金山金礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳廣寶

(江西金山礦業(yè)有限公司)

金山金礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳廣寶

(江西金山礦業(yè)有限公司)

金山金礦采用平硐—斜井聯(lián)合開拓，中央斜井進(jìn)風(fēng)，東、西兩翼風(fēng)井出風(fēng)的中央對(duì)角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。隨著深部開拓工程的實(shí)施，現(xiàn)有通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)設(shè)施等存在一些問(wèn)題，不能滿足礦山生產(chǎn)的需求，通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加了有效風(fēng)量，完善了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，減少了粉塵污染，為井下安全高效生產(chǎn)提供了保障。

礦井通風(fēng) 通風(fēng)方式 局部風(fēng)扇 通風(fēng)構(gòu)筑物

金山金礦礦床為金山金礦田內(nèi)規(guī)模最大的金礦床，居礦田中東部，其成因類型為受韌性剪切帶控制的變質(zhì)熱液型礦床，工業(yè)類型為貧硫化物蝕變巖型礦床。礦體賦存在剪切帶中心部位(主剪切面附近)之硅化、黃鐵礦化、鐵白云石化超糜棱巖和糜棱巖中。其產(chǎn)狀受主剪切面控制，總體走向NW，傾向NE，平均傾角為25°，沿走向、傾向均呈舒緩波狀延伸，淺部及深部礦體傾角相對(duì)較緩，平均傾角為5°～15°，中部相對(duì)較陡，為30°～45°。V1#礦體為主礦體，其礦石量和金屬量分別占礦床總儲(chǔ)量的82%和72%。礦體走向控制長(zhǎng)1 910 m，傾向控制延伸長(zhǎng)1 480 m，沿走向、傾向尚未完全控制；最大厚度為16.28 m，最小為0.13 m，平均為3.45 m。采用平硐—斜井聯(lián)合開拓，中段高度為25～40 m，已開采18個(gè)中段。地表以下現(xiàn)有4條開拓井，分別為主斜井、副斜井、東回風(fēng)井和西回風(fēng)井。主斜井僅作礦石提升用，副井為提升廢石、運(yùn)輸材料設(shè)備、行人及進(jìn)風(fēng)等。礦山0 m標(biāo)高開拓的中段有+0，-40，-80，-105，-130，-155 m，除-155 m中段外，各中段向西均與西風(fēng)井連通，向東有-105，0 m中段與東風(fēng)井連通。-155 m以下尚有-180，-200 m中段未開拓。采礦方法主要有淺眼房柱法和中深孔房柱法等?？觾?nèi)礦石采用7 t電機(jī)車牽引運(yùn)輸，由各中段運(yùn)至斜井礦倉(cāng)，由主井箕斗提升至地表；廢石由副井提升至地面碴場(chǎng)排放。

1 通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

礦井采用中央進(jìn)風(fēng)、兩翼抽風(fēng)的通風(fēng)方式。中央進(jìn)風(fēng)井為副斜井和147 m斜井(下部為泄水進(jìn)風(fēng)井)，回風(fēng)井為兩翼東、西回風(fēng)井。新鮮風(fēng)流從副斜井、147 m斜井和泄水進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入各個(gè)中段，經(jīng)運(yùn)輸巷道和穿脈巷道進(jìn)入采場(chǎng)，清洗采場(chǎng)之后，經(jīng)過(guò)上中段穿脈巷道和運(yùn)輸巷道進(jìn)入東、西回風(fēng)井，然后排出地表。主扇風(fēng)機(jī)安裝在地表2條風(fēng)井井口，其中東風(fēng)井井口安裝一臺(tái)K40-6-No19型風(fēng)機(jī)，功率90 kW；西風(fēng)井井口安裝一臺(tái)GAF14-6.7-1型風(fēng)機(jī)，功率為75 kW。

主斜井裝礦站采用局扇通風(fēng)，風(fēng)流從-105 m中段經(jīng)下向人行天井至主斜井內(nèi)，排出地表；掘進(jìn)工作面均采用局扇通風(fēng)，局扇型號(hào)主要有JK55-2No.4、YBT25-2和YBT-52等；部分采場(chǎng)采用局扇輔助通風(fēng)，共26臺(tái)。礦山設(shè)置了西部0，-105 m等中段回風(fēng)石門及0 m中段泄水井調(diào)節(jié)風(fēng)窗，上部已結(jié)束回采中段的部分穿脈及沿脈設(shè)置了密閉墻[1]。

2 存在主要問(wèn)題

(1)有效風(fēng)量率偏低，短路漏風(fēng)嚴(yán)重，工作面通風(fēng)條件差。據(jù)實(shí)測(cè)，礦井有效風(fēng)量率僅為39.99%，主要原因是井下大量采空區(qū)未得到及時(shí)密閉、通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)置不全及對(duì)通風(fēng)構(gòu)筑物的管理不善，同時(shí)，作業(yè)點(diǎn)未安裝局扇及局扇安裝不合理。

(2)風(fēng)機(jī)與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不匹配，主扇工作效率低。從實(shí)測(cè)結(jié)果看，東區(qū)主扇效率為61.30%，西區(qū)主扇效率為16.23%，全礦平均主扇裝置效率為39.04%，未達(dá)到主扇效率的平均值(不得小于70%)。

(3)風(fēng)速合格率低，實(shí)測(cè)僅為17.91%，大大低于65%的要求。除了與已結(jié)束的中段及采場(chǎng)未及時(shí)密閉有關(guān)外，同時(shí)還與局扇安裝不規(guī)范有關(guān)。大量的新風(fēng)從已結(jié)束回采工作的采場(chǎng)短路進(jìn)入中段回風(fēng)道及回風(fēng)井，使工作面風(fēng)流速度降低。

(4)污風(fēng)串聯(lián)較為嚴(yán)重，作業(yè)面空氣質(zhì)量差。由于歷史的原因，該系統(tǒng)各中段未建立專用回風(fēng)道，中段沿脈巷道不僅是本中段各需風(fēng)點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)道，又是下部中段的回風(fēng)道，易形成污風(fēng)串聯(lián)。其次，作業(yè)面局扇通風(fēng)取風(fēng)點(diǎn)設(shè)置在掘進(jìn)巷道內(nèi)，也是形成風(fēng)流循環(huán)和作業(yè)面空氣質(zhì)量差的最直接原因。

(5)風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)量不能滿足正常生產(chǎn)通風(fēng)需求。從實(shí)測(cè)結(jié)果看，東區(qū)主扇風(fēng)量為49.22 m3/s，西部主扇風(fēng)量為68.50 m3/s，總計(jì)117.72 m3/s。經(jīng)調(diào)查后不完全統(tǒng)計(jì)，全礦目前總計(jì)同時(shí)作業(yè)點(diǎn)數(shù)為67個(gè)，按此計(jì)算全礦總風(fēng)量約為190 m3/s，不能滿足正常生產(chǎn)通風(fēng)需求。

(6)同時(shí)作業(yè)中段數(shù)多，作業(yè)戰(zhàn)線長(zhǎng)，采場(chǎng)數(shù)量多，作業(yè)地點(diǎn)多。礦山現(xiàn)有10個(gè)中段，其中+50，+75，+100 m中段已經(jīng)回采結(jié)束，目前僅回收礦柱；+25，0，-40、-80，-105及-130 m中段正在生產(chǎn)作業(yè)；-155 m中段正在開拓，作業(yè)戰(zhàn)線長(zhǎng)。

(7)西部+25 m中段與西回風(fēng)井，東部+25，-40，-80，-130 m中段與東回風(fēng)井，都沒(méi)有貫通，造成中段回風(fēng)不暢，工作面通風(fēng)條件差，炮煙排出時(shí)間長(zhǎng)。東回風(fēng)井除作回風(fēng)井外，還作為提升井用，導(dǎo)致東回風(fēng)井主扇在提升期間無(wú)法正常運(yùn)行，影響井下正常通風(fēng)。

(8)主溜井溜破系統(tǒng)既無(wú)獨(dú)立的回風(fēng)系統(tǒng)，又無(wú)風(fēng)流凈化設(shè)施，產(chǎn)生的粉塵污染進(jìn)風(fēng)質(zhì)量。據(jù)調(diào)查，-105 m等中段主溜井產(chǎn)生粉塵嚴(yán)重時(shí)，污染近400 m 主運(yùn)輸巷，并造成區(qū)域風(fēng)流短路,對(duì)0，-40，-80，-105 m等中段進(jìn)風(fēng)風(fēng)源質(zhì)量造成較大影響。據(jù)測(cè)定，主溜井產(chǎn)生粉塵濃度為6～15 mg/m3，最高可達(dá)20 mg/m3。通風(fēng)系統(tǒng)中通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)置較少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)井下風(fēng)量的有效調(diào)節(jié)與合理分配。

(9)部分獨(dú)頭掘進(jìn)工作面無(wú)局扇通風(fēng)，僅用高壓風(fēng)沖洗，既不經(jīng)濟(jì)，又達(dá)不到需風(fēng)量的要求；部分掘進(jìn)工作面局扇安裝位置不合理，如穿脈掘進(jìn)工作面局扇安裝在穿脈巷道內(nèi)，形成局部循環(huán)通風(fēng)；風(fēng)筒口離工作面的距離太遠(yuǎn)，大多在20 m以上，通風(fēng)效果差；部分風(fēng)筒破損嚴(yán)重，風(fēng)筒出口幾乎無(wú)風(fēng)[2]。

3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

3.1 通風(fēng)方式

礦井通風(fēng)方式有統(tǒng)一通風(fēng)或分區(qū)通風(fēng)2種。統(tǒng)一通風(fēng)為一個(gè)礦井構(gòu)成一個(gè)整體的通風(fēng)系統(tǒng)，入排風(fēng)比較集中，使用通風(fēng)設(shè)備較少，便于集中管理，適用于開采范圍不大﹑地表出口不多的礦井，特別是深礦井。而分區(qū)通風(fēng)是將一個(gè)礦井劃分為若干個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)流互不干擾，具有風(fēng)路短、阻力小、漏風(fēng)少、費(fèi)用低、網(wǎng)路簡(jiǎn)單、風(fēng)流易于控制、有利于減少風(fēng)流串聯(lián)和合理分配風(fēng)量的特點(diǎn)，適用條件為礦體埋藏較淺且分散，開鑿?fù)ㄟ_(dá)地面的通風(fēng)井巷工程較小，或有現(xiàn)成的井巷可供利用；礦體埋藏較淺，走向長(zhǎng)，產(chǎn)量大；開采圍巖或礦石有自燃發(fā)火危險(xiǎn)的規(guī)模較大的礦井[3]。金山礦區(qū)礦體走向長(zhǎng)約1 500 m，賦存于329～330勘探線，礦體埋藏較深，同時(shí)礦山主、副斜井及東、西回風(fēng)井已經(jīng)形成。因此，采用全礦統(tǒng)一通風(fēng)比較合理[4]。

3.2 通風(fēng)系統(tǒng)方案

根據(jù)礦井生產(chǎn)情況及現(xiàn)有工程，擬定3種通風(fēng)方案：方案Ⅰ為副斜井、+147 m斜井(下部為泄水井)進(jìn)風(fēng)，東、西回風(fēng)井回風(fēng)，并在回風(fēng)井地表設(shè)置風(fēng)機(jī)；方案Ⅱ?yàn)楦毙本?147 m斜井(下部為西泄水井)、+118 m斜井(下部為301～303線新掘進(jìn)風(fēng)井)進(jìn)風(fēng)，東、西回風(fēng)井回風(fēng)，并在回風(fēng)井地表設(shè)置風(fēng)機(jī)；方案Ⅲ為副斜井、+147 m斜井(下部為泄水井)、+118 m斜井(+118 m斜井?dāng)嗝嫘杷⒋?，下部?01～303線新掘進(jìn)風(fēng)井)進(jìn)風(fēng)，東、西回風(fēng)井回風(fēng)，并在回風(fēng)井地表設(shè)置風(fēng)機(jī)。其工程量、設(shè)備材料、經(jīng)營(yíng)成本等方面的比較見(jiàn)表1[5]。

表1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案比較

從表1可知，方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ利用副斜井、+147 m斜井等多路進(jìn)風(fēng)，都能充分利用原有通風(fēng)井巷，需開鑿的通風(fēng)井巷較少，有利于降低副斜井進(jìn)風(fēng)風(fēng)速及礦井通風(fēng)阻力。從總投資、經(jīng)營(yíng)成本及通風(fēng)效果等方面綜合考慮，選用方案Ⅲ[6]。

根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)解算結(jié)果，東、西回風(fēng)井各配備一臺(tái)DK-10-№27型風(fēng)機(jī)，電機(jī)型號(hào)為YB450S-10；-155 m溜礦防塵系統(tǒng)配備一臺(tái)K-4-№10型風(fēng)機(jī)，電機(jī)型號(hào)為Y200L-4。

3.3 局扇選擇

礦山現(xiàn)有局扇型號(hào)主要有JK55-2No.4、YBT25-2和YBT-52等，功率為7.5，11kW。開拓、采切和探礦等獨(dú)頭掘進(jìn)工作面采用礦山已有的7.5 kW局扇通風(fēng)；當(dāng)送風(fēng)距離較長(zhǎng)時(shí), 采用11kW局扇進(jìn)行壓、抽混合式通風(fēng)。人員進(jìn)入獨(dú)頭工作面之前，應(yīng)開動(dòng)局部設(shè)備通風(fēng)，確?？諝赓|(zhì)量滿足作業(yè)要求。獨(dú)頭工作面有人作業(yè)時(shí)，局扇應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)某些通風(fēng)較困難的采場(chǎng)可以利用K40-4-No8(5.5 kW)型或K40-6-No8(2.2 kW)型輔扇進(jìn)行輔助通風(fēng)，輔扇可安裝在采場(chǎng)上山與中段穿脈巷道聯(lián)絡(luò)處。

在礦石溜井及裝礦硐室旁設(shè)有溜礦系統(tǒng)專用回風(fēng)井。此專用回風(fēng)井下端掘至-167 m裝礦計(jì)量水平，上端掘至-70 m水平，并通過(guò)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷和主溜井相通。在-167 m裝礦計(jì)量水平安裝風(fēng)門和專用的K-4-№11型輔扇(45 kW)，溜礦系統(tǒng)內(nèi)的污風(fēng)經(jīng)主斜井排出地表。

3.4 除塵措施

為保證井下作業(yè)人員安全和健康，采取以下防塵和個(gè)體防護(hù)措施：濕式鑿巖，抑制塵源和捕集懸浮礦塵；箕斗主斜井嚴(yán)禁兼作進(jìn)風(fēng)井；井下所有接觸粉塵作業(yè)人員必須佩戴防塵口罩；在各裝卸礦點(diǎn)和工作面等產(chǎn)生粉塵的地點(diǎn)進(jìn)行噴霧灑水，并采取其他必要的防塵措施；工作面爆破后，必須加強(qiáng)通風(fēng)，噴霧灑水，抑制粉塵飛揚(yáng)；安排專人定期進(jìn)行粉塵和風(fēng)量測(cè)定，對(duì)不符合要求的地段，采取風(fēng)流凈化措施，確保通風(fēng)質(zhì)量[7]。

4 結(jié) 語(yǔ)

礦井通風(fēng)關(guān)系到作業(yè)人員的身體健康與生命安全，礦山當(dāng)前應(yīng)該做好以下工作：

(1)加快-105～-155 m東回風(fēng)井及-105，-130，-155 m等中段沿脈巷道(中段回風(fēng)道)的開拓掘進(jìn)工作，以便盡早形成完整的通風(fēng)系統(tǒng)。

(2)強(qiáng)化開采，提高采場(chǎng)生產(chǎn)能力，力求縮短采場(chǎng)采準(zhǔn)、回采時(shí)間；盡早結(jié)束0 m以上中段回采及殘采工作，盡可能減少同時(shí)工作的中段、采場(chǎng)、掘進(jìn)工作面?zhèn)€數(shù)。

(3)在各中段未建立專用回風(fēng)道形成平行雙巷中段通風(fēng)網(wǎng)路之前，應(yīng)嚴(yán)格采取后退式回采方式，在空間關(guān)系上確保上中段作業(yè)面超前下中段作業(yè)面，以形成階梯式中段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，減少污風(fēng)串聯(lián)。

(4)在井下必要的地點(diǎn)安設(shè)通風(fēng)構(gòu)筑物，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量有效調(diào)節(jié)和合理分配。對(duì)回采結(jié)束的采場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行密閉，加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)構(gòu)筑物、通風(fēng)狀況的檢查和管理，減少漏風(fēng)。

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2015-03-30)

陳廣寶(1970—)，男，副總經(jīng)理，高級(jí)工程師，334213 江西省德興市花橋鎮(zhèn)。