王興坤 居偉偉 賈敏濤

（1.安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司羅河鐵礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬t/a。羅河鐵礦礦體分布比較集中，東西礦體平均長1 911 m，南北礦體平均寬1 099 m，水平投影面積高達(dá)2 km2，礦體埋藏標(biāo)高為-382~-846 m，高差達(dá)464 m，礦石儲(chǔ)量大。

2019年羅河鐵礦主要生產(chǎn)水平為-540和-508 m水平，輔助生產(chǎn)水平為-526，-516，-470和-455 m水平。根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測(cè)分析，各中段風(fēng)量分配嚴(yán)重不合理，礦井有效風(fēng)量率低至58.23%，不符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》規(guī)定通風(fēng)系統(tǒng)有效風(fēng)量率≥60%的標(biāo)準(zhǔn)。因此，羅河鐵礦急需根據(jù)采掘工作面年度生產(chǎn)掘進(jìn)計(jì)劃，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)總風(fēng)量進(jìn)行核算，確定各生產(chǎn)水平同時(shí)回采時(shí)最大需風(fēng)量，核實(shí)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)、回風(fēng)工程及風(fēng)量是否能夠滿足全礦安全生產(chǎn)需求，對(duì)羅河鐵礦進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)多中段分區(qū)域、集中通風(fēng)研究，提高通風(fēng)系統(tǒng)礦井采區(qū)有效風(fēng)量率［1-5］。

1 通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

羅河鐵礦礦井新風(fēng)通過進(jìn)風(fēng)井、副井和措施井進(jìn)入各生產(chǎn)中段，污風(fēng)由采區(qū)回風(fēng)井集中至-455 m回風(fēng)水平，經(jīng)總回風(fēng)機(jī)站由1#、2#主回風(fēng)井排至地表。具體風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況見表1。

2 存在問題分析

根據(jù)羅河鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測(cè)數(shù)據(jù)分析。-540 m以上各水平新鮮風(fēng)流通過采區(qū)斜坡道，2#、3#采區(qū)進(jìn)風(fēng)井風(fēng)量低至12.82 m3/s，181.51 m3/s新鮮風(fēng)流直接通過-540 m水平回至回風(fēng)水平，-508 m水平實(shí)際新風(fēng)風(fēng)量為20.98 m3/s，-508 m水平及上部各生產(chǎn)水平新鮮風(fēng)流較少。各水平風(fēng)量分配不平衡，礦井有效風(fēng)量率低至58.23%，不能夠滿足各生產(chǎn)水平實(shí)際需風(fēng)量要求，造成上部工作面風(fēng)量較小、粉塵濃度超標(biāo)、工作面環(huán)境溫度過高等問題，嚴(yán)重影響羅河鐵礦井下安全生產(chǎn)［6-8］。

3 通風(fēng)技改研究

3.1 各水平需風(fēng)量

根據(jù)羅河鐵礦生產(chǎn)期通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化技改研究成果，確定礦井設(shè)計(jì)總需風(fēng)量為400 m3/s，結(jié)合羅河鐵礦2019年采掘生產(chǎn)計(jì)劃，對(duì)采掘工作面數(shù)量及分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸類，通過需風(fēng)量計(jì)算公式精確計(jì)算各生產(chǎn)水平現(xiàn)有生產(chǎn)條件下理論需風(fēng)量。各水平理論需風(fēng)量見表2。

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3.2 多中段分區(qū)

根據(jù)羅河鐵礦各生產(chǎn)水平理論需風(fēng)量的計(jì)算，利用集中簡化分區(qū)原理，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際通風(fēng)工程現(xiàn)狀，將通風(fēng)系統(tǒng)劃分為4個(gè)通風(fēng)區(qū)域，分別為-455~-470 m水平通風(fēng)區(qū)域，-508~-526 m水平通風(fēng)區(qū)域，-540 m水平通風(fēng)區(qū)域，-560 m水平及以下通風(fēng)區(qū)域。

3.3 技改方案

技改方案結(jié)合2019年羅河鐵礦通風(fēng)工程的布置及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，仍采用南、北進(jìn)風(fēng)、東部回風(fēng)的方式。

羅河鐵礦采區(qū)利用106井、102井、-540 m水平40聯(lián)巷通風(fēng)井、-508 m水平80聯(lián)巷通風(fēng)井、1#采區(qū)回風(fēng)井、8#采區(qū)回風(fēng)井和9#采區(qū)回風(fēng)井回風(fēng)，采區(qū)進(jìn)風(fēng)利用斜坡道，2#、3#、4#采區(qū)進(jìn)風(fēng)天井進(jìn)風(fēng)。進(jìn)、回風(fēng)工程能夠滿足采區(qū)總風(fēng)量需求，采用主輔聯(lián)合集中控制技術(shù)，利用現(xiàn)有進(jìn)、回風(fēng)工程對(duì)羅河鐵礦井下各生產(chǎn)中段進(jìn)行分區(qū)域、集中控制通風(fēng)技改，合理規(guī)劃各區(qū)域通風(fēng)線路、各生產(chǎn)水平風(fēng)量分配，提高采區(qū)通風(fēng)有效風(fēng)量率。

3.3.1 -455~-470 m水平通風(fēng)區(qū)域

（1）-455 m水平。新風(fēng)由4#采區(qū)進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，污風(fēng)直接回至東部回風(fēng)大巷。20聯(lián)巷設(shè)置1臺(tái)30 kW風(fēng)機(jī)，100聯(lián)巷設(shè)置1臺(tái)15 kW風(fēng)機(jī)。

（2）-470 m水平。新風(fēng)由3#采區(qū)進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入-470 m水平，污風(fēng)通過106井回至-455 m水平?；仫L(fēng)巷設(shè)置1臺(tái)15 kW風(fēng)機(jī)進(jìn)行引風(fēng)。具體通風(fēng)線路見圖1。

3.3.2 -508~-526 m水平通風(fēng)區(qū)域

（1）-508 m水平。-508 m水平北部新風(fēng)通過2#采區(qū)進(jìn)風(fēng)井和措施井進(jìn)風(fēng)，污風(fēng)通過102井回風(fēng)。102井聯(lián)巷設(shè)置1臺(tái)30 kW風(fēng)機(jī)。-508 m水平中部新風(fēng)通過50聯(lián)巷進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，污風(fēng)通過80聯(lián)巷通風(fēng)井回風(fēng)。通風(fēng)井聯(lián)巷并聯(lián)設(shè)置2臺(tái)30 kW風(fēng)機(jī)。-508 m水平南部新風(fēng)通過-516 m水平進(jìn)風(fēng)，污風(fēng)通過8#采區(qū)回風(fēng)井回風(fēng)。8#采區(qū)回風(fēng)井聯(lián)巷并聯(lián)設(shè)置2臺(tái)30 kW風(fēng)機(jī)。

（2）-515和-526 m水平。新風(fēng)通過30聯(lián)巷和50聯(lián)巷進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入，污風(fēng)由-526 m水平南部回風(fēng)天井回風(fēng)。進(jìn)風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置1臺(tái)30 kW風(fēng)機(jī)。

（3）-516 m水平。新風(fēng)通過-540 m水平115聯(lián)道上山進(jìn)風(fēng)，污風(fēng)通過8#采區(qū)回風(fēng)井回風(fēng)。

3.3.3 -540 m水平通風(fēng)區(qū)域

北部新風(fēng)通過20聯(lián)巷上山、40聯(lián)巷上山進(jìn)入，污風(fēng)通過1#采區(qū)回風(fēng)井回風(fēng)。回風(fēng)井聯(lián)巷并聯(lián)設(shè)置2臺(tái)30 kW風(fēng)機(jī)。

南部新風(fēng)通過125聯(lián)巷上山少量進(jìn)風(fēng)，污風(fēng)通過40聯(lián)巷回風(fēng)井回風(fēng)。回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置1臺(tái)30 kW風(fēng)機(jī)。

3.3.4 -560 m水平及以下通風(fēng)區(qū)域

新風(fēng)由副井和措施井進(jìn)入，一部分污風(fēng)通過運(yùn)輸水平回風(fēng)井回風(fēng)，另一部分污風(fēng)直接由2#主回風(fēng)井回風(fēng)。運(yùn)輸水平回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置1臺(tái)K45-6-№17型風(fēng)機(jī)（110 kW）。

3.3.5 溜破系統(tǒng)

新風(fēng)通過電梯井和副井進(jìn)入，污風(fēng)由破碎系統(tǒng)回風(fēng)井回風(fēng)。破碎回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置1臺(tái)K45-6-№14型風(fēng)機(jī)（45 kW）。

技改方案中30kW風(fēng)機(jī)型號(hào)為K40-6-№14，15 kW風(fēng)機(jī)型號(hào)為K40-6-№12。技改方案見圖1。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果

羅河鐵礦根據(jù)通風(fēng)技改方案組織安排施工了具體通風(fēng)工程及構(gòu)筑物，完成了大量現(xiàn)場(chǎng)工作，對(duì)井下通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了多中段分區(qū)集中通風(fēng)與管理。

通風(fēng)工程、設(shè)備和構(gòu)筑物施工結(jié)束后，2019年12月對(duì)羅河鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)效果進(jìn)行檢測(cè)，具體檢測(cè)效果見表3、表4。

根據(jù)本次通風(fēng)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，礦井總進(jìn)風(fēng)量為457.02 m3/s，總回風(fēng)量為460.72 m3/s，礦井通風(fēng)有效風(fēng)量為330.98 m3/s，礦井有效風(fēng)量率從58.23%提高到71.84%，各中段實(shí)際檢測(cè)風(fēng)量達(dá)到各生產(chǎn)中段計(jì)算理論風(fēng)量，在滿足安全生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上礦井總風(fēng)量得到了合理分配，有效避免各生產(chǎn)中段風(fēng)量分配不合理導(dǎo)致的風(fēng)量及能耗浪費(fèi)，井下通風(fēng)環(huán)境得到明顯提升。

注：“-”表示風(fēng)流流入井筒，其余為流出。

4 結(jié) 論

（1）通過多中段分區(qū)技術(shù)，將羅河鐵礦9處需風(fēng)點(diǎn)劃分為4個(gè)通風(fēng)區(qū)域，明確了各中段進(jìn)回風(fēng)線路，簡化了復(fù)雜礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，有效地降低了通風(fēng)系統(tǒng)管理難度。

（2）根據(jù)各中段工作面變化確定實(shí)際需風(fēng)量，從各生產(chǎn)中段風(fēng)量的“供需平衡”原理出發(fā)，避免了各生產(chǎn)中段實(shí)際需風(fēng)量與理論需風(fēng)量不符，造成風(fēng)量分配不合理等問題，保證了各中段回采時(shí)安全生產(chǎn)需求。

（3）技改研究方案實(shí)施后，羅河鐵礦礦井有效風(fēng)量率從58.23%提高至71.84%，保證了大部分新鮮風(fēng)流能夠有效進(jìn)入工作面，改善了工作面作業(yè)環(huán)境，大大降低了職業(yè)病危害。

（4）通過各中段采區(qū)串、并聯(lián)設(shè)置進(jìn)回風(fēng)機(jī)站，將礦井總風(fēng)量合理分配至各需風(fēng)中段，在保證礦井總風(fēng)量的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮了按需通風(fēng)的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)了現(xiàn)代化大型鐵礦按需通風(fēng)節(jié)能技術(shù)的先進(jìn)性。