黑嵐溝礦段井下分區通風系統改造

王昌盛（山東黃金金創集團有限公司,山東 煙臺 265600）

黑嵐溝礦段井下分區通風系統改造

王昌盛
（山東黃金金創集團有限公司,山東 煙臺 265600）

井下開采通風工程是前提，如果沒有良好的通風環境，將給安全、生產帶來很大的困難。山東黃金金創集團有限公司正準備在井下文明生產上上一個新的臺階，所以通風投入很關鍵。經過深入調查和多方面經濟技術比較，采取了短期效益和長遠目標結合的措施，決定以改善通風環境為文明生產的先導，為礦山的后續發展提供保障。

通風改造；冬季防凍；工作面降溫

1 黑嵐溝礦段的基本情況

1.1 自然地理狀況

山東金創股份有限公司黑嵐溝礦區位于蓬萊市南部32km處，礦區面積7.3398平方公里，開采深度由+200m至-520m標高。行政區劃隸屬蓬萊市大辛店鎮管轄，東距煙臺市區（車站、港口）42km。礦區位于威（海）—烏（海）高速公路蓬萊出口南12km，同（江）—三（亞）高速公路棲霞北出口約18km。

礦區東高西低，最高海撥369.8m（石皮山），最大相對高差170m左右，地面標高一般為180～300m。

礦區氣候屬暖帶季風半海洋性氣候，四季分明，氣候宜人。最高氣溫38.4℃，最低氣溫-14.8℃，年平均氣溫11.8℃。年平均降雨量641.8mm，日最大降雨量為137.2mm。全年無霜期為180～200天。平均大風天數32.9天，年平均風速2.5m/s。年平均地溫14.6℃，冰凍期一般為154天，最大凍土深度為0.64m。

1.2 通風系統現狀及設計院設計情況

由于通風工程的嚴重滯后和缺失，黑嵐溝礦段的井下無一個完善合理的機械通風系統，總體上還是采用自然通風方式。井下掘進作業時多采用JK58-No.4型局扇進行局部通風。

前期的初步設計中采用了兩翼對角式集中抽出式通風方式。中部的328明豎井接力808盲豎井和809盲豎井作為主進風井系統；南翼的129明豎井接力129盲豎井作為南翼排風系統（正常生產期間禁止提人）；北翼的349北風井接力289盲豎井作為北翼排風系統（正常生產期間禁止提人）。

新鮮風流由中部的328明豎井接力808盲豎井、809盲豎井、349明豎井進入井下各中段，清洗工作面后，污風經上階段脈外巷道或專用回風巷道，分別由南北兩翼排風井排出地表。

設計的總需風量為48.0m3/s。在129明豎井+180m中段風硐內安設DK40-6-No15（2×37KW）型軸流式風機一臺，作為礦區南翼的抽出式主風機，負責排除風量為26.4m3/s，計算負壓為963.2Pa；設計在349北風井+140m中段風硐內安設K45-4-No10 （30kW）型軸流式風機一臺，作為礦區北翼的抽出式主風機，負責排除風量為21.6 m3/s，計算負壓為919.7Pa。

2 黑嵐溝礦段通風系統存在的問題及解決的途徑

如前所述，目前黑嵐溝礦區最大的問題是無法形成健全的通風系統，礦井通風工程嚴重滯后。在以往的生產中就沒有考慮通風系統的問題欠賬過多，積重難返，如要徹底的改善必將需要下大力氣，投入較大的工程量和較長的時間。

2.1 存在的主要問題

（1）由于只顧采礦不顧及通風，致使沒有整體的通風系統規劃，井下沒有用于排除污風的通道，致使污風無法排除，新風無法進入。井下采掘作業地點無新風的有效供給，新鮮風量嚴重不足。

（2）由于中段之間無可靠的排風通道（脈外天井），作業地點之間污風循環串聯利用，污染嚴重。開采作業的污風也無法排除。

（3）密閉、風門等控風設施嚴重缺失，放任自流，漏風嚴重，有效風量率極低。

（4）由于有用的新風量不足，無法排除作業地點的熱量，作業地點溫度升高（局部地點接近300，工人穿短褲作業），嚴重影響礦山的生產效率。

（5）由于空區較多，又無有效的密閉，致使自然風壓作用強烈，風量隨季節變化極不穩定，風流反向污染現象較為普遍。

（6）多中段作業，風流難以分配。由于淺部采場充填料中含有一定的品位，致使重新扒出，形成多個中段作業的局面，給通風工作造成了很大的困難。

（7）大主扇集中排風功率消耗大，漏風大。設計采用的兩翼兩臺大主扇集中排風的方案，由于排風過于集中井下負壓梯度大，風流難以控制，極易造成大量漏風，同時功率消耗也較大（裝機容量104kW）。

（8）在自然風壓的作用下生產礦井成為出風井，井筒空氣潮濕，腐蝕電控和管道等設備，不僅減少使用壽命同時還存在發生事故的危險。

（9）冬季里入風井結冰影響生產。

2.2 解決的途徑

（1）完善礦井通風系統，實施必要的通風工程。當前解決問題最徹底的辦法就是開辟專門的排風通道，有了通道才能通風，否則將無法解決目前的新風無法進入，污風無法排出，井下作業溫度升高的現狀。

（2）建立中段通風網絡，防止采掘作業面之間污風串聯污染。要在中段開采時，開辟必要的永久性通風天井，不僅為本中段開采形成排風通道，也為下中段開采留出排風通道，使采場中具有貫穿風流，避免污風串聯污染和循環。

（3）防止通風系統漏風，提高通風系統的有效風量率。為了保證通風系統的穩定運行，必須施工必要的調控設施，如密閉、風門等，防止漏風，提高有效風量。

（4）盡量采用分區通風方式。分區通風與集中通風相比，功率消耗將大幅度降低，同時易于管理和控制將減少大量的漏風。

（5）建立機械通風系統利用風機靜壓控制自然風壓反向，防止造成作業場所因風流反向而污染，同時防止因風流反向潮濕腐蝕和損壞提升控制等設備。

（6）利用淺部廢舊井巷冬季預熱礦井入風流，解決入風井結冰問題。

3 通風系統方案選擇

通風系統的方案選擇必須結合礦山井下的實際情況，經多方案比較選出技術上可行，經濟上合理的通風系統形式。

3.1 單翼對角式大主扇集中抽出式通風系統方案

該方案是將整個黑嵐溝礦段作為一個通風區域，利用礦體南端的127風井和129明豎井作為排風井，其他井筒均為入風井，全礦段形成北翼多井入風南翼兩井排風的單翼對角式通風系統，如圖1所示。

該通風系統方案中，把開采作業即將結束的南部二分礦的兩條明井（127風井和129明豎井）、深部兩條盲井（809盲井和129盲井）以及人行天井作為排風井巷，北部其它的明豎井和盲豎井作為入風井；風機安裝于與328采區相連通的-50m中段巷中。在風機的作用下，新鮮風流從位于礦段北部的六條明豎井進入井下，再經北部的四條盲井進入深部，經過作業面后形成廢風，向礦段的南部排入二分礦區域，經二分礦的129盲豎井、127風井和129明豎井排出地面。風流調控采用密閉、風窗及風門等增阻調節方式，防止漏風和污風串聯污染。該方案通風路線過長，阻力過大，沿途漏風點過多且無法控制，同時調風構筑物等設施的工程量巨大，加上欲利用排風的井巷仍有提升作業，調節起來將十分困難。

3.2 兩翼對角式大主扇抽出式通風系統方案

方案中，將南部二分礦的129明豎井、深部的129盲豎井、人行井以及北端的階梯天井作為南翼排風系統，將北部的349風井作為北翼排風井，形成兩翼對角式系統方式。新鮮風流從位于中部的明豎井、盲豎井進入井下，經作業面變為廢風，在兩翼主扇的作用下通過南北排風系統排至地表。

風流調控采用密閉、風窗及風門的增阻調節方式，防止漏風和污風串聯污染。同樣，該方案風路也較長，阻力較大，漏風難以控制，調風設施工程量巨大，調節起來十分困難，難以奏效。

3.3 分區壓抽混合式二級機站通風系統方案

該通風系統方案如圖1所示。

該方案中，為了盡量縮短通風距離，降低阻力，減少漏風，將黑嵐溝礦段以生產采區劃分為三個區域，其中，328明豎井生產區域（一分礦）和349明豎井生產區域（二分礦）采用兩明豎井入新風，南端129明豎井、中央天井和空區、北端349北風井三條風路排除井下污風，形成分區不獨立的Ⅱ級機站通風系統，風流路線如圖1所示。

考慮到多中段作業的可能性，二個區域（二個分礦）的中段通風網絡均采用上、下行間隔式。排風中段的入風側安裝風門，入風中段的排風側設密閉，風流上、下行通過采場，保證采場的貫穿風流。

為了防止漏風，保證有足夠的新鮮風流到達深部作業地點，采用壓抽混合式二級機站的風機布置方式。壓入式的Ⅰ級機站風機布置于最低段盲豎井井口和上一段盲豎井井底的倒段車場處，負責克服系統入風側通風阻力，提供井下新鮮風流；抽出式Ⅱ級機站風機布置于主排風井的井底，負責克服系統排風側的通風阻力，排除井下的總污風。

3.4 通風系統方案的比較確定

上述三個通風系統方案的定性比較如表1所示。

表1 通風系統方案比較

從表1的定性比較中可以看出，方案三明顯優于其它兩方案，因此采用第三方案，即壓抽混合式分區Ⅱ級機站的通風系統方案。