩慢等問題，制約了生產(chǎn)進度，威脅到作業(yè)人員的安全，單純依靠主扇通風難以滿足生產(chǎn)需要。因此，根據(jù)開拓系統(tǒng)布置，設計采用多級機站通風系統(tǒng)。

2 通風系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

原通風系統(tǒng)為主扇通風，在中央風井底部設一主扇，采用抽出式通風，兩翼進風流通過主運輸巷道進入穿脈，清洗工作面后經(jīng)過通風天井進入上水平回風巷道排出。開拓系統(tǒng)內(nèi)穿脈數(shù)量較多，靠近兩翼的穿脈內(nèi)工作面空氣質量較好，而居中的工作面由于風壓變小的原因，空氣質量較差。穿脈內(nèi)工作面多，通風阻力較大，上盤通風天井由于負壓不足排出污風能力有限，尤其是在爆破后，炮煙多達2 h不能完全擴散，施工人員無法進入工作面作業(yè)。

分析認為，導致通風不暢的主要原因是：生產(chǎn)系統(tǒng)隨著采準工程的逐漸展開而變得復雜，導致通風阻力增大，穿脈內(nèi)無有效阻攔或引導，靠近兩翼盤區(qū)風流有短路現(xiàn)象。進風流主要清洗了靠近兩翼的工作面，其他工作面由于距離相對較遠，風阻大，沒有形成負壓等導致有效風量不足，從而使該部分地區(qū)的污濁空氣長時間得不到有效疏散，造成作業(yè)環(huán)境差、生產(chǎn)效率低。

3 風機的選型及布置

3.1 礦井需風量計算

礦井的需風量主要是指在同一個班次中采礦（鑿巖）及備用作業(yè)面、出礦及掘進作業(yè)面和各類峒室的需風量的總和。井下爆破時風量全部集中用于爆破后通風。

目前井下有上向分層充填法回采礦房6個，淺孔留礦法回采礦房2個。由于設計采用了2種不同工藝結構的采礦方法，因其作業(yè)方式不同，分別計算二者的需風量。

1）淺孔留礦法采場。按排炮煙計算：取落礦炸藥量為120kg/次，采場長度為50m，巷道型采場斷面積為8m2，通風時間1800 s，計算需要的總風量為3.1m3/s；按排粉塵計算：取最優(yōu)排塵風速為0.25m/s，計算所需風量為2.0m3/s。

2）上向分層充填法采場。采場落礦后通風與淺孔留礦法相似，采場最寬10m，高4.5m，經(jīng)計算，排煙總需風量為8.9m3/s；排粉塵所需風量為4.0m3/s。

綜合兩種采礦方法以及其他附屬工程所需的風量，礦井現(xiàn)有2個施工水平，總需風量最大為108.8 m3/s。考慮到將來+50m水平生產(chǎn)也將采用多級機站的通風系統(tǒng)，取風量備用系數(shù)為1.15。+50m水平需風量最大為33.2m3/s，因此3個水平方向同時生產(chǎn)總需風量應為142m3/s。

3.2 風機的選型及布置

風機選型以各地點在滿負荷生產(chǎn)時所需的最大風量為依據(jù)，風機最小排風量應高于相應區(qū)域所需最大風量。為了降低通風阻力，實現(xiàn)風流引導，增強通風效果，在井下靠近兩翼的穿脈內(nèi)設置風門及風窗，調節(jié)進風量。由于北翼在自然風壓作用下，夏季進風量相對較少，因此在北翼風井底部設立一級機站，增大進風量；在中部盤區(qū)的通風天井上部，安設二級機站，二級機站主要采用抽出式通風，增大負壓，使主運輸巷道內(nèi)風流更多地流向中部盤區(qū)，改善通風效果；在總回風石門兩側，各設三級機站，同樣采用抽出式通風進一步增大整個回風巷道內(nèi)的負壓；中央回風井底部設立四級機站，整個系統(tǒng)的污風將由此排出，該處最大出風量為108.8m3/s。選用裝機容量200 kW的K40-8-No25型風機，排風量為110.1～114.7m3/s；+50m水平四級機站最大出風量為33.2m3/s，選用裝機容量37 kW的K40-8-No18型風機，排風量為33.3～35.0 m3/s。四級機站累計出風量為145～148m3/s，滿足3個水平同時生產(chǎn)最大需風總量的要求。面積較大的采場安裝局部扇風機，以加強通風，獨頭巷道采用壓入式通風，確保各作業(yè)地點風流供應達到允許值。

各處的機站安裝根據(jù)井下生產(chǎn)逐步完善，通風系統(tǒng)完善用3 a完成。現(xiàn)已安裝完成Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ級機站，Ⅱ級機站根據(jù)采場生產(chǎn)情況進行移動調節(jié)；Ⅳ級機站安裝變頻控制器，在達產(chǎn)3 a內(nèi)利用變頻調節(jié)井下風量，達到節(jié)能降耗的目的；Ⅲ級機站等最終達產(chǎn)時安裝。

4 應用效果

經(jīng)過對整個通風系統(tǒng)的改進，井下各主要地點的風速明顯增大，其中主副井重車巷交叉點風速由原來的1.8m/s提高到3.4m/s，其他地點的風速均提高到原來的190%以上，最高的上盤回風巷提高到原來的300%。對井下整個系統(tǒng)實行均壓通風，能控制漏風和風流短路，提高有效風量，確保各個工作面風流量達到規(guī)范標準。多級機站通風系統(tǒng)可根據(jù)不同生產(chǎn)地點的風量需要調節(jié)相應位置的風機，或增加通風構筑物調節(jié)風向，使用比較靈活，無需通風地點設備停機或移機，減少了電耗和設備損耗。礦井風流量能夠滿足生產(chǎn)要求。除了設計合理，施工安裝通風設施達到技術要求之外，還需要專人負責加強管理，隨著井下生產(chǎn)變化作出相應的調整，及時調控風流，使系統(tǒng)正常運行。

［1］ 王運敏.現(xiàn)代采礦手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012.