邱　金　張　沖

(重慶鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司接龍鐵礦)

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接龍鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

邱金張沖

(重慶鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司接龍鐵礦)

摘要為了提高接龍鐵礦井下通風(fēng)質(zhì)量，改善各采掘工作面的通風(fēng)效果，基于礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)探討優(yōu)化改進(jìn)措施，在適當(dāng)?shù)奈恢迷鲈O(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板等通風(fēng)設(shè)施和布置措施通風(fēng)天井。優(yōu)化前后實際檢測結(jié)果對比表明：在適當(dāng)?shù)奈恢迷鲈O(shè)相關(guān)通風(fēng)設(shè)施，能夠有效提高采掘工作面的風(fēng)速和風(fēng)量，從而滿足井下生產(chǎn)人員的用風(fēng)需要，提高井下安全生產(chǎn)水平和采掘生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)施風(fēng)門通風(fēng)措施天井

通風(fēng)是礦井安全開采的基礎(chǔ)，擔(dān)負(fù)著重要作用：供給井下人員足夠新鮮空氣，滿足人員呼吸；稀釋和排除井下有毒有害氣體和礦塵，減少對作業(yè)人員的職業(yè)危害；調(diào)節(jié)井下氣候條件，給井下作業(yè)人員創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境等。

接龍鐵礦為伴煤礦山，2007年開始建設(shè)，2014年建設(shè)完畢轉(zhuǎn)入試生產(chǎn)。在井下采掘生產(chǎn)工程中，檢測到多數(shù)回采工作面風(fēng)速為0.05～0.06 m/s，掘進(jìn)工作面風(fēng)速為0.03～0.04 m/s，未達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定回采工作面風(fēng)速0.25～4 m/s，掘進(jìn)工作面風(fēng)速0.15～4 m/s的要求[1]，也未達(dá)到《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定采場和掘進(jìn)巷道風(fēng)速不小于0.25 m/s的要求[2]。為貫徹落實礦山安全規(guī)程的相關(guān)規(guī)定，提高接龍鐵礦井下安全生產(chǎn)水平，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)以提高各采掘工作面的風(fēng)速風(fēng)量具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1通風(fēng)系統(tǒng)介紹

接龍鐵礦床為走向近南北、傾向西的傾斜～急傾斜礦體，傾角多為50°～70°，礦體厚0.61～5.36 m，平均為2.3 m。礦石以菱鐵礦為主，平均品位為36.09%。礦體直接底板為高硫、低燃值的薄煤層，開采利用價值不大?；仫L(fēng)流中瓦斯?jié)舛纫话阍?.03%～0.07%，屬低瓦斯礦井。地表允許陷落，設(shè)計采用淺孔留礦法開采，在開采過程中又實施了分段采礦法。沿礦體走向每100 m左右布置一個礦塊，礦塊內(nèi)再沿走向布置南、北采場，采場走向長約50 m。接龍鐵礦+370 m水平開采完畢，已封閉+370 m水平位于+420 m水平的回風(fēng)巷道，正在開采+300 m水平。井下通風(fēng)系統(tǒng)采用分區(qū)對角式通風(fēng)方式，抽出式負(fù)壓通風(fēng)，使用軸流式風(fēng)機。進(jìn)風(fēng)井共2條，分別是為+300 m主平硐和+370 m階段平硐?；仫L(fēng)井共3條，北回風(fēng)井擔(dān)負(fù)各階段北采區(qū)回風(fēng)，中回風(fēng)井擔(dān)負(fù)各階段中采區(qū)回風(fēng)，南回風(fēng)井因南采區(qū)礦石薄化嚴(yán)重而暫未建設(shè)。原礦井通風(fēng)系統(tǒng)見圖1。

圖1　優(yōu)化前通風(fēng)系統(tǒng)示意

1—+300 m主平硐；2—+370 m階段平硐；3—+300 m北翼主要運輸大巷；4—+300 m南翼主要運輸大巷；5—+370 m北翼主要運輸大巷；6—+370 m南翼主要運輸大巷；7—+300 m水平；8—+370 m水平；9—+420 m水平；10—北回風(fēng)井；11—中回風(fēng)井；12—南回風(fēng)井(暫未建設(shè))；13—永久性密閉；14—北回風(fēng)井風(fēng)機；15—中回風(fēng)井風(fēng)機；16—南回風(fēng)井風(fēng)機(未安裝)；17—地表

回采工作面通風(fēng)風(fēng)路：+300 m主平硐→+300 m主要運輸大巷→+300 m礦塊進(jìn)風(fēng)石門→+300 m采場回采工作面→+300 m塊礦回風(fēng)石門(位于+370 m水平)→+300 m水平回風(fēng)大巷(+370 m水平主要運輸巷道)→+370 m水平回風(fēng)石門→北/中回風(fēng)井→地表。

礦塊內(nèi)拉底巷道等掘進(jìn)工作面通風(fēng)風(fēng)路：+300 m 主平硐→+300 m主要運輸大巷→+300 m 礦塊拉底巷道等掘進(jìn)工作面(局部扇風(fēng)機輔助通風(fēng))→+300 m水平主要運輸大巷→+300 m水平回風(fēng)石門→北/中回風(fēng)井→地表。

南翼主要運輸大巷掘進(jìn)工作面通風(fēng)風(fēng)路：+300 m 主平硐→+300 m南翼主要運輸大巷(中回風(fēng)井以北)→+300 m南翼主要運輸大巷磧頭(局部扇風(fēng)機)→+300 m主要運輸大巷→+300 m南翼主要運輸大巷(中回風(fēng)井以南)→+300 m水平中回風(fēng)石門→北/中回風(fēng)井→地表。

1.2存在主要的問題

(1)難以滿足井下作業(yè)人員風(fēng)量需求。實測風(fēng)速結(jié)果表明，在+300 m水平N6#、N7#、N8#、N9#、N10#共5個礦塊10個回采工作面實測風(fēng)速約為0.06 m/s，氣溫為26 ℃；S4#、S5#、S7#、S8#、S12#共5個礦塊10個回采工作面實測風(fēng)速約0.05 m/s，氣溫為27 ℃；+300 m水平拉底巷道掘進(jìn)時實測風(fēng)速約0.04 m/s，氣溫為30 ℃；+300 m水平南翼主要運輸大巷掘進(jìn)工作面實測風(fēng)速為0.03 m/s，氣溫為32 ℃。采掘工作面風(fēng)速未達(dá)到礦山安全規(guī)程的要求?；夭晒ぷ髅婧屠紫锏谰蜻M(jìn)工作面斷面積約4 m2，南翼主要運輸大巷斷面積為6.4 m2。計算出+300 m水平北翼回采工作面風(fēng)量為14.4 m3/min，南翼回采工作面風(fēng)量為12.0 m3/min，拉底巷道掘進(jìn)工作面風(fēng)量為9.6 m3/min，南翼主要運輸大巷掘進(jìn)工作面風(fēng)量為11.5 m3/min。根據(jù)礦山安全規(guī)程人均需風(fēng)量至少4 m3/min的規(guī)定，回采工作面同時作業(yè)人數(shù)在4人以上，掘進(jìn)工作面同時作業(yè)人數(shù)在3人以上，外加現(xiàn)場安全生產(chǎn)管理人員，難以滿足作業(yè)人員風(fēng)量需求。

(2)掘進(jìn)作業(yè)效率下降。風(fēng)速不足導(dǎo)致+300 m 水平南翼運輸大巷有毒有害氣體和礦塵排除緩慢。+300 m水平南翼運輸大巷掘進(jìn)工作面距離中回風(fēng)井1 100 m，風(fēng)速0.03 m/s需在放炮11 h后才能排盡炮煙，嚴(yán)重超過爆破安全規(guī)程規(guī)定的時間，浪費了大量時間，降低了掘進(jìn)作業(yè)效率。而生產(chǎn)作業(yè)人員為完成任務(wù)，常常冒著炮煙進(jìn)入掘進(jìn)工作面作業(yè)，安全得不到保障。

(3)生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境惡化。人體最適宜的環(huán)境溫度為18～24 ℃，井下采掘工作面實測溫度超過人體最適宜溫度，不符合采掘工作面空氣溫度不得超過26 ℃的規(guī)定[3]。而井下作業(yè)多為高強度體力勞動，高溫高濕的惡劣作業(yè)環(huán)境不僅導(dǎo)致部分工人脫掉勞保服甚至安全帽干活，而且降低了工人對周圍突發(fā)危險(如頂板垮落、突水、瓦斯突出等)的識別能力和避災(zāi)能力，增加了極大的安全隱患。

2通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案

經(jīng)分析探討，+300 m回采工作面的通風(fēng)風(fēng)路并不經(jīng)過+300 m北/中回風(fēng)井回風(fēng)石門，也未經(jīng)過+300 m/+370 m水平北回風(fēng)井以北的北翼主要運輸大巷，大部分風(fēng)流未經(jīng)任何采掘工作面直接通過+300 m水平回風(fēng)石門進(jìn)入回風(fēng)井，成為無效風(fēng)流，整個礦井有效風(fēng)量率很低。為此，考慮在+300 m水平北/中回風(fēng)井回風(fēng)石門、+300 m/+370 m水平北回風(fēng)井以北的北翼主要運輸大巷、+370 m階段平硐硐口各設(shè)置一道風(fēng)門；在S17#礦塊增設(shè)一條通風(fēng)措施天井，供南翼運輸巷道掘進(jìn)回風(fēng)所用；另外，在+300 m水平正在開采礦塊的回風(fēng)石門處(位于+370 m水平)增設(shè)木蓋板等調(diào)風(fēng)設(shè)施。+300 m水平礦塊內(nèi)有掘進(jìn)作業(yè)時，打開+300 m水平回風(fēng)石門處風(fēng)門；未作業(yè)時風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)，確?；夭晒ぷ髅骘L(fēng)量充足。優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)見圖2。

圖2　優(yōu)化后通風(fēng)系統(tǒng)示意

1—+300 m主平硐；2—+370 m階段平硐；3—+300 m北翼主要運輸大巷；4—+300 m南翼主要運輸大巷；5—+370 m北翼主要運輸大巷；6—+370 m南翼主要運輸大巷；7—+300 m水平；8—+370 m水平；9—+420 m水平；10—北回風(fēng)井；11—中回風(fēng)井；12—南回風(fēng)井(暫未建設(shè))；13—永久性密閉；14—北回風(fēng)井風(fēng)機；15—中回風(fēng)井風(fēng)機；16—南回風(fēng)井風(fēng)機(未安裝)；17—地表,18—S17#措施通風(fēng)井；19～23—新增風(fēng)門

3通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化效果

根據(jù)優(yōu)化方案布置了風(fēng)門和通風(fēng)措施天井，再次實測相關(guān)參數(shù)。

北翼各回采工作面風(fēng)量為192～216m3/min，單個工作面風(fēng)量最多可滿足48～54人同時作業(yè)；南翼各回采工作面風(fēng)量為168～192m3/min，單個工作面風(fēng)量最多可滿足42～48人同時作業(yè)；+300m水平礦塊拉底巷道風(fēng)量為96～120m3/min，單個工作面風(fēng)量最多可滿足24～30人同時作業(yè)；+300m水平南翼主要運輸大巷風(fēng)量為115～154m3/min，工作面風(fēng)量最多可滿足28～38人同時作業(yè)；完全滿足回采工作面作業(yè)人員和安全生產(chǎn)管理人員的用風(fēng)需要。

+300 m水平北翼各回采工作面實測風(fēng)速為0.8～0.9 m/s，氣溫為20 ℃；+300 m水平南翼各回采工作面實測風(fēng)速為0.7～0.8 m/s，氣溫為21 ℃；+300 m水平拉低巷道掘進(jìn)時實測風(fēng)速為0.4～0.5 m/s，氣溫為23 ℃；+300 m水平南翼主要運輸大巷掘進(jìn)工作面實測風(fēng)速為0.3 m/s，氣溫為24 ℃。通過增設(shè)S17#通風(fēng)措施天井，距離+300 m 水平南翼主要運輸大巷掘進(jìn)磧頭600 m，放炮后排煙時間縮短到35 min，節(jié)約10.5 h左右，提高了掘進(jìn)作業(yè)效率。

經(jīng)優(yōu)化后，采掘工作面溫度、濕度大幅下降，改善了井下生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，作業(yè)人員反應(yīng)更加敏捷，操作速度更快，不但提高了作業(yè)人員的危險識別能力和緊急避災(zāi)能力，還間接提高了生產(chǎn)效率。

4結(jié)論

通過對接龍鐵礦井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化，各采掘工作面風(fēng)速、風(fēng)量達(dá)到了礦山安全規(guī)程的相關(guān)要求，降低了采掘人員矽肺病患病概率，提高了整個礦井的安全生產(chǎn)水平。雖然此次通風(fēng)系統(tǒng)改進(jìn)取得一定成效，但因時間倉促且能力有限，以及后續(xù)采掘工作面的不斷接替，接龍鐵礦井下通風(fēng)系統(tǒng)仍需不斷優(yōu)化和改進(jìn)，才能持續(xù)滿足實際通風(fēng)需要和達(dá)到礦山安全規(guī)程的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：中國法制出版社，2015.

[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.GB 16423—2006金屬非金屬礦山安全規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[3]盧義玉，王克全，李曉紅.礦井通風(fēng)與安全[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2008.

(收稿日期2016-02-25)

邱金(1987—)，男，助理工程師，401344 重慶市巴南區(qū)接龍鎮(zhèn)龍峽路189號。