云南大坪金礦東采區(qū)通風系統(tǒng)優(yōu)化改造研究

林榮平，楊修治，梁堯普

（紫金礦業(yè)集團股份有限公司，福建 廈門 361000）

大坪金礦位于云南省元陽縣大坪鄉(xiāng)，礦床位于哀牢山深大斷裂西側(cè)的淺變質(zhì)帶內(nèi)，哀牢山金礦帶南段，為石英脈型金礦床，礦石產(chǎn)出大量含金石英脈[1]。礦山前期民采階段使用老舊生產(chǎn)系統(tǒng)及落后工藝，后期由企業(yè)進行整合開發(fā)，礦山新、老生產(chǎn)系統(tǒng)和開采工藝存在較多的銜接不足和需要改進的地方，且隨著礦山開采深度的增加問題逐漸凸顯，威脅礦山從業(yè)人員的身體健康及生命安全，通風系統(tǒng)的優(yōu)化已成為生產(chǎn)開發(fā)迫切要求[2]。

筆者通過對礦山的細致考察及深入礦道內(nèi)詳實工作總結(jié)大坪金礦東礦區(qū)生產(chǎn)及通風系統(tǒng)的現(xiàn)狀，總結(jié)其存在的主要問題，提出改進思路及詳細的改進方案，并核算優(yōu)化后的需要通風的參數(shù)，分析風機能力與優(yōu)化后氣流方向，最后提出了詳細的改進建議。

1 礦山生產(chǎn)及通風系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 礦山生產(chǎn)系統(tǒng)

大坪金礦東礦區(qū)現(xiàn)階段開采系統(tǒng)采用平硐+盲斜井開拓，由原780平硐、826平硐及900平硐以上民采老系統(tǒng)經(jīng)過后期逐步改造建設而成，現(xiàn)有826和780生產(chǎn)中段采用平硐開拓，780平硐及以下（包括750盲中段、700盲中段、650盲中段）采用平硐+盲斜井開拓。東采區(qū)主要開發(fā)V1-2-3號礦脈和V5號脈，兩條礦脈近于平行分布，間距在300m～500m之間。780中段及以上中段采出礦石、廢渣直接由采用平硐運輸，780中段以下中段采用斜井提升至780平硐，然后由電機車運輸至780平硐外。

1.2 礦山通風系統(tǒng)

大坪金礦東采區(qū)系統(tǒng)以780平硐主巷道口為進風口，在主巷道距離硐口1600m處安裝有一臺90KW離心式風機（風量124560m3/h～234720m3/h），新鮮風流沿斜井向下至750、700和650中段，為整個系統(tǒng)提供新鮮風流，主斜井風量36.96m3/s。

各中段工作面附近均安裝有輔扇風機，在鑿巖爆破之后進行強制通風，爆破作業(yè)過程中產(chǎn)生的煙塵會隨著臨近的通風井逐級排至900廢棄平硐及以上標高廢棄民采老巷道。

780中段新鮮風流由780硐口進入，經(jīng)斜井進入以下各盲中段，為保證通風效果，在780中段74線、64線各設置有連通750盲中段的通風井，分別安裝有抽出式局扇風機，750盲中段主巷道口設置有活動式風門（750盲中段有人作業(yè)時風門常開），新鮮風流洗刷工作面后，污風經(jīng)局扇風機抽至780中段；750盲中段斜井口安裝1臺壓入式局扇風機將新鮮風流壓至700盲中段，新鮮風流洗刷工作面后，從700盲中段經(jīng)通風天井進入750盲中段，從750盲中段經(jīng)通風天井進入780中段，然后從780中段經(jīng)通風天井進入826中段，在826中段由主扇風機抽出，沿著826至900中段的上山送至900中段，最后由900硐口出地表。

2 系統(tǒng)存在的主要問題

圖1 通風系統(tǒng)現(xiàn)狀示意圖

隨著大坪金礦東采區(qū)系統(tǒng)V1-2-3號脈向深部開發(fā)，750、700中段作業(yè)面向北西方向推進，以及V5號脈獨頭長穿脈掘進和650中段的開發(fā)，現(xiàn)有系統(tǒng)通風存在的缺陷已經(jīng)日益凸顯，存在的主要問題有以下三個方面，詳見圖1。

（1）由于原老巷道（或民采巷道）存在設計缺陷，部分采掘巷道也是通風和運輸巷道，主巷道有較多空區(qū)裂隙和廢棄探礦天井，存在嚴重的漏風現(xiàn)象。750中段連通主斜井處風量14.91m3/s，750中段北沿40線處風量僅為3.24m3/s，風流損失率達到78%。750中段風流損失最主要的原因是，700中段部分廢棄探礦天井及空區(qū)貫通750中段，自斜井流通下來的密度較大的新鮮冷風會優(yōu)先隨著臨近探礦井及裂隙下到700中段，加之750中段巷道面光滑度差以及巷道彎曲加大風流阻力，新鮮風會更難以進入750中段北沿作業(yè)面。同時700中段作業(yè)面產(chǎn)生的高溫回風會隨著天井及裂隙直接進入750中段運輸平巷，污染750中段進風空氣質(zhì)量，增加750中段作業(yè)面的通風壓力。

（2）780中段V5號脈長穿脈在掘進過程中，獨頭掘進巷道無回風天井和大型通風設備，現(xiàn)長穿脈已施工近400m，依靠穿脈口的局扇風機和風筒向作業(yè)面送風，收效甚微。作業(yè)面溫度高，濕度大，施工環(huán)境惡劣，嚴重影響工程作業(yè)進度。

（3）新開發(fā)的650中段，目前回風天井較少且作業(yè)面離主斜井距離較近，作業(yè)面產(chǎn)生的高溫回風和爆破炮煙會隨著主斜井返流進入700中段，污染700中段進風空氣質(zhì)量。

3 通風優(yōu)化和改造方案

3.1 通風系統(tǒng)優(yōu)化總體思路

大坪金礦東采區(qū)系統(tǒng)整體通風系統(tǒng)存在設計缺陷，尤其是對回風缺乏處理，巷道過長，巷道彎曲、巷道斷面變化大且光滑平整度較差，其局部通風阻力及礦井通風摩擦風阻較大，導致主扇風機的利用效率較低，未能達到其有效的進風量，且井下空區(qū)過多，導致?lián)p失風量較大，進一步降低主扇風機效率。

隨著深邊部的掘進開發(fā)，新的作業(yè)面暫無成型通風系統(tǒng)可用，造成深邊部作業(yè)面溫度高，回風無處可走只能循環(huán)進入作業(yè)面的局面[3]。

東采區(qū)系統(tǒng)各盲中段北沿作業(yè)面離主斜井距離較遠，且作業(yè)面較為分散，重新建立完善的通風系統(tǒng)費時費力，成本太高礦山難以承擔，故應利用現(xiàn)有條件對通風系統(tǒng)進行梳理，適當布置通風系統(tǒng)整改工程，增加或者調(diào)整通風設備，以經(jīng)濟合理的手段獲得最高的收益，以不延誤生產(chǎn)為目的同時完成對通風系統(tǒng)的優(yōu)化整改[4-6]。

3.2 通風優(yōu)化和改造方案

礦井通風的目的在于保證礦井內(nèi)空氣新鮮，以稀釋并排出有害氣體和粉塵，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境，保證井下人員的身體健康，提高工作效率，本次按照礦井內(nèi)各點需風量來計算[7]。780平硐回采工作面風量取1m3/s，備采工作面取0.5mm3/s，主溜井卸礦硐室取2.0m3/s，V5主穿脈掘進工作面取2.50m3/s，其他類型掘進工作面取1.5m3/s，具體如表1。根據(jù)表1統(tǒng)計，全礦井需風量為Qn=30m3/s，其中，780中段需風8.5m3/s，750中段需風12m3/s，700中段需風5m3/s，650中段需風4.5m3/s?？紤]到漏風風量備用系數(shù)K，取K=1.10。則全礦總供風量Qm=30×1.10=33.00m3/s，主斜井口風量為36.96m3/s，故780平硐進風量滿足要求，無需增加平巷進風量。

圖2 通風系統(tǒng)優(yōu)化思路示意圖

表1 780系統(tǒng)需風量計算表

根據(jù)對780通風系統(tǒng)的實地調(diào)查、風量測定和分析評價，現(xiàn)針對上面提出的三個主要問題做出以下優(yōu)化整改方案，詳見圖2。

（1）針對750中段北沿作業(yè)面無新鮮風流的問題，采用“封堵為主，輔扇引流為輔”的方針。首先，對750巷道空區(qū)進行充填，原廢棄天井、空區(qū)出入口全部封堵，降低新鮮風流的損失率。其次，利用硬質(zhì)風筒架設風橋?qū)?00中段回風天井和750中段回風天井連接起來，引導700中段的高溫回風直接進入780中段，避免污染750中段空氣。最后考慮到750中段巷道過長，可以在750中段40線位置安置一臺軸流式風機，作為補償風流動力和引導風流的作用，引導新鮮風流進入750中段作業(yè)面。

（2）針對780中段V5長穿脈作業(yè)面高溫高濕的問題，采用兩臺11Kw軸流式風機串聯(lián)的方式增強抽出功率向外抽出污風，外抽風筒直接連接到780主巷道的回風天井。功率增強的串聯(lián)輔扇在抽出高溫高濕的空氣同時，作業(yè)面會形成低壓環(huán)境，主巷道新鮮空氣會主動形成風流向V5長穿脈涌入，提升作業(yè)人員舒適感。

（3）針對深部新開發(fā)的650中段產(chǎn)生回風返流的現(xiàn)象，在700～650中段斜井中部斜向下安裝一臺條狀出風口的主扇風機，開啟之后在700～650中段斜井中部制造斜向下的幕狀氣流，用于阻擋650中段回風向上返流，改變回風方向。

4 結(jié)語

隨著大坪金礦東采區(qū)系統(tǒng)向深邊部掘進和開采深度增加，走向長度增加，漏風渠道增多，通風阻力增大，作業(yè)面空氣質(zhì)量差的問題日漸嚴峻[8]。礦山本著經(jīng)濟合理的原則，以不耽誤生產(chǎn)為目的，有針對性的解決目前最迫切的通風問題，所以本次優(yōu)化整改采用分而治之、逐個擊破的思路解決了750中段作業(yè)面無風、V5長穿脈高溫好650中段回風返流的問題，對井下主要作業(yè)面的工作環(huán)境有極大的改善，溫度基本能控制在28℃以下、濕度控制在70%左右，同時本次優(yōu)化整改未花費太大代價，且取得較好成效，符合礦山經(jīng)營的經(jīng)濟理念。