王 志

(1.湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院, 湖南 長(zhǎng)沙 410014;2.非煤礦山通風(fēng)防塵湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖南 長(zhǎng)沙 410014)

香花嶺錫業(yè)有限責(zé)任公司新風(fēng)工區(qū)是以生產(chǎn)錫鉛鋅為主的中型多金屬礦區(qū),目前井下開采總體分為北部分區(qū)、南部分區(qū)與東部分區(qū),開采深度約500 m。隨著開采深度的不斷增加和礦體逐漸向東偏移,作業(yè)重點(diǎn)區(qū)域也開始向東部轉(zhuǎn)移,通風(fēng)線路長(zhǎng),阻力大,作業(yè)面風(fēng)量小,新鮮風(fēng)流難以進(jìn)入東部作業(yè)區(qū)域,造成作業(yè)面環(huán)境差和溫度高、污風(fēng)難以排出地表、污風(fēng)串聯(lián)現(xiàn)象嚴(yán)重等諸多問題,嚴(yán)重影響了安全生產(chǎn)及作業(yè)人員的身心健康。本文在通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)查與測(cè)定的基礎(chǔ)上,分析了新風(fēng)工區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題,針對(duì)問題提出了多翼對(duì)角式不獨(dú)立分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)改造方案[1],在工程實(shí)踐中獲得了較好的通風(fēng)效果。

1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究

1.1 通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題

根據(jù)新風(fēng)工區(qū)井下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、測(cè)定等工作,分析評(píng)價(jià)新風(fēng)工區(qū)井下通風(fēng)系統(tǒng)[2],存在的問題主要有：

(1)香花嶺錫業(yè)公司新風(fēng)工區(qū)西部的484,431,378 m中段與外部有貫通的地方,雖在其貫穿位置砌筑了密閉風(fēng)墻,但由于其位置處于新風(fēng)工區(qū)西部484主扇高負(fù)壓區(qū)域,致使風(fēng)流短路,地表進(jìn)風(fēng)量減少;

(2)井下東部55線至63線272～92 m中段目前通風(fēng)系統(tǒng)暫未形成,北部272 m中段55線90 k W主扇在227,182 m中段(51線至53線)短路,新鮮風(fēng)流難以進(jìn)入東部作業(yè)區(qū)域;

(3)137 m中段東部11 k W輔扇風(fēng)量大部分在92～227 m中段之間循環(huán),僅有3 m3/s的污風(fēng)經(jīng)272 m中段的705采場(chǎng)空區(qū)排出;

(4)東部作業(yè)點(diǎn)所需風(fēng)量為39.91 m3/s,但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定其有效污風(fēng)排出量?jī)H為3 m3/s,東部作業(yè)面新鮮風(fēng)量嚴(yán)重不足;

(5)根據(jù)新風(fēng)工區(qū)10月份采掘計(jì)劃安排,325～92 m中段西部作業(yè)點(diǎn)為6個(gè),北部作業(yè)點(diǎn)為5個(gè),東部作業(yè)點(diǎn)為15個(gè),顯示出新風(fēng)工區(qū)今后重點(diǎn)作業(yè)區(qū)域?yàn)闁|部,新風(fēng)工區(qū)目前東部風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率僅為48 k W,北部為144 k W,南部為74 k W,故現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)與生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)狀不符。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)方案確定

根據(jù)新風(fēng)工區(qū)井下實(shí)際情況及存在的問題,擬在東部另建一個(gè)分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng),礦井通風(fēng)形成多翼對(duì)角式不獨(dú)立分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)[3]。

東部分區(qū)通風(fēng)進(jìn)風(fēng)線路為：新鮮風(fēng)流從豎井,623斜井進(jìn)入272 m中段,經(jīng)4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)斜井下至272 m中段以下各中段,經(jīng)中段運(yùn)輸平巷、穿脈平巷到達(dá)作業(yè)面。

東部分區(qū)通風(fēng)回風(fēng)線路為：新鮮風(fēng)流沖洗各作業(yè)面之后在59線272 m中段主扇負(fù)壓的作用下,將東部227 m以下中段各采場(chǎng)及掘進(jìn)作業(yè)面的污風(fēng)經(jīng)各中段回風(fēng)天井,一部分由325 m中段服務(wù)公司斜井、1號(hào)斜井、537平硐排至地表,另一部分經(jīng)黃保塘斜井、揚(yáng)梅坳平硐排至地表。通風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 東部分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)

1.3 礦井總風(fēng)量

根據(jù)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定：礦井總風(fēng)量等于礦井所需風(fēng)量乘以礦井風(fēng)量備用系數(shù)k。礦井總風(fēng)量按回采工作面需風(fēng)量、掘進(jìn)工作面需風(fēng)量與專用硐室需風(fēng)量,按照規(guī)范要求分別計(jì)算取大值,得出其值分別為2,1.21 m3/s與2 m3/s

根據(jù)礦山實(shí)際生產(chǎn)情況,依規(guī)范要求,選擇礦井風(fēng)量備用系數(shù)為1.32,計(jì)算得出礦井總需風(fēng)量為51.97 m3/s≈52 m3/s。其中北部分區(qū)需風(fēng)量為10.10 m3/s,南部分區(qū)需風(fēng)量為11.56 m3/s,東部分區(qū)為主要作業(yè)區(qū)域需風(fēng)量為30.34 m3/s。

1.4 礦井通風(fēng)阻力

1.4.1 礦井摩擦阻力

在計(jì)算全礦通風(fēng)阻力時(shí),因人工分配的風(fēng)量并不一定能使網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)風(fēng)量平衡與風(fēng)壓平衡,為穩(wěn)妥起見,通常按風(fēng)量理想分配時(shí)的最大阻力計(jì)算。即在通風(fēng)系統(tǒng)圖上找出風(fēng)路最長(zhǎng)、風(fēng)量最大的一條線路作為阻力最大的線路。根據(jù)公式計(jì)算得出東部通風(fēng)系統(tǒng)摩擦阻力為659 Pa。

1.4.2 礦井自然風(fēng)壓

根據(jù)礦井實(shí)際情況,目前開采深度大于100 m,此時(shí)認(rèn)為井筒內(nèi)空氣狀態(tài)變化屬于等溫過程。

根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際氣象與井巷條件,經(jīng)計(jì)算得冬季Hn＝130 Pa,夏Hn＝ －108 Pa,夏季自然風(fēng)壓其值為負(fù)值,可以得出夏季自然風(fēng)壓成為通風(fēng)阻力。

經(jīng)計(jì)算礦井困難時(shí)期總阻力為摩擦阻力＋風(fēng)機(jī)裝置阻力＋出口動(dòng)壓損失＋自然風(fēng)壓為941.6 Pa。

1.5 主扇選型及安裝位置

根據(jù)風(fēng)量與阻力參數(shù)查閱風(fēng)機(jī)選型表,選擇主扇型號(hào)為K45－6－No.15－55 k W,根據(jù)風(fēng)機(jī)特性曲線與風(fēng)阻曲線,得出主扇實(shí)際工況點(diǎn)：風(fēng)量為39 m3/s,風(fēng)壓為928 Pa,風(fēng)機(jī)葉片安裝角度為35°,風(fēng)機(jī)效率為82%(見圖2)。根據(jù)新風(fēng)工區(qū)井下實(shí)際情況,西、北部都有嚴(yán)格的進(jìn)、回風(fēng)線路。此次著重以東部分區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)為優(yōu)化重點(diǎn),擬在272 m中段57～59線之間706采場(chǎng)天井附近安裝主扇[4](見圖3)。在風(fēng)機(jī)硐室主巷設(shè)置自動(dòng)風(fēng)門。

圖2 風(fēng)機(jī)特征曲線及工況

圖3 主扇安裝位置

2 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化效果

香花嶺新風(fēng)工區(qū)通過優(yōu)化改造,采用多翼對(duì)角式不獨(dú)立分區(qū)通風(fēng)方式,利用325 m中段服務(wù)公司斜井、1號(hào)斜井、537平硐、黃保塘斜井、揚(yáng)梅坳平硐進(jìn)行并聯(lián)回風(fēng),按照井下實(shí)際情況對(duì)東、西部通風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,達(dá)到了井下風(fēng)壓均衡,風(fēng)量按需分配,節(jié)約能源,污風(fēng)排出快的目的,大大改善了井下東部分區(qū)作業(yè)面的通風(fēng)效果[5]。保證了井下作業(yè)的用風(fēng)需求,有利于企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

3 結(jié) 語(yǔ)

香花嶺新風(fēng)工區(qū)采用多翼對(duì)角式不獨(dú)立分區(qū)的通風(fēng)方式,充分利用現(xiàn)有井巷進(jìn)行并聯(lián)回風(fēng),大大降低了回風(fēng)端的通風(fēng)阻力,保障了通風(fēng)效果。通風(fēng)系統(tǒng)改造完成后,其各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)范規(guī)程的要求,主扇運(yùn)行效率高,風(fēng)量、風(fēng)壓均能滿足井下各用風(fēng)點(diǎn)的需風(fēng)要求,保證了井下作業(yè)環(huán)境的持續(xù)健康發(fā)展,具有十分重要的意義。