云南大坪金礦東采區通風系統優化改造研究

林榮平，楊修治，梁堯普

（紫金礦業集團股份有限公司，福建 廈門 361000）

大坪金礦位于云南省元陽縣大坪鄉，礦床位于哀牢山深大斷裂西側的淺變質帶內，哀牢山金礦帶南段，為石英脈型金礦床，礦石產出大量含金石英脈[1]。礦山前期民采階段使用老舊生產系統及落后工藝，后期由企業進行整合開發，礦山新、老生產系統和開采工藝存在較多的銜接不足和需要改進的地方，且隨著礦山開采深度的增加問題逐漸凸顯，威脅礦山從業人員的身體健康及生命安全，通風系統的優化已成為生產開發迫切要求[2]。

筆者通過對礦山的細致考察及深入礦道內詳實工作總結大坪金礦東礦區生產及通風系統的現狀，總結其存在的主要問題，提出改進思路及詳細的改進方案，并核算優化后的需要通風的參數，分析風機能力與優化后氣流方向，最后提出了詳細的改進建議。

1 礦山生產及通風系統現狀

1.1 礦山生產系統

大坪金礦東礦區現階段開采系統采用平硐+盲斜井開拓，由原780平硐、826平硐及900平硐以上民采老系統經過后期逐步改造建設而成，現有826和780生產中段采用平硐開拓，780平硐及以下（包括750盲中段、700盲中段、650盲中段）采用平硐+盲斜井開拓。東采區主要開發V1-2-3號礦脈和V5號脈，兩條礦脈近于平行分布，間距在300m～500m之間。780中段及以上中段采出礦石、廢渣直接由采用平硐運輸，780中段以下中段采用斜井提升至780平硐，然后由電機車運輸至780平硐外。

1.2 礦山通風系統

大坪金礦東采區系統以780平硐主巷道口為進風口，在主巷道距離硐口1600m處安裝有一臺90KW離心式風機（風量124560m3/h～234720m3/h），新鮮風流沿斜井向下至750、700和650中段，為整個系統提供新鮮風流，主斜井風量36.96m3/s。

各中段工作面附近均安裝有輔扇風機，在鑿巖爆破之后進行強制通風，爆破作業過程中產生的煙塵會隨著臨近的通風井逐級排至900廢棄平硐及以上標高廢棄民采老巷道。

780中段新鮮風流由780硐口進入，經斜井進入以下各盲中段，為保證通風效果，在780中段74線、64線各設置有連通750盲中段的通風井，分別安裝有抽出式局扇風機，750盲中段主巷道口設置有活動式風門（750盲中段有人作業時風門常開），新鮮風流洗刷工作面后，污風經局扇風機抽至780中段；750盲中段斜井口安裝1臺壓入式局扇風機將新鮮風流壓至700盲中段，新鮮風流洗刷工作面后，從700盲中段經通風天井進入750盲中段，從750盲中段經通風天井進入780中段，然后從780中段經通風天井進入826中段，在826中段由主扇風機抽出，沿著826至900中段的上山送至900中段，最后由900硐口出地表。

2 系統存在的主要問題

圖1 通風系統現狀示意圖

隨著大坪金礦東采區系統V1-2-3號脈向深部開發，750、700中段作業面向北西方向推進，以及V5號脈獨頭長穿脈掘進和650中段的開發，現有系統通風存在的缺陷已經日益凸顯，存在的主要問題有以下三個方面，詳見圖1。

（1）由于原老巷道（或民采巷道）存在設計缺陷，部分采掘巷道也是通風和運輸巷道，主巷道有較多空區裂隙和廢棄探礦天井，存在嚴重的漏風現象。750中段連通主斜井處風量14.91m3/s，750中段北沿40線處風量僅為3.24m3/s，風流損失率達到78%。750中段風流損失最主要的原因是，700中段部分廢棄探礦天井及空區貫通750中段，自斜井流通下來的密度較大的新鮮冷風會優先隨著臨近探礦井及裂隙下到700中段，加之750中段巷道面光滑度差以及巷道彎曲加大風流阻力，新鮮風會更難以進入750中段北沿作業面。同時700中段作業面產生的高溫回風會隨著天井及裂隙直接進入750中段運輸平巷，污染750中段進風空氣質量，增加750中段作業面的通風壓力。

（2）780中段V5號脈長穿脈在掘進過程中，獨頭掘進巷道無回風天井和大型通風設備，現長穿脈已施工近400m，依靠穿脈口的局扇風機和風筒向作業面送風，收效甚微。作業面溫度高，濕度大，施工環境惡劣，嚴重影響工程作業進度。

（3）新開發的650中段，目前回風天井較少且作業面離主斜井距離較近，作業面產生的高溫回風和爆破炮煙會隨著主斜井返流進入700中段，污染700中段進風空氣質量。

3 通風優化和改造方案

3.1 通風系統優化總體思路

大坪金礦東采區系統整體通風系統存在設計缺陷，尤其是對回風缺乏處理，巷道過長，巷道彎曲、巷道斷面變化大且光滑平整度較差，其局部通風阻力及礦井通風摩擦風阻較大，導致主扇風機的利用效率較低，未能達到其有效的進風量，且井下空區過多，導致損失風量較大，進一步降低主扇風機效率。

隨著深邊部的掘進開發，新的作業面暫無成型通風系統可用，造成深邊部作業面溫度高，回風無處可走只能循環進入作業面的局面[3]。

東采區系統各盲中段北沿作業面離主斜井距離較遠，且作業面較為分散，重新建立完善的通風系統費時費力，成本太高礦山難以承擔，故應利用現有條件對通風系統進行梳理，適當布置通風系統整改工程，增加或者調整通風設備，以經濟合理的手段獲得最高的收益，以不延誤生產為目的同時完成對通風系統的優化整改[4-6]。

3.2 通風優化和改造方案

礦井通風的目的在于保證礦井內空氣新鮮，以稀釋并排出有害氣體和粉塵，創造良好的作業環境，保證井下人員的身體健康，提高工作效率，本次按照礦井內各點需風量來計算[7]。780平硐回采工作面風量取1m3/s，備采工作面取0.5mm3/s，主溜井卸礦硐室取2.0m3/s，V5主穿脈掘進工作面取2.50m3/s，其他類型掘進工作面取1.5m3/s，具體如表1。根據表1統計，全礦井需風量為Qn=30m3/s，其中，780中段需風8.5m3/s，750中段需風12m3/s，700中段需風5m3/s，650中段需風4.5m3/s?？紤]到漏風風量備用系數K，取K=1.10。則全礦總供風量Qm=30×1.10=33.00m3/s，主斜井口風量為36.96m3/s，故780平硐進風量滿足要求，無需增加平巷進風量。

圖2 通風系統優化思路示意圖

表1 780系統需風量計算表

根據對780通風系統的實地調查、風量測定和分析評價，現針對上面提出的三個主要問題做出以下優化整改方案，詳見圖2。

（1）針對750中段北沿作業面無新鮮風流的問題，采用“封堵為主，輔扇引流為輔”的方針。首先，對750巷道空區進行充填，原廢棄天井、空區出入口全部封堵，降低新鮮風流的損失率。其次，利用硬質風筒架設風橋將700中段回風天井和750中段回風天井連接起來，引導700中段的高溫回風直接進入780中段，避免污染750中段空氣。最后考慮到750中段巷道過長，可以在750中段40線位置安置一臺軸流式風機，作為補償風流動力和引導風流的作用，引導新鮮風流進入750中段作業面。

（2）針對780中段V5長穿脈作業面高溫高濕的問題，采用兩臺11Kw軸流式風機串聯的方式增強抽出功率向外抽出污風，外抽風筒直接連接到780主巷道的回風天井。功率增強的串聯輔扇在抽出高溫高濕的空氣同時，作業面會形成低壓環境，主巷道新鮮空氣會主動形成風流向V5長穿脈涌入，提升作業人員舒適感。

（3）針對深部新開發的650中段產生回風返流的現象，在700～650中段斜井中部斜向下安裝一臺條狀出風口的主扇風機，開啟之后在700～650中段斜井中部制造斜向下的幕狀氣流，用于阻擋650中段回風向上返流，改變回風方向。

4 結語

隨著大坪金礦東采區系統向深邊部掘進和開采深度增加，走向長度增加，漏風渠道增多，通風阻力增大，作業面空氣質量差的問題日漸嚴峻[8]。礦山本著經濟合理的原則，以不耽誤生產為目的，有針對性的解決目前最迫切的通風問題，所以本次優化整改采用分而治之、逐個擊破的思路解決了750中段作業面無風、V5長穿脈高溫好650中段回風返流的問題，對井下主要作業面的工作環境有極大的改善，溫度基本能控制在28℃以下、濕度控制在70%左右，同時本次優化整改未花費太大代價，且取得較好成效，符合礦山經營的經濟理念。