接龍鐵礦通風系統優化

邱　金　張　沖

(重慶鋼鐵集團礦業有限公司接龍鐵礦)

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接龍鐵礦通風系統優化

邱金張沖

(重慶鋼鐵集團礦業有限公司接龍鐵礦)

摘要為了提高接龍鐵礦井下通風質量，改善各采掘工作面的通風效果，基于礦井通風網絡探討優化改進措施，在適當的位置增設調節風門、擋板等通風設施和布置措施通風天井。優化前后實際檢測結果對比表明：在適當的位置增設相關通風設施，能夠有效提高采掘工作面的風速和風量，從而滿足井下生產人員的用風需要，提高井下安全生產水平和采掘生產效率。

關鍵詞通風系統通風設施風門通風措施天井

通風是礦井安全開采的基礎，擔負著重要作用：供給井下人員足夠新鮮空氣，滿足人員呼吸；稀釋和排除井下有毒有害氣體和礦塵，減少對作業人員的職業危害；調節井下氣候條件，給井下作業人員創造良好的生產環境等。

接龍鐵礦為伴煤礦山，2007年開始建設，2014年建設完畢轉入試生產。在井下采掘生產工程中，檢測到多數回采工作面風速為0.05～0.06 m/s，掘進工作面風速為0.03～0.04 m/s，未達到《煤礦安全規程》規定回采工作面風速0.25～4 m/s，掘進工作面風速0.15～4 m/s的要求[1]，也未達到《金屬非金屬礦山安全規程》規定采場和掘進巷道風速不小于0.25 m/s的要求[2]。為貫徹落實礦山安全規程的相關規定，提高接龍鐵礦井下安全生產水平，優化通風系統以提高各采掘工作面的風速風量具有十分重要的現實意義。

1通風系統現狀

1.1通風系統介紹

接龍鐵礦床為走向近南北、傾向西的傾斜～急傾斜礦體，傾角多為50°～70°，礦體厚0.61～5.36 m，平均為2.3 m。礦石以菱鐵礦為主，平均品位為36.09%。礦體直接底板為高硫、低燃值的薄煤層，開采利用價值不大。回風流中瓦斯濃度一般在0.03%～0.07%，屬低瓦斯礦井。地表允許陷落，設計采用淺孔留礦法開采，在開采過程中又實施了分段采礦法。沿礦體走向每100 m左右布置一個礦塊，礦塊內再沿走向布置南、北采場，采場走向長約50 m。接龍鐵礦+370 m水平開采完畢，已封閉+370 m水平位于+420 m水平的回風巷道，正在開采+300 m水平。井下通風系統采用分區對角式通風方式，抽出式負壓通風，使用軸流式風機。進風井共2條，分別是為+300 m主平硐和+370 m階段平硐。回風井共3條，北回風井擔負各階段北采區回風，中回風井擔負各階段中采區回風，南回風井因南采區礦石薄化嚴重而暫未建設。原礦井通風系統見圖1。

圖1　優化前通風系統示意

1—+300 m主平硐；2—+370 m階段平硐；3—+300 m北翼主要運輸大巷；4—+300 m南翼主要運輸大巷；5—+370 m北翼主要運輸大巷；6—+370 m南翼主要運輸大巷；7—+300 m水平；8—+370 m水平；9—+420 m水平；10—北回風井；11—中回風井；12—南回風井(暫未建設)；13—永久性密閉；14—北回風井風機；15—中回風井風機；16—南回風井風機(未安裝)；17—地表

回采工作面通風風路：+300 m主平硐→+300 m主要運輸大巷→+300 m礦塊進風石門→+300 m采場回采工作面→+300 m塊礦回風石門(位于+370 m水平)→+300 m水平回風大巷(+370 m水平主要運輸巷道)→+370 m水平回風石門→北/中回風井→地表。

礦塊內拉底巷道等掘進工作面通風風路：+300 m 主平硐→+300 m主要運輸大巷→+300 m 礦塊拉底巷道等掘進工作面(局部扇風機輔助通風)→+300 m水平主要運輸大巷→+300 m水平回風石門→北/中回風井→地表。

南翼主要運輸大巷掘進工作面通風風路：+300 m 主平硐→+300 m南翼主要運輸大巷(中回風井以北)→+300 m南翼主要運輸大巷磧頭(局部扇風機)→+300 m主要運輸大巷→+300 m南翼主要運輸大巷(中回風井以南)→+300 m水平中回風石門→北/中回風井→地表。

1.2存在主要的問題

(1)難以滿足井下作業人員風量需求。實測風速結果表明，在+300 m水平N6#、N7#、N8#、N9#、N10#共5個礦塊10個回采工作面實測風速約為0.06 m/s，氣溫為26 ℃；S4#、S5#、S7#、S8#、S12#共5個礦塊10個回采工作面實測風速約0.05 m/s，氣溫為27 ℃；+300 m水平拉底巷道掘進時實測風速約0.04 m/s，氣溫為30 ℃；+300 m水平南翼主要運輸大巷掘進工作面實測風速為0.03 m/s，氣溫為32 ℃。采掘工作面風速未達到礦山安全規程的要求。回采工作面和拉底巷道掘進工作面斷面積約4 m2，南翼主要運輸大巷斷面積為6.4 m2。計算出+300 m水平北翼回采工作面風量為14.4 m3/min，南翼回采工作面風量為12.0 m3/min，拉底巷道掘進工作面風量為9.6 m3/min，南翼主要運輸大巷掘進工作面風量為11.5 m3/min。根據礦山安全規程人均需風量至少4 m3/min的規定，回采工作面同時作業人數在4人以上，掘進工作面同時作業人數在3人以上，外加現場安全生產管理人員，難以滿足作業人員風量需求。

(2)掘進作業效率下降。風速不足導致+300 m 水平南翼運輸大巷有毒有害氣體和礦塵排除緩慢。+300 m水平南翼運輸大巷掘進工作面距離中回風井1 100 m，風速0.03 m/s需在放炮11 h后才能排盡炮煙，嚴重超過爆破安全規程規定的時間，浪費了大量時間，降低了掘進作業效率。而生產作業人員為完成任務，常常冒著炮煙進入掘進工作面作業，安全得不到保障。

(3)生產作業環境惡化。人體最適宜的環境溫度為18～24 ℃，井下采掘工作面實測溫度超過人體最適宜溫度，不符合采掘工作面空氣溫度不得超過26 ℃的規定[3]。而井下作業多為高強度體力勞動，高溫高濕的惡劣作業環境不僅導致部分工人脫掉勞保服甚至安全帽干活，而且降低了工人對周圍突發危險(如頂板垮落、突水、瓦斯突出等)的識別能力和避災能力，增加了極大的安全隱患。

2通風系統優化方案

經分析探討，+300 m回采工作面的通風風路并不經過+300 m北/中回風井回風石門，也未經過+300 m/+370 m水平北回風井以北的北翼主要運輸大巷，大部分風流未經任何采掘工作面直接通過+300 m水平回風石門進入回風井，成為無效風流，整個礦井有效風量率很低。為此，考慮在+300 m水平北/中回風井回風石門、+300 m/+370 m水平北回風井以北的北翼主要運輸大巷、+370 m階段平硐硐口各設置一道風門；在S17#礦塊增設一條通風措施天井，供南翼運輸巷道掘進回風所用；另外，在+300 m水平正在開采礦塊的回風石門處(位于+370 m水平)增設木蓋板等調風設施。+300 m水平礦塊內有掘進作業時，打開+300 m水平回風石門處風門；未作業時風門處于關閉狀態，確保回采工作面風量充足。優化后的通風系統見圖2。

圖2　優化后通風系統示意

1—+300 m主平硐；2—+370 m階段平硐；3—+300 m北翼主要運輸大巷；4—+300 m南翼主要運輸大巷；5—+370 m北翼主要運輸大巷；6—+370 m南翼主要運輸大巷；7—+300 m水平；8—+370 m水平；9—+420 m水平；10—北回風井；11—中回風井；12—南回風井(暫未建設)；13—永久性密閉；14—北回風井風機；15—中回風井風機；16—南回風井風機(未安裝)；17—地表,18—S17#措施通風井；19～23—新增風門

3通風系統優化效果

根據優化方案布置了風門和通風措施天井，再次實測相關參數。

北翼各回采工作面風量為192～216m3/min，單個工作面風量最多可滿足48～54人同時作業；南翼各回采工作面風量為168～192m3/min，單個工作面風量最多可滿足42～48人同時作業；+300m水平礦塊拉底巷道風量為96～120m3/min，單個工作面風量最多可滿足24～30人同時作業；+300m水平南翼主要運輸大巷風量為115～154m3/min，工作面風量最多可滿足28～38人同時作業；完全滿足回采工作面作業人員和安全生產管理人員的用風需要。

+300 m水平北翼各回采工作面實測風速為0.8～0.9 m/s，氣溫為20 ℃；+300 m水平南翼各回采工作面實測風速為0.7～0.8 m/s，氣溫為21 ℃；+300 m水平拉低巷道掘進時實測風速為0.4～0.5 m/s，氣溫為23 ℃；+300 m水平南翼主要運輸大巷掘進工作面實測風速為0.3 m/s，氣溫為24 ℃。通過增設S17#通風措施天井，距離+300 m 水平南翼主要運輸大巷掘進磧頭600 m，放炮后排煙時間縮短到35 min，節約10.5 h左右，提高了掘進作業效率。

經優化后，采掘工作面溫度、濕度大幅下降，改善了井下生產作業環境，作業人員反應更加敏捷，操作速度更快，不但提高了作業人員的危險識別能力和緊急避災能力，還間接提高了生產效率。

4結論

通過對接龍鐵礦井下通風系統優化，各采掘工作面風速、風量達到了礦山安全規程的相關要求，降低了采掘人員矽肺病患病概率，提高了整個礦井的安全生產水平。雖然此次通風系統改進取得一定成效，但因時間倉促且能力有限，以及后續采掘工作面的不斷接替，接龍鐵礦井下通風系統仍需不斷優化和改進，才能持續滿足實際通風需要和達到礦山安全規程的要求。

參考文獻

[1]國家安全生產監督管理總局，國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程[M].北京：中國法制出版社，2015.

[2]國家安全生產監督管理總局.GB 16423—2006金屬非金屬礦山安全規程[S].北京：中國標準出版社，2006.

[3]盧義玉，王克全，李曉紅.礦井通風與安全[M].重慶：重慶大學出版社，2008.

(收稿日期2016-02-25)

邱金(1987—)，男，助理工程師，401344 重慶市巴南區接龍鎮龍峽路189號。