寶海忠 姜 云 王亞坤 居偉偉

(1.招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦;2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司)

夏甸金礦多機站通風系統(tǒng)研究

寶海忠1姜 云1王亞坤1居偉偉2

(1.招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦;2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司)

夏甸金礦采用分區(qū)抽出式通風系統(tǒng)，隨著開采深度增加及產(chǎn)量的提升，礦井總風量及回風斷面嚴重不足，并存在污風循環(huán)問題。為解決通風問題并健全完善井下通風系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測及分析、總風量核算、風機線路及機站合理優(yōu)化等研究，并進行了網(wǎng)絡解算和比較分析，確定了通風系統(tǒng)技術方案，保證了井下通風系統(tǒng)的合理運行，解決了深部通風困難等問題，滿足了實際生產(chǎn)需要。

深部通風 污風循環(huán) 網(wǎng)絡解算

夏甸金礦位于招遠市夏甸鎮(zhèn)西北2.5 km處，礦區(qū)至附近村鎮(zhèn)有簡易公路相通。礦山始建于1981年，1984年正式投產(chǎn)，現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模已達4 000 t/d?，F(xiàn)已探明的地質儲量為3 200多萬t，金屬量為105 t，年產(chǎn)黃金6.25 t。目前礦山轄設3個礦區(qū)、1個選礦廠、2個輔助生產(chǎn)車間和15個職能部門，生產(chǎn)主要集中于7#礦區(qū)-451(18中)～-652 m(24中)各中段,其中20中段以上產(chǎn)量約30萬t/a。礦井整體采用豎井、盲豎井及斜井聯(lián)合開拓方式，分為主井、7#和北耩3個礦區(qū)，主要開拓工程均位于礦體下盤。開拓系統(tǒng)井筒參數(shù)見表1。礦山采用上向水平分層充填采礦法和無底柱分段崩落采礦法。上向水平分層充填采礦法開采5 m厚以上的礦體，所占比例為70%。對于厚度小于5 m的礦體采用無底柱分段崩落采礦法開采，所占比例為30%。

表1 開拓系統(tǒng)井筒參數(shù)

1 原通風系統(tǒng)

礦井原采用北耩明豎井、7#明豎井和主混合井進風，西風井和明斜井回風的單翼對角抽出式通風系統(tǒng)。具體通風線路見圖1。機站布置及運行狀況見表2。

圖1 原通風線路

表2 通風系統(tǒng)機站布置及運行狀況

通過井下通風系統(tǒng)現(xiàn)狀進行了檢測，得出各井筒進、回風量結果，見表3。

表3 開拓系統(tǒng)各井筒進、回風量統(tǒng)計 m3/s

進風主混合井北耩明豎井7#明豎井回風明斜井西風井11.3517.1511.7834.915.37

根據(jù)井下通風系統(tǒng)檢測，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

(1)礦井通風系統(tǒng)實測總風量為40.28m3/s，不能滿足4 000t/d規(guī)模通風安全需要。根據(jù)4 000t/d初步設計要求，礦井總風量應達到247m3/s,風量嚴重不足。

(2)明斜井斷面為6.55m2，西回風井斷面為4m2，礦井總回風斷面為10.55m2。根據(jù)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》要求,專用回風井風速不得超過15m/s，礦井最大回風量不得超過158.25m3/s，現(xiàn)有系統(tǒng)無法達到設計的礦井總風量要求。

(3)7#礦區(qū)12中段和17中段K40-4№14風機額定功率為132kW，風機回風量范圍應在35.7～67.2m3/s，實測2臺風機回風量分別為34.91m3/s和28.85m3/s，均未在風機特性曲線正常工作范圍內，風機性能偏低。

(4)7#礦區(qū)20中回風量為59.85m3/s，上到17中、16中后為43.67m3/s，其間污風循環(huán)量達16.18m3/s。主井礦區(qū)主混合井底進風機站風量為34.99m3/s，通過運輸巷進入7#礦區(qū)風量為17.01m3/s，循環(huán)風量達17.98m3/s。污風循環(huán)及機站風流循環(huán)問題嚴重。

(5)礦井采用多中段同時生產(chǎn)，主要生產(chǎn)中段集中在18中—24中，依靠風門對風量進行分配調節(jié)。1#豎井17中、20中石門未設置風門，導致污風循環(huán)到24中；部分風門設置效果較差，存在漏風現(xiàn)象。

(6)通風系統(tǒng)機站設置達9個，風機型號多達4種，機站風機相互間不匹配，如12中機站90kW風機制約了該回風風路前、后機站的132kW風機通風效果。

2 通風系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)礦井通風系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測和安全生產(chǎn)計劃，為解決通風系統(tǒng)存在的問題，開展了礦井通風系統(tǒng)研究，包括總風量計算、通風網(wǎng)路優(yōu)化以降低通風阻力、深部主要生產(chǎn)中段通風量合理分配及整體通風系統(tǒng)改造方案等內容[1]。

2.1 礦井總風量

根據(jù)計算，礦井需風量為182.78m3/s，結合在生產(chǎn)變動時通風系統(tǒng)調整不及時帶來的風量不均衡因素，礦井風量應在計算需風量基礎上乘以風量備用系數(shù)[2-3]，計算得出井下需要的礦井總風量為246.75m3/s。最終確定礦井總風量為247m3/s。

2.2 通風方案

(1)方案一。為解決總回風斷面嚴重不足的問題，將7#礦區(qū)明豎井(8.038m2)、二期盲豎井(8.64m2)和2#豎井(10.17m2)凈斷面刷大到23.75m2。+5m中段二期盲豎井與7#明豎井聯(lián)巷、-230m中段2#豎井與二期盲豎井聯(lián)巷凈斷面刷大到23.75m2。將16、17中段作為回風水平，16、17中段2#豎井聯(lián)巷凈斷面刷大到11.88m2，在-385～-615m521線和553線新掘2條回風井，凈斷面為12.56m2(φ4 m)。主井礦區(qū)至7#礦區(qū)24中段運輸巷新掘一條運輸巷，凈斷面為7 m2。見圖2。

圖2 通風系統(tǒng)方案一

(2)方案二。在不影響正常生產(chǎn)且解決回風斷面問題的基礎上，新掘一條從地表至-417 m中段回風斜井，凈斷面為16.56 m2。主井礦區(qū)至7#礦區(qū)24中段運輸巷新掘一條運輸巷，凈斷面為7 m2。在采區(qū)-385～-615 m 521線和553線新掘2條回風井，凈斷面為12.56 m2(φ4 m)。見圖3。

圖3 通風系統(tǒng)方案二

(3)方案三。在方案二的基礎上，將明斜井作為回風井，7#明豎井作為進風井。通風系統(tǒng)通過主混合井、明豎井和7#明豎井進風，回風斜井、明斜井回風。見圖4。

2.3 通風方案的確定

根據(jù)通風系統(tǒng)優(yōu)化方案計算機網(wǎng)絡模擬解算結果對3種方案進行比較分析，見表4。經(jīng)綜合分析、對比論證，確定夏甸金礦通風系統(tǒng)方案三為最佳。

2.4 機站設置

(1)12中段回風斜井平巷設置2臺DK40-8-№23(2×132 kW)風機并聯(lián)，葉片安裝角度為35°/30°，采用有風墻形式安裝。

圖4 通風系統(tǒng)方案三

表4 通風系統(tǒng)優(yōu)化方案對比分析

(2)12中段主井礦區(qū)盲豎井聯(lián)巷設置一臺DK40-8-№23(2×132 kW)風機，葉片安裝角度為35°/30°，采用有風墻形式安裝。

(3)16中段回風巷523線和551線各設置一臺K40-6-№19(110 kW)風機，葉片安裝角度為32°，采用有風墻形式安裝。

(4)17中段風巷523線和551線各設置一臺K40-6-№19(110 kW)風機，葉片安裝角度為32°，采用有風墻形式安裝。

2.5 通風工程及構筑物

(1)通風工程。新掘一條從地表至-417 m中段回風斜井，凈斷面為16.56 m2，長951.34m，工程量為20 464 m3；主井礦區(qū)至7#礦區(qū)24中段運輸巷新掘一條運輸巷，凈斷面為7 m2，工程量約為2 878 m3；-385～-615 m分段521線和553線各施工一條回風井，凈斷面為12.56 m2，直徑為4 m，長232 m，工程量為5 828 m3。

(2)通風構筑物。12中段盲斜井聯(lián)巷西側運輸巷設置2道風門；20中段521線回風井聯(lián)巷設置一道風窗；20中段552線回風井聯(lián)巷設置一道風窗。

2.6 優(yōu)化方案解算結果

通風系統(tǒng)優(yōu)化方案解算結果見表5。

3 實施效果

2013年10月優(yōu)化方案實施完畢，系統(tǒng)通過較長時間的的運行已基本穩(wěn)定，對技改后通風系統(tǒng)效果進行了測定。結果顯示，礦井總回風量為267.14 m3/s，其中回風斜井風量為186.21 m3/s，明斜井風量為80.93 m3/s。礦井總進風量為261.38 m3/s，其中明豎井風量為137.21 m3/s，主混合井風量為75.19 m3/s，7#明豎井風量為48.98 m3/s?？傦L量能夠滿足現(xiàn)有通風系統(tǒng)要求(設計風量247 m3/s)。

表5 通風系統(tǒng)方案計算機網(wǎng)絡解算結果

4 結 語

(1)夏甸金礦在進行通風系統(tǒng)設計和改造時，應保證通風線路斷面能夠滿足通風風量且不超過安全規(guī)程規(guī)定風量，使礦井總風量達到設計，解決礦井總風量嚴重不足的問題。

(2)在進行風機選型時，要注意風機性能的相互匹配，并對其進行優(yōu)化，解決井下污風循環(huán)問題，選用3臺DK-12-№38(2×132kW)風機能夠有效保持風壓平衡，使風機高效節(jié)能運行，提高礦井通風系統(tǒng)有效風量率。

(3)夏甸金礦深部-230 m以下風量增大到261.38 m3/s，通風系統(tǒng)優(yōu)化方案效果明顯，通過加大井下通風量可以解決高溫礦井熱害的問題，對于改善深井高溫礦井作業(yè)環(huán)境具有重大意義。

[1] 支學藝.礦井通風與防塵[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[2] 陳宜華，孫豁然.礦井多級機站通風系統(tǒng)優(yōu)化設計方法的研究[J].金屬礦山，2008(1):121-124.

[3] 陳喜山，喬海濤，郭曉芳，等.回風側多級機站通風系統(tǒng)的應用研究[J].金屬礦山，2005(9):54-58.

2014-10-11)

寶海忠(1977—)，男，礦長助理，科長，工程師，265418 山東省招遠市夏甸鎮(zhèn)。