某鎢礦井下通風系統方案優選

郁富林

（江西滸坑鎢業有限公司，江西 吉安 343205）

隨著地表礦產資源的日益減少，礦井深部開采已成為必然趨勢，然而隨著礦井生產重心的下移，原有通風系統的合理性將受到破壞，礦井通風系統必須不斷完善，以改善通風效果[1-2]。由于歷史原因，部分金屬礦山在轉向深部開采的過程中面臨著通風系統維護越來越困難、采掘工作面上供風量不足等問題，嚴重威脅了作業人員的生命健康，綜上所屬，隨著開采向深部推進，開展礦井通風優化具有重要意義[3-5]。本次研究針對某鎢礦井下通風系統存在的問題，對通風系統進行優化，以提高井下通風效率。

1 礦井通風系統現狀

采掘重心往下推進過程中，由于深部礦脈整體向西南方向偏移，導致下部通風系統與現有通風系統存在錯位，同時由于盜采通風系統遭到不同程度的破壞，基于現場調查、測定，發現該通風系統主要存在以下問題。①井下風量不足，主扇風機與井下通風風網絡不匹配，風機實測功率偏低，井下通風阻力較大；②風量分配不均，部分中段出現風流停止甚至出現風流反向；③通風網絡不完善，多數中段回風巷道不完整，利用部分沿脈巷道作為回風道；④通風構筑物不健全，采空區、風機機站、部分天井漏風嚴重，沖刷作業面新鮮風量不足。

2 礦井通風優化方案

目前井下主要作業中段為-60m、-110m和-160m三個中段，為通風主要中段，優化考慮上部中段低品位礦回收作業，并兼顧未來-160m中段以下礦體開采時的通風，需風量Q=59.3m3/s

在滿足通風要求的前提下，盡可能利用已有的通風井巷，控制專用通風井巷的工程量。以形成運行穩定可靠、管理方便的礦井通風系統。針對該鎢礦通風系統現狀及存在的問題，設計選用了下列兩種可行的通風方案。

2.1 技術方案一

方案設計思路：在梳理原有的上部通風系統基礎上，新掘進289m中段161穿至410m水平運輸巷通風斜井，優化機站設置并完善通風構筑物，改進通風效果。

2.1.1 優化通風網絡和通風巷道

（1）新掘+289m中段至410水平斜井，-60m中段307穿至-10m中段308穿通風井，并梳理西區+190m中段至+289m中段主回風井和回風巷，清理風井和回風巷內垮落廢石、積水等，形成有效的通風回路。新掘進通風井斷面見表1。

表1 通風井斷面

（2）刷大部分風井斷面，具體見表2。

表2 斷面刷大位置

（3）貫通-110m中段304副穿30沿與305穿風井，在-110m中段304副穿30沿處掘進風橋與305穿貫通，服務-110m中段304穿、304副穿和303穿回風；考慮未來-160m以下中段通風，另掘新風井，或者在-160m中段掘回風道，-160m下部中段污風排到-160m中段回風巷道，然后集中排向上部風井。具體位置見表3。

表3 掘進位置

（4）針對-110m和-160m兩中段東區通風，方法一：利用原有的東區-60m中段至290m通風井，在-110m中段東端新掘貫通-60m中段通風井，排出污風；方法二：在不掘進通風井時，安裝輔扇，將東區的污風經回風道排到本中段西端風井，嚴格按照后退式回采順序，避免污風串聯。

2.1.2 優化通風機站設置和主扇選型

西區風井作為深部中段的主要回風井，機站設置盡量放在西區接近深部中段，結合礦井風量和全礦風阻，考慮原有風機型號FS150-52.5(K40-4-NO.14)風量和風壓，在主回風路上-10m中段回風巷增設DK40-6-NO.18（90＊2kW）風機。

2.1.3 通風構筑物及其他措施

強化井下通風構筑物管理，能夠有效進行井下風流調控，使得新鮮風流最大程度沖刷工作面，滿足排煙、排塵需要，主要有以下措施：

（1）加強風機硐室門和風機自身的密閉，控制風機硐室漏風、降低風機內部風量循環等，提高風機運行效率。

（2）西區40m及以上中段主風井石門增設風墻，防止漏風。+90m及以上中段2#副井完善密閉風門。

（3）回采結束中段增設密閉風門、密閉風墻等構筑物，并加強通風構筑物管理。

（4）加強深部中段作業管理，未作業的穿脈應進行臨時密閉，并加強構筑物管理。

（5）-10m中段回風巷作為深部中段主要集中回風巷道，清理回風巷風墻，回采結束的漏斗，形成雙回路通風，降低通風阻力。

2.2 技術方案二

考慮原有回風系統回風線路較長，主回風井布置在穿脈內或穿脈間，容易造成風流短路，部分中段風井受破壞較嚴重，恢復耗時耗材，同時289m中段回風巷道較長且部分在采空區內，風流管理較為困難。基于上述井下實際情形，提出新掘通風井，風井布置位置考慮未來開拓中段布置情況，由深部中段貫通到地表，采用對角抽出式通風方式，降低通風線路長度，簡化整體通風網絡，有效改善深部通風。

2.2.1 通風網絡

考慮整個深部中段礦脈整體向西南方向偏移，上部中段與深部中段錯位較大，考慮原有風井斷面不足等多因素情況，規劃一條新風井能有效解決未來通風難題，措施如下。

（1）西部掘進新風井：基于目前考慮可在-160m中段309穿脈往西附近掘進直徑3米的回風井至地表，作為深部的獨立回風井，減少回風線路長度，降低通風阻力，有效提高深部進風量，根本上解決目前深部中段新鮮風不足，風流調節困難問題。

（2）深部部分中段掘回風道和回風聯絡道：深部-160m中段和-60m中段掘新的回風道；-110m要貫通回風道；-60m、-110m和-160m中段掘回風聯絡道。

2.2.2 優化通風動力系統

（1）將型號DK40-6-NO18主扇安裝在新掘進的深部專用風井地表口，作為全礦主扇，形成主輔扇聯合通風方式。

（2）優化輔扇位置，在深部中段回風聯絡道安裝15kW型號K40-6-NO12輔扇，輔助深部中段風流分配。

（3）恢復東區190m中段風機，東區在殘采作業時，適當開啟風機。

（4）140m中段、-10m中段和90m中段機站風機撤銷。

2.2.3 完善通風構筑物設置及管理

（1）結合礦山作業現狀特點，在通風網路中安設有效的通風構筑物，以調控好井下通風效果。

（2）對上部中段空場進行密閉。

（3）加強對通風構筑物的管理，尤其是關鍵分風點，及時調整相關構筑物開、閉狀態。

3 礦井通風方案比選

3.1 實施工期

技術方案一和技術方案二，基于礦山當前具備的技術條件，都具有可操作性。技術方案一施工難度小、工期短，技術方案二施工難度大、工較長，具體方案主要措施對比見表4。

表4 技術方案對比

3.2 工程量

技術方案實施措施不同，工程量不一樣，經濟投入有差異，見表5。

表5 工程量比較

通過對比發現，技術方案一設計刷大斷面，施工復雜，影響正常生產作業，技術方案二工程量大。

3.3 投資費用

兩方案初期投資費用見表6，技術方案二中設計新掘進通風井，回風聯絡道，初期投資最大。

表6 初期投資費用

后期通風費用根據實際生產情況計算，井下每天供通風時間約10小時，電費0.6元/kw，一年使用約330天，兩方案均為53.46萬元。

3.4 方案優選

通過方案工期長短、工程量和經濟性對比，發現方案一投資最少、掘進工程量相對少，但技術方案一由于需要恢復上部中段破壞嚴重的主回風井，清渣工作量較大。技術方案二雖能兼顧未來深部通風，但資金投入較大。綜合考慮多方因素考慮，選用方案一進行礦區通風系統優化改造，方案能在有效資金基礎下，盡量減少對生產影響，能盡快、盡早恢復當下通風系統，滿足當下通風需求。

4 結論

（1）通過對某鎢礦井通風系統的調查與測定，明確該礦的通風系統現狀，在對其進行綜合評價后，發現其存在著通風動力不足、通風構筑物與通風網絡不完善等問題。

（2）對現有通風系統提出了兩種技術方案，并從工期、工程量、經濟性對方案進行優選，最終選擇技術方案一作施工方案。

（3）礦井通風系統的設計并不是一勞永逸的，隨著礦山開采的變化，當通風系統不能滿足安全生產的需要時，應及時進行通風系統優化改造。