羅河鐵礦礦井總風量計算與風量分配

董亞寧 魏福海 肖松麗

（安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司）

羅河鐵礦一期設計規模300萬t/a，采礦方法為充填采礦法，現已建成達產。礦山開拓共形成6 條豎井，井下通風采用兩翼進風、中央回風的三級基站通風系統，設計礦井總風量400 m3/s。新鮮風流通過礦體北部的副井、南部的進風井進入井下巷道，經-545 m 水平和-560 m 水平及進風通路進入井下各個工作面，清洗工作面后的污風經西部采區回風天井回至主回風水平，經回風石門通過礦體東部的2條回風井排至地表。

1 羅河礦通風系統相關的安全規程

羅河礦通風系統嚴格按照設計規程進行風量核算[1-6]，遵循以下原則。

（1）井下采掘工作面新鮮風流中的空氣按體積組成計算，O2應大于20%，CO2應小于0.5%。

（2）入風井巷和采掘工作面的空氣源中粉塵的含量應小于0.5 mg/m3。

（3）工作面處游離二氧化硅的含量在10%以上的粉塵不得高于2 mg/m3，含游離二氧化硅10%以下的滑石粉塵4 mg/m3。

（4）井下工作面處（不采用柴油設備的礦井）毒害氣體的具體要求應控制在表1規定的標準之內。

（5）使用柴油機設備的礦井工作面處毒害氣體的濃度需遵循下述要求：CO＜50×10-6；CO2＜5×10-6；CH2O＜5×10-6；C3H4O＜0.12×10-6。

（6）主要井巷工程最高風速規定見表2。

2 所需風量總量的計算方法

全礦總風量可按下式計算。

式中，K為礦井風量備用系數；nc為同時工作的某類回采工作面數；Qc為某類回采工作面的計算風量，m3/s；nb為某類回采備用工作面的數量；Qb為某類回采備用工作面的計算風量，m3/s；nj為某類掘進工作面數量；Qj為某類掘進工作面的計算風量，m3/s；nd為某類硐室的數量，主要指炸藥庫、破碎硐室等；Qd為某類硐室的計算風量，m3/s；nq為其他需風點的數量，包括主溜井裝卸礦點，噴錨支護工作面等；Qq為某類其他需風點的計算風量，m3/s。

（1）掘進工作面風量計算。礦山生產期，采準作業面局部通風條件已形成，需風量按最低排塵風速0.25～0.5 m/s 計算。對于高硫、高溫的羅河鐵礦床，作為降溫的主要措施之一為加大通風量，故排塵風速取0.5 m/s。按排塵風速計算風量

式中，v為掘進工作面排塵風速，取0.5 m/s；S為掘進工作面斷面積，取平均值18.54 m2。經計算，得出單個掘進工作面需風量為9.27 m3/s。

（2）鑿巖工作面風量計算。羅河礦鑿巖類型分為中深孔鑿巖、大孔鑿巖、反井鉆機鑿巖。鑿巖硐室平均面積18.54 m2，以壓風為工作動力來源，采用供水返渣冷卻的濕式作業方式，產塵強度較小，故排塵風速取下限值0.25 m/s。經計算，得出單個鑿巖工作面所需風量為4.63 m3/s。

（3）出礦工作面需風量計算。因羅河礦高硫礦床，礦石遇水容易板結，堵塞溜井，出礦作業時不宜過度灑水抑塵，故產塵量較大，出礦巷道平均通風斷面18.54 m2，屬于巷道型采場，排塵風速按0.5 m/s 計算。通過計算，得出單個出礦工作面排塵需風量為9.27 m3/s。

（4）硐室需風量。礦井下某些硐室存在需要單獨供風的要求，針對此類情況需進行針對性的單獨風量計算，從而保證總風量的確定不會出現誤差。諸如炸藥庫房、破碎硐室、主溜井卸礦硐室等硐室均需要進行單獨通風設計，此類計算得出的風量供給應并入總風量計算中。羅河鐵礦通風網絡如圖1 所示。

3 采場及運輸水平需風量統計

綜上所述，羅河鐵礦礦體采用的采礦方法為深孔階段空場嗣后充填采礦法和中深孔分段空場嗣后充填采礦法，按照各水平作業面及硐室分布，統計正常生產時需風量取漏風系數1.25，最終確定羅河鐵礦總風量為400 m3/s。

4 通風方式及各水平風量分配

根據羅河鐵礦通風系統礦井總風量核算，礦井總風量為400 m3/s，其中-470 m 水平污風通過50 聯巷斜坡道上至-455 m 水平回風，-515 m 和-526 m所產生的污風通過80 聯巷回風天井經-508 m 水平8#采區回風井回風，-516 m 水平污風通過溜井下至-540 m 水平回風。根據各主要水平需風量分配要求及回風風量安排，確定各水平進、回風風量如表3 所示。

（1）-455 m 水平通風方式。潔凈空氣由2#、4#、7#采區進風井和主斜坡道進入，由20 聯巷和70 聯巷進入所需處，新鮮空氣進行廢氣交換后通過1#、2#、3#和4#回風巷道經1#、2#主回風井將氣體疏導至地面。

（2）-470 m 水平通風方式。潔凈空氣由3#采區進風井上風進入-470 m 水平，沖洗工作面后通過30聯巷斜坡道回至-455 m 水平20 聯道，再通過20 聯道匯入-455 m水平回風石門。

（3）-508 m 水平通風方式。將-508 m 水平80 聯巷至7#采區回風井貫通，長度約為90 m，將7#采區回風井作為北部廢氣回風通道。北部潔凈空氣通過2#采區進風井、4#采區進風井、主斜坡道和措施井輸送新鮮空氣，在工作面進行廢氣交換后通過南北進路經80聯巷排入7#采區回風井進行回風。

（4）-515 m 水平以及-526 m 水平通風方式。將-508 m 水平30聯巷與-515 m 水平30聯巷貫通，并在貫通處安裝引流風機，從-508 m 水平引入新鮮風流，通過主要行人線路進入-526、-515 m 水平與廢氣交換后，污風經80 聯道回風天井匯入-455 m 水平回風線路。

（5）-516 m 水平通風方式。潔凈空氣通過采區進風天井進風，沖洗工作面后通過-508 m 水平匯至8#采區回風井排至-455 m回風水平。

（6）-540 m 回采水平通風方式。部新鮮風流通過-545 m 進風水平由20 聯巷上山、40 聯巷上山和4#采區進風井進入-540 m 回采水平，沖洗20 聯巷、30聯巷和50 聯巷回采工作面后由1#采區回風井、20 聯巷斜坡道回風。

南部新鮮風流由-545 m 進風水平經125 聯巷上山、115 聯巷上山進入回采水平，污風通過1#采區回風井、20聯巷斜坡道回風。

（7）-560 m 運輸水平通風方式。新鮮風流由副井和措施井進入，一部分新鮮風流經1～6 號穿脈匯至運輸水平回風井，經-545 m 水平斜巷、采區9#回風天井、-455 m 回風水平，由1#、2#主回風井排出地表，另一部分風流通過運輸大巷經2#主回風井-560 m 回風機站排出地表。

5 結論

礦井工作過程中總的需風量的計算和確定對于礦井設計來說十分必要，是礦井通風設計的重中之重。其中，選取何種通風設備、如何安排通風工程等工作都有賴于總需風量的確定。一旦產生供風量不足的問題，就會嚴重影響井下施工作業，同時也會對井下人員的健康與安全產生威脅。另一方面，礦井風量設計過大時，會對資源產生浪費，增加成本的同時也會影響通風效果。