羅河鐵礦-600 m中段基建期通風設計優化與試驗*

王大鈺 許志逞 居偉偉 謝 輝

（1.安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司；2.南京寶地產城發展有限公司礦業分公司；3.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

隨著礦體開采的不斷加深，大部分礦山企業為了保證生產活動能持續穩定［1?2］，在正常生產的同時會選擇進行擴能基建工作，礦區前期所建成的通風系統只能滿足整個礦區正常生產所需風量，擴能基建工程采準階段未進行優化設計，礦山企業在現有通風系統與擴能通風系統銜接過程中存在諸多通風問題。擴能基建期井下通風所需風量較原有通風系統所需風量有較大提升，應對擴能基建期采準工程局部通風系統進行優化，使原有通風系統既能滿足正常生產的需要，又能兼顧擴能基建期的采準工程。

本研究以羅河鐵礦一期500萬t/a擴能基建生產為背景，按照實際擴能基建期采準工程的需要，對局部通風系統工程規格及通風工程施工順序做出優化調整，有效解決礦山深部開采擴能基建期局部通風困難的問題［3?4］。

1 礦山概況

羅河鐵礦礦區8線以東礦體主要賦存于?440~?620 m，8線以西礦體主要賦存于?500~?800 m，原設計以此勘探線為界劃分東、西采區，并以?620 m標高為界分2期開采，一期回采東區礦體（含?500 m以上、8線附近西區部分礦體），生產規模為300萬t/a。一期擴能生產規模為礦石500萬t/a。羅河鐵礦一期擴能通風系統采用多級機站通風方式，副井、進風井主進風，輔助斜坡道輔助進風，1#和2#回風井回風。井下各中段生產時新風由副井、進風井、輔助斜坡道、進風石門、進風下山、中段進風天井進入生產中段，經沿脈巷、穿脈巷進入各工作面，污風則經回風天井、回風聯絡巷、回風石門、回風井排出地表。

羅河鐵礦一期500萬t/a擴能工程主要開采?620 m水平以上東、西兩區，?600 m中段已開始進行采準工程，西區西4和西5聯巷已掘進完成，東區東5聯巷正在掘進。隨著?600 m中段基建期主要巷道采準工程的施工，局部通風問題日漸嚴重，各獨頭掘進工作面通風困難，急需對?600 m中段基建期通風問題進行優化。

2 -600 m中段通風現狀

羅河鐵礦一期500萬t/a擴能工程基建時，?600 m中段新鮮風流主要通過?560 m中段進風下山、?600 m中段2號主進風井進入。污風主要通過西1?1回風天井（直徑為4 m，斷面積12.56 m2）、西1回風天井（直徑為5 m，斷面積為19.63 m2）和西3回風天井（直徑為4 m，斷面積為12.56 m2）回風，總回風斷面積為44.75 m2。進、回風工程能夠滿足基建期?600 m中段采準工程通風需求。但在實際采準基建過程中，?600 m中段未形成有效通風系統，按照原有通風系統設計施工，采準工程期間存在獨頭掘進通風問題，該階段的通風系統不完善，容易出現以下問題：①?600 m中段回風工程未形成，獨頭掘進巷道局部通風平均風量為2.1 m3/s，多個獨頭掘進工作面通風困難，無法保證采掘面的正常工作；②?600 m中段基建期通風回風工程較多，未有效合理規劃回風工程施工計劃，造成回風工程施工工期較長；③在西4聯巷和東5聯巷等巷道出現新鮮風流滯停，巷道內粉塵濃度較大，能見度降低；④部分巷道出現污風循環，新鮮風流被污染。

3 基建期通風優化方案

3.1 局部通風方案優化原則

為了解決羅河鐵礦一期500萬t/a擴能生產面臨局部通風風量不足、通風系統不完善及回風工程施工工期較長等困難，需要對基建區域的通風方案進行優化，優化應當要遵循以下原則：①充分考慮掘進機設備、采掘面的掘進能力和巷道的水文地質等情況［5?6］；②本次優化方案的核心就是解決?600 m中段基建所需風量，保證獨頭工作面擁有足夠的新鮮風量；③在不破壞整體通風系統的前提下，改變風機型號、斷面規格及施工順序，將局部通風系統進行優化；④結合綠色礦山的理念，對通風設施進行節能改造；⑤優化后的通風系統能夠滿足基建開拓的需要，同時應當具備良好的可靠性和穩定性，并且易于工作人員進行管理［7?8］。

3.2 -600 m中段通風計劃

羅河鐵礦開采分為2個階段，第一階段主要開拓區域為?540 m中段至?455 m中段東區和?600 m中段西區，第二階段主要開拓區域為?600 m中段東、西區。本次主要優化?600 m中段基建期通風系統。

3.2.1 -600 m中段風量分配

?600 m中段基建期主要采準區域為東北和西北區域，新鮮風流從2號主進風天井和進風下山流入?600 m中段，途徑各條聯巷和穿脈流經工作面后，最終通過西1回風天井、西1?1回風天井和西3回風天井流出系統。

根據基建期?600 m中段各區域采掘礦石量計算實際需風量，得出?600 m水平各礦井回風風量分配見表1。

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3.2.2 -600 m中段獨頭巷道風量核算

?600 m中段基建期獨頭掘進區域為東北和西北區域，該區域采準工程施工時面臨獨頭掘進通風困難問題，本次設計對東北和西北區域獨頭掘進工作面需風量進行核算，具體核算風量見表2。

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3.3 -600 m中段基建期通風方案

根據?600 m中段基建期各回風天井風量分配以及獨頭巷道需風量核算情況，為了滿足羅河鐵礦的擴能基建計劃，解決基建期局部通風困難時間較長、獨頭掘進風量過小、部分聯巷粉塵濃度過大、風流滯停和循環風等問題，對獨頭掘進工作面局部通風及中段回風工程通風方案做出調整，使回風工程能夠滿足基建期東北和西北區域通風需求。

3.3.1 -600 m中段局部通風方案

?600 m中段基建期獨頭掘進區域為東北和西北區域，該區域獨頭掘進局部通風采用混合式。

（1）在西1?1回風天井未施工完成前，采用800 mm膠布風筒從?600 m中段進風大巷壓入新鮮風流，壓入式局扇選用DJK50?№7型風機（功率為2×15 kW），將新鮮風流送入獨頭掘進工作面，解決獨頭巷道通風問題。污風通過Φ800 mm膠布風筒從工作面將污風抽至進風大巷，抽出式局扇選用DJK50?№8型風機（功率為2×30 kW）。

（2）在西1回風天井和西3回風天井未施工完成前，采用Φ800 mm膠布風筒從?600 m中段西1?1回風天井西側巷道壓入新鮮風流，壓入式局扇選用DJK50?№7型風機（功率為2×15 kW），將新鮮風流送入獨頭掘進工作面，解決獨頭巷道通風問題。污風通過Φ800 mm膠布風筒從工作面將污風抽至西1?1回風天井，抽出式局扇選用DJK50?№8型風機（功率為2×30 kW），通過抽出式局部通風將污風從獨頭工作面抽至回風系統，經原有通風系統回風。

3.3.2 -600 m中段回風工程通風方案

?600 m中段新鮮風流通過?560 m中段進風下山、?600 m中段2號主進風井進入，污風通過西1回風天井、西1?1回風天井和西3回風天井通過原有通風系統排至地表。具體回風工程通風線路見圖1。

（1）西1?1回風天井離2號主進風井最近，?600 m中段基建期開拓施工時首先施工西1?1回風天井（直徑為4 m，斷面積12.56 m2）至?540 m水平，聯巷設置2臺K40?8?№19型風機（功率55 kW），?600 m中段基建期污風通過西1?1回風天井上至?540 m中段，通過原有通風系統經1#、2#主回風井排至地表。

（2）東北區域采準工程施工時提前施工西1回風天井（直徑為5 m，斷面積19.63 m2），聯巷設置2臺K45?6?No19型風機（功率200 kW），將污風回至?455 m回風水平，經1#、2#主回風井排至地表，后期可通過變頻器變頻使用。

（3）隨著?600 m中段基建期產量的增加，最后施工西3回風天井（直徑為4 m，斷面積為12.56 m2），聯巷設置2臺K40?8?№19型風機（功率為55 kW），將基建期污風通過原有通風系統經1#、2#主回風井排至地表。

3.4 通風系統優化實施效果

（1）通過上述方案的優化后，對?600 m中段各回風天井回風量進行檢測，檢測數據見表3。

根據表3可以得出在沒有破壞原有通風系統的前提下，3個回風天井的回風量均能夠滿足設計風量需求，說明?600 m中段基建期通風系統優化后總風量得到較大改善，由數據得出回風風量較設計風量增加了79.4 m3/s。

（2）局部通風方案實施完善后，對基建期東北和西北區域獨頭掘進巷道進行了風量檢測，檢測數據見表4。

根據表4可以看出，東北和西北區域掘進巷道風量最高達到8.43 m3/s，獨頭掘進工作面平均風量為8.04 m3/s，通過局部通風方案的實施，獨頭掘進巷道風量從2.1 m3/s提高至8.04 m3/s，通風環境得到了較大改善。

（3）在通風方案優化實施后，作業人員親測通風網絡路線，在東北區和西北區的重要節點測試風流的方向，發現優化后的通風系統風流按照計劃路線運行，未出現循環風現象。

4 結 語

（1）由于基建開拓時先施工西1?1回風天井，使得?600 m中段早期通風更為便利，風流從2號主進風井和進風下山流入中段，在其余通風巷道尚未形成時，組成了由東翼進風西翼回風的通風網絡，解決了西4聯巷、東5聯巷等出現粉塵濃度過大、風流滯停等問題。

（2）通過對現有通風系統風井施工順序以及風機等通風工程改進和增設，將局部通風系統進行優化，有效解決了基建期?600 m中段局部通風困難時間較長、獨頭掘進風量過小等問題，為以后類似的通風系統局部優化設計提供了一個可行的思路。