廣西某礦開采中后期通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造的實踐

黃世頂++石乃敏

【摘 要】通過對某礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀分析和通風(fēng)參數(shù)的測定，確認(rèn)該礦井下通風(fēng)系統(tǒng)存在通風(fēng)線路長、風(fēng)流紊亂、漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致深部風(fēng)量偏小，通風(fēng)效果差，氣溫偏高等問題；根據(jù)該礦的實際，提出了改善礦山通風(fēng)狀況的優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、加強通風(fēng)技術(shù)管理等措施方案。通過實踐，礦井通風(fēng)達(dá)到了安全生產(chǎn)要求。

【關(guān)鍵詞】礦井通風(fēng) 優(yōu)化改造 安全管理

廣西某礦始建于1985年，設(shè)計生產(chǎn)能力為10萬t/a，是一個集鉛、鋅、銻、銀多金屬礦床。目前采掘工作在10m標(biāo)高以下，開采深度330m，該礦采用平硐、斜井與盲斜井聯(lián)合開拓，用普通淺孔留礦法采礦，礦房長度一般為30～50m。目前該礦已進(jìn)入中后期開采，隨著采區(qū)的擴(kuò)展、延深和采空區(qū)范圍的擴(kuò)大，巷道增加，設(shè)施增多，礦山地壓增大，井下溫度升高，巷道失修，井下工作點多，人員分散等因素的影響，造成礦井網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，通風(fēng)阻力增加，通風(fēng)難度加大，管理困難。本文以廣西某礦為例，分析了金屬礦山中后期礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全運行中存在的主要問題，并提出相應(yīng)技術(shù)和管理措施，對降低礦山成本、減少礦山安全事故發(fā)生、保障礦山生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，具有現(xiàn)實意義。

1 原通風(fēng)系統(tǒng)及存在的問題

1.1 原通風(fēng)系統(tǒng)

在該礦原通風(fēng)系統(tǒng)中，新鮮風(fēng)流是從東面的250中段斜井口（3#斜井）、173-4#洞井口、慧榮井口（5#斜井）、180中段井口（6#斜井）以及365-2#洞進(jìn)入井下，污風(fēng)從北西面的拉丹回風(fēng)斜井排出。拉丹回風(fēng)斜井口安裝有55千瓦的風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，這樣就形成分區(qū)進(jìn)風(fēng)集中回風(fēng)的側(cè)翼對角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。

250中段經(jīng)三級斜井現(xiàn)已經(jīng)開采到220m水平；173-4#洞經(jīng)三級斜井現(xiàn)已經(jīng)開采到245m水平；180中段一級斜井底220m水平幾條主巷，用來往慧榮井通新鮮風(fēng)流以及回接底部30m水平污風(fēng)，使污風(fēng)排往拉丹主回風(fēng)巷；慧榮井現(xiàn)已開采到10m水平，采場分布在10m水平與190m水平；365-2#洞現(xiàn)正在開采320m水平礦脈。

1.2 存在的問題

該礦經(jīng)過30多年的開采，井下的通風(fēng)回路變得長而復(fù)雜，風(fēng)量分配不合理，180中段10m水平的采掘工作面風(fēng)量不足，通風(fēng)效果差。經(jīng)過對原通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)查分析，主要存在以下問題：

1.2.1 自然通風(fēng)無法滿足生產(chǎn)要求

在開采淺部礦體時，主要依靠自然通風(fēng)，自然通風(fēng)起到重要作用。但開采埋深較大的礦體時，自然通風(fēng)并不能滿足采礦生產(chǎn)的要求，井下無風(fēng)作業(yè)或風(fēng)量不足，粉塵和有害氣體濃度超標(biāo)，形成污風(fēng)循環(huán)。該礦采用自然通風(fēng)，原設(shè)計新鮮風(fēng)流由3#、6#提升斜井口（標(biāo)高分別為343.09m/350.75m）和5#人行天井井口（標(biāo)高350.7m）經(jīng)各級斜井進(jìn)入各個中段的用風(fēng)地點，污風(fēng)經(jīng)中段回風(fēng)天井、上中段回風(fēng)巷，再從回風(fēng)斜井口（標(biāo)高362.94m）排出地表。礦井自然風(fēng)壓僅為36Pa，實際上，在開采深部礦體時，自然通風(fēng)無能為力。其主要原因是礦山經(jīng)過30多年開采，通達(dá)地表的采空區(qū)和塌陷區(qū)與井下巷道溝通后，自然風(fēng)壓對通風(fēng)系統(tǒng)的干擾嚴(yán)重，使井下通風(fēng)條件惡化。

1.2.2 通風(fēng)系統(tǒng)紊亂，漏風(fēng)嚴(yán)重

礦山開采進(jìn)入中后期后，開采深度增大，通風(fēng)路線延長，作業(yè)點多，采空區(qū)多，廢舊巷道多，很多巷道相繼貫通，風(fēng)流調(diào)節(jié)困難，通風(fēng)系統(tǒng)紊亂。有些空區(qū)及巷道沒有封閉或者是密閉不好，井下通風(fēng)構(gòu)筑物年久失修，都會消耗通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量，有些地方新鮮風(fēng)流未經(jīng)用風(fēng)地點就從回風(fēng)巷排出，造成漏風(fēng)嚴(yán)重。經(jīng)測定，該礦井有效風(fēng)量率53.23%，低于85%的要求，外部漏風(fēng)率為30.16%，高于15%的要求。

1.2.3 巷道布置不盡合理，通風(fēng)線路長

從60m水平往下布置3條斜井，巷道布置不盡合理，造成通風(fēng)線路過長，風(fēng)量分配不科學(xué)，通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜。

1.2.4 井下溫度高，濕度大

因礦井通風(fēng)質(zhì)量差，風(fēng)量小，風(fēng)壓低，井下機(jī)器設(shè)備與設(shè)施排放熱量增加，使井下溫度大部分都超過安全生產(chǎn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值以上，局部氣溫高達(dá)350C，井下相對濕度達(dá)90%，大大降低勞動生產(chǎn)率，嚴(yán)重傷害工人身體健康，難以保證井下安全生產(chǎn)。

1.2.5 風(fēng)機(jī)能耗高，輔扇多，通風(fēng)成本大

井下使用大量的局部通風(fēng)機(jī)，通風(fēng)用電量高，成本增加，同時也加大了通風(fēng)安全管理人員的勞動強度，浪費了大量的人力物力。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)效率僅40%左右，比設(shè)計的風(fēng)機(jī)效率降低一半以上，通風(fēng)能耗約占礦井總能耗的50%，通風(fēng)電費約占通風(fēng)能耗的80%。

1.2.6 安全事故隱患增加

由于礦井風(fēng)量小、風(fēng)壓低，導(dǎo)致井下作業(yè)環(huán)境惡劣，有的作業(yè)面基本無風(fēng)，嚴(yán)重缺氧，更不能排塵，井下通風(fēng)質(zhì)量差，中毒窒息的安全隱患越來越大。該礦自建礦以來，礦井曾發(fā)生多起傷亡事故，主要發(fā)生在中后期開采時期，其主要原因是井下空氣濕度大，空氣質(zhì)量差，作業(yè)環(huán)境惡劣，井下工人容易疲勞困乏。

2 井下通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)改造措施

針對原通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，對井下生產(chǎn)情況和采空區(qū)及廢巷進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，原來的通風(fēng)系統(tǒng)只有拉丹回風(fēng)斜井來排出污風(fēng)，250中段、173-4#洞、180中段以及365-2#洞的供風(fēng)量均達(dá)到了生產(chǎn)的要求。只有慧榮井由于開采較深、風(fēng)路較長、需風(fēng)的地方多和漏風(fēng)等因素，造成進(jìn)風(fēng)量難以滿足生產(chǎn)要求，現(xiàn)采取以下技術(shù)改造措施：

2.1 降低風(fēng)阻，縮短回風(fēng)線路

采取措施降低沿途風(fēng)路的風(fēng)阻，優(yōu)先采用刷大井巷斷面、清除井巷內(nèi)堆積物等技術(shù)措施。在120～160m水平之間新掘進(jìn)60m長的回風(fēng)天井和在250中段西面補掘進(jìn)40m總回風(fēng)巷，以縮短回風(fēng)線路總長度。

2.2 優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

礦井進(jìn)入中后期后，通風(fēng)系統(tǒng)不再像前期那樣簡單，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變?yōu)閺?fù)雜，為降低風(fēng)阻、封堵漏風(fēng)、縮短回風(fēng)線路，該礦加強通風(fēng)管理，及時修復(fù)巷道，密閉風(fēng)路沿途還未封閉的舊采場、廢巷道，以減少漏風(fēng)。在各中段回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷、采場天井等適當(dāng)?shù)攸c，安裝風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)扇等通風(fēng)設(shè)施。其主要措施有：（1）在180中段217m水平往北的兩平巷中各增設(shè)一道風(fēng)門，用來防止新鮮風(fēng)流在217m水平直接回流至180中段的回風(fēng)巷中；（2）在慧榮二級斜井井底車場（60m水平）增設(shè)兩道風(fēng)門，用來防止新鮮風(fēng)流經(jīng)30m水平斜井、30m水平舊采場和通風(fēng)天井又回流至60m水平；（3）在慧榮井10m水平北面通30m水平的通風(fēng)斜井底的巷道中增設(shè)一道風(fēng)門，用來控制新鮮風(fēng)流向10m北面采場供風(fēng)；（4）對180中段220m水平302線與300線之間往北的舊巷道處進(jìn)行封閉，以防止下面的190采場新鮮風(fēng)直接回流220m的回風(fēng)巷；（5）封閉60m水平東面聯(lián)通30m水平的舊巷；（6）封閉與60m水平東面6#脈舊采空區(qū)；（7）封閉60m水平59#脈的舊采空區(qū)；（8）250中段回風(fēng)巷的風(fēng)門安裝調(diào)節(jié)風(fēng)窗，以控制風(fēng)量；9）173-4#洞的風(fēng)門要封閉好，以減少漏風(fēng)。

2.3 優(yōu)化局部通風(fēng)，降低通風(fēng)成本

局部通風(fēng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的一個重要組成部分，局部通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化，必須符合“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)規(guī)范”的原則，應(yīng)因地制宜，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，以便最經(jīng)濟(jì)地完成通風(fēng)任務(wù)。該礦取消了各個工作面增壓用的原局部通風(fēng)機(jī)，在217m水平西回風(fēng)巷增設(shè)22kW局部通風(fēng)機(jī)一臺，增加深部通風(fēng)負(fù)壓，減少局部風(fēng)機(jī)用量，降低了通風(fēng)成本。

2.4 加強通風(fēng)技術(shù)管理

健全礦山通風(fēng)安全計算機(jī)輔助設(shè)計和決策系統(tǒng)，使用計算機(jī)管理通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，對礦井漏風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)量、阻力、風(fēng)機(jī)性能參數(shù)等現(xiàn)場監(jiān)測與分析，并根據(jù)礦井生產(chǎn)過程中所能獲得的最新情況，如用風(fēng)地點、風(fēng)流方向、通風(fēng)設(shè)施位置等基本信息進(jìn)行適時更新，及時掌握安全信息，科學(xué)預(yù)警礦山安全隱患，預(yù)防、控制、減少甚至避免事故的發(fā)生。

2.5 加強礦井通風(fēng)日常管理

加強礦井通風(fēng)機(jī)日常維護(hù)，認(rèn)真檢查每一個部位、每一個部件；做好經(jīng)常性檢查試驗，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報，及時處理，對每一次檢查還應(yīng)全面記錄，按規(guī)定及時測定風(fēng)機(jī)性能曲線，掌握風(fēng)機(jī)性能狀況；針對礦井通風(fēng)狀況，有計劃地定期對通風(fēng)系統(tǒng)及網(wǎng)路進(jìn)行測定，包括礦井通風(fēng)阻力、風(fēng)壓、風(fēng)量等通風(fēng)技術(shù)參數(shù)測定和風(fēng)機(jī)性能參數(shù)、風(fēng)筒參數(shù)的測定。

3 優(yōu)化改造后的通風(fēng)效果

通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化改造后，井下通風(fēng)狀況得到了大大的改善，風(fēng)流風(fēng)量也得到了合理的分配。經(jīng)過實測，礦井的有效風(fēng)量率達(dá)到60%以上的要求，風(fēng)機(jī)效率達(dá)到了70%以上，作業(yè)面溫度降到28℃以下，入風(fēng)區(qū)域和作業(yè)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了穩(wěn)定的入風(fēng)。

新通風(fēng)系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)量達(dá)到32.02m3/s，其中250中段斜井口入風(fēng)6.3m3/s，173-4#洞井口入風(fēng)4.85m3/s，慧榮井口入風(fēng)10.12 m3/s，180中段主斜井入風(fēng)7.24 m3/s，365-2#洞井口入風(fēng)3.55 m3/s。而進(jìn)入到各個工作面、各需風(fēng)硐室的總風(fēng)量大約為21m3/s，拉丹風(fēng)機(jī)總回風(fēng)量29.0 m3/s，通風(fēng)系統(tǒng)的有效風(fēng)量率達(dá)到72.4%?，F(xiàn)通風(fēng)已經(jīng)能夠滿足安全生產(chǎn)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張國樞.通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.

[2]何馳.某有色金屬礦山井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造[J].工程設(shè)計與研究，2011，130（6）：11～14.

[3]任甲澤.礦井通風(fēng)優(yōu)化及多級機(jī)站技術(shù)的推廣[J].金屬礦山，2008（1）：148-150.

[4]王波，陳喜山，陳寶智.利用井下采空區(qū)通風(fēng)的實踐[J].黃金，2008，29（1）：30～33.