李亚俊

(1.湖南有色冶金劳动保护研究院，长沙 410014；2.非煤矿山通风防尘湖南省重点实验室，长沙 410014)

矿山井下通风系统是矿山安全生产的重要组成部分，合理的通风系统布局及调控方式是保障通风系统运行效能的重要因素[1]。矿井通风系统布局方式是在结合矿井生产开拓系统的基础上，综合考虑系统的工程、设备的投资及通风系统的运行成本选择的结果，传统的中央式、对角式、分区式通风系统布局方式仅在矿井通风系统设计时起到整体指向作用，并不具有普遍通用性[2-3]。

矿井溜井排尘通风系统在矿井通风系统中一般作为一个相对独立系统存在，排尘污风往往设计有独立通路排至地表，其在矿井通风系统建设中占有相当比重资源[4]。同时由于各矿山生产布局的特殊性，通风系统往往存在部分非生产重点区域，这部分区域重新设计建设通风系统则投资较大，与矿山实际经济效益不符，若不对回风系统进行规划则影响矿山生产安全[5]。为解决此类区域通风问题，本研究针对四川某矿山上部作业区处于主通风系统之外，无法复担的实际情况，研究利用其溜井排尘独立的通风系统与此区域回风井形成并联回风通路的方式解决该区域通风问题[6]。

1 矿山概况

1.1 生产概况

研究矿山开拓方式为平硐+辅助盲斜坡道开拓。矿山已开拓五个中段，分别为1 884 m 中段、1 944 m中段、2 004 m 中段、2 064 m 中段、2 124 m中段，中段高度60 m，各中段间每隔12 m划分为一个分段。现2 124 m 中段、2 064 m 中段矿石已经回采完成，目前主要作业中段为2 004 m、1 944 m 中段。矿山井下采出矿石经各中段溜矿井下放至中段运输平巷，由ZK7-6/250 型电机车运至1#主溜井，下放至1 884 m 中段后由电机车倒运至2#主溜井，经2#主溜井下放至1700 主平硐漏斗放出，由卡车运至选厂。

1.2 通风系统概况

矿山通风系统采用两翼对角抽出式的通风方式，井下以11勘探线为界划分为两个分区，11线以东为东部分区，11线以西为西部分区，系统地表进风为各中段通地表硐口，井下目前共安装了两台主扇，其中东部主扇安装在 2 004 m中段总回风平巷内，负担井下11线以东2 004～1 884 m中段矿体开采的通风；西部主扇安装在2 124 m中段主回风平巷内，负担11线以西2 064～1944 m中段矿体开采的通风；东、西部抽出式主扇均采用的是型号为k40-6-No18-90 kW的风机。

2 通风系统调查研究

2.1 系统调查分析

该矿虽建立东、西部分区通风系统，东、西部系统作用区域通风系统正常运行，但东部通风系统主风井仅从2 004 m中段通至1 884 m中段，东部上部2004～2 064 m间中段(分段)东部主系统无法作用，东部上部2 004～2 064 m中段暂未形成通风系统，随着生产作业重心下移，此区域生产作业将于近年结束，若重新规划建设东部上部区域通风系统与矿山实际经济效益不符，若不考虑建设此区域通风系统，则存在通风安全隐患。

同时经现场调查该矿1#主溜井及其排尘井位于矿井东部区域，1#主溜井从2 064 m中段通至1 884 m中段与各中段相连，与1#主溜井并联的主溜井排尘风井(2 064～1 884 m)与各中段相连接，现1#主溜井排尘系统中2 064 m中段排尘风机已经损坏，无法运行需要更换。

2.2 系统方案研究

根据现场调查分析，现该矿山通风系统需亟待解决的是东部上部2 004～2 064 m区域生产作业通风问题，及1#主溜井排尘通风问题，此两部分系统均位于矿山东部，1#主溜井排尘系统伴随着矿井生产的整个过程需独立建设，东部上部2 004～2 064 m通风系统服务于上部作业区域生产直至其作业结束，根据系统主、次及现场实际条件考虑将东部上部区域通风系统与排尘系统一并考虑，在东部上部端部区域疏通原0线风井(2 004～2 057 m)并向上延伸至2 064 m中段作为东部上部区域的回风井，形成与1#主溜井排尘风井并联的回风通路，现2 064 m中段已结束作业，在2 064 m中段东部实施相应的通风构筑物，形成东部上部风井与排尘风井污风的汇集中段，汇集污风通过2 064 m中段主平硐排出地表，系统方案通风系统图见图1所示。

图1 系统方案图Fig.1 System solutions figure

同时，并联回风系统应考虑以下技术问题：

1)东部上部与1#主溜井排尘井并联回风系统风量应同时满足两部分区域需风量总和，即以两部分最大需风量总和为设计需风量。

2)设计排尘风机能力应满足最大通风阻力及最大需风量，同时考虑东部上部通风系统服务年限较排尘系统短，考虑远期东部上部通风关闭后的节能问题，排尘风机应当安装变频系统，在东部上部通风系统服务结束时，风机降频处理，仅保障1#溜井排尘用风。

3 系统方案设计

3.1 需风量计算

1#主溜井除尘系统除负责2 064～1 884 m中段通风排尘外，同时仍兼顾现阶段东部上部区域2 004～2 064 m矿体开采通风，其所需进风量为各中段通地表平硐进风，各区域所需风量计算如表1所示，表中总风量中已考虑备用系数。

表1 通风系统风量分配

3.2 通风阻力计算

对矿井1#主溜井排尘通风系统通风线路的最大阻力进行计算，计算最大沿程阻力为256.15 Pa，局部阻力为沿程阻力的20%为51.23 Pa，自然风压为229.12 Pa，通风装置阻力为150 Pa，风机出口动压损失为24.41 Pa，则线路最困难最大通风阻力为256.15+51.23+229.12+150+24.41=710.91 Pa。

3.3 设备选择

最大通风阻力为710.91 Pa，风量为44.5 m3/s，选择风机K40-6-No18(主扇性能参数：Q33.6～73.1 m3/s，P1 149～249 Pa)，风机安装时，风机安装角度选择23°，风机风量为46 m3/s，风机风压为760 Pa，风机效率约为76%，其特性曲线及工况点见图2。后期东部上部区域

图2 风机曲线及工况点图Fig.2 Fan curve and operating point diagram

生产作业结束，该排尘风机不再兼顾东部2 004～2 064 m生产作业通风，可将该风机降频处理，仅作为1#溜井排尘通风使用，该风机安装于2 064 m中段排尘井与东部上部风井汇风总口处，汇集污风从2 064 m中段东部主平硐口排出地表。

4 结论

本研究针对矿山现场实际情况，通过利用中段(分段)回风井与主溜井排尘风井并联，统一利用排尘风机负担两区域回风，解决了主通风系统无法负担区域的通风技术问题，并结合系统中的风量调控措施，根据生产需要合理分配各子系统的风量，既保障了矿井东部上部作业中段(分段)生产用风与溜井排尘用风的需求，同时节约矿井东部上部系统独立建设及运行成本。