阿爾哈達(dá)礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)改造實(shí)踐

柏 楊，趙學(xué)平

（錫林郭勒盟山金阿爾哈達(dá)礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 錫林郭勒 026323）

礦井通風(fēng)是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其在向井下作業(yè)場(chǎng)地提供新鮮的空氣、稀釋粉塵及有害物質(zhì)的同時(shí)也釋放出多余的熱量，有效降低熱害，能很好的提高井下工作環(huán)境，一旦通風(fēng)不足，則會(huì)引發(fā)爆炸、火災(zāi)、粉塵、高溫等災(zāi)害。由此可見(jiàn)，良好的通風(fēng)系統(tǒng)是保障礦下安全生產(chǎn)，提高企業(yè)效益、確保企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，必須予以重視。

1 關(guān)項(xiàng)目概況

阿爾哈達(dá)礦區(qū)2005年建井，現(xiàn)礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)主要由副井和斜坡道進(jìn)風(fēng)，東、西風(fēng)井出風(fēng)的兩翼對(duì)角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。西風(fēng)井地表設(shè)有1臺(tái)DK62（A）-6-No21（355kw×2）風(fēng)機(jī)；東風(fēng)井地表設(shè)有1臺(tái)DK62（A）-6-No20（250kw×2）風(fēng)機(jī)。礦井總裝機(jī)容量1210kw，總風(fēng)量122.8m3/s。隨著掘進(jìn)深度的推進(jìn)，現(xiàn)有的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已無(wú)法滿足不斷變化的復(fù)雜生產(chǎn)的需求，危險(xiǎn)隱患迫在眉睫，必須采取相應(yīng)的優(yōu)化措施對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，才能更好的解決現(xiàn)有項(xiàng)目通風(fēng)系統(tǒng)中的各種問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)合格，才鞥更好的保障人民和企業(yè)的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 阿爾哈達(dá)礦區(qū)的通風(fēng)存在問(wèn)題

（1）通風(fēng)工程不足，通風(fēng)阻力大。目前的通風(fēng)系統(tǒng)主要風(fēng)井較淺，導(dǎo)致深部主要生產(chǎn)中段通風(fēng)效果較差。且直接通風(fēng)僅在西風(fēng)井由地表延深至688m中段及東風(fēng)井由地表延深至808m的中段，剩下部則為小斷面導(dǎo)段風(fēng)井。且目前因?yàn)楣?68m水平以下中段為公司主要回采中段，風(fēng)井?dāng)嗝嫘?、通風(fēng)路線長(zhǎng)，通風(fēng)阻力極大，這導(dǎo)致阿爾哈達(dá)礦區(qū)的深部通風(fēng)效果差。

（2）風(fēng)流控制差，風(fēng)流短路明顯。現(xiàn)有的通風(fēng)系統(tǒng)主扇風(fēng)機(jī)設(shè)在地表，對(duì)深部通風(fēng)調(diào)控能力差；且回風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)線路長(zhǎng)，巷道拐彎多，天井較多，各中段缺少調(diào)風(fēng)設(shè)施，這導(dǎo)致造成下部中段風(fēng)流短路，并且由于新鮮風(fēng)流不足，大大降低了主扇的工作效率[1]。

（3）無(wú)專(zhuān)用回風(fēng)巷，污風(fēng)串聯(lián)現(xiàn)象突出。在最初設(shè)計(jì)中，未設(shè)計(jì)專(zhuān)用通風(fēng)回風(fēng)巷，導(dǎo)致中段風(fēng)流陳雜串聯(lián)，下部中段污風(fēng)進(jìn)入上部中段，導(dǎo)致上部中段風(fēng)流不新鮮，風(fēng)質(zhì)差。

（4）深部開(kāi)拓工程通風(fēng)效果差，掘進(jìn)效率地下。在阿爾哈達(dá)礦區(qū)，現(xiàn)有的開(kāi)拓多是深部開(kāi)拓，這些工程多為長(zhǎng)距離獨(dú)頭掘進(jìn)，在通風(fēng)方面則使用傳統(tǒng)的導(dǎo)風(fēng)筒通風(fēng)，通風(fēng)效率低，時(shí)間長(zhǎng)，這不僅極大的影響了通風(fēng)效果，還嚴(yán)重制約開(kāi)拓工程施工效率。

為解決上述問(wèn)題，我公司從增加通風(fēng)工程、對(duì)井下風(fēng)流進(jìn)行調(diào)控、優(yōu)化施工設(shè)計(jì)等手段對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造，以保證深部開(kāi)拓和日常生產(chǎn)的需要。

3 阿爾哈達(dá)礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)改造關(guān)鍵措施

（1）開(kāi)掘新井巷，縮短通風(fēng)線路，降低通風(fēng)阻力?，F(xiàn)有的礦井由于通風(fēng)線路過(guò)長(zhǎng)，通風(fēng)效果不好，通風(fēng)阻力也很大，因此有必要采取直接措施縮短通風(fēng)線路長(zhǎng)度，以降低通風(fēng)阻力。針對(duì)阿爾哈達(dá)礦區(qū)的實(shí)際情況，我們采取的開(kāi)掘新井、回風(fēng)井的方式縮短通風(fēng)線路長(zhǎng)度，降低通風(fēng)系統(tǒng)阻力。主要采取以下通風(fēng)工程進(jìn)行施工：東翼在井下由808m中段設(shè)計(jì)施工風(fēng)井至568m中段，下部自568m中段設(shè)計(jì)施工風(fēng)井至418m中段。西翼自688m中段設(shè)計(jì)施工風(fēng)井至418m中段，施工系統(tǒng)示意圖如圖1所示，施工方法采用普通鉆爆法和反井鉆施工相結(jié)合。通風(fēng)工程總工程量為4955.7m3（表1所示）。

圖1 通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

表1 通風(fēng)系統(tǒng)工程工程量

（2）增加輔扇，改變通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化中段風(fēng)流調(diào)控。為了更好地管理風(fēng)流，強(qiáng)化終端風(fēng)流，在阿爾哈達(dá)礦區(qū)工程中我們采取了增加調(diào)風(fēng)設(shè)備的方式，通過(guò)增加站風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、輔扇等方式對(duì)風(fēng)流進(jìn)行引導(dǎo)控制。如下表2所示：對(duì)568m水平上部廢棄巷道、天井進(jìn)行封閉，回風(fēng)段處均安裝了調(diào)風(fēng)設(shè)施；將原688、808m中段巷改為了總回風(fēng)巷，并對(duì)回風(fēng)巷進(jìn)行了修護(hù)；在688m中段、808m中段回風(fēng)井處安裝了二級(jí)基站風(fēng)機(jī)進(jìn)行輔助通風(fēng)，一級(jí)基站地表風(fēng)機(jī)只在通風(fēng)困難的夏季開(kāi)啟；在518m、468m、418m中段回風(fēng)段處安裝三級(jí)基站風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)中段回風(fēng)量。除此，還通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作開(kāi)發(fā)，與青島理工大學(xué)合作實(shí)現(xiàn)《三維可視化通風(fēng)仿真系統(tǒng)》，該系統(tǒng)能及時(shí)掌握通風(fēng)數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，以便工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量[2]。

表2 通風(fēng)構(gòu)筑物安設(shè)表

（3）提前施工采準(zhǔn)工程，形成完善的中段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。為杜絕污風(fēng)串聯(lián)給生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所帶來(lái)的困難，深部中段結(jié)合采礦方法，充分利用分段采準(zhǔn)工程，形成臨時(shí)專(zhuān)用回風(fēng)巷，污風(fēng)直接進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)，避免與其它生產(chǎn)區(qū)域污風(fēng)串聯(lián)。

（4）優(yōu)化開(kāi)拓工程設(shè)計(jì)，縮短獨(dú)頭通風(fēng)距離。本著開(kāi)拓先行，主體工程優(yōu)先的施工原則。阿爾哈達(dá)公司深部開(kāi)拓，箕斗盲斜井采用多水平分段反掘的施工工藝。設(shè)計(jì)中段聯(lián)巷距離斜井距離短，每到一反掘水平施工10m～12m聯(lián)巷便到斜井反掘位置可及時(shí)與已施工段貫通減少獨(dú)頭距離；設(shè)計(jì)串車(chē)盲斜井與中段聯(lián)巷在各中段的開(kāi)口位置距離為130m～170m，中段開(kāi)拓采用兩翼相向掘進(jìn)的方法，大大減少獨(dú)頭掘進(jìn)距離，僅為70m～90m左右，且不考慮中途臨時(shí)風(fēng)井的貫通。

圖2 開(kāi)拓施工設(shè)計(jì)示意圖

4 改造后的礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)際效果

在阿爾哈達(dá)礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)改造后，我們發(fā)現(xiàn)，井下風(fēng)量及通風(fēng)質(zhì)量都有極大改進(jìn)，實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示，在采用改造方案后礦井總進(jìn)風(fēng)量由原本的122.8m3/s增加到204.763/s，通風(fēng)能力提高了60%，不僅達(dá)到了最初的預(yù)期效果，有效改善了井下工作環(huán)境，保障了工作人員的身體健康。不僅如此，通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)的改進(jìn)，還有效減少能耗，在原本的通風(fēng)系統(tǒng)中，東西風(fēng)井分別為250kw×2與355kw×2對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，風(fēng)機(jī)能耗大。系統(tǒng)改造后主扇只在夏季開(kāi)啟，且只開(kāi)啟一臺(tái)，其它季節(jié)利用二、三級(jí)基站進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，東西兩翼二級(jí)基站輔扇功率為90kw和70kw，三級(jí)基站功率為15kw×6即可滿足井下供風(fēng)需求。阿爾哈達(dá)公司地處高寒地區(qū)，冰凍期較長(zhǎng)，主扇每年只開(kāi)啟4個(gè)月可滿足需求，能耗節(jié)約只體現(xiàn)在未開(kāi)啟的8個(gè)月。從下表3中我們可以看出改造前后東西風(fēng)井能耗對(duì)比數(shù)據(jù)，可以看到東西兩個(gè)風(fēng)井在有花有降低風(fēng)機(jī)電耗552萬(wàn)，能耗降低了79%，節(jié)約電費(fèi)275.5萬(wàn)元，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益

表3 改造前后能耗對(duì)比表

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、阻力測(cè)定等，系統(tǒng)的分析了阿爾哈達(dá)礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際情況利用采準(zhǔn)工程兼做通風(fēng)工程，進(jìn)行了施工改造，通過(guò)對(duì)改造后的通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)測(cè)我們發(fā)現(xiàn)，主要技術(shù)參數(shù)均已達(dá)到并遠(yuǎn)超國(guó)家要求，大大的改善了井下作業(yè)環(huán)境，且通過(guò)增加回風(fēng)巷，有效避免了井下串聯(lián)通風(fēng)的情況，不僅有效保障了井下通風(fēng)安全，為安全生產(chǎn)提供了安全保障，還有小降低了通風(fēng)系統(tǒng)的能耗，有效節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本。