桃沖礦業(yè)公司長龍山鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

李春生 王 錚 陸 明

(1.馬鋼集團礦業(yè)有限公司非煤礦山救護中隊；2.馬鋼(集團)桃沖礦業(yè)公司)

桃沖礦業(yè)公司長龍山鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

李春生1王 錚2陸 明1

(1.馬鋼集團礦業(yè)有限公司非煤礦山救護中隊；2.馬鋼(集團)桃沖礦業(yè)公司)

通過長龍山鐵礦日常通風(fēng)檢測數(shù)據(jù)分析，通風(fēng)系統(tǒng)存在漏風(fēng)嚴(yán)重、有效風(fēng)量偏低、主要生產(chǎn)區(qū)域風(fēng)量供風(fēng)不足、風(fēng)流短路等現(xiàn)象，由此提出了3種通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案。通過礦井總風(fēng)量核算、網(wǎng)絡(luò)解算分析比較了各通風(fēng)方案的系統(tǒng)裝機容量、系統(tǒng)總風(fēng)量、系統(tǒng)實耗功率、風(fēng)機通風(fēng)阻力、機站效率、經(jīng)濟效益以及優(yōu)缺點，在盡量利用現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)備及井巷工程的基礎(chǔ)上，綜合考慮采區(qū)采掘工作面布置、風(fēng)量合理分配因素以及系統(tǒng)機站設(shè)置方式和風(fēng)機性能參數(shù)，從而確定了最優(yōu)通風(fēng)方案，解決風(fēng)流短路問題，增加井下主要生產(chǎn)區(qū)域供風(fēng)，提高了有效風(fēng)量，確保井下生產(chǎn)安全。

通風(fēng)系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)解算 機站設(shè)置

長龍山鐵礦位于安徽省繁昌縣荻港鎮(zhèn)境內(nèi)，礦體呈層狀，傾向北西，傾角為25°～35°，礦體平均厚10～15 m，局部為2～5 m，最低賦存標(biāo)高為-160 m。礦體頂板巖石主要為棲霞組灰?guī)r，其巖性一般較致密；底板巖石主要是石榴石矽卡巖和棲霞組灰?guī)r，少量黃龍組白云質(zhì)灰?guī)r和五通組石英砂巖，屬硬質(zhì)巖，巖石質(zhì)量中等，穩(wěn)定性較強；區(qū)內(nèi)鐵礦體為硬質(zhì)巖類，巖石質(zhì)量好，穩(wěn)定性強。采用無底柱分段崩落采礦法。設(shè)計開采規(guī)模為50萬t/a。礦山當(dāng)前主要生產(chǎn)中段為七中段(-7～-57 m),八中段(-57～-107 m)正在進行采準(zhǔn)工程。井下生產(chǎn)系統(tǒng)獨頭巷道多，爆堆漏風(fēng)系數(shù)大，日常通風(fēng)不易管理，造成井下總風(fēng)量不足，采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重,通風(fēng)系統(tǒng)有效風(fēng)量率低。作為井下開采的重要環(huán)節(jié)之一，通風(fēng)系統(tǒng)必須進行優(yōu)化改進。

1 原通風(fēng)系統(tǒng)概況

長龍山鐵礦采用平峒、豎井和斜坡道聯(lián)合開拓方式，開拓示意見圖1，各井筒的技術(shù)特征見表1。

圖1 開拓系統(tǒng)示意

表1 井筒技術(shù)特征

原通風(fēng)系統(tǒng)采用單翼對角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。新鮮風(fēng)流由副井和+90 m運輸平硐、行人平硐進入，經(jīng)斜坡道與各中段運輸巷進入作業(yè)分層，清洗作業(yè)面后的污風(fēng)匯至各分層回風(fēng)巷，再進入中段回風(fēng)井，最后由地表回風(fēng)機站排出地表。通風(fēng)線路見圖2。

原機站設(shè)置:

(1)回風(fēng)井+200 m地表總回風(fēng)機站并聯(lián)安裝了2臺K45-4-No14風(fēng)機，功率為2×132 kW，葉片安裝角度均為30°，有風(fēng)墻形式安裝。

(2)-19.5 m水平通風(fēng)井聯(lián)巷安裝了一臺K40-8-No13風(fēng)機，功率為7.5 kW，無風(fēng)墻、無擴散器形式安裝。

(3)-32 m水平進風(fēng)井聯(lián)巷安裝了一臺K40-8-No13風(fēng)機，功率為7.5 kW，無風(fēng)墻、無擴散器形式安裝。

圖2 原通風(fēng)線路

(4)-44.5 m水平10#穿脈運輸巷安裝了一臺K40-8-No13風(fēng)機，功率為7.5 kW，無風(fēng)墻形式安裝。

(5)-57 m水平八中段回風(fēng)井聯(lián)巷安裝了一臺K40-8-No13風(fēng)機，功率為7.5 kW，有風(fēng)墻形式安裝。

(6)-57 m水平七中段回風(fēng)井聯(lián)巷安裝了一臺K40-8-No13風(fēng)機，功率為7.5 kW，無風(fēng)墻、無擴散器形式安裝。

(7)-107 m水平八中段回風(fēng)井聯(lián)巷安裝了一臺K40-8-No13風(fēng)機，功率為7.5 kW，無風(fēng)墻、無擴散器形式安裝。

2 通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問題

(1)總風(fēng)量不足，采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重。長龍山鐵礦設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為50萬t/a，年采掘總量約 63萬t/a，通過現(xiàn)場檢測，通風(fēng)系統(tǒng)礦井總回風(fēng)量為73.11 m3/s，總進風(fēng)量為33.94 m3/s，總進風(fēng)量比總回風(fēng)量少39.17 m3/s，均為礦井上部崩落區(qū)和采空區(qū)漏風(fēng)進入。

(2)通風(fēng)系統(tǒng)有效風(fēng)量率低。通風(fēng)系統(tǒng)有效風(fēng)量為33.89 m3/s，則系統(tǒng)有效風(fēng)量率為46.35%， -7 m水平以下總風(fēng)量不足,不符合《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》(GB 16423—2006)要求，規(guī)定不低于60%。

3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計

3.1 通風(fēng)系統(tǒng)方案

在盡量利用現(xiàn)有通風(fēng)設(shè)備及井巷工程的基礎(chǔ)上，綜合考慮采區(qū)采掘工作面布置、風(fēng)量合理分配因素以及系統(tǒng)機站設(shè)置方式和風(fēng)機性能參數(shù)，提出3種通風(fēng)方案。

方案Ⅰ：+200 m水平回風(fēng)井地表機站安裝的2臺K45-4-No14風(fēng)機不變，葉片安裝角度調(diào)為40°； -7 m水平安裝1臺K45-6-No20風(fēng)機，功率為250 kW，葉片安裝角度為40°，有風(fēng)墻形式安裝；-57 m水平安裝1臺K40-6-No16風(fēng)機，功率為55 kW，葉片安裝角度為32°；-107 m八中段回風(fēng)井聯(lián)巷風(fēng)機不變。見圖3。

圖3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案Ⅰ

方案Ⅱ：地表+200 m水平總回風(fēng)機站不變； -32 m水平回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置一臺K45-6-No14風(fēng)機，功率為45 kW，葉片安裝角度為40°，有風(fēng)墻形式安裝；-57 m水平回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置一臺K45-6-No18風(fēng)機，功率為160 kW，解算時按K40-6-No16風(fēng)機(功率為55 kW)解算，葉片安裝角度為40°，有風(fēng)墻形式安裝；-107 m八中段回風(fēng)井聯(lián)巷風(fēng)機不變。見圖4。

圖4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案Ⅱ

方案Ⅲ：地表+200 m水平總回風(fēng)機站不變； -32 m水平回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置一臺K45-6-No11風(fēng)機，功率為15 kW，葉片安裝角度為40°，有風(fēng)墻形式安裝；-57 m水平回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置一臺K45-6-No17風(fēng)機，功率為110 kW。葉片安裝角度為40°，有風(fēng)墻形式安裝；-107 m八中段回風(fēng)井聯(lián)巷風(fēng)機不變。見圖5。

3.2 通風(fēng)方案比較

根據(jù)礦井開采現(xiàn)狀，對井下各種類型井巷規(guī)格及作業(yè)中段布置、作業(yè)點分布、典型巷道的通風(fēng)阻力等進行了調(diào)查與數(shù)據(jù)整理，建立了井巷風(fēng)阻原始數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分支原始數(shù)據(jù)、風(fēng)機參數(shù)原始數(shù)據(jù)、機站參數(shù)原始數(shù)據(jù)等通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。對通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案進行計算機網(wǎng)絡(luò)解算[1]，結(jié)果見表2和表3。最后對各個通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案進行經(jīng)濟比較和綜合比較[2]，見表4和表5。

圖5 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案Ⅲ

表2 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案解算結(jié)果

表3 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案風(fēng)量分配 m3/s

表4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案經(jīng)濟比較

表5 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案優(yōu)缺點比較

根據(jù)上述方案的經(jīng)濟和優(yōu)缺點比較，在滿足長龍山鐵礦總風(fēng)量的要求下，結(jié)合井下通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀，確定長龍山鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案Ⅲ為最佳。

4 優(yōu)化通風(fēng)方案實施及效果

優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)仍采用單翼對角抽出式通風(fēng)。新鮮風(fēng)流由副井和+90m運輸平硐、行人平硐進入，經(jīng)斜坡道與各中段運輸巷進入作業(yè)分層，清洗作業(yè)面后，-19.5和-32m水平的污風(fēng)匯至-32m水平回風(fēng)巷進入七中段回風(fēng)井，-44.5～-107m水平各分層污風(fēng)匯至-57m水平回風(fēng)巷，進入中段回風(fēng)井，最后匯至回風(fēng)井，由 +200m地表回風(fēng)機站將污風(fēng)排出地表。根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)方案，進行計算機網(wǎng)絡(luò)模擬解算，結(jié)果見表6、表7。

表6 各井筒網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果風(fēng)量分配 m3/s

注：“+”表示風(fēng)流流入井筒，“-”表示風(fēng)流流出井筒。

表7 回風(fēng)機站工況計算機網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果

5 結(jié) 語

通過分析長龍山鐵礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，提出了3種優(yōu)化方案，并對各個方案進行模擬解算，綜合比選后，最終確定了最優(yōu)通風(fēng)系統(tǒng)方案。在-32，-57m主回風(fēng)聯(lián)巷共增設(shè)了2臺主回風(fēng)機站，使得總裝機功率為419kW，實耗功率為228.17kW，風(fēng)機平均效率為70%。通過增設(shè)機站，增加了風(fēng)量，總進風(fēng)量由原先的33.94m3/s提高到73.78m3/s，改變通風(fēng)線路，降低了風(fēng)阻，從而提高礦井通風(fēng)的效率，創(chuàng)造了良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

[1] 季現(xiàn)偉．基于三維條件的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算系統(tǒng)研究[D]．昆明：昆明理工大學(xué)，2012．

[2] 任甲澤，趙 偉，吳冷峻，等．和睦山礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案研究[J]．礦業(yè)快報，2008(8)：72-73．

2015-05-18)

李春生(1972—)，男，助理工程師，243181 安徽省馬鞍山市當(dāng)涂縣太白鎮(zhèn)。