王大鈺 許志逞 居偉偉 謝 輝

（1.安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.南京寶地產(chǎn)城發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司；3.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

隨著礦體開采的不斷加深，大部分礦山企業(yè)為了保證生產(chǎn)活動能持續(xù)穩(wěn)定［1?2］，在正常生產(chǎn)的同時會選擇進(jìn)行擴(kuò)能基建工作，礦區(qū)前期所建成的通風(fēng)系統(tǒng)只能滿足整個礦區(qū)正常生產(chǎn)所需風(fēng)量，擴(kuò)能基建工程采準(zhǔn)階段未進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，礦山企業(yè)在現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)與擴(kuò)能通風(fēng)系統(tǒng)銜接過程中存在諸多通風(fēng)問題。擴(kuò)能基建期井下通風(fēng)所需風(fēng)量較原有通風(fēng)系統(tǒng)所需風(fēng)量有較大提升，應(yīng)對擴(kuò)能基建期采準(zhǔn)工程局部通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使原有通風(fēng)系統(tǒng)既能滿足正常生產(chǎn)的需要，又能兼顧擴(kuò)能基建期的采準(zhǔn)工程。

本研究以羅河鐵礦一期500萬t/a擴(kuò)能基建生產(chǎn)為背景，按照實(shí)際擴(kuò)能基建期采準(zhǔn)工程的需要，對局部通風(fēng)系統(tǒng)工程規(guī)格及通風(fēng)工程施工順序做出優(yōu)化調(diào)整，有效解決礦山深部開采擴(kuò)能基建期局部通風(fēng)困難的問題［3?4］。

1 礦山概況

羅河鐵礦礦區(qū)8線以東礦體主要賦存于?440~?620 m，8線以西礦體主要賦存于?500~?800 m，原設(shè)計以此勘探線為界劃分東、西采區(qū)，并以?620 m標(biāo)高為界分2期開采，一期回采東區(qū)礦體（含?500 m以上、8線附近西區(qū)部分礦體），生產(chǎn)規(guī)模為300萬t/a。一期擴(kuò)能生產(chǎn)規(guī)模為礦石500萬t/a。羅河鐵礦一期擴(kuò)能通風(fēng)系統(tǒng)采用多級機(jī)站通風(fēng)方式，副井、進(jìn)風(fēng)井主進(jìn)風(fēng)，輔助斜坡道輔助進(jìn)風(fēng)，1#和2#回風(fēng)井回風(fēng)。井下各中段生產(chǎn)時新風(fēng)由副井、進(jìn)風(fēng)井、輔助斜坡道、進(jìn)風(fēng)石門、進(jìn)風(fēng)下山、中段進(jìn)風(fēng)天井進(jìn)入生產(chǎn)中段，經(jīng)沿脈巷、穿脈巷進(jìn)入各工作面，污風(fēng)則經(jīng)回風(fēng)天井、回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、回風(fēng)石門、回風(fēng)井排出地表。

羅河鐵礦一期500萬t/a擴(kuò)能工程主要開采?620 m水平以上東、西兩區(qū)，?600 m中段已開始進(jìn)行采準(zhǔn)工程，西區(qū)西4和西5聯(lián)巷已掘進(jìn)完成，東區(qū)東5聯(lián)巷正在掘進(jìn)。隨著?600 m中段基建期主要巷道采準(zhǔn)工程的施工，局部通風(fēng)問題日漸嚴(yán)重，各獨(dú)頭掘進(jìn)工作面通風(fēng)困難，急需對?600 m中段基建期通風(fēng)問題進(jìn)行優(yōu)化。

2 -600 m中段通風(fēng)現(xiàn)狀

羅河鐵礦一期500萬t/a擴(kuò)能工程基建時，?600 m中段新鮮風(fēng)流主要通過?560 m中段進(jìn)風(fēng)下山、?600 m中段2號主進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入。污風(fēng)主要通過西1?1回風(fēng)天井（直徑為4 m，斷面積12.56 m2）、西1回風(fēng)天井（直徑為5 m，斷面積為19.63 m2）和西3回風(fēng)天井（直徑為4 m，斷面積為12.56 m2）回風(fēng)，總回風(fēng)斷面積為44.75 m2。進(jìn)、回風(fēng)工程能夠滿足基建期?600 m中段采準(zhǔn)工程通風(fēng)需求。但在實(shí)際采準(zhǔn)基建過程中，?600 m中段未形成有效通風(fēng)系統(tǒng)，按照原有通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計施工，采準(zhǔn)工程期間存在獨(dú)頭掘進(jìn)通風(fēng)問題，該階段的通風(fēng)系統(tǒng)不完善，容易出現(xiàn)以下問題：①?600 m中段回風(fēng)工程未形成，獨(dú)頭掘進(jìn)巷道局部通風(fēng)平均風(fēng)量為2.1 m3/s，多個獨(dú)頭掘進(jìn)工作面通風(fēng)困難，無法保證采掘面的正常工作；②?600 m中段基建期通風(fēng)回風(fēng)工程較多，未有效合理規(guī)劃回風(fēng)工程施工計劃，造成回風(fēng)工程施工工期較長；③在西4聯(lián)巷和東5聯(lián)巷等巷道出現(xiàn)新鮮風(fēng)流滯停，巷道內(nèi)粉塵濃度較大，能見度降低；④部分巷道出現(xiàn)污風(fēng)循環(huán)，新鮮風(fēng)流被污染。

3 基建期通風(fēng)優(yōu)化方案

3.1 局部通風(fēng)方案優(yōu)化原則

為了解決羅河鐵礦一期500萬t/a擴(kuò)能生產(chǎn)面臨局部通風(fēng)風(fēng)量不足、通風(fēng)系統(tǒng)不完善及回風(fēng)工程施工工期較長等困難，需要對基建區(qū)域的通風(fēng)方案進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化應(yīng)當(dāng)要遵循以下原則：①充分考慮掘進(jìn)機(jī)設(shè)備、采掘面的掘進(jìn)能力和巷道的水文地質(zhì)等情況［5?6］；②本次優(yōu)化方案的核心就是解決?600 m中段基建所需風(fēng)量，保證獨(dú)頭工作面擁有足夠的新鮮風(fēng)量；③在不破壞整體通風(fēng)系統(tǒng)的前提下，改變風(fēng)機(jī)型號、斷面規(guī)格及施工順序，將局部通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化；④結(jié)合綠色礦山的理念，對通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行節(jié)能改造；⑤優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)能夠滿足基建開拓的需要，同時應(yīng)當(dāng)具備良好的可靠性和穩(wěn)定性，并且易于工作人員進(jìn)行管理［7?8］。

3.2 -600 m中段通風(fēng)計劃

羅河鐵礦開采分為2個階段，第一階段主要開拓區(qū)域?yàn)?540 m中段至?455 m中段東區(qū)和?600 m中段西區(qū)，第二階段主要開拓區(qū)域?yàn)?600 m中段東、西區(qū)。本次主要優(yōu)化?600 m中段基建期通風(fēng)系統(tǒng)。

3.2.1 -600 m中段風(fēng)量分配

?600 m中段基建期主要采準(zhǔn)區(qū)域?yàn)闁|北和西北區(qū)域，新鮮風(fēng)流從2號主進(jìn)風(fēng)天井和進(jìn)風(fēng)下山流入?600 m中段，途徑各條聯(lián)巷和穿脈流經(jīng)工作面后，最終通過西1回風(fēng)天井、西1?1回風(fēng)天井和西3回風(fēng)天井流出系統(tǒng)。

根據(jù)基建期?600 m中段各區(qū)域采掘礦石量計算實(shí)際需風(fēng)量，得出?600 m水平各礦井回風(fēng)風(fēng)量分配見表1。

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3.2.2 -600 m中段獨(dú)頭巷道風(fēng)量核算

?600 m中段基建期獨(dú)頭掘進(jìn)區(qū)域?yàn)闁|北和西北區(qū)域，該區(qū)域采準(zhǔn)工程施工時面臨獨(dú)頭掘進(jìn)通風(fēng)困難問題，本次設(shè)計對東北和西北區(qū)域獨(dú)頭掘進(jìn)工作面需風(fēng)量進(jìn)行核算，具體核算風(fēng)量見表2。

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3.3 -600 m中段基建期通風(fēng)方案

根據(jù)?600 m中段基建期各回風(fēng)天井風(fēng)量分配以及獨(dú)頭巷道需風(fēng)量核算情況，為了滿足羅河鐵礦的擴(kuò)能基建計劃，解決基建期局部通風(fēng)困難時間較長、獨(dú)頭掘進(jìn)風(fēng)量過小、部分聯(lián)巷粉塵濃度過大、風(fēng)流滯停和循環(huán)風(fēng)等問題，對獨(dú)頭掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)及中段回風(fēng)工程通風(fēng)方案做出調(diào)整，使回風(fēng)工程能夠滿足基建期東北和西北區(qū)域通風(fēng)需求。

3.3.1 -600 m中段局部通風(fēng)方案

?600 m中段基建期獨(dú)頭掘進(jìn)區(qū)域?yàn)闁|北和西北區(qū)域，該區(qū)域獨(dú)頭掘進(jìn)局部通風(fēng)采用混合式。

（1）在西1?1回風(fēng)天井未施工完成前，采用800 mm膠布風(fēng)筒從?600 m中段進(jìn)風(fēng)大巷壓入新鮮風(fēng)流，壓入式局扇選用DJK50?№7型風(fēng)機(jī)（功率為2×15 kW），將新鮮風(fēng)流送入獨(dú)頭掘進(jìn)工作面，解決獨(dú)頭巷道通風(fēng)問題。污風(fēng)通過Φ800 mm膠布風(fēng)筒從工作面將污風(fēng)抽至進(jìn)風(fēng)大巷，抽出式局扇選用DJK50?№8型風(fēng)機(jī)（功率為2×30 kW）。

（2）在西1回風(fēng)天井和西3回風(fēng)天井未施工完成前，采用Φ800 mm膠布風(fēng)筒從?600 m中段西1?1回風(fēng)天井西側(cè)巷道壓入新鮮風(fēng)流，壓入式局扇選用DJK50?№7型風(fēng)機(jī)（功率為2×15 kW），將新鮮風(fēng)流送入獨(dú)頭掘進(jìn)工作面，解決獨(dú)頭巷道通風(fēng)問題。污風(fēng)通過Φ800 mm膠布風(fēng)筒從工作面將污風(fēng)抽至西1?1回風(fēng)天井，抽出式局扇選用DJK50?№8型風(fēng)機(jī)（功率為2×30 kW），通過抽出式局部通風(fēng)將污風(fēng)從獨(dú)頭工作面抽至回風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)原有通風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)。

3.3.2 -600 m中段回風(fēng)工程通風(fēng)方案

?600 m中段新鮮風(fēng)流通過?560 m中段進(jìn)風(fēng)下山、?600 m中段2號主進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入，污風(fēng)通過西1回風(fēng)天井、西1?1回風(fēng)天井和西3回風(fēng)天井通過原有通風(fēng)系統(tǒng)排至地表。具體回風(fēng)工程通風(fēng)線路見圖1。

（1）西1?1回風(fēng)天井離2號主進(jìn)風(fēng)井最近，?600 m中段基建期開拓施工時首先施工西1?1回風(fēng)天井（直徑為4 m，斷面積12.56 m2）至?540 m水平，聯(lián)巷設(shè)置2臺K40?8?№19型風(fēng)機(jī)（功率55 kW），?600 m中段基建期污風(fēng)通過西1?1回風(fēng)天井上至?540 m中段，通過原有通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)1#、2#主回風(fēng)井排至地表。

（2）東北區(qū)域采準(zhǔn)工程施工時提前施工西1回風(fēng)天井（直徑為5 m，斷面積19.63 m2），聯(lián)巷設(shè)置2臺K45?6?No19型風(fēng)機(jī)（功率200 kW），將污風(fēng)回至?455 m回風(fēng)水平，經(jīng)1#、2#主回風(fēng)井排至地表，后期可通過變頻器變頻使用。

（3）隨著?600 m中段基建期產(chǎn)量的增加，最后施工西3回風(fēng)天井（直徑為4 m，斷面積為12.56 m2），聯(lián)巷設(shè)置2臺K40?8?№19型風(fēng)機(jī)（功率為55 kW），將基建期污風(fēng)通過原有通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)1#、2#主回風(fēng)井排至地表。

3.4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)施效果

（1）通過上述方案的優(yōu)化后，對?600 m中段各回風(fēng)天井回風(fēng)量進(jìn)行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表3。

根據(jù)表3可以得出在沒有破壞原有通風(fēng)系統(tǒng)的前提下，3個回風(fēng)天井的回風(fēng)量均能夠滿足設(shè)計風(fēng)量需求，說明?600 m中段基建期通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化后總風(fēng)量得到較大改善，由數(shù)據(jù)得出回風(fēng)風(fēng)量較設(shè)計風(fēng)量增加了79.4 m3/s。

（2）局部通風(fēng)方案實(shí)施完善后，對基建期東北和西北區(qū)域獨(dú)頭掘進(jìn)巷道進(jìn)行了風(fēng)量檢測，檢測數(shù)據(jù)見表4。

根據(jù)表4可以看出，東北和西北區(qū)域掘進(jìn)巷道風(fēng)量最高達(dá)到8.43 m3/s，獨(dú)頭掘進(jìn)工作面平均風(fēng)量為8.04 m3/s，通過局部通風(fēng)方案的實(shí)施，獨(dú)頭掘進(jìn)巷道風(fēng)量從2.1 m3/s提高至8.04 m3/s，通風(fēng)環(huán)境得到了較大改善。

（3）在通風(fēng)方案優(yōu)化實(shí)施后，作業(yè)人員親測通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)路線，在東北區(qū)和西北區(qū)的重要節(jié)點(diǎn)測試風(fēng)流的方向，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流按照計劃路線運(yùn)行，未出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)現(xiàn)象。

4 結(jié) 語

（1）由于基建開拓時先施工西1?1回風(fēng)天井，使得?600 m中段早期通風(fēng)更為便利，風(fēng)流從2號主進(jìn)風(fēng)井和進(jìn)風(fēng)下山流入中段，在其余通風(fēng)巷道尚未形成時，組成了由東翼進(jìn)風(fēng)西翼回風(fēng)的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，解決了西4聯(lián)巷、東5聯(lián)巷等出現(xiàn)粉塵濃度過大、風(fēng)流滯停等問題。

（2）通過對現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)井施工順序以及風(fēng)機(jī)等通風(fēng)工程改進(jìn)和增設(shè)，將局部通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，有效解決了基建期?600 m中段局部通風(fēng)困難時間較長、獨(dú)頭掘進(jìn)風(fēng)量過小等問題，為以后類似的通風(fēng)系統(tǒng)局部優(yōu)化設(shè)計提供了一個可行的思路。