江西某金礦井下通風系統(tǒng)優(yōu)化研究

蔡長發(fā)

（中國黃金集團江西金山礦業(yè)有限公司，江西 德興 334213）

江西某金礦是一座大型地下開采礦山，伴隨著生產(chǎn)不間斷地進行，該金礦形成了多井筒、多中段、多區(qū)域的開采系統(tǒng)。為保證生產(chǎn)的穩(wěn)定，采掘工作面分布范圍廣，用風地點分散；開采向縱深發(fā)展，逐漸延伸至深部；歷史開采遺留了大量的采空區(qū)，人員無法進入。以上問題致使新鮮風流無法有效進入，污風無法及時排出，現(xiàn)有通風系統(tǒng)在通風網(wǎng)絡(luò)、通風設(shè)施及通風效果方面都存在問題。針對該礦通風系統(tǒng)存在的問題進行優(yōu)化，確保礦山安全高效生產(chǎn)[1]。

1 通風系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)有通風方式

礦井采用中央進風兩翼抽風的通風方式。中央進風井為副斜井和147斜井，以及盲斜井，回風井為兩翼東、西回風井。新鮮風流從副斜井、+147斜井、盲斜井進入各個中段，經(jīng)運輸巷道和穿脈巷道進入采場，清洗采場之后，經(jīng)過上中段穿脈巷道和運輸巷道進入東、西回風井，然后排出地表。主扇風機安裝在地表兩風井井口，其中東風井井口安裝K40-6-NO18型風機1臺，電機功率90kw；西風井井口安裝DK-10-NO27/2×200風機1臺，電機功率400kw。

1.2 通風系統(tǒng)存在的主要問題

（1）通風系統(tǒng)漏風嚴重，有效風量率偏低，工作面通風條件差。主要原因是井下大量的空區(qū)未及時密閉，通風路線不清晰，通風系統(tǒng)中的風門普遍存在未關(guān)閉或不嚴密情況。

（2）主扇運轉(zhuǎn)困難、工作效率低。東、西風井主扇都存在很大的短路風流，導致對整個通風系統(tǒng)工作的困難，同時主扇的功率因為存在短路風流而只有少部分用于系統(tǒng)通風，無法引導井下風流流動，處于不正常工作狀態(tài)。

（3）缺乏必要的通風構(gòu)筑物，缺少井下正常生產(chǎn)通風的風流控制和風量調(diào)節(jié)措施。井下作業(yè)地點較多、分布范圍大且分散，井下通風構(gòu)筑物設(shè)置不合理或管理不善，以致井下通風路線不清晰，進回風之間串聯(lián)或循環(huán)風現(xiàn)象嚴重，很難有效進行風流調(diào)控，更無法實現(xiàn)井下風量的有效調(diào)節(jié)與合理分配。

（4）井下污風串聯(lián)嚴重，部分區(qū)域空氣質(zhì)量差。由于生產(chǎn)任務(wù)重，致使同時作業(yè)中段數(shù)量多、生產(chǎn)采場數(shù)量多，各中段又未建立專用的回風道，易形成污風風流循環(huán)而無法排出。

（5）礦山管理辦法與目前的大型復雜的通風系統(tǒng)不匹配。礦井通風系統(tǒng)既是一個技術(shù)問題，也是一個管理問題，在通風系統(tǒng)可行的基礎(chǔ)上，做好管理工作，通風系統(tǒng)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用。

2 礦井通風優(yōu)化方案

2.1 通風優(yōu)化方案選取

（1）集中通風與分區(qū)通風。該金礦為多井筒、多中段、多區(qū)域的開采系統(tǒng)，上部中段遺留大量采空區(qū)，礦體埋藏較深，開采逐步向縱深發(fā)展，同時礦山主、副斜井及東、西回風井已經(jīng)形成。因此根據(jù)礦床賦存特點、礦體開采情況及現(xiàn)有井巷工程布置，采用用風段分區(qū)的全礦集中通風。

（2）進風井與回風井的布置。根據(jù)礦體賦存條件及礦山采用的開拓系統(tǒng)，礦井通風系統(tǒng)進風井與回風井的布置宜采用中央副斜井、+118m斜井和+120平硐3路進風，東風井、西風井及+147斜井（下部為泄水井）回風的混合式通風布置方式。

（3）礦井通風方案的確定。本次通風方案從全局考慮，以加強深部中段通風、實現(xiàn)多中段和多區(qū)域開采作業(yè)需求為目的，進行礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化。將通風系統(tǒng)劃分為3個部分，進風的部分定義為進風段，回風的部分定義為回風段，采場、運輸平巷、斜坡道及破碎硐室等定義為用風段。由于用風范圍較大，多中段、多區(qū)域生產(chǎn)，并且采空區(qū)分布廣泛，不同地點用風要求也不一樣，因此提出“用風段分區(qū)通風系統(tǒng)”。其中，用風段0m以上作為一個分區(qū)，從+120m平硐、+118m斜井進風，東風井與西風井回風；-155m～-40m中段的東部、西部分別作為獨立分區(qū)，新鮮風流由副斜井進入，東風井與西風井分別排出；-180m中段與-200m中段作為一個分區(qū)，由盲斜井進風，東風井與西風井回風。

運輸斜坡道與-105m破碎硐室作為一個分區(qū)，新鮮風流由副斜井、盲斜井進入斜坡道與-105m破碎硐室，經(jīng)泄水井、+147m斜井排出。

2.2 礦井通風網(wǎng)路確定

（1）中段通風網(wǎng)路確定。根據(jù)該金礦通風網(wǎng)路的實際情況，現(xiàn)有中段通風網(wǎng)路為階梯式通風網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，即上中段運輸?shù)谰S護作下中段作業(yè)專用回風道。由于礦山各中段只設(shè)計有一條中段運輸?shù)?，未建立專用回風道，中段沿脈巷道不僅是本中段各需風點的進風道，同時又是下部中段的回風道，如作業(yè)面的布置不當，易形成污風串聯(lián)。因此礦山應(yīng)對作業(yè)面的布置進行規(guī)劃，嚴格采用后退式布置作業(yè)面，在空間關(guān)系上確保上中段作業(yè)面超前下中段作業(yè)面，以形成階梯式中段通風網(wǎng)絡(luò)，避免污風串聯(lián)。

（2）采場通風。該金礦的采場主要有房柱法采場、上向水平分層充填法采場，其通風情況具體如下。①房柱法采場。房柱法回采工作面通風線路：中段沿脈運輸巷→穿脈巷道→人行材料通風井→淺孔房柱法采場→清洗工作面→采場切割上山→上中段穿脈回風巷→上中段沿脈回風巷→回風井→地表風機→排出地表。②上向水平分層充法填采場。上向水平分層充填回采工作面通風路線：中段沿脈運輸巷→分段平巷→上向水平分層充填采場→清洗工作面→采場通風上山→上中段穿脈回風巷→上中段沿脈回風巷→回風井→地表風機→排出地表。

（3）裝、卸礦硐室通風。卸礦硐室通風線路：中段運輸巷→卸礦硐室→溜井→溜井與卸壓井聯(lián)絡(luò)巷→回風卸壓井→-155m風機→主斜井→地表。裝礦硐室通風線路：-105m中段運輸巷→局扇→局扇風筒→裝礦硐室→-155m風機→主斜井→地表。

3 礦井網(wǎng)絡(luò)模擬與解算

（1）通風系統(tǒng)模擬及網(wǎng)絡(luò)解算。把各中段平面圖導入Ventsim三維通風仿真軟件，分別賦予真實高程，根據(jù)礦山生產(chǎn)實際，建立各中段之間的關(guān)系，調(diào)整巷道斷面的大小和風阻，在與實際對應(yīng)的風井、巷道的位置上安設(shè)風機，建立通風系統(tǒng)三維模型，并進行解算。通過解算各中段的進風量與回風量基本均衡，能夠滿足該礦生產(chǎn)需求。

（2）礦井通風設(shè)備。利用Ventsim三維通風仿真軟件對該礦井優(yōu)化后的通風系統(tǒng)進行模擬與解算，根據(jù)解算結(jié)果，該礦井風機分布為：東風井地表井口處—K40-6-NO18，1臺。西風井地表井口處—DK-10-NO27，1臺。-105m泄水井處—K45-4-NO10（30），1臺。-155m近東風井處—BK54-6-NO10（30），1臺。

4 結(jié)論

該金礦因同時作業(yè)中段數(shù)量多、作業(yè)點多而分散、大量采空區(qū)未及時密閉、通風構(gòu)筑物設(shè)置不合理等原因，導致礦井內(nèi)風流紊亂、漏風量大、有效風量低、主扇運轉(zhuǎn)效率低等。本次通風系統(tǒng)優(yōu)化是根據(jù)該礦通風系統(tǒng)的實際情況，通過比較選擇“用風段分區(qū)的集中通風系統(tǒng)”，該方案能有效緩解目前開采通風困難的問題，并能兼顧深部中段生產(chǎn)開拓，充分利用了井下現(xiàn)有巷道，符合該礦井下生產(chǎn)發(fā)展的實際情況。