攀枝花鐵礦尖山地采通風系統(tǒng)的優(yōu)化

劉松茂

（攀鋼礦業(yè)公司攀枝花鐵礦，四川 攀枝花 617000）

1 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采通風系統(tǒng)存在的問題

（1）部分通露天坑進路封堵不嚴，漏風嚴重。經(jīng)現(xiàn)場測定，井下總回風量只有129.02m3/s，但設(shè)計總回風量為278.52m3/s，主要是1300m上各分段通露天坑進路封堵不嚴漏風，受風機負壓影響，露天坑漏風現(xiàn)象將更加突出。新鮮風通過露天坑在自然風壓以及風機負壓作用下進入井下，自然風壓隨季節(jié)性變化，使得井下通風系統(tǒng)不穩(wěn)定，將造成部分巷道無風及風流逆轉(zhuǎn)，嚴重影響礦井的安全生產(chǎn)。

（2）井下缺乏風流控制輔扇和通風構(gòu)筑物。按《金屬非金屬地下礦山通風技術(shù)規(guī)范》硐室型采場最低風速不應(yīng)小于0.15m/s；巷道型采場和掘進巷道不應(yīng)小于0.25m/s，1200m中段運輸平巷截面為10.78m2，最低風量為2.69m3/s，1200m中段運輸平巷至少有三處設(shè)計風量低于2.69m3/s；礦井偏東側(cè)人行進風管纜井風流微弱；1300m～1200m中段污風沒有回風通道，無法排出地表。

（3）由于回采進路、開拓和采切掘進巷道及爆破排煙的局扇的設(shè)置不合理，因此造成風壓不足，污風排出時間長，產(chǎn)生了有害氣體，形成了污風循環(huán)的現(xiàn)象。

2 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采通風系統(tǒng)的原因分析

（1）攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采通風經(jīng)過三個不同設(shè)計單位不同時期的設(shè)計。①2009年12月尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采基建工程建設(shè)開工，針對尖山采場1300m標高以上的掛幫礦體開采區(qū)、1020m～1300m標高范圍內(nèi)的下部礦體開采區(qū)及1020m標高以下的深部開采區(qū)進行的初步設(shè)計，設(shè)計采礦規(guī)模為200萬t/a（6000t/d）。因建設(shè)資金、采礦權(quán)等原因尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采基建工程建設(shè)于2016年暫停。②2013年12中鋼集團馬鞍山礦山研究院對尖山地采掛幫礦井下通風系統(tǒng)優(yōu)化研究項目，并做了較大的優(yōu)化。③為了保證礦石供給，有效提高選礦回收指標，保證礦山部分投資效益。2019年地下開采在原初步設(shè)計的基礎(chǔ)上，針對尖山采場1200m標高至1320m標高的礦體作為一期建設(shè)進行地下開采變更設(shè)計，設(shè)計采礦規(guī)模為150萬t/a（4545t/d）。

（2）攀枝花鐵礦尖山露天采場地質(zhì)發(fā)生變化。2017年攀枝花鐵礦對露天尖山東北幫進行擴幫，造成1300m以上各分段穿脈巷道與露天坑貫穿。

（3）攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采變更通風設(shè)計中基于原初步設(shè)計中巷道全部施工完，但實際上1300及1280部分進風井、1200~1280回風天井未建設(shè)。

（4）攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采變更通風設(shè)計在原初步設(shè)計的通風設(shè)計基礎(chǔ)上，基于1300m巷道以上各進風、回風巷道的全部封堵、膠帶斜井至1200m聯(lián)道封堵、破碎回風豎井至1200m封堵、輔助豎井至1200m封堵的情況考慮，目前上述都未封閉，出現(xiàn)了嚴重竄風、漏風現(xiàn)象。

3 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采原通風設(shè)計與變更通風設(shè)計對比

3.1 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采原通風設(shè)計

（1）通風系統(tǒng)采用二級機站抽出式通風站通風方式、對角通風的井筒布置方式。一級機站1#風機（132kW）并聯(lián)設(shè)置設(shè)于1400m中段回風平巷，負責掛邦礦體采區(qū)的回風；一級機站2#～3#風機（各一臺132kW）分別設(shè)于1300m中段、1280m中段回風平巷；二級機站4#風機（30kW）設(shè)于960m破碎系統(tǒng)回風平巷，負責破碎系統(tǒng)通風，二級機站5#風機設(shè)于全礦總回風豎井口，負責中段及采場總回風，5#風機（3臺250KW）并聯(lián)作業(yè)。

（2）主進風巷道為：主斜坡道、輔助豎井、膠帶斜井、采場進風井等。

（3）主要回風巷道為：卸載站回風平巷、破碎系統(tǒng)回風井、總回風豎井等。

3.2 攀枝花鐵礦尖山地采變更通風設(shè)計

（1）通風系統(tǒng)采用一級機站抽出式通風站通風方式、對角通風的井筒布置方式。開采1200m中段的礦體時，在總回風豎井坑口并聯(lián)設(shè)置3臺250KW的風機，作為主要回風；在破碎回風井1200m回風聯(lián)道處安裝一臺30KW的輔扇風機，使井底水倉及泵房、變電所等形成獨立的回風方式；在5#膠帶斜井處安裝一臺18.5KW的輔扇來解決井下卸載硐室的通風需求。

表1 1200m以下及1300以上需設(shè)置的封堵部位點

（2）主進風巷道為：輔助豎井、輔助斜坡道、膠帶斜井及密蘭平硐。

（3）主回風巷道為：總回風豎井、破碎回風豎井及5#膠帶斜井。

4 攀枝花鐵礦尖山地采變更通風系統(tǒng)的優(yōu)化

為了確保礦井通風系統(tǒng)達到安全、可靠、高效、節(jié)能的工作狀態(tài)，通過對各分段未設(shè)置通風構(gòu)筑物及未施工通風巷道進行逐點分析優(yōu)化，來解決變更通風設(shè)計中通風系統(tǒng)存在的問題。（見圖1）。

圖1 攀枝花鐵礦尖山地采變更通風設(shè)計解算示意圖

（1）通過對攀枝花鐵礦尖山采場露天轉(zhuǎn)地下開采通風現(xiàn)狀分析。①1340m分段以上新風主要由1340m分段與露天坑相貫通的回采進路和1320m礦石平硐和廢石平硐進風。新鮮風流通過人行進風天井、人行管纜進風天井進入1380m和1360m分段。風流通過采場后由采區(qū)斜坡道和采區(qū)回風天井回到1380m總回風巷，再排到總回風豎井，最后由總回風豎井排出地表。②1340m以下1320m和1300m分段主要由主要由1320m礦石平硐和廢石平硐、輔助豎井和運礦斜坡道進風，污風通過1300m回風巷匯入總回風豎井，由總回風豎井排出地表。③深部1300m以下開拓工程新鮮風流主要由輔助豎井、斜坡道和膠帶斜井進入。新鮮風流經(jīng)過各個作業(yè)面以后，由端部回風井上排至1280m回風平巷，再匯入總回風豎井，由總回風豎井排出地表。

因此，為滿足變更通風設(shè)計通風系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算，1200m以下及1300m以上各分段需設(shè)置的通風構(gòu)筑物（見表1），共需9個封堵，4個風門。

（2）1300m及1280m部分進風井、1200~1280回風天井未開拓，1300m～1200m中段污風沒有回風通道，可以在1300m沿脈運輸平巷靠1300~1380人行進風天井設(shè)置輔扇控制風量分配。在正式生產(chǎn)后通過檢測，可適當恢復1300m回風巷2#風機一級站。增大通風量，最后優(yōu)化后的通風系統(tǒng)變?yōu)樽枇π?、風回路程短且易于控制的礦井通風系統(tǒng)。

（3）嚴格要求對回采進路、開拓和采切掘進巷道及爆破排煙產(chǎn)生的污風有效的處理。合理布置局扇，局扇需配（風量3.0～5.2m3/s，電機功率11kW）并配備1000m的阻燃風筒。當采用壓入式通風時，吸風口應(yīng)設(shè)在貫穿風流巷道的上風側(cè)，距離獨頭巷道口不得小于10m；采用抽出式通風時，排風口應(yīng)設(shè)在貫穿風流巷道的下風側(cè)，距離獨頭巷道口不得小于10m。

（4）建立完善通風系統(tǒng)技術(shù)管理。通風系統(tǒng)本身就要精細管理，加強人員的培訓，建立建全各項標準，比如：對爆破排煙、回采進路、開拓和采切掘進巷道、無軌設(shè)備安裝尾氣凈化裝置并建立規(guī)范的制度。完善通風檢測管理系統(tǒng)。盡可能的在技術(shù)及環(huán)境上減少對整個系統(tǒng)的影響。

5 結(jié)束語

地下開采的通風技術(shù)決定了企業(yè)的安全、穩(wěn)定、高效生產(chǎn)。通過運用經(jīng)濟、安全和有效的通風技術(shù)，給井下作業(yè)環(huán)境提供充足的新鮮氣流，有力的減輕井下環(huán)境中有害氣體對操作人員的健康構(gòu)成的威脅，使井下的環(huán)境得到一定的改善，從而形成一個舒適、健康的作業(yè)環(huán)境。這有利于提高操作人員的生產(chǎn)效率，保證井下工作的員工的安全健康利益。