林 強(qiáng)，周 旭，馮金慶，白朝選，楊陸海

（陜西煎茶嶺鎳業(yè)有限公司， 陜西漢中市 724300）

煎茶嶺鎳礦基建期通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

林 強(qiáng)，周 旭，馮金慶，白朝選，楊陸海

（陜西煎茶嶺鎳業(yè)有限公司， 陜西漢中市 724300）

礦山基建期通風(fēng)問(wèn)題，直接影響工程進(jìn)度，同時(shí)在礦山安全建設(shè)方面起決定性作用。結(jié)合礦山實(shí)際情況，采取有效措施改進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)，改善了井下作業(yè)環(huán)境，保證基建工程風(fēng)路暢通、作業(yè)面空氣質(zhì)量符合要求，促進(jìn)建礦速度的提高，對(duì)確保礦山基建按期完成起著非常重要的作用。

基建期；通風(fēng)系統(tǒng)；改造；優(yōu)化

煎茶嶺鎳礦通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用對(duì)角抽出式通風(fēng)方式，主扇安裝在28線回風(fēng)井井口。新鮮風(fēng)流由950m平硐、盲副井、輔助斜坡道進(jìn)入井下各需風(fēng)場(chǎng)所，污風(fēng)經(jīng)各中段回風(fēng)巷、回風(fēng)井，最終由28線主回風(fēng)井排出地表。

為加快礦山建設(shè)步伐，縮短基建時(shí)間，煎茶嶺鎳礦基建工程建設(shè)采取多點(diǎn)多頭同時(shí)施工，分別從地表開(kāi)掘950m平硐、從煎茶嶺金礦945坑口內(nèi)907 m標(biāo)高處開(kāi)挖907輔助斜坡道、利用原溝口鎳礦1070～905m斜井下延掘進(jìn)890m副中段，及在28線地表1070m標(biāo)高下掘主回風(fēng)井。多頭施工對(duì)加快基建進(jìn)度，縮短基建時(shí)間，使礦山盡快達(dá)產(chǎn)達(dá)效，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，有著積極而重要的作用。然而，隨著基建工程的不斷推進(jìn)，井下供風(fēng)不足＼風(fēng)流紊亂等問(wèn)題日漸突出，嚴(yán)重影響基建工程掘進(jìn)效率。本文就采取措施改善通風(fēng)質(zhì)量＼優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)予以闡述。

1 950m平硐及950車場(chǎng)、盲豎井、箕斗井掘進(jìn)

1.1 通風(fēng)問(wèn)題

950m平硐是煎茶嶺鎳礦井下礦石運(yùn)輸至地表礦倉(cāng)的主要運(yùn)輸?shù)?，也是掘進(jìn)950m車場(chǎng)、盲豎井、箕斗井的前期工程。該平硐設(shè)計(jì)長(zhǎng)1182m，平硐掘進(jìn)采用壓入式通風(fēng)，風(fēng)機(jī)安裝在距平硐口15m的地表。新鮮風(fēng)流由硐外風(fēng)機(jī)送到掘進(jìn)掌子面，污風(fēng)依據(jù)“紊流形變”原理，逐步排至硐外地表。隨著平硐掘進(jìn)長(zhǎng)度增加，污風(fēng)排出速度越來(lái)越慢，巷道斷面風(fēng)速實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1數(shù)據(jù)顯示，巷道長(zhǎng)度超過(guò)500m后，污風(fēng)從硐內(nèi)向硐外擴(kuò)散的速度急劇減慢，污風(fēng)充斥絕大部分巷道。一方面若施工人員長(zhǎng)時(shí)間處于污濁的空氣中，不但身心疲憊，作業(yè)效率低，而且隨時(shí)可能危及生命；另一方面，由于污風(fēng)不能及時(shí)排出硐外，巷道內(nèi)能見(jiàn)度降低，鏟運(yùn)設(shè)備不能自如運(yùn)行，避讓行人時(shí)，還存在一定的安全隱患。

表1 掘進(jìn)期平硐斷面風(fēng)速測(cè)試結(jié)果

950m平硐盡頭與950m車場(chǎng)相連，950m車場(chǎng)還有環(huán)形巷道790m，盲豎井、箕斗井都要從950車場(chǎng)開(kāi)始下掘，兩條井井深共900m。面對(duì)如此多的后續(xù)掘進(jìn)工程，若不解決通風(fēng)問(wèn)題，盲豎井、箕斗井的掘進(jìn)等礦山基建將非常緩慢。

1.2 解決辦法

經(jīng)過(guò)論證，將從煎茶嶺鎳礦坑口中央變電所、選礦廠尾砂倉(cāng)、高位水池，向煎茶嶺鎳礦充填站分別架設(shè)3.2km高壓電纜、尾砂輸送管道、充填用水輸送管道的地表線路的方案，修改為從950m平硐進(jìn)入，經(jīng)950m車場(chǎng)，再通過(guò)1100～950m措施斜井，最終將電纜、管道架設(shè)到鎳礦充填站，修改后的線路總長(zhǎng)2.43km。

1100～950m措施斜井全長(zhǎng)686.5m，上口在充填站地表1100m標(biāo)高，下口與950m車場(chǎng)連接，該工程于2011年1月與950m車場(chǎng)貫通，徹底解決了950m平硐通風(fēng)不暢的問(wèn)題，為后續(xù)的盲豎井、箕斗井施工創(chuàng)造了有利的通風(fēng)條件。表2為1100～950m措施斜井和950m平硐聯(lián)通前后檢測(cè)的通風(fēng)數(shù)據(jù)對(duì)比表，950平硐、1100～950m措施斜井的關(guān)系見(jiàn)圖1。

表2 1100～950m措施斜井和950m平硐聯(lián)通前后檢測(cè)的通風(fēng)數(shù)據(jù)

圖1 950m平硐、1100m措施斜井的關(guān)聯(lián)示意

2 907輔助斜坡道掘進(jìn)

2.1 通風(fēng)問(wèn)題

907輔助斜坡道是從煎茶嶺金礦945m主平硐907m標(biāo)高向東開(kāi)掘的將來(lái)用于通行無(wú)軌設(shè)備、運(yùn)輸材料的巷道，也具備880分段、860分段、840分段的開(kāi)拓、采準(zhǔn)功能。907斜坡道距離煎茶嶺金礦945 m主平硐口368m，設(shè)計(jì)為907～880m段斜長(zhǎng)1428m，880～830段斜長(zhǎng)596m，屬于獨(dú)頭掘進(jìn)，掘進(jìn)期采用壓入式通風(fēng)?？紤]獨(dú)頭掘進(jìn)較長(zhǎng)，采取分段掘進(jìn)，即先掘進(jìn)907～880m段。掘進(jìn)907斜坡道遇到的通風(fēng)問(wèn)題和950m平硐掘進(jìn)類似，前100m掘進(jìn)時(shí)，巷道進(jìn)風(fēng)量尚有8.2m3／s，隨著掘進(jìn)掌子面的推進(jìn)，進(jìn)風(fēng)量急劇減少。即使采取分段掘進(jìn)措施，巷道掘進(jìn)通風(fēng)問(wèn)題也不能解決，勢(shì)必要影響基建工程，使礦山建設(shè)不能按照既定目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2.2 采取的措施

研究金礦、原溝口通風(fēng)系統(tǒng)巷道和907斜坡道的平面、空間關(guān)系，經(jīng)對(duì)照和計(jì)算，制定了一套利用煎茶嶺金礦920主回風(fēng)巷，原溝口鎳礦通風(fēng)系統(tǒng)，排出907斜坡道掘進(jìn)污風(fēng)的辦法，具體措施如下：

（1）在907斜坡道掘進(jìn)至260m位置時(shí)，掘進(jìn)一段20m長(zhǎng)的回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道與金礦920主回風(fēng)巷連接，解決420m長(zhǎng)斜坡道的排污風(fēng)問(wèn)題；

（2）907斜坡道掘進(jìn)至750m位置時(shí)，從斜坡道掘進(jìn)回風(fēng)小斜巷和890m東沿脈聯(lián)通，利用原溝口鎳礦通風(fēng)系統(tǒng)把污風(fēng)抽出地表；

（3）907斜坡道掘進(jìn)至1120m位置時(shí)，上挑通風(fēng)小井和890m東沿脈聯(lián)通，再利用原溝口鎳礦通風(fēng)系統(tǒng)把污風(fēng)抽出地表，907m斜坡道風(fēng)流流向見(jiàn)圖2。

圖2 907斜坡道風(fēng)向

通過(guò)通風(fēng)措施工程的掘進(jìn)，907斜坡道進(jìn)、出風(fēng)流暢通，檢測(cè)巷道進(jìn)風(fēng)量達(dá)19.6m3／s，完全滿足施工風(fēng)量要求，促進(jìn)了掘進(jìn)速度的提高，初步估算，提高臺(tái)班效率30%～40%。

3 890副中段掘進(jìn)

3.1 通風(fēng)問(wèn)題

890副中段掘進(jìn)，首先下延掘進(jìn)原溝口鎳礦995～905m斜井至890m標(biāo)高，開(kāi)始掘進(jìn)890南3穿。主要利用原溝口鎳礦905～1070m回風(fēng)系統(tǒng)排出污風(fēng)，掘進(jìn)所需新鮮風(fēng)量由地表進(jìn)入1070m平硐→1070～995m斜井→995～905m斜井到達(dá)掌子面。南3穿掘進(jìn)至設(shè)計(jì)位置后，開(kāi)始沿東西方向掘進(jìn)890m水平沿脈巷道。此時(shí)，890m東西沿脈都屬于獨(dú)頭巷道掘進(jìn)，因?yàn)樵瓬峡阪嚨V回風(fēng)井的最低標(biāo)高在905m標(biāo)高，890～905m高差15m，沒(méi)有回風(fēng)通道與905m水平回風(fēng)井相連通，因此，無(wú)法形成進(jìn)、出風(fēng)回路。井下掘進(jìn)污風(fēng)不能及時(shí)排出，制約基建工程的順利施工。

3.2 改進(jìn)措施

經(jīng)過(guò)梳理原溝口井下通風(fēng)系統(tǒng)后，采取安裝風(fēng)門(mén)，隔斷905m回風(fēng)井和995～905m斜井連接段平巷；從890m南5穿新掘進(jìn)一條通風(fēng)短井與905 m通風(fēng)井連通，使890m作業(yè)面的污風(fēng)通暢地進(jìn)入溝口鎳礦的回風(fēng)系統(tǒng)，充分地利用了原有通風(fēng)系統(tǒng)，改善了作業(yè)環(huán)境，加快了基建進(jìn)度。理順后的890 m沿脈進(jìn)、回風(fēng)見(jiàn)圖3。

圖3 890m沿脈進(jìn)、回風(fēng)示意

4 830m標(biāo)高以上風(fēng)流紊亂及通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

4.1 風(fēng)流紊亂表現(xiàn)

前期采取增加措施工程，改造通風(fēng)回路等方法，解決了各個(gè)單項(xiàng)基建工程的掘進(jìn)通風(fēng)問(wèn)題，促進(jìn)了基建工程快速推進(jìn)。許多基建工程結(jié)束，由于多處井巷已互相連通，井下通風(fēng)串聯(lián)、并聯(lián)以及較復(fù)雜的角聯(lián)情況并存，風(fēng)流方向發(fā)生紊亂，污風(fēng)不能及時(shí)被抽排進(jìn)回風(fēng)道。部分新鮮風(fēng)直接被排出地表，作業(yè)掌子面新鮮風(fēng)量不足，嚴(yán)重影響后期基建工程建設(shè)，同時(shí)，井下環(huán)境因污風(fēng)不能及時(shí)排出，新鮮風(fēng)無(wú)法順利進(jìn)入，變得較為惡劣，使得施工效率低下，作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)較高。面對(duì)如此嚴(yán)峻局面，改造、優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)勢(shì)在必行。

4.2 優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)的措施

（1）增加風(fēng)機(jī)，改變通風(fēng)回路。在原溝口鎳礦1070平硐加裝1臺(tái)型號(hào)為K45NO13的風(fēng)機(jī)，將原來(lái)進(jìn)風(fēng)的1070～890m斜井改為回風(fēng)巷道，采用抽出方式向地表抽排炮煙及污風(fēng)。

（2）簡(jiǎn)化較復(fù)雜的角聯(lián)通風(fēng)為并聯(lián)通風(fēng)，改串聯(lián)通風(fēng)為并聯(lián)通風(fēng)。

（3）增加1條通風(fēng)天井，解決890m水平以下回風(fēng)的問(wèn)題。從830m水平上掘1條通風(fēng)井，830 m分段、840m分段、860m分段開(kāi)拓和采準(zhǔn)產(chǎn)生的污風(fēng)均由此通風(fēng)井排放到890m水平回風(fēng)道，污風(fēng)經(jīng)890m水平南3穿進(jìn)入890～1070m回風(fēng)斜井排出地表。

（4）設(shè)置風(fēng)門(mén)，改變風(fēng)流線路，防止跑風(fēng)、漏風(fēng)。分別在890m東、西沿脈設(shè)置風(fēng)門(mén)兩道，防止907m斜坡道進(jìn)風(fēng)從890m東沿脈和28線回風(fēng)井進(jìn)風(fēng)由890m西沿脈直接進(jìn)入890回風(fēng)道跑風(fēng)。圖4是優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)。

圖4 優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)示意

箕斗井、盲豎井仍沿用先前優(yōu)化過(guò)的通風(fēng)系統(tǒng)，暫時(shí)不與圖4的通風(fēng)區(qū)域聯(lián)通，避免通風(fēng)相互影響。因?yàn)?8線回風(fēng)井還在施工基建工程的措施井，是770m中段的開(kāi)拓進(jìn)出通道，不具備回風(fēng)井的功能。

優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)后，新鮮風(fēng)流由28線回風(fēng)井、907 m斜坡道進(jìn)入井下，供各個(gè)作業(yè)面使用，污風(fēng)進(jìn)入830～890m回風(fēng)井，最終由890～1070m回風(fēng)斜井抽出至地表。優(yōu)化后通風(fēng)進(jìn)、出風(fēng)路通暢，進(jìn)風(fēng)量大增，井下作業(yè)面空氣清新，掘進(jìn)效率提高30%左右。

優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)后，井下通風(fēng)效果明顯改善，通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化前后的通風(fēng)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化前后主要風(fēng)站的檢測(cè)數(shù)據(jù)

5 總 結(jié)

實(shí)踐證明，煎茶嶺鎳礦通風(fēng)改造和通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化是成功的，對(duì)提高基建工程施工效率，改善井下作業(yè)環(huán)境，保證人員、設(shè)備在安全的環(huán)境下工作起到了重要的作用。對(duì)于類似礦山建設(shè)有以下意義：

（1）充分利用礦山原有的通風(fēng)井巷工程，發(fā)揮原通風(fēng)系統(tǒng)的作用，為新建礦山基建工程通風(fēng)服務(wù)；

（2）當(dāng)原有通風(fēng)系統(tǒng)和新建礦山通風(fēng)系統(tǒng)交匯在一起后，通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)改造、優(yōu)化，將相互影響通風(fēng)效果的多系統(tǒng)通風(fēng)，整合為進(jìn)風(fēng)量大，進(jìn)、出風(fēng)路暢通的單一通風(fēng)系統(tǒng)，使其充分發(fā)揮通風(fēng)系統(tǒng)的最佳作用。

［1］于潤(rùn)倉(cāng).采礦工程師手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［2］陸國(guó)榮.采礦手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1991.

［3］西安有色設(shè)計(jì)院.陜西煎茶嶺鎳礦山設(shè)計(jì)［R］.漢中：陜西煎茶嶺鎳業(yè)有限公司，2009.

［4］溫 勇，姜立春.基于PMV的礦井獨(dú)頭巷道通風(fēng)效果分析［J］.南方金屬，2010（1）.

［5］鞏志敏，周心權(quán)，劉正宏.基于灰色關(guān)聯(lián)分析的礦井通風(fēng)方案優(yōu)化選擇［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2008，28（4）.

2012－01－03）

林 強(qiáng)（1964－），男，陜西漢中人，工程師，主要從事礦山管理及采礦設(shè)計(jì)工作。