郁富林

（江西滸坑鎢業(yè)有限公司，江西 吉安 343205）

隨著地表礦產(chǎn)資源的日益減少，礦井深部開采已成為必然趨勢(shì)，然而隨著礦井生產(chǎn)重心的下移，原有通風(fēng)系統(tǒng)的合理性將受到破壞，礦井通風(fēng)系統(tǒng)必須不斷完善，以改善通風(fēng)效果[1-2]。由于歷史原因，部分金屬礦山在轉(zhuǎn)向深部開采的過程中面臨著通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)越來越困難、采掘工作面上供風(fēng)量不足等問題，嚴(yán)重威脅了作業(yè)人員的生命健康，綜上所屬，隨著開采向深部推進(jìn)，開展礦井通風(fēng)優(yōu)化具有重要意義[3-5]。本次研究針對(duì)某鎢礦井下通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以提高井下通風(fēng)效率。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

采掘重心往下推進(jìn)過程中，由于深部礦脈整體向西南方向偏移，導(dǎo)致下部通風(fēng)系統(tǒng)與現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在錯(cuò)位，同時(shí)由于盜采通風(fēng)系統(tǒng)遭到不同程度的破壞，基于現(xiàn)場調(diào)查、測(cè)定，發(fā)現(xiàn)該通風(fēng)系統(tǒng)主要存在以下問題。①井下風(fēng)量不足，主扇風(fēng)機(jī)與井下通風(fēng)風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不匹配，風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)功率偏低，井下通風(fēng)阻力較大；②風(fēng)量分配不均，部分中段出現(xiàn)風(fēng)流停止甚至出現(xiàn)風(fēng)流反向；③通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不完善，多數(shù)中段回風(fēng)巷道不完整，利用部分沿脈巷道作為回風(fēng)道；④通風(fēng)構(gòu)筑物不健全，采空區(qū)、風(fēng)機(jī)機(jī)站、部分天井漏風(fēng)嚴(yán)重，沖刷作業(yè)面新鮮風(fēng)量不足。

2 礦井通風(fēng)優(yōu)化方案

目前井下主要作業(yè)中段為-60m、-110m和-160m三個(gè)中段，為通風(fēng)主要中段，優(yōu)化考慮上部中段低品位礦回收作業(yè)，并兼顧未來-160m中段以下礦體開采時(shí)的通風(fēng)，需風(fēng)量Q=59.3m3/s

在滿足通風(fēng)要求的前提下，盡可能利用已有的通風(fēng)井巷，控制專用通風(fēng)井巷的工程量。以形成運(yùn)行穩(wěn)定可靠、管理方便的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。針對(duì)該鎢礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題，設(shè)計(jì)選用了下列兩種可行的通風(fēng)方案。

2.1 技術(shù)方案一

方案設(shè)計(jì)思路：在梳理原有的上部通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，新掘進(jìn)289m中段161穿至410m水平運(yùn)輸巷通風(fēng)斜井，優(yōu)化機(jī)站設(shè)置并完善通風(fēng)構(gòu)筑物，改進(jìn)通風(fēng)效果。

2.1.1 優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)巷道

（1）新掘+289m中段至410水平斜井，-60m中段307穿至-10m中段308穿通風(fēng)井，并梳理西區(qū)+190m中段至+289m中段主回風(fēng)井和回風(fēng)巷，清理風(fēng)井和回風(fēng)巷內(nèi)垮落廢石、積水等，形成有效的通風(fēng)回路。新掘進(jìn)通風(fēng)井?dāng)嗝嬉姳?。

表1 通風(fēng)井?dāng)嗝?/p>

（2）刷大部分風(fēng)井?dāng)嗝?，具體見表2。

表2 斷面刷大位置

（3）貫通-110m中段304副穿30沿與305穿風(fēng)井，在-110m中段304副穿30沿處掘進(jìn)風(fēng)橋與305穿貫通，服務(wù)-110m中段304穿、304副穿和303穿回風(fēng)；考慮未來-160m以下中段通風(fēng)，另掘新風(fēng)井，或者在-160m中段掘回風(fēng)道，-160m下部中段污風(fēng)排到-160m中段回風(fēng)巷道，然后集中排向上部風(fēng)井。具體位置見表3。

表3 掘進(jìn)位置

（4）針對(duì)-110m和-160m兩中段東區(qū)通風(fēng)，方法一：利用原有的東區(qū)-60m中段至290m通風(fēng)井，在-110m中段東端新掘貫通-60m中段通風(fēng)井，排出污風(fēng)；方法二：在不掘進(jìn)通風(fēng)井時(shí)，安裝輔扇，將東區(qū)的污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)道排到本中段西端風(fēng)井，嚴(yán)格按照后退式回采順序，避免污風(fēng)串聯(lián)。

2.1.2 優(yōu)化通風(fēng)機(jī)站設(shè)置和主扇選型

西區(qū)風(fēng)井作為深部中段的主要回風(fēng)井，機(jī)站設(shè)置盡量放在西區(qū)接近深部中段，結(jié)合礦井風(fēng)量和全礦風(fēng)阻，考慮原有風(fēng)機(jī)型號(hào)FS150-52.5(K40-4-NO.14)風(fēng)量和風(fēng)壓，在主回風(fēng)路上-10m中段回風(fēng)巷增設(shè)DK40-6-NO.18（90＊2kW）風(fēng)機(jī)。

2.1.3 通風(fēng)構(gòu)筑物及其他措施

強(qiáng)化井下通風(fēng)構(gòu)筑物管理，能夠有效進(jìn)行井下風(fēng)流調(diào)控，使得新鮮風(fēng)流最大程度沖刷工作面，滿足排煙、排塵需要，主要有以下措施：

（1）加強(qiáng)風(fēng)機(jī)硐室門和風(fēng)機(jī)自身的密閉，控制風(fēng)機(jī)硐室漏風(fēng)、降低風(fēng)機(jī)內(nèi)部風(fēng)量循環(huán)等，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。

（2）西區(qū)40m及以上中段主風(fēng)井石門增設(shè)風(fēng)墻，防止漏風(fēng)。+90m及以上中段2#副井完善密閉風(fēng)門。

（3）回采結(jié)束中段增設(shè)密閉風(fēng)門、密閉風(fēng)墻等構(gòu)筑物，并加強(qiáng)通風(fēng)構(gòu)筑物管理。

（4）加強(qiáng)深部中段作業(yè)管理，未作業(yè)的穿脈應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)密閉，并加強(qiáng)構(gòu)筑物管理。

（5）-10m中段回風(fēng)巷作為深部中段主要集中回風(fēng)巷道，清理回風(fēng)巷風(fēng)墻，回采結(jié)束的漏斗，形成雙回路通風(fēng)，降低通風(fēng)阻力。

2.2 技術(shù)方案二

考慮原有回風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)線路較長，主回風(fēng)井布置在穿脈內(nèi)或穿脈間，容易造成風(fēng)流短路，部分中段風(fēng)井受破壞較嚴(yán)重，恢復(fù)耗時(shí)耗材，同時(shí)289m中段回風(fēng)巷道較長且部分在采空區(qū)內(nèi)，風(fēng)流管理較為困難?；谏鲜鼍聦?shí)際情形，提出新掘通風(fēng)井，風(fēng)井布置位置考慮未來開拓中段布置情況，由深部中段貫通到地表，采用對(duì)角抽出式通風(fēng)方式，降低通風(fēng)線路長度，簡化整體通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，有效改善深部通風(fēng)。

2.2.1 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

考慮整個(gè)深部中段礦脈整體向西南方向偏移，上部中段與深部中段錯(cuò)位較大，考慮原有風(fēng)井?dāng)嗝娌蛔愕榷嘁蛩厍闆r，規(guī)劃一條新風(fēng)井能有效解決未來通風(fēng)難題，措施如下。

（1）西部掘進(jìn)新風(fēng)井：基于目前考慮可在-160m中段309穿脈往西附近掘進(jìn)直徑3米的回風(fēng)井至地表，作為深部的獨(dú)立回風(fēng)井，減少回風(fēng)線路長度，降低通風(fēng)阻力，有效提高深部進(jìn)風(fēng)量，根本上解決目前深部中段新鮮風(fēng)不足，風(fēng)流調(diào)節(jié)困難問題。

（2）深部部分中段掘回風(fēng)道和回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道：深部-160m中段和-60m中段掘新的回風(fēng)道；-110m要貫通回風(fēng)道；-60m、-110m和-160m中段掘回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道。

2.2.2 優(yōu)化通風(fēng)動(dòng)力系統(tǒng)

（1）將型號(hào)DK40-6-NO18主扇安裝在新掘進(jìn)的深部專用風(fēng)井地表口，作為全礦主扇，形成主輔扇聯(lián)合通風(fēng)方式。

（2）優(yōu)化輔扇位置，在深部中段回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道安裝15kW型號(hào)K40-6-NO12輔扇，輔助深部中段風(fēng)流分配。

（3）恢復(fù)東區(qū)190m中段風(fēng)機(jī)，東區(qū)在殘采作業(yè)時(shí)，適當(dāng)開啟風(fēng)機(jī)。

（4）140m中段、-10m中段和90m中段機(jī)站風(fēng)機(jī)撤銷。

2.2.3 完善通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)置及管理

（1）結(jié)合礦山作業(yè)現(xiàn)狀特點(diǎn)，在通風(fēng)網(wǎng)路中安設(shè)有效的通風(fēng)構(gòu)筑物，以調(diào)控好井下通風(fēng)效果。

（2）對(duì)上部中段空?qǐng)鲞M(jìn)行密閉。

（3）加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)構(gòu)筑物的管理，尤其是關(guān)鍵分風(fēng)點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整相關(guān)構(gòu)筑物開、閉狀態(tài)。

3 礦井通風(fēng)方案比選

3.1 實(shí)施工期

技術(shù)方案一和技術(shù)方案二，基于礦山當(dāng)前具備的技術(shù)條件，都具有可操作性。技術(shù)方案一施工難度小、工期短，技術(shù)方案二施工難度大、工較長，具體方案主要措施對(duì)比見表4。

表4 技術(shù)方案對(duì)比

3.2 工程量

技術(shù)方案實(shí)施措施不同，工程量不一樣，經(jīng)濟(jì)投入有差異，見表5。

表5 工程量比較

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，技術(shù)方案一設(shè)計(jì)刷大斷面，施工復(fù)雜，影響正常生產(chǎn)作業(yè)，技術(shù)方案二工程量大。

3.3 投資費(fèi)用

兩方案初期投資費(fèi)用見表6，技術(shù)方案二中設(shè)計(jì)新掘進(jìn)通風(fēng)井，回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道，初期投資最大。

表6 初期投資費(fèi)用

后期通風(fēng)費(fèi)用根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況計(jì)算，井下每天供通風(fēng)時(shí)間約10小時(shí)，電費(fèi)0.6元/kw，一年使用約330天，兩方案均為53.46萬元。

3.4 方案優(yōu)選

通過方案工期長短、工程量和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，發(fā)現(xiàn)方案一投資最少、掘進(jìn)工程量相對(duì)少，但技術(shù)方案一由于需要恢復(fù)上部中段破壞嚴(yán)重的主回風(fēng)井，清渣工作量較大。技術(shù)方案二雖能兼顧未來深部通風(fēng)，但資金投入較大。綜合考慮多方因素考慮，選用方案一進(jìn)行礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造，方案能在有效資金基礎(chǔ)下，盡量減少對(duì)生產(chǎn)影響，能盡快、盡早恢復(fù)當(dāng)下通風(fēng)系統(tǒng)，滿足當(dāng)下通風(fēng)需求。

4 結(jié)論

（1）通過對(duì)某鎢礦井通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)查與測(cè)定，明確該礦的通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，在對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后，發(fā)現(xiàn)其存在著通風(fēng)動(dòng)力不足、通風(fēng)構(gòu)筑物與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不完善等問題。

（2）對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)提出了兩種技術(shù)方案，并從工期、工程量、經(jīng)濟(jì)性對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)選，最終選擇技術(shù)方案一作施工方案。

（3）礦井通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不是一勞永逸的，隨著礦山開采的變化，當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足安全生產(chǎn)的需要時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造。