三山島金礦新立礦區(qū)混合井溜破系統通風除塵設計

王鵬飛 王明斌 趙洪凱 周 堯 周 偉

(1．山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

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三山島金礦新立礦區(qū)混合井溜破系統通風除塵設計

王鵬飛1王明斌1趙洪凱1周 堯1周 偉2,3，4

(1．山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司；3.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；4.華唯金屬礦產資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

礦(粉)塵是礦山最主要的職業(yè)病危害因素，嚴重威脅到礦山安全生產和井下作業(yè)人員的身心健康。為此，山東黃金礦業(yè)(萊州)有限公司三山島金礦8 000 t/d深部開采礦井開展通風及監(jiān)控技術研究項目，從除塵方式的確定、需風量計算以及機械除塵風機優(yōu)選等方面，對新立礦區(qū)混合井-600 m 水平溜破系統進行除塵設計，通過技術經濟比較，形成了一套經濟合理的溜破系統機械通風除塵技術方案。

溜破系統 卸礦站 機械通風 除塵

新立礦區(qū)混合井直徑6 m，承擔井下礦石、廢石的提升，-600 m水平為混合井卸礦水平，-675 m 水平為破碎水平，-720 m水平為皮帶道水平，-784 m水平為粉礦回收水平。-600 m水平有1#～3#卸礦站，電機車卸礦或卸廢石時，礦(粉)塵揚起，環(huán)境污染嚴重，且礦(粉)塵隨-600 m混合井污染深部進風風源。礦(粉)塵含有大量游離二氧化硅，作業(yè)人員長時間接觸可能導致塵肺病甚至矽肺病[1]。為改善該水平混合井溜破系統作業(yè)環(huán)境，保證深部中段進風質量，對新立礦區(qū)混合井溜破系統進行除塵凈化設計。

1 溜破系統除塵方式

根據礦山實際情況，確定溜破系統-600 m水平以下采用機械通風除塵，即形成混合井進風，-784～-600 m水平回風井回風的通風方式。新風從盲主井進入溜破-675 m破碎水平、-720 m皮帶道水平以及-784 m粉礦回收水平，污風沿-784～-600 m水平回風井上到-600 m水平以上回風系統。-600 m水平1#、2#、3#卸礦站污風匯集到3#卸礦站以北聯巷，與-600 m水平以下污風一道回至-600 m水平以上回風系統[1]。

2 溜破系統用風點需風量計算

按排塵風速計算溜破系統各個水平地點所需風量[2]。依據《金屬礦井通風防塵設計參考資料》，選取巷道型作業(yè)地點排塵風速在0.25 m/s以上，硐室型作業(yè)地點排塵風速在0.15 m/s以上。

(1)卸礦站。-600 m水平卸礦站斷面33.6 m2，硐室型，選取排塵風速0.15 m/s，需風量為5.04 m3/s。該水平共有3個卸礦站(1#、2#卸礦石，3#卸廢石)，-600 m水平需風量為15.12 m3/s。

(2)破碎水平。-675 m破碎硐室斷面為20 m2，巷道型，選取排塵風速0.25 m/s，需風量為5.0 m3/s。

(3)皮帶道水平。-720 m皮帶道斷面為20 m2，巷道型，選取排塵風速0.25 m/s，需風量為5.0 m3/s。

(4)-784 m粉礦回收水平。斷面為5 m2，巷道型，選取排塵風速0.25 m/s，需風量為1.25 m3/s。

綜上計算，新立礦區(qū)混合井溜破系統總需風量為26.37 m3/s。考慮風量調節(jié)不及時帶來的風量不均衡因素，取風量備用系數1.35[3-4]，則溜破系統總風量為Q=35.60 m3/s。

3 溜破系統除塵方案設計

由于-600 m水平以下溜破系統回風井(S=3 m2)布置在該水平南翼端部聯巷(2#卸礦站和3#卸礦站之間)，-675，-720及-784 m水平風流上至-600 m水平后，與-600 m卸礦站通風線路匯合，因此需考慮-600 m水平以下回風量與1#～3#卸礦站回風量的合理分配問題[3]。根據現場情況，提出了2種風量分配方案，并進行技術經濟比較。

3.1 方案一

-600 m水平卸礦站及以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平污風匯集到3#卸礦站以北回風巷，污風直接引入-600 m水平以上回風系統，-600 m水平以下回風與1#～3#卸礦站回風各安裝1臺風機調節(jié)：①根據核算需風量，1#和2#卸礦站之間聯巷有風墻,安裝1臺K40-6-9風機(3 kW，風量4.2～9.1 m3/s)，解決1#卸礦站礦(粉)塵污染；②2#卸礦站東巷有風墻,安裝1臺K40-6-9風機(3 kW，風量4.2～9.1 m3/s),解決2#卸礦站礦(粉)塵污染問題；③-675～-600 m水平回風井間聯巷有風墻,安裝1臺K40-6-11風機(7.5 kW，風量7.7～16.7 m3/s),解決-600 m水平以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平礦(粉)塵污染；④根據核算，3#卸礦站東巷有風墻,安裝1臺K40-6-9風機(3 kW，風量4.2～9.1 m3/s),解決3#卸礦站礦(粉)塵污染問題。

溜破系統通風除塵共安裝4臺風機，涉及到的通風設備及構筑物投資估算見表1，溜破系統機械通風示意見圖1。

表1 方案一通風設備及構筑物投資估算

圖1 方案一溜破系統機械通風示意

3.2 方案二

-600 m水平卸礦站及以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平污風匯集到3#卸礦站以東回風巷，污風直接引入-600m水平以上回風系統，3#卸礦站以東總回風巷安裝1臺主扇風機， -600 m水平以下回風與1#～3#卸礦站回風采用調節(jié)風門調節(jié):①根據溜破系統核算總風量，3#卸礦站以東總回風巷安裝1臺主扇風機K40-6-15風機(37 kW，風量19.4～42.3 m3/s),將溜破系統礦(粉)塵污風引入-600 m 水平以上回風系統；②根據卸礦站核算需風量，1#卸礦站和2#卸礦站之間聯巷設一道調節(jié)風門，2#卸礦站東巷設一道調節(jié)風門,-675～-600 m水平回風井之間聯巷設一道調節(jié)風門，3#卸礦站東巷設一道調節(jié)風門。

方案二中溜破系統通風除塵共安裝1臺風機，裝機功率37 kW，涉及到的通風設備及構筑物投資估算見表2，溜破系統機械通風示意見圖2。

表2 方案二通風設備及構筑物投資估算

圖2 方案二溜破系統機械通風示意

3.3 方案比較

兩種方案技術經濟比較見表3。

通過對以上兩種機械通風除塵方案比較，方案一優(yōu)勢較為明顯，因此選擇方案一作為最終設計方案。即-600 m水平卸礦站及以下破碎、皮帶道、粉礦回收水平污風匯集到3#卸礦站以北聯巷，污風直接引入-600 m水平以上回風系

表3 兩種方案技術經濟比較

統，-600m水平以下(-675，-720及-784m水平)回風量分配采用調節(jié)風門控制，1#～3#卸礦站以及-600m水平以下總回風量各安裝1臺風機調節(jié)分配，能降低除塵總投資和日后運行費用，同時達到除塵的效果。

4 結 語

隨著綠色礦山建設和安全生產的規(guī)范標準化，礦(粉)塵治理日益成為礦山企業(yè)職業(yè)衛(wèi)生與安全環(huán)保工作的重點。相比除塵器除塵技術，機械通風方法對井下溜破系統除塵，能有效地稀釋礦(粉)塵濃度并將其排出地表，是礦井綜合防塵的重要措施之一。

[1] 陳開巖，礦井通風系統優(yōu)化理論及應用[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2003.

[2] 潘軍義，蔡順塑，董振民，等. 梅山鐵礦二期通風系統設計優(yōu)化[J].金屬礦山，2004(4):69-71.

[3] 朱潤生，陳繼福．通風安全技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[4] 周威明，余澄海．粉塵控制新技術[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2004，30(3)：6-8.

2016-09-23)

王鵬飛(1986—)，男，助理工程師，261400 山東省萊州市。