礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)的重要組成部分，主要任務(wù)是通過(guò)不斷向井下各作業(yè)點(diǎn)供給足夠的新鮮空氣，稀釋和排除各種有毒有害氣體、粉塵等危害因素，調(diào)節(jié)作業(yè)環(huán)境條件，保障礦山作業(yè)人員的安全和健康，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率[1]。但礦山生產(chǎn)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，隨著礦山作業(yè)向深部延伸，礦井中段越來(lái)越多[2]、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜、井巷阻力越來(lái)越大，作業(yè)面風(fēng)速風(fēng)量不足，僅靠增加風(fēng)機(jī)無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。本文以湖南某螢石礦為例，為改善井下作業(yè)環(huán)境，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化與實(shí)踐[3]。

　　1礦山通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及問(wèn)題

　　1.1礦山概況

　　湖南某螢石礦生產(chǎn)規(guī)模為6萬(wàn)t/a，采用地下開(kāi)采，開(kāi)采深度為+200～−300m標(biāo)高，開(kāi)采礦種為螢石礦，采礦方法為淺孔留礦法。礦井采用豎井+斜井開(kāi)拓，豎井(井口標(biāo)高+151m)位于礦體下盤(pán)中央部位，井筒凈直徑為4.5m，采用澆筑砼支護(hù)，為罐籠井，擔(dān)負(fù)礦井礦石、廢石、材料和進(jìn)風(fēng)、排水、行人、管道敷設(shè)等功能。風(fēng)井為801斜井(井口標(biāo)高+171m)，位于豎井西部，布置在礦體下盤(pán)，斜井傾角為28°，落底標(biāo)高為+20m，井筒斷面為三心拱，斷面面積為3.6m2，擔(dān)負(fù)礦井回風(fēng)任務(wù)，并作為礦井的應(yīng)急安全出口。礦井已開(kāi)采多年，共劃分為8個(gè)中段，均布置有脈外運(yùn)輸平巷。目前−175m及以上中段的礦體已開(kāi)采結(jié)束，主要生產(chǎn)中段為為−215m中段、−255m中段、−295m中段。根據(jù)礦山規(guī)劃，擴(kuò)界手續(xù)完成后將新建−335m中段、−375m中段。

　　1.2礦山通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

　　礦山現(xiàn)采用中央并列式多級(jí)機(jī)站抽出式通風(fēng)。目前礦井作業(yè)面主要集中在−215m中段(六中段)、−255m中段(七中段)、−295m中段(八中段)。一級(jí)站在−215m中段(六中段)東西兩翼各安裝有1臺(tái)功率為11kW主要通風(fēng)機(jī)。二級(jí)站在−175m中段(五中段)東西兩翼各安裝有1臺(tái)功率為30kW的主要通風(fēng)機(jī)。三級(jí)站在−175～−100m盲斜井上部車(chē)場(chǎng)內(nèi)安裝有1臺(tái)功率為30kW的主要通風(fēng)機(jī)。四級(jí)站在801斜井井口安裝有1臺(tái)功率為55kW的主要通風(fēng)機(jī)。前述主要通風(fēng)機(jī)共計(jì)6臺(tái)，裝機(jī)功率共計(jì)167kW。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，豎井總進(jìn)風(fēng)量為23.89m3/s：其中礦井八中段進(jìn)風(fēng)量為11.04m3/s，七中段進(jìn)風(fēng)量為10.21m3/s，六中段進(jìn)風(fēng)量為2.64m3/s。801斜井總回風(fēng)量為25.36m3/s。

　　1.3礦山通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

　　礦山通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)過(guò)多次改造，但是仍然存在很多問(wèn)題。(1)礦井采用多級(jí)機(jī)站抽出式通風(fēng)，運(yùn)轉(zhuǎn)管理非常復(fù)雜，局部阻力大，穩(wěn)定性差，導(dǎo)致一些巷道內(nèi)無(wú)風(fēng)或?yàn)檠�環(huán)風(fēng)。因小型礦山技術(shù)能力有限，多級(jí)機(jī)站通風(fēng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)微機(jī)集中控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)同DOI:10.13828/j.cnki.ckjs.2022.03.008多級(jí)機(jī)站通風(fēng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)微機(jī)集中控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)同反風(fēng)，不利于礦井發(fā)生災(zāi)害時(shí)的反風(fēng)。(2)井下風(fēng)量不足。根據(jù)采場(chǎng)、掘進(jìn)、硐室需風(fēng)量計(jì)算，需風(fēng)量為38.50m3/s，而礦井現(xiàn)在的總進(jìn)風(fēng)量為23.89m3/s，不能滿足安全生產(chǎn)的要求。(3)801斜井底部+20m標(biāo)高回風(fēng)巷垮塌，−20～+20m盲斜井下部回風(fēng)口被風(fēng)機(jī)堵住，增大了通風(fēng)阻力;801斜井地面安全出口設(shè)置不嚴(yán)密，漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致地面主通風(fēng)機(jī)抽風(fēng)效果差。(4)−60m中段至−20m中段東翼通風(fēng)天井風(fēng)流反向，形成循環(huán)風(fēng)。(5)生產(chǎn)作業(yè)中段有效風(fēng)量低，循環(huán)風(fēng)量大。如礦井西翼3個(gè)中段總?cè)腼L(fēng)只有10m3/s，有效進(jìn)風(fēng)不到50%。(6)隨著礦山實(shí)施下一步規(guī)劃，礦井水平延深，通風(fēng)線路進(jìn)一步加長(zhǎng)，引起通風(fēng)阻力加大;同時(shí)隨開(kāi)采深度加大，井下溫度升高，為降低作業(yè)地點(diǎn)溫度，同樣需提供更大的風(fēng)量。

　　2通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

　　2.1通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案

　　根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，在充分利用現(xiàn)有井巷工程和設(shè)施情況下，決定繼續(xù)采用中央并列機(jī)械抽出式通風(fēng)方式。優(yōu)化后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)見(jiàn)圖1。本次通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案的主要內(nèi)容如下。(1)采用在地面建立單一主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)，在801斜井井口安裝1臺(tái)主通風(fēng)機(jī)。可實(shí)現(xiàn)主扇集中控制，運(yùn)轉(zhuǎn)管理簡(jiǎn)單[4]，穩(wěn)定可靠，有效避免多級(jí)機(jī)站通風(fēng)導(dǎo)致的巷道循環(huán)風(fēng)，在礦井發(fā)生災(zāi)害時(shí)可有效控制礦井實(shí)現(xiàn)反風(fēng)。(2)維修完善風(fēng)井側(cè)的安全出口。在801斜井地面安全出口處增加一道風(fēng)門(mén)，在風(fēng)門(mén)四周安裝密封膠皮。(3)對(duì)801斜井井底垮塌的廢石進(jìn)行清理，擴(kuò)大過(guò)風(fēng)斷面。(4)拆除原有井下回風(fēng)巷道中的主要通風(fēng)機(jī)，減少礦井阻力。(5)恢復(fù)−215m中段至−175m中段東翼通風(fēng)天井。(6)對(duì)井下采空區(qū)進(jìn)行封閉，對(duì)原有的密閉墻進(jìn)行砂漿抹面，防止漏風(fēng)。

　　2.2通風(fēng)風(fēng)量及阻力計(jì)算

　　根據(jù)最大下井人數(shù)需風(fēng)量、爆破后排除炮煙風(fēng)量、排塵風(fēng)速風(fēng)量分別計(jì)算需風(fēng)量再取大值。礦井風(fēng)量分配及礦井漏風(fēng)計(jì)算見(jiàn)表1。礦井阻力計(jì)算時(shí)，通風(fēng)困難時(shí)期按生產(chǎn)中段延伸至−375m標(biāo)高計(jì)算，再將自然風(fēng)壓、局部阻力計(jì)入后，可知通風(fēng)容易時(shí)期阻力為973.74Pa;通風(fēng)困難時(shí)期阻力為1320.08Pa。

　　2.3主通風(fēng)機(jī)選型

　　主通風(fēng)機(jī)漏風(fēng)系數(shù)取1.2，通風(fēng)機(jī)所需全壓按前述阻力再計(jì)入設(shè)備阻力、設(shè)備出口動(dòng)壓[5]。根據(jù)計(jì)算，所需通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為46.2m3/s，通風(fēng)容易時(shí)期的通風(fēng)阻力為1230.70Pa;通風(fēng)困難時(shí)期的通風(fēng)阻力為1577.24Pa。根據(jù)上述計(jì)算出的風(fēng)量和阻力，選擇對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī)1臺(tái)及1臺(tái)電動(dòng)機(jī)，另配1臺(tái)電動(dòng)機(jī)作備用。主風(fēng)機(jī)的特性曲線見(jiàn)圖2，其運(yùn)行工況見(jiàn)表2。

　　3通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化效果

　　該礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造完工后，對(duì)優(yōu)化后的效果進(jìn)行了測(cè)定分析。

　　3.1主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況

　　在測(cè)定期間，801斜井的主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，性能穩(wěn)定，可根據(jù)井下實(shí)際需風(fēng)量進(jìn)行調(diào)頻運(yùn)行。主要通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。3.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行情況在礦井主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行期間，礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流穩(wěn)定，控風(fēng)設(shè)施運(yùn)行基本可靠，井下供風(fēng)風(fēng)量分布情況見(jiàn)表4。通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后，豎井總進(jìn)風(fēng)量提高了73.5%;六中段進(jìn)風(fēng)量提高了284%;七中段進(jìn)風(fēng)量提高了39.6%;八中段進(jìn)風(fēng)量提高了23.4%;801斜井總回風(fēng)量提高了70.9%。前述測(cè)定結(jié)果表明，該螢石礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后其主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、井下主要生產(chǎn)巷道及中段的風(fēng)量均達(dá)到了預(yù)計(jì)優(yōu)化效果。

　　4結(jié)論

　　(1)該螢石礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造后，其風(fēng)量、風(fēng)速等可以滿足礦井通風(fēng)要求，有效控制了礦井漏風(fēng)和循環(huán)風(fēng)。(2)該螢石礦通過(guò)優(yōu)化改造，主風(fēng)機(jī)的裝機(jī)功率由167kW減少至150kW，而且可采用變頻調(diào)節(jié)，當(dāng)前實(shí)際運(yùn)行功率僅118.5kW，大大減少了運(yùn)營(yíng)管理成本和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。(3)通過(guò)本次優(yōu)化改造，將原多級(jí)機(jī)站抽出式通風(fēng)系統(tǒng)改為地面單一通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)，并可以實(shí)現(xiàn)礦井反風(fēng)，礦井發(fā)生火災(zāi)時(shí)能得到有效控制，保證了人員生命安全。

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　　《某螢石礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究及實(shí)踐》來(lái)源：《采礦技術(shù). 2022,22(03)》，作者:周水祥