藍(lán)恩桂

（江西漂塘鎢業(yè)有限公司，江西 大余 341515）

0 引言

多級(jí)機(jī)站礦井通風(fēng)系統(tǒng)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種有效風(fēng)量率高、漏風(fēng)小風(fēng)量大、節(jié)能效果顯著、應(yīng)用靈活的礦井通風(fēng)系統(tǒng)新技術(shù)[1-2]。但是，對(duì)于大多數(shù)開采多年的老礦井，入風(fēng)側(cè)開拓運(yùn)輸井巷兼作為入風(fēng)井巷，沒(méi)有獨(dú)立的入風(fēng)井巷，入風(fēng)側(cè)難以安裝壓入式風(fēng)機(jī)，使得傳統(tǒng)的既有壓入又有抽出的多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)法形成。為了解決這一問(wèn)題，使得多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)更為廣泛，在漂塘鎢礦的通風(fēng)系統(tǒng)改造中建立起來(lái)的以排風(fēng)側(cè)為主的分區(qū)多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)取得了較好的通風(fēng)效果，解決了長(zhǎng)期困擾井下生產(chǎn)的通風(fēng)問(wèn)題。

1 通風(fēng)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

漂塘礦區(qū)作為江西漂塘鎢業(yè)有限公司的主要生產(chǎn)礦區(qū)，礦石生產(chǎn)能力近52萬(wàn)t/年（1850～1900 t/日）。該礦區(qū)主要采用平峒、豎井、盲豎井、斜井等聯(lián)合開拓方式。礦區(qū)共有+616 m、+556 m、+496 m、+448 m、+388 m、+328 m、+268 m和+208 m八個(gè)水平生產(chǎn)中段，中段高為60 m。礦區(qū)80%的礦石產(chǎn)量是由分段采礦法采出。

1.1 通風(fēng)現(xiàn)狀

礦區(qū)井下采用了平硐、豎井中央入風(fēng)，兩翼專用風(fēng)井排風(fēng)的兩翼對(duì)角式的抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。中段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)按礦體賦存狀況，分區(qū)上盤布置專用回風(fēng)，形成所謂平行雙向的網(wǎng)絡(luò)形式。原系統(tǒng)設(shè)計(jì)意圖是使新鮮風(fēng)流通過(guò)各中段的平硐和+448 m水平中段以下的提升豎井（罐籠井）、管纜井、斜井進(jìn)入井下，清洗井下各種作業(yè)面后排入專用回風(fēng)巷內(nèi)，通過(guò)主輔扇串聯(lián)作用將污風(fēng)排入排風(fēng)井內(nèi)并排至地表。不同區(qū)域的污風(fēng)通過(guò)位于該區(qū)域上盤的回風(fēng)井排出井下。

全礦共計(jì)安裝有三臺(tái)K45-6-No15型（55 kW）主扇，分別安裝于+496 m水平中段的西部上盤回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道內(nèi)的風(fēng)井位置（8號(hào)勘探線上），+388 m水平中段的中部的下盤運(yùn)輸巷道內(nèi)（11號(hào)勘探線上）和+616 m水平中段的排風(fēng)井內(nèi)；在不同的水平位置布置了9臺(tái)K40-6-No12型（15 kW）輔扇，另有兩臺(tái)K40-6-No10型（7.5 kW）的輔扇。除局部通風(fēng)之外，全礦風(fēng)機(jī)的總裝機(jī)功率為315 kW。

由于全礦近10個(gè)水平中段均有采礦、出礦、掘進(jìn)作業(yè)，作業(yè)點(diǎn)線長(zhǎng)面廣，加之空區(qū)不能有效密閉，所以給通風(fēng)系統(tǒng)管理和改造帶來(lái)了困難。

1.2 存在的主要問(wèn)題

（1）原通風(fēng)系統(tǒng)不健全，污風(fēng)串聯(lián)污染。原通風(fēng)系統(tǒng)未能及時(shí)根據(jù)采礦作業(yè)面的進(jìn)展情況進(jìn)行調(diào)整和必要的施工，致使部分地段回風(fēng)巷道和排風(fēng)井沒(méi)有形成，采礦、出礦作業(yè)無(wú)貫穿風(fēng)流，以至于污風(fēng)串聯(lián)污染。

（2）原通風(fēng)系統(tǒng)幾乎無(wú)控風(fēng)設(shè)施，漏風(fēng)嚴(yán)重，有效風(fēng)量率低。井下絕大多數(shù)采空區(qū)沒(méi)有隨著工作面的變化及時(shí)進(jìn)行密閉，欠賬過(guò)多致使井下風(fēng)流漏風(fēng)十分嚴(yán)重，有效風(fēng)量率很低。加之西端民采的破壞，井下四處漏風(fēng)，風(fēng)流紊亂。又由于從上到下所有中段均有采礦作業(yè)，風(fēng)流控制難度較大，也造成了較大的漏風(fēng)。測(cè)定結(jié)果分析，井下除排風(fēng)井少量出風(fēng)外，所有平峒均向外出風(fēng)。也就是說(shuō)，井下用風(fēng)均為空區(qū)下來(lái)的漏風(fēng)，有效風(fēng)量率已無(wú)從談起。

（3）原通風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)側(cè)負(fù)壓較大，極易漏風(fēng)。由于系統(tǒng)風(fēng)機(jī)主要以抽出式為主，排風(fēng)側(cè)負(fù)壓較大，入風(fēng)側(cè)負(fù)壓較小，入、排風(fēng)側(cè)負(fù)壓分布不均勻，加上空區(qū)沒(méi)有及時(shí)密閉漏風(fēng)較為嚴(yán)重，風(fēng)流經(jīng)空區(qū)可直接漏入井下，使排風(fēng)側(cè)漏風(fēng)難以控制，通風(fēng)系統(tǒng)紊亂。

（4）原系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)安裝不盡合理，造成較大的機(jī)站阻力。通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)的安裝位置等問(wèn)題較多，特別是主扇機(jī)站位置選擇和風(fēng)洞尺寸都很拮據(jù)，過(guò)風(fēng)斷面狹小，造成很大的機(jī)站阻力。三臺(tái)主要扇風(fēng)機(jī)均未安裝擴(kuò)散器和集流器，降低了風(fēng)機(jī)的工作效率和風(fēng)流的穩(wěn)定性。經(jīng)測(cè)定風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率均在40%以下。

（5）排風(fēng)井?dāng)嗝娣e過(guò)小，難以及時(shí)排出井下污風(fēng)。原通風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)斷面狹小嚴(yán)重制約了污風(fēng)的排出。經(jīng)調(diào)查表明，所設(shè)計(jì)的排風(fēng)井的斷面積較?。?.6m2），排風(fēng)阻力較大。在施工過(guò)程中控制不嚴(yán)，排風(fēng)井的斷面積均小于3.6 m2，其中+496 m水平中段以下絕大多數(shù)的排風(fēng)井?dāng)嗝娣e均不超過(guò)2 m2，東部從+388 m水平中段至+328 m水平中段的排風(fēng)井只有1 m2左右。這使得排斷面不足的情況更加嚴(yán)重。

2 漂塘礦區(qū)井下多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)改造方案的優(yōu)選

通風(fēng)系統(tǒng)改造過(guò)程中，提出了三個(gè)初選方案，即：主扇集中通風(fēng)方案、傳統(tǒng)的兩級(jí)壓入、兩級(jí)抽出的四級(jí)機(jī)站通風(fēng)方案[3]和以回風(fēng)側(cè)為主的三級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)方案[4]，對(duì)其進(jìn)行了定性的比較，方案比較結(jié)果如表1所示。

針對(duì)該礦井下的具體情況，從表1中可以看出，由于多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)方案具有井下壓力梯度低、漏風(fēng)易于控制、有效風(fēng)量率高、靈活性好、所配備風(fēng)機(jī)電機(jī)容量較小節(jié)省能耗等優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于單一主扇作用下的通風(fēng)方案。主開拓系統(tǒng)的提升運(yùn)輸井巷兼作為入風(fēng)井巷，重新開鑿獨(dú)立的入風(fēng)井巷其投資巨大，礦山將難以承受。入風(fēng)側(cè)安裝壓入式風(fēng)機(jī)不僅將直接影響提升運(yùn)輸，同時(shí)，由于提升運(yùn)輸時(shí)的漏風(fēng)也將無(wú)法控制，因此，傳統(tǒng)的兩級(jí)壓入、兩級(jí)抽出式的多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)方案無(wú)法實(shí)施。

表1 通風(fēng)方案比較

結(jié)合上述分析比較，確定選用以排風(fēng)側(cè)為主的分區(qū)三級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)方案。方案主要以每個(gè)獨(dú)立排風(fēng)井控制分為分區(qū)，從采場(chǎng)的排風(fēng)側(cè)（采場(chǎng)排風(fēng)井）開始布置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)機(jī)站，形成排風(fēng)側(cè)為主的三級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)模式，具體布置形式見圖1所示。Ⅲ級(jí)機(jī)站布置于每個(gè)分區(qū)的主要排風(fēng)井內(nèi)，Ⅱ級(jí)機(jī)站布置于每中段每個(gè)分區(qū)的排風(fēng)側(cè)，采場(chǎng)排風(fēng)井聯(lián)絡(luò)道內(nèi)布置Ⅰ級(jí)機(jī)站。由于采場(chǎng)位置不確定采場(chǎng)Ⅰ級(jí)機(jī)站沒(méi)有在圖中繪出。

將上部+556 m水平中段和+616 m水平中段分別采用兩個(gè)獨(dú)立分區(qū)的水平進(jìn)風(fēng)水平排風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)。+496 m水平中段以下深部作為主要排風(fēng)系統(tǒng)，采用兩翼三區(qū)回風(fēng)側(cè)為主的分區(qū)三級(jí)多級(jí)機(jī)站的通風(fēng)系統(tǒng)模式。從+496 m中段以下深部采用平硐至豎井進(jìn)風(fēng)，不獨(dú)立分區(qū)（北組區(qū)、南組區(qū)、中間區(qū)、一帶和三帶區(qū)）的排風(fēng)井排風(fēng)，直接解決深部作業(yè)面通風(fēng)問(wèn)題。

圖1 排風(fēng)側(cè)為主的三級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3 作業(yè)面分布及礦井總風(fēng)量

根據(jù)礦山當(dāng)年井下生產(chǎn)計(jì)劃布局，鉆鑿炮孔作業(yè)面共計(jì)9個(gè)，其中深孔1個(gè)、中深孔3個(gè)、淺孔5個(gè)；出礦作業(yè)面11個(gè)，包括分段法出礦和淺孔留礦法出礦作業(yè)面；備用回采礦房3個(gè)；掘進(jìn)作業(yè)面共計(jì)20個(gè)，其中開拓掘進(jìn)7個(gè)、采準(zhǔn)掘進(jìn)10個(gè)、探礦掘進(jìn)3個(gè)；各種硐室3個(gè)，其中炸藥臨時(shí)存放庫(kù)3個(gè)、主水泵房2個(gè)、井下卷?yè)P(yáng)硐室1個(gè)、主要裝卸礦點(diǎn)4個(gè)。合計(jì)53個(gè)需風(fēng)點(diǎn)。

全礦總的需風(fēng)量為同時(shí)工作的全部采場(chǎng)、備用采場(chǎng)，各類掘進(jìn)作業(yè)面和各種需風(fēng)硐室風(fēng)量的總和[5-7]，分別按排炮煙和排粉塵計(jì)算后選取兩者最大值。經(jīng)計(jì)算全礦所需總風(fēng)量為119 m3/s。

4 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與實(shí)踐

淺部+616 m水平中段和+556 m水平中段的按最大阻力路線設(shè)計(jì)臨時(shí)配備了風(fēng)機(jī)。而針對(duì)深部+496 m水平中段以下進(jìn)行了計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)解算設(shè)計(jì)。

4.1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)解算結(jié)果

為使所選用的各級(jí)機(jī)站風(fēng)機(jī)的能力既能滿足于當(dāng)前時(shí)期（容易時(shí)期）的排風(fēng)要求，又能滿足于最終時(shí)期（容易時(shí)期）的排風(fēng)要求，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及風(fēng)機(jī)能力選擇，以最終生產(chǎn)時(shí)期（困難時(shí)期）為準(zhǔn)，盡量采用風(fēng)機(jī)的最大角度。

在當(dāng)前生產(chǎn)時(shí)期（容易時(shí)期）將風(fēng)機(jī)葉片角度下調(diào)運(yùn)行，這樣可使風(fēng)機(jī)適應(yīng)范圍更廣些，不至于到深部困難時(shí)期再更換風(fēng)機(jī)。

計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)算出的風(fēng)機(jī)配備數(shù)量、規(guī)格以及安裝地點(diǎn)如表2所示。

表2 各級(jí)機(jī)站風(fēng)機(jī)配備及運(yùn)行參數(shù)表[6]

4.2 通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效果

根據(jù)上述設(shè)計(jì)，已基本完成對(duì)原有的通風(fēng)系統(tǒng)改造施工，新系統(tǒng)現(xiàn)已穩(wěn)定運(yùn)行近三年的時(shí)間。經(jīng)測(cè)定通風(fēng)系統(tǒng)的總風(fēng)量達(dá)到了105～125 m3/s之間；礦井的有效風(fēng)量率達(dá)到了79%；主要機(jī)站風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率達(dá)到了80%以上，所有Ⅱ、Ⅲ級(jí)機(jī)站風(fēng)機(jī)的總效率為65%以上；系統(tǒng)功耗下降近30%。井下作業(yè)溫度保持在27℃以下。

5 結(jié)語(yǔ)

江西漂塘鎢業(yè)有限公司漂塘礦區(qū)采用分區(qū)回風(fēng)與多級(jí)機(jī)站相結(jié)合的方式，建立起的以回風(fēng)側(cè)為主的井下三級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)，解決了長(zhǎng)期困擾該礦區(qū)井下生產(chǎn)的通風(fēng)問(wèn)題，為井下提供了充足的新鮮風(fēng)流，不僅保證了井下穩(wěn)定的礦石產(chǎn)量，同時(shí)還為保證礦區(qū)通風(fēng)安全打下了基礎(chǔ)。與改造以前的通風(fēng)系統(tǒng)相比，新通風(fēng)系統(tǒng)具有節(jié)能效果顯著、靈活性好、有效風(fēng)量率高等很多優(yōu)點(diǎn)。通風(fēng)系統(tǒng)的方案比選和優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)踐，可供類似礦山井下通風(fēng)系統(tǒng)改造提供參考。

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