王鵬飛 王明斌 趙洪凱 周 堯 周 偉

(1．山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

?

三山島金礦新立礦區(qū)混合井溜破系統(tǒng)通風(fēng)除塵設(shè)計

王鵬飛1王明斌1趙洪凱1周 堯1周 偉2,3，4

(1．山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

礦(粉)塵是礦山最主要的職業(yè)病危害因素，嚴(yán)重威脅到礦山安全生產(chǎn)和井下作業(yè)人員的身心健康。為此，山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦8 000 t/d深部開采礦井開展通風(fēng)及監(jiān)控技術(shù)研究項目，從除塵方式的確定、需風(fēng)量計算以及機械除塵風(fēng)機優(yōu)選等方面，對新立礦區(qū)混合井-600 m 水平溜破系統(tǒng)進行除塵設(shè)計，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，形成了一套經(jīng)濟合理的溜破系統(tǒng)機械通風(fēng)除塵技術(shù)方案。

溜破系統(tǒng) 卸礦站 機械通風(fēng) 除塵

新立礦區(qū)混合井直徑6 m，承擔(dān)井下礦石、廢石的提升，-600 m水平為混合井卸礦水平，-675 m 水平為破碎水平，-720 m水平為皮帶道水平，-784 m水平為粉礦回收水平。-600 m水平有1#～3#卸礦站，電機車卸礦或卸廢石時，礦(粉)塵揚起，環(huán)境污染嚴(yán)重，且礦(粉)塵隨-600 m混合井污染深部進風(fēng)風(fēng)源。礦(粉)塵含有大量游離二氧化硅，作業(yè)人員長時間接觸可能導(dǎo)致塵肺病甚至矽肺病[1]。為改善該水平混合井溜破系統(tǒng)作業(yè)環(huán)境，保證深部中段進風(fēng)質(zhì)量，對新立礦區(qū)混合井溜破系統(tǒng)進行除塵凈化設(shè)計。

1 溜破系統(tǒng)除塵方式

根據(jù)礦山實際情況，確定溜破系統(tǒng)-600 m水平以下采用機械通風(fēng)除塵，即形成混合井進風(fēng)，-784～-600 m水平回風(fēng)井回風(fēng)的通風(fēng)方式。新風(fēng)從盲主井進入溜破-675 m破碎水平、-720 m皮帶道水平以及-784 m粉礦回收水平，污風(fēng)沿-784～-600 m水平回風(fēng)井上到-600 m水平以上回風(fēng)系統(tǒng)。-600 m水平1#、2#、3#卸礦站污風(fēng)匯集到3#卸礦站以北聯(lián)巷，與-600 m水平以下污風(fēng)一道回至-600 m水平以上回風(fēng)系統(tǒng)[1]。

2 溜破系統(tǒng)用風(fēng)點需風(fēng)量計算

按排塵風(fēng)速計算溜破系統(tǒng)各個水平地點所需風(fēng)量[2]。依據(jù)《金屬礦井通風(fēng)防塵設(shè)計參考資料》，選取巷道型作業(yè)地點排塵風(fēng)速在0.25 m/s以上，硐室型作業(yè)地點排塵風(fēng)速在0.15 m/s以上。

(1)卸礦站。-600 m水平卸礦站斷面33.6 m2，硐室型，選取排塵風(fēng)速0.15 m/s，需風(fēng)量為5.04 m3/s。該水平共有3個卸礦站(1#、2#卸礦石，3#卸廢石)，-600 m水平需風(fēng)量為15.12 m3/s。

(2)破碎水平。-675 m破碎硐室斷面為20 m2，巷道型，選取排塵風(fēng)速0.25 m/s，需風(fēng)量為5.0 m3/s。

(3)皮帶道水平。-720 m皮帶道斷面為20 m2，巷道型，選取排塵風(fēng)速0.25 m/s，需風(fēng)量為5.0 m3/s。

(4)-784 m粉礦回收水平。斷面為5 m2，巷道型，選取排塵風(fēng)速0.25 m/s，需風(fēng)量為1.25 m3/s。

綜上計算，新立礦區(qū)混合井溜破系統(tǒng)總需風(fēng)量為26.37 m3/s。考慮風(fēng)量調(diào)節(jié)不及時帶來的風(fēng)量不均衡因素，取風(fēng)量備用系數(shù)1.35[3-4]，則溜破系統(tǒng)總風(fēng)量為Q=35.60 m3/s。

3 溜破系統(tǒng)除塵方案設(shè)計

由于-600 m水平以下溜破系統(tǒng)回風(fēng)井(S=3 m2)布置在該水平南翼端部聯(lián)巷(2#卸礦站和3#卸礦站之間)，-675，-720及-784 m水平風(fēng)流上至-600 m水平后，與-600 m卸礦站通風(fēng)線路匯合，因此需考慮-600 m水平以下回風(fēng)量與1#～3#卸礦站回風(fēng)量的合理分配問題[3]。根據(jù)現(xiàn)場情況，提出了2種風(fēng)量分配方案，并進行技術(shù)經(jīng)濟比較。

3.1 方案一

-600 m水平卸礦站及以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平污風(fēng)匯集到3#卸礦站以北回風(fēng)巷，污風(fēng)直接引入-600 m水平以上回風(fēng)系統(tǒng)，-600 m水平以下回風(fēng)與1#～3#卸礦站回風(fēng)各安裝1臺風(fēng)機調(diào)節(jié)：①根據(jù)核算需風(fēng)量，1#和2#卸礦站之間聯(lián)巷有風(fēng)墻,安裝1臺K40-6-9風(fēng)機(3 kW，風(fēng)量4.2～9.1 m3/s)，解決1#卸礦站礦(粉)塵污染；②2#卸礦站東巷有風(fēng)墻,安裝1臺K40-6-9風(fēng)機(3 kW，風(fēng)量4.2～9.1 m3/s),解決2#卸礦站礦(粉)塵污染問題；③-675～-600 m水平回風(fēng)井間聯(lián)巷有風(fēng)墻,安裝1臺K40-6-11風(fēng)機(7.5 kW，風(fēng)量7.7～16.7 m3/s),解決-600 m水平以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平礦(粉)塵污染；④根據(jù)核算，3#卸礦站東巷有風(fēng)墻,安裝1臺K40-6-9風(fēng)機(3 kW，風(fēng)量4.2～9.1 m3/s),解決3#卸礦站礦(粉)塵污染問題。

溜破系統(tǒng)通風(fēng)除塵共安裝4臺風(fēng)機，涉及到的通風(fēng)設(shè)備及構(gòu)筑物投資估算見表1，溜破系統(tǒng)機械通風(fēng)示意見圖1。

表1 方案一通風(fēng)設(shè)備及構(gòu)筑物投資估算

圖1 方案一溜破系統(tǒng)機械通風(fēng)示意

3.2 方案二

-600 m水平卸礦站及以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平污風(fēng)匯集到3#卸礦站以東回風(fēng)巷，污風(fēng)直接引入-600m水平以上回風(fēng)系統(tǒng)，3#卸礦站以東總回風(fēng)巷安裝1臺主扇風(fēng)機， -600 m水平以下回風(fēng)與1#～3#卸礦站回風(fēng)采用調(diào)節(jié)風(fēng)門調(diào)節(jié):①根據(jù)溜破系統(tǒng)核算總風(fēng)量，3#卸礦站以東總回風(fēng)巷安裝1臺主扇風(fēng)機K40-6-15風(fēng)機(37 kW，風(fēng)量19.4～42.3 m3/s),將溜破系統(tǒng)礦(粉)塵污風(fēng)引入-600 m 水平以上回風(fēng)系統(tǒng)；②根據(jù)卸礦站核算需風(fēng)量，1#卸礦站和2#卸礦站之間聯(lián)巷設(shè)一道調(diào)節(jié)風(fēng)門，2#卸礦站東巷設(shè)一道調(diào)節(jié)風(fēng)門,-675～-600 m水平回風(fēng)井之間聯(lián)巷設(shè)一道調(diào)節(jié)風(fēng)門，3#卸礦站東巷設(shè)一道調(diào)節(jié)風(fēng)門。

方案二中溜破系統(tǒng)通風(fēng)除塵共安裝1臺風(fēng)機，裝機功率37 kW，涉及到的通風(fēng)設(shè)備及構(gòu)筑物投資估算見表2，溜破系統(tǒng)機械通風(fēng)示意見圖2。

表2 方案二通風(fēng)設(shè)備及構(gòu)筑物投資估算

圖2 方案二溜破系統(tǒng)機械通風(fēng)示意

3.3 方案比較

兩種方案技術(shù)經(jīng)濟比較見表3。

通過對以上兩種機械通風(fēng)除塵方案比較，方案一優(yōu)勢較為明顯，因此選擇方案一作為最終設(shè)計方案。即-600 m水平卸礦站及以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平污風(fēng)匯集到3#卸礦站以北聯(lián)巷，污風(fēng)直接引入-600 m水平以上回風(fēng)系

表3 兩種方案技術(shù)經(jīng)濟比較

統(tǒng)，-600m水平以下(-675，-720及-784m水平)回風(fēng)量分配采用調(diào)節(jié)風(fēng)門控制，1#～3#卸礦站以及-600m水平以下總回風(fēng)量各安裝1臺風(fēng)機調(diào)節(jié)分配，能降低除塵總投資和日后運行費用，同時達(dá)到除塵的效果。

4 結(jié) 語

隨著綠色礦山建設(shè)和安全生產(chǎn)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化，礦(粉)塵治理日益成為礦山企業(yè)職業(yè)衛(wèi)生與安全環(huán)保工作的重點。相比除塵器除塵技術(shù)，機械通風(fēng)方法對井下溜破系統(tǒng)除塵，能有效地稀釋礦(粉)塵濃度并將其排出地表，是礦井綜合防塵的重要措施之一。

[1] 陳開巖，礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化理論及應(yīng)用[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2] 潘軍義，蔡順?biāo)?，董振民，? 梅山鐵礦二期通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化[J].金屬礦山，2004(4):69-71.

[3] 朱潤生，陳繼福．通風(fēng)安全技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[4] 周威明，余澄海．粉塵控制新技術(shù)[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2004，30(3)：6-8.

2016-09-23)

王鵬飛(1986—)，男，助理工程師，261400 山東省萊州市。