礦井通風系統優化改造可靠性研究

亓志剛

摘要：鐵礦整合后，礦區新增擴界區，礦區和擴界區采用主井進風，風井回風的通風系統，為滿足新增采場通風需要，需改變風路方向，引流足夠的新鮮風量至擴界區。通過通風系統優化改造，保證了礦井通風條件及空氣質量，有效的改善了井下作業環境，提高了勞動生產效率，降低了通風成本。

關鍵詞：礦井通風;通風系統;優化改造;可靠性研究

1、鐵礦基本概況：

該礦是位于山東萊蕪的一家多年從事采、選聯合生產的鐵礦山企業，原有二個獨立的采礦權，鑒于兩礦區之間存在空白帶，且無礦權設置，按規定對其進行整合，整合后擴界區和一礦區共用一套通風系統。

2、問題提出：

鐵礦整合后，為滿足整個礦區及擴界區的通風要求，，如何在原礦區通風系統條件下，通過優化改造，使原礦區與擴界區滿足各采場通風需要？

3、通風系統改造方案：

總體設計：設計優化后礦區及擴界區風流方向：礦區：新鮮風流一路從主（豎）井進入井下后，經-6m運輸巷，2#盲斜井進入擴界區+36m水平采場，清洗工作面后，污風經上部+58m中段回風巷、+49m回風巷，由風（豎）井抽出式通風機排出地表;為了防止出現風流短路和相互串風，擴界區-6m水平中段風井口及-6至+36水平變坡點處及+36水平與+58水平變坡點處增設正、反向各兩道風門。

局部優化設計：

（1）在+36水平及-36水平回風巷入口設置風流凈化裝置（安裝2道防塵水幕）。

（2）安設風門的地點，要求前后5m內支護完好，無空幫空頂;

（3）門垛四周均要掏槽，槽深在巖層中不小于0.3m，在巖石中不小于0.2m。門垛厚不小于0.45m。門垛上的電纜和管道孔要封堵嚴密，如有水溝，要在水溝中設擋板，防止漏風;

（4）風門應迎風開啟，使門扇與門框緊密貼合。門扇與門框接觸處應做成沿口，并設襯墊;

（5）風門不少于兩道，在有運輸車輛通過處，兩道風門間距離應大于車輛長度;

（6）進、回風井之間和主要進、回風巷之間，需要使用的聯絡巷中，必須安設兩道正向和兩道反向的風門，防止在反風時風流短路;

（7）回風井井口，副井馬頭門處安裝不低于1.2m的安全護欄;風機進風口安裝安全護欄及防護網。

風井優化：①封閉井架;②風井井口安裝井蓋門，提升時打開，無提升時關閉;③在井口加裝風門，且在風門四周固定膠皮，增加風門與門框間的接觸面積，減少漏風。另外要求現場加強管理，風門漏風較大時做到及時修理或更換。

4、風量計算：

合計用風量=（采場+掘進工作面+噴漿支護+硐室需風量）×1.15×1.10（漏風系數）=30（m3/s）

5、風阻計算

根據礦山生產用風情況，礦山通風最困難時期的通風路線;

通風阻力計算公式如下：

H=αPL/S3×Q2

式中：H——巷道通風摩擦阻力，Pa

α——巷道通風摩擦阻力系數，NS2/m4

P——巷道通風斷面周長，m

L——巷道長度，m

S——巷道通風斷面面積，m2

Q——通過巷道的風量，m3/s。

計算得通風阻力585Pa×1.2（局部阻力系數）=702Pa

6、設備驗證

礦區及擴界區主通風機

（1）校核依據

①風量30m3/s，最大負壓702Pa;

②現有風機為1臺K35-6-№16型風機，并配有1臺同型號同規格電機作備用，風量為33～70m3/s，負壓570～1270Pa，配電機功率55kW。風機設于地表風井井口。

（2）設備驗證

計算風量：Qj=KQ=1.2×30=36m3/s。

計算風壓：Pst=H+H+HD=702+170+80=952Pa。

電機功率：

N=KPstQ/1000ηst=1.2×952×36/800=51.4kw

式中，Pst：最困難時期計算風壓;

Qj：最困難時期計算風量;

ηst：風機在實際工況下運行效率;

K：功率儲備系數

礦區現有的1臺K35-6-№16型風機，滿足通風要求。通風系統不設反風裝置，如需反風，風機可以逆轉滿足反風要求。

7、局部通風機

為加強采準、切割獨頭巷道掘進時，以及采場爆破后的局部通風，礦山采用局部通風機，設備參數：風量55～101m3/min，風壓1050～380Pa，電機功率2.2kW，電壓380V。

礦山井下已經建立了監測監控系統，對各監測點設置CO等有毒有害氣體濃度及主要工作地點風速、風壓設置動態監控裝置。

風速傳感器設置

①井下各采掘工作面應設置風速傳感器，當風速低于或超過規定值時，能發出報警信號。

②礦井主通風機房設置風速和風壓傳感器，實現對全礦井總風量的動態監測。

8、反風試驗

1、反風期間，未發現井下氣體異常變化。

2、在反風期間主要通風機裝置及反風設施沒有出現異常情況，說明主要通風機具有隨時反風的能力。

3、從反風結果看，我礦井下各反風設施均比較良好，反風比較理想。礦區井下巷道內的風流方向改變共用5分鐘30秒，符合《規程》要求。礦區風井主扇反風前總風量為1916.64m3/min，反風后礦井總風量為1713.4m3/min;恢復正常通風后總風量為1916.64m3/min。反風后礦井主扇供給風量達到89.4%。均超過了《規程》規定的關于反風后供給風量不應小于正常供風量60%的要求。

9、分析總結：

我全程主導并參與了此次通風系統現場改造，此次改造，滿足了礦井風量、風速及反風的總體要求，并且主要有以下成果;1）充分利用原有主通風機并且使通風機工作效率得到充分發揮，通風機工作效率由原先60%提升至90%以上;2）極大減少了工程量;最大程度利用了原有巷道，回風巷，通過風門、調節風門、以及其它防漏風設施及措施，有效滿足了礦井風量。3）礦井通風系統建成后，經現場測驗，礦井通風各項數據正常，礦井反風有效，符合通風風速、風量、反風規定;不足：1）原有礦井巷道太多，雖然砌筑了風墻，擋風板等設施，但是還是加大了通風阻力;2）局部通風效果差，雖然使用了局部通風機，但總體巷道太長，實際作業中，存在風筒漏風，獨頭巷道中間部分空氣質量差等現象;3）增設風門較多，風門的自動化控制以及通過風門改變風流的操作較為復雜，需專業人士操作。

參考文獻：

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