蔡長(zhǎng)發(fā)

（中國(guó)黃金集團(tuán)江西金山礦業(yè)有限公司，江西 德興 334213）

江西某金礦是一座大型地下開采礦山，伴隨著生產(chǎn)不間斷地進(jìn)行，該金礦形成了多井筒、多中段、多區(qū)域的開采系統(tǒng)。為保證生產(chǎn)的穩(wěn)定，采掘工作面分布范圍廣，用風(fēng)地點(diǎn)分散；開采向縱深發(fā)展，逐漸延伸至深部；歷史開采遺留了大量的采空區(qū)，人員無法進(jìn)入。以上問題致使新鮮風(fēng)流無法有效進(jìn)入，污風(fēng)無法及時(shí)排出，現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)設(shè)施及通風(fēng)效果方面都存在問題。針對(duì)該礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行優(yōu)化，確保礦山安全高效生產(chǎn)[1]。

1 通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)有通風(fēng)方式

礦井采用中央進(jìn)風(fēng)兩翼抽風(fēng)的通風(fēng)方式。中央進(jìn)風(fēng)井為副斜井和147斜井，以及盲斜井，回風(fēng)井為兩翼東、西回風(fēng)井。新鮮風(fēng)流從副斜井、+147斜井、盲斜井進(jìn)入各個(gè)中段，經(jīng)運(yùn)輸巷道和穿脈巷道進(jìn)入采場(chǎng)，清洗采場(chǎng)之后，經(jīng)過上中段穿脈巷道和運(yùn)輸巷道進(jìn)入東、西回風(fēng)井，然后排出地表。主扇風(fēng)機(jī)安裝在地表兩風(fēng)井井口，其中東風(fēng)井井口安裝K40-6-NO18型風(fēng)機(jī)1臺(tái)，電機(jī)功率90kw；西風(fēng)井井口安裝DK-10-NO27/2×200風(fēng)機(jī)1臺(tái)，電機(jī)功率400kw。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問題

（1）通風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)嚴(yán)重，有效風(fēng)量率偏低，工作面通風(fēng)條件差。主要原因是井下大量的空區(qū)未及時(shí)密閉，通風(fēng)路線不清晰，通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)門普遍存在未關(guān)閉或不嚴(yán)密情況。

（2）主扇運(yùn)轉(zhuǎn)困難、工作效率低。東、西風(fēng)井主扇都存在很大的短路風(fēng)流，導(dǎo)致對(duì)整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)工作的困難，同時(shí)主扇的功率因?yàn)榇嬖诙搪凤L(fēng)流而只有少部分用于系統(tǒng)通風(fēng)，無法引導(dǎo)井下風(fēng)流流動(dòng)，處于不正常工作狀態(tài)。

（3）缺乏必要的通風(fēng)構(gòu)筑物，缺少井下正常生產(chǎn)通風(fēng)的風(fēng)流控制和風(fēng)量調(diào)節(jié)措施。井下作業(yè)地點(diǎn)較多、分布范圍大且分散，井下通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)置不合理或管理不善，以致井下通風(fēng)路線不清晰，進(jìn)回風(fēng)之間串聯(lián)或循環(huán)風(fēng)現(xiàn)象嚴(yán)重，很難有效進(jìn)行風(fēng)流調(diào)控，更無法實(shí)現(xiàn)井下風(fēng)量的有效調(diào)節(jié)與合理分配。

（4）井下污風(fēng)串聯(lián)嚴(yán)重，部分區(qū)域空氣質(zhì)量差。由于生產(chǎn)任務(wù)重，致使同時(shí)作業(yè)中段數(shù)量多、生產(chǎn)采場(chǎng)數(shù)量多，各中段又未建立專用的回風(fēng)道，易形成污風(fēng)風(fēng)流循環(huán)而無法排出。

（5）礦山管理辦法與目前的大型復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)不匹配。礦井通風(fēng)系統(tǒng)既是一個(gè)技術(shù)問題，也是一個(gè)管理問題，在通風(fēng)系統(tǒng)可行的基礎(chǔ)上，做好管理工作，通風(fēng)系統(tǒng)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

2 礦井通風(fēng)優(yōu)化方案

2.1 通風(fēng)優(yōu)化方案選取

（1）集中通風(fēng)與分區(qū)通風(fēng)。該金礦為多井筒、多中段、多區(qū)域的開采系統(tǒng)，上部中段遺留大量采空區(qū)，礦體埋藏較深，開采逐步向縱深發(fā)展，同時(shí)礦山主、副斜井及東、西回風(fēng)井已經(jīng)形成。因此根據(jù)礦床賦存特點(diǎn)、礦體開采情況及現(xiàn)有井巷工程布置，采用用風(fēng)段分區(qū)的全礦集中通風(fēng)。

（2）進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井的布置。根據(jù)礦體賦存條件及礦山采用的開拓系統(tǒng)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井的布置宜采用中央副斜井、+118m斜井和+120平硐3路進(jìn)風(fēng)，東風(fēng)井、西風(fēng)井及+147斜井（下部為泄水井）回風(fēng)的混合式通風(fēng)布置方式。

（3）礦井通風(fēng)方案的確定。本次通風(fēng)方案從全局考慮，以加強(qiáng)深部中段通風(fēng)、實(shí)現(xiàn)多中段和多區(qū)域開采作業(yè)需求為目的，進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化。將通風(fēng)系統(tǒng)劃分為3個(gè)部分，進(jìn)風(fēng)的部分定義為進(jìn)風(fēng)段，回風(fēng)的部分定義為回風(fēng)段，采場(chǎng)、運(yùn)輸平巷、斜坡道及破碎硐室等定義為用風(fēng)段。由于用風(fēng)范圍較大，多中段、多區(qū)域生產(chǎn)，并且采空區(qū)分布廣泛，不同地點(diǎn)用風(fēng)要求也不一樣，因此提出“用風(fēng)段分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)”。其中，用風(fēng)段0m以上作為一個(gè)分區(qū)，從+120m平硐、+118m斜井進(jìn)風(fēng)，東風(fēng)井與西風(fēng)井回風(fēng)；-155m～-40m中段的東部、西部分別作為獨(dú)立分區(qū)，新鮮風(fēng)流由副斜井進(jìn)入，東風(fēng)井與西風(fēng)井分別排出；-180m中段與-200m中段作為一個(gè)分區(qū)，由盲斜井進(jìn)風(fēng)，東風(fēng)井與西風(fēng)井回風(fēng)。

運(yùn)輸斜坡道與-105m破碎硐室作為一個(gè)分區(qū)，新鮮風(fēng)流由副斜井、盲斜井進(jìn)入斜坡道與-105m破碎硐室，經(jīng)泄水井、+147m斜井排出。

2.2 礦井通風(fēng)網(wǎng)路確定

（1）中段通風(fēng)網(wǎng)路確定。根據(jù)該金礦通風(fēng)網(wǎng)路的實(shí)際情況，現(xiàn)有中段通風(fēng)網(wǎng)路為階梯式通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，即上中段運(yùn)輸?shù)谰S護(hù)作下中段作業(yè)專用回風(fēng)道。由于礦山各中段只設(shè)計(jì)有一條中段運(yùn)輸?shù)溃唇Ｓ没仫L(fēng)道，中段沿脈巷道不僅是本中段各需風(fēng)點(diǎn)的進(jìn)風(fēng)道，同時(shí)又是下部中段的回風(fēng)道，如作業(yè)面的布置不當(dāng)，易形成污風(fēng)串聯(lián)。因此礦山應(yīng)對(duì)作業(yè)面的布置進(jìn)行規(guī)劃，嚴(yán)格采用后退式布置作業(yè)面，在空間關(guān)系上確保上中段作業(yè)面超前下中段作業(yè)面，以形成階梯式中段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，避免污風(fēng)串聯(lián)。

（2）采場(chǎng)通風(fēng)。該金礦的采場(chǎng)主要有房柱法采場(chǎng)、上向水平分層充填法采場(chǎng)，其通風(fēng)情況具體如下。①房柱法采場(chǎng)。房柱法回采工作面通風(fēng)線路：中段沿脈運(yùn)輸巷→穿脈巷道→人行材料通風(fēng)井→淺孔房柱法采場(chǎng)→清洗工作面→采場(chǎng)切割上山→上中段穿脈回風(fēng)巷→上中段沿脈回風(fēng)巷→回風(fēng)井→地表風(fēng)機(jī)→排出地表。②上向水平分層充法填采場(chǎng)。上向水平分層充填回采工作面通風(fēng)路線：中段沿脈運(yùn)輸巷→分段平巷→上向水平分層充填采場(chǎng)→清洗工作面→采場(chǎng)通風(fēng)上山→上中段穿脈回風(fēng)巷→上中段沿脈回風(fēng)巷→回風(fēng)井→地表風(fēng)機(jī)→排出地表。

（3）裝、卸礦硐室通風(fēng)。卸礦硐室通風(fēng)線路：中段運(yùn)輸巷→卸礦硐室→溜井→溜井與卸壓井聯(lián)絡(luò)巷→回風(fēng)卸壓井→-155m風(fēng)機(jī)→主斜井→地表。裝礦硐室通風(fēng)線路：-105m中段運(yùn)輸巷→局扇→局扇風(fēng)筒→裝礦硐室→-155m風(fēng)機(jī)→主斜井→地表。

3 礦井網(wǎng)絡(luò)模擬與解算

（1）通風(fēng)系統(tǒng)模擬及網(wǎng)絡(luò)解算。把各中段平面圖導(dǎo)入Ventsim三維通風(fēng)仿真軟件，分別賦予真實(shí)高程，根據(jù)礦山生產(chǎn)實(shí)際，建立各中段之間的關(guān)系，調(diào)整巷道斷面的大小和風(fēng)阻，在與實(shí)際對(duì)應(yīng)的風(fēng)井、巷道的位置上安設(shè)風(fēng)機(jī)，建立通風(fēng)系統(tǒng)三維模型，并進(jìn)行解算。通過解算各中段的進(jìn)風(fēng)量與回風(fēng)量基本均衡，能夠滿足該礦生產(chǎn)需求。

（2）礦井通風(fēng)設(shè)備。利用Ventsim三維通風(fēng)仿真軟件對(duì)該礦井優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行模擬與解算，根據(jù)解算結(jié)果，該礦井風(fēng)機(jī)分布為：東風(fēng)井地表井口處—K40-6-NO18，1臺(tái)。西風(fēng)井地表井口處—DK-10-NO27，1臺(tái)。-105m泄水井處—K45-4-NO10（30），1臺(tái)。-155m近東風(fēng)井處—BK54-6-NO10（30），1臺(tái)。

4 結(jié)論

該金礦因同時(shí)作業(yè)中段數(shù)量多、作業(yè)點(diǎn)多而分散、大量采空區(qū)未及時(shí)密閉、通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)置不合理等原因，導(dǎo)致礦井內(nèi)風(fēng)流紊亂、漏風(fēng)量大、有效風(fēng)量低、主扇運(yùn)轉(zhuǎn)效率低等。本次通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化是根據(jù)該礦通風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)際情況，通過比較選擇“用風(fēng)段分區(qū)的集中通風(fēng)系統(tǒng)”，該方案能有效緩解目前開采通風(fēng)困難的問題，并能兼顧深部中段生產(chǎn)開拓，充分利用了井下現(xiàn)有巷道，符合該礦井下生產(chǎn)發(fā)展的實(shí)際情況。