某礦通風系統的優化與改造

曾凌方

(長沙有色冶金設計研究院有限公司， 湖南長沙 410011)

某礦通風系統的優化與改造

曾凌方

(長沙有色冶金設計研究院有限公司， 湖南長沙 410011)

為解決某礦山地下開采通風能力不足和通風困難等現狀，對礦山現有通風系統所存在的問題進行具體分析和研究，通過繪制通風系統網絡圖和技術經濟對比，確定適合于該礦山的通風系統，改造后的通風系統符合有關規程規范，大大改善了井下工作環境，確保安全高效生產。

通風系統；方案優化；系統改造

0 引 言

通風系統是生產礦山較為重要的一個系統。保證采掘工作面有足夠的新鮮風流，并及時排除污濁空氣和防止污濁空氣擴散，是確保井下作業環境的基礎?！秶野踩a法》規定所有地下開采的礦井必須具備完善的通風系統、可靠的通風動力設施和風流控制設施，在發生災害時，能及時、有效地控制風向和風量，并與其它措施相結合，從而防止災害擴大，進而消除或減少事故發生率。我國《金屬非金屬礦山安全規程》明確規定了井下作業面進風流中氧氣、二氧化碳和粉塵等有毒有害氣體的濃度要求[1-2]。根據各作業地點需風量的要求，礦井通風系統一般由通風設備、通風網絡、通風構筑物和其他控制設施構成。礦井通風系統的好壞直接影響到礦井的安全和規模保障。近幾年由于地下通風不佳，引起一氧化碳及其他有害氣體中毒、窒息，造成傷亡事故的例子屢見不鮮。[3-5]

1 某礦井通風現狀及存在主要問題

某礦為鎢錫多金屬礦，生產規模為150 kt/a (500 t/d)，采用平硐＋盲主斜井＋盲豎井聯合開拓，采用淺孔留礦法開采。由于多年的開采，采空區分布整個礦區＋330m、＋280m中段上部，采空區已經貫通，導致回風中段漏風嚴重。

1.1 通風現狀

礦山原設計利用485m平硐、535m平硐進風，東、西翼豎井、575m平硐回風。新鮮風流經平硐、盲豎井進入生產中段，分風到各個采場需風工作面，沖刷工作面后，污風經回風天井，匯至回風中段再由東、西兩翼回風井排出地表。東、西兩翼階段回風井分別位于礦區兩翼，相距約1.0 km，進風石門入風口位于礦區中部。從而形成中央進風，東、西回風的中央對角式通風系統。

通過現場調查和復核后發現，該礦通風系統實際為單翼對角式通風系統。如圖1所示。需風中段位于485m水平以下，進風分為兩段，第一段利用485m平硐、535m平硐進風，第二段利用位于礦區東部的盲豎井(副井)進風，通過副井石門進入需風中段。東翼回風系統井巷工程部分位于礦體開采的移動帶以內，并且已經出現大面積坍塌，階段回風井與采空區連通，導致東翼回風風路中斷。西翼回風系統井巷工程部分位于礦體開采的移動帶以內，尚未出現坍塌等問題，西翼回風系統保持正常運行。所以，礦山實際運行的通風系統為東翼進風、西翼回風的單翼對角式通風系統。東、西兩翼回風井的主扇風機均安裝于井下＋485m水平。東、西兩翼風機型號為:DK40－6－NO18，風量31.5m3/s～75.4m3/s，全壓551～2433 Pa。

1.2 現有通風系統存在問題

通過對礦山現有通風系統的風路調查、風速(風量)測定、通風網絡數值模擬等，發現存在的主要問題如下。

(1)進風風路較長、斷面小、風阻大。該礦通風系統進風風路是平硐接盲豎井，485m平硐長1700m，535m平硐斷面3.79m2，通風阻力大。通風系統總進風斷面為8.91～12.70m2，井下需風量100m3/s，進風風速7.87～11.22m/s，已經超過安全規程進風風速上限8m/s。依據《金屬非金屬礦山安全規程》，在現有進風斷面條件下，礦井供風能力不夠。

(2)回風風路不通暢。東、西翼階段回風井包括豎井和聯絡平巷大部分位于采礦移動帶以內，由于部分回風井巷坍塌極易造成東、西翼回風風路堵死。目前東翼回風風路485m中段至575m平硐硐口之間已經中斷，東翼風機只能將污風排至采空區內。東翼380m回風石門已坍塌堵死，導致礦區280，330m中段東翼回風風路中斷。

圖1 礦山現有通風系統

(3)井下空區多，漏風嚴重。井下485m中段以上自1980年代開始開采以來，遺留的采空區在160萬m3以上。485m中段以下至330m中段也存在大量采空區，并且上下采空區貫通。由于礦山未及時密閉采空區，導致上部進風風路中新鮮風漏進采空區，回風風路負壓損失，風流從上部采空區流入回風風路，下部生產采場回風能力不足、工作面新鮮風少，采場氣候環境惡劣。

2 通風系統的優化和改造

2.1 礦井總需風量

（一）在中學地理課堂教學中，更應該學習對生活有用的地理知識。尋找與學生生活相關的案例，把身邊的實例融入到地理課堂,讓教與學跳出教本,走到現實生活中,使地理課堂大起來，讓地理知識從學生的生活中走來，再有目的地將地理問題提煉出來，讓地理知識返回到學生的實際學習生活當中，讓學生感受生活化的地理，采用地理的眼光看待周圍的生活，增強了學生生活中的地理意識，更加有利于發掘每個學生自主學習地理知識的潛能，正真的提高學生學習地理積極性的活力。

依據礦山現有生產能力(150 kt/a)，實際礦井需風點，并為今后礦山擴產和深部開采留有余地，復核計算井下需風量。井下需風量包括三部分:采礦工作面需風量、掘進工作面需風量、井下硐室需風量。經井下調查:同時回采采場10個、備采采場數5個，掘進工作面10個，其中采切掘進工作面6個、開拓掘進工作面4個。井下現有炸藥存放點3個，坑內空壓機房1個，同時卸礦點2個。先按排塵風量、排塵風速、排除炮煙所需風量予以核算并取大值，內、外部漏風系數分別按照1.1和1.2來考慮，合計總風量為101.77m3/s，萬噸耗風比為2.37m3/ 萬t。

2.2 擬定通風方案

根據礦山開拓系統及礦體分布情況，提出兩個方案進行比較:方案Ⅰ—兩翼對角式通風改造方案；方案Ⅱ—單翼對角式通風改造方案。

2.2.1 方案Ⅰ—兩翼對角式通風改造方案

中央進風:充分利用現有開拓系統井巷工程，利用東翼的535，485m平硐接盲豎井，刷擴535m平硐進風斷面，減少通風阻力，增加進風量。其中將盲豎井的石門入風點調整到0線附近(礦區中央)，以實現中央進風。

西翼回風井采用575m平硐接盲回風斜井回風。利用575m平硐250m，向西北方向掘進盲回風斜井到達礦區南部12號勘探線的380m水平，接西翼盲回風豎井。西翼盲回風豎井井口標高380m，井底標高280m。

東翼回風井采用明回風斜井接盲回風豎井回風。明回風斜井是利用原575m平硐工業場地，向北東方向掘進東翼回風斜井到達礦區南部9號勘探線的380m水平，接東翼盲回風豎井。東翼盲回風豎井井口標高380m，井底標高280m，回風服務到180m水平。從而形成中央進風，東、西翼回風的兩翼對角式通風系統。通風系統簡化示意見圖2。

圖2 方案Ⅰ通風系統簡化示意

2.2.2 方案Ⅱ—單翼對角式通風方案

2.3 通風系統改造方案比較與選擇

對2個方案做了詳細工程布置，利用Ventism三維通風仿真系統建立了通風網絡模型，并進行網絡解算，從而進行了方案綜合比較，方案比較結果見表1。

圖3 方案Ⅱ通風系統簡化示意

表1 通風方案綜合比較表

方案Ⅰ(兩翼對角式通風)的通風風路比較順暢，風機運營能耗低，但礦區東翼礦量較少，生產時期增加人工分風工作量。方案Ⅱ(單翼對角式通風)的通風管理簡便、人工分風工作量少，但回風風量集中，增加通風阻力，風機運營能耗較方案Ⅰ高。雖然方案Ⅱ比方案Ⅰ的年經營費高(見表2)，但方案Ⅰ的工程量和投資大，且方案Ⅱ通風管理相對容易。考慮到礦山實際情況，兩翼對角式通風方案的通風流暢性優勢不顯著，但基建投資較大。因此推薦方案Ⅱ，即單翼對角式通風方案。

表2 通風方案累計運行費NPV/萬元

2.4 推薦通風系統網絡解算

結合礦山實際風量分配情況，輸入通風網絡模擬參數，利用Ventism三維通風系統仿真軟件對網絡進行優化和解算，得出礦山通風困難時期和容易時期各巷道風量、風速、負壓、局部阻力、總阻力等數據。從模擬數據分析:西翼回風豎井2027.28～459.13 Pa，需風量101.77m3/s。最終選擇西翼回風豎井風機型號為DK－8－NO26。

3 結 論

(1)通過對現有通風系統的調查，詳細分析了目前礦山通風系統存在的主要問題。

(2)針對目前礦山面臨的通風問題，提出兩種通風方案，分別從工程量、可比投資、年經營費等方面對比，得出最佳的通風方式是采用單翼對角式通風方案，并選擇合適的風機DK－8－NO26。

(3)通風系統調整與改造后，運行中對主要通風機進行了性能鑒定、通風阻力測定，達到預期通風效果，認為本次通風系統改造是成功的。

[1]GB16423－2006.金屬非金屬礦山安全規程[S].

[2]AQ2013.2－2008.金屬非金屬地下礦山通風技術規范[S].

[3]盧 杰，蔣仲安，牛 偉，等.西石門鐵礦通風系統改造[J].金屬礦山，2013(6):118-119.

[4]徐則林.中小型復雜礦山通風系統改造[J].采礦技術，2006，6 (3):396-397.

[5]王運敏.現代采礦手冊(中冊)[M].北京:冶金工業出版社，2012.

2014-10-06)

曾凌方(1981－)，男，湖南邵陽人，碩士研究生，工程師，主要從事礦山設計與研究方面工作，Email：zeng0824 ＠sohu.com。