張 建，王海濤，高 云

（1 萊鋼集團(tuán)魯南礦業(yè)有限公司，山東 沂水 276421；2 池州市鑫誠(chéng)礦業(yè)有限公司，安徽 池州 247120）

1 前言

多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)是運(yùn)用風(fēng)壓平衡原理對(duì)全系統(tǒng)實(shí)行均壓通風(fēng)，其特點(diǎn)是能使通風(fēng)壓力分布均勻、漏風(fēng)量少、有效風(fēng)量率高、能耗低、風(fēng)量易于控制、風(fēng)流調(diào)節(jié)靈活，能根據(jù)生產(chǎn)需要開(kāi)啟或停止某些風(fēng)機(jī)或某些機(jī)站，從而在滿足生產(chǎn)需風(fēng)的同時(shí)最大限度地節(jié)約通風(fēng)能耗，降低通風(fēng)費(fèi)用［1］。魯南礦業(yè)有限公司地下開(kāi)采工程設(shè)計(jì)分4個(gè)中段，采用上向分層充填采礦法。目前兩個(gè)中段已開(kāi)始生產(chǎn)，全區(qū)共有3個(gè)風(fēng)井，采用中央對(duì)角式通風(fēng)，南翼副井與北翼風(fēng)井為進(jìn)風(fēng)井，中央風(fēng)井為出風(fēng)井，設(shè)置有專門的回風(fēng)巷道。隨著開(kāi)采的深入、采切工程的增加及范圍的增大，井下部分作業(yè)地點(diǎn)出現(xiàn)風(fēng)流紊亂，風(fēng)量不夠，炮煙及粉塵排放速度緩慢等問(wèn)題，制約了生產(chǎn)進(jìn)度，威脅到作業(yè)人員的安全，單純依靠主扇通風(fēng)難以滿足生產(chǎn)需要。因此，根據(jù)開(kāi)拓系統(tǒng)布置，設(shè)計(jì)采用多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)。

2 通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

原通風(fēng)系統(tǒng)為主扇通風(fēng)，在中央風(fēng)井底部設(shè)一主扇，采用抽出式通風(fēng)，兩翼進(jìn)風(fēng)流通過(guò)主運(yùn)輸巷道進(jìn)入穿脈，清洗工作面后經(jīng)過(guò)通風(fēng)天井進(jìn)入上水平回風(fēng)巷道排出。開(kāi)拓系統(tǒng)內(nèi)穿脈數(shù)量較多，靠近兩翼的穿脈內(nèi)工作面空氣質(zhì)量較好，而居中的工作面由于風(fēng)壓變小的原因，空氣質(zhì)量較差。穿脈內(nèi)工作面多，通風(fēng)阻力較大，上盤通風(fēng)天井由于負(fù)壓不足排出污風(fēng)能力有限，尤其是在爆破后，炮煙多達(dá)2 h不能完全擴(kuò)散，施工人員無(wú)法進(jìn)入工作面作業(yè)。

分析認(rèn)為，導(dǎo)致通風(fēng)不暢的主要原因是：生產(chǎn)系統(tǒng)隨著采準(zhǔn)工程的逐漸展開(kāi)而變得復(fù)雜，導(dǎo)致通風(fēng)阻力增大，穿脈內(nèi)無(wú)有效阻攔或引導(dǎo)，靠近兩翼盤區(qū)風(fēng)流有短路現(xiàn)象。進(jìn)風(fēng)流主要清洗了靠近兩翼的工作面，其他工作面由于距離相對(duì)較遠(yuǎn)，風(fēng)阻大，沒(méi)有形成負(fù)壓等導(dǎo)致有效風(fēng)量不足，從而使該部分地區(qū)的污濁空氣長(zhǎng)時(shí)間得不到有效疏散，造成作業(yè)環(huán)境差、生產(chǎn)效率低。

3 風(fēng)機(jī)的選型及布置

3.1 礦井需風(fēng)量計(jì)算

礦井的需風(fēng)量主要是指在同一個(gè)班次中采礦（鑿巖）及備用作業(yè)面、出礦及掘進(jìn)作業(yè)面和各類峒室的需風(fēng)量的總和。井下爆破時(shí)風(fēng)量全部集中用于爆破后通風(fēng)。

目前井下有上向分層充填法回采礦房6個(gè)，淺孔留礦法回采礦房2個(gè)。由于設(shè)計(jì)采用了2種不同工藝結(jié)構(gòu)的采礦方法，因其作業(yè)方式不同，分別計(jì)算二者的需風(fēng)量。

1）淺孔留礦法采場(chǎng)。按排炮煙計(jì)算：取落礦炸藥量為120kg/次，采場(chǎng)長(zhǎng)度為50m，巷道型采場(chǎng)斷面積為8m2，通風(fēng)時(shí)間1800 s，計(jì)算需要的總風(fēng)量為3.1m3/s；按排粉塵計(jì)算：取最優(yōu)排塵風(fēng)速為0.25m/s，計(jì)算所需風(fēng)量為2.0m3/s。

2）上向分層充填法采場(chǎng)。采場(chǎng)落礦后通風(fēng)與淺孔留礦法相似，采場(chǎng)最寬10m，高4.5m，經(jīng)計(jì)算，排煙總需風(fēng)量為8.9m3/s；排粉塵所需風(fēng)量為4.0m3/s。

綜合兩種采礦方法以及其他附屬工程所需的風(fēng)量，礦井現(xiàn)有2個(gè)施工水平，總需風(fēng)量最大為108.8 m3/s?？紤]到將來(lái)+50m水平生產(chǎn)也將采用多級(jí)機(jī)站的通風(fēng)系統(tǒng)，取風(fēng)量備用系數(shù)為1.15。+50m水平需風(fēng)量最大為33.2m3/s，因此3個(gè)水平方向同時(shí)生產(chǎn)總需風(fēng)量應(yīng)為142m3/s。

3.2 風(fēng)機(jī)的選型及布置

風(fēng)機(jī)選型以各地點(diǎn)在滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)所需的最大風(fēng)量為依據(jù)，風(fēng)機(jī)最小排風(fēng)量應(yīng)高于相應(yīng)區(qū)域所需最大風(fēng)量。為了降低通風(fēng)阻力，實(shí)現(xiàn)風(fēng)流引導(dǎo)，增強(qiáng)通風(fēng)效果，在井下靠近兩翼的穿脈內(nèi)設(shè)置風(fēng)門及風(fēng)窗，調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量。由于北翼在自然風(fēng)壓作用下，夏季進(jìn)風(fēng)量相對(duì)較少，因此在北翼風(fēng)井底部設(shè)立一級(jí)機(jī)站，增大進(jìn)風(fēng)量；在中部盤區(qū)的通風(fēng)天井上部，安設(shè)二級(jí)機(jī)站，二級(jí)機(jī)站主要采用抽出式通風(fēng)，增大負(fù)壓，使主運(yùn)輸巷道內(nèi)風(fēng)流更多地流向中部盤區(qū)，改善通風(fēng)效果；在總回風(fēng)石門兩側(cè)，各設(shè)三級(jí)機(jī)站，同樣采用抽出式通風(fēng)進(jìn)一步增大整個(gè)回風(fēng)巷道內(nèi)的負(fù)壓；中央回風(fēng)井底部設(shè)立四級(jí)機(jī)站，整個(gè)系統(tǒng)的污風(fēng)將由此排出，該處最大出風(fēng)量為108.8m3/s。選用裝機(jī)容量200 kW的K40-8-No25型風(fēng)機(jī)，排風(fēng)量為110.1～114.7m3/s；+50m水平四級(jí)機(jī)站最大出風(fēng)量為33.2m3/s，選用裝機(jī)容量37 kW的K40-8-No18型風(fēng)機(jī)，排風(fēng)量為33.3～35.0 m3/s。四級(jí)機(jī)站累計(jì)出風(fēng)量為145～148m3/s，滿足3個(gè)水平同時(shí)生產(chǎn)最大需風(fēng)總量的要求。面積較大的采場(chǎng)安裝局部扇風(fēng)機(jī)，以加強(qiáng)通風(fēng)，獨(dú)頭巷道采用壓入式通風(fēng)，確保各作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流供應(yīng)達(dá)到允許值。

各處的機(jī)站安裝根據(jù)井下生產(chǎn)逐步完善，通風(fēng)系統(tǒng)完善用3 a完成?，F(xiàn)已安裝完成Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ級(jí)機(jī)站，Ⅱ級(jí)機(jī)站根據(jù)采場(chǎng)生產(chǎn)情況進(jìn)行移動(dòng)調(diào)節(jié)；Ⅳ級(jí)機(jī)站安裝變頻控制器，在達(dá)產(chǎn)3 a內(nèi)利用變頻調(diào)節(jié)井下風(fēng)量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的；Ⅲ級(jí)機(jī)站等最終達(dá)產(chǎn)時(shí)安裝。

4 應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)對(duì)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)，井下各主要地點(diǎn)的風(fēng)速明顯增大，其中主副井重車巷交叉點(diǎn)風(fēng)速由原來(lái)的1.8m/s提高到3.4m/s，其他地點(diǎn)的風(fēng)速均提高到原來(lái)的190%以上，最高的上盤回風(fēng)巷提高到原來(lái)的300%。對(duì)井下整個(gè)系統(tǒng)實(shí)行均壓通風(fēng)，能控制漏風(fēng)和風(fēng)流短路，提高有效風(fēng)量，確保各個(gè)工作面風(fēng)流量達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)可根據(jù)不同生產(chǎn)地點(diǎn)的風(fēng)量需要調(diào)節(jié)相應(yīng)位置的風(fēng)機(jī)，或增加通風(fēng)構(gòu)筑物調(diào)節(jié)風(fēng)向，使用比較靈活，無(wú)需通風(fēng)地點(diǎn)設(shè)備停機(jī)或移機(jī)，減少了電耗和設(shè)備損耗。礦井風(fēng)流量能夠滿足生產(chǎn)要求。除了設(shè)計(jì)合理，施工安裝通風(fēng)設(shè)施達(dá)到技術(shù)要求之外，還需要專人負(fù)責(zé)加強(qiáng)管理，隨著井下生產(chǎn)變化作出相應(yīng)的調(diào)整，及時(shí)調(diào)控風(fēng)流，使系統(tǒng)正常運(yùn)行。

［1］ 王運(yùn)敏.現(xiàn)代采礦手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012.