杨铁江 李 明 周 伟 许 峰 刘鹏飞 徐金江

（1.山东理工大学资源与环境工程学院；2.山东中矿集团有限公司；3.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）

罗山金矿四矿区地处山东省烟台市招远市玲珑镇台上村东，井下浅部中段采掘作业基本结束，主要生产区域向深部下沉，随着矿山生产重心由上部中段向深部-600 m中段以下（东部）转移，矿井通风网络结构发生较大改变，通风系统回风工程欠缺、深部采区通风困难等问题开始显现，已开始制约矿山正常生产。

1 矿山通风系统现状

罗山金矿四矿区采用1#竖井、主竖井进风，西风井回风的抽出式机械通风系统。系统主回风机站设在-440 m水平东区，有风墙形式运行1台DK45-6-№19轴流对旋风机，装机功率2×200 kW，变频控制，风机运行频率42 Hz。6#盲井-840 m水平段、-920 m水平段各运行1台K40-6-№15轴流风机，装机功率37 kW，承担西区少量回风。

2 通风系统存在问题分析

经现场勘查、设计资料分析及通风系统现状检测情况，矿山通风系统存在的问题分析如下。

（1）矿井总风量未达到设计要求。根据检测结果，罗山金矿通风系统总风量约为100 m3/s，与设计总风量（150 m3/s）相比欠缺50 m3/s，且东西两翼总风量均有所欠缺。建议对矿井总风量根据生产采场实际布置情况进行重新核算［1］。

（2）井下-600 m水平以下部分地点及中段通风工程跟进不及时，风流串联、短路及漏风等问题显现。

3 通风系统优化技术研究

3.1 矿井总风量核算

矿井需风量一般按井下同时工作的最多人数、按排尘风速、按柴油设备运行3种方法计算，然后根据计算结果选取需风量最大值。按排尘风速计算的需风量一般大于另外2种方法计算的需风量。因此，矿山均选用按排尘风速来计算其需风量。根据矿山采掘作业特点，采场作业环境湿球温度为25～27℃，矿山通风排尘风速取值为0.5～0.6 m/s［2-3］，矿井需风量计算如表1所示。

注：系统漏风系数0.2［4］。

考虑到矿山井下深部高温、高湿现象突出，同时考虑到在生产变动时期因通风系统调节不及时带来的风量不均衡因素，矿井通风的风量应在计算需风量的基础上再乘上系统风量备用系数，风量备用系数取值为1.35［4-6］，矿井总风量为148.72 m³/s。

3.2 通风方式

3.2.1 系统通风方式

根据矿井设计生产能力、矿层赋存等条件，在确保矿井安全的前提下，选择东区、西区分区式通风系统。结合矿山井巷工程的布置，受限于当前矿体赋存条件，以及矿山采掘计划部署，矿山延用现有两翼对角抽出式通风系统，新鲜风流主要从主竖井、1#竖井进入，井下污风由西回风井、2#竖井排出地表。

通风方式：-360 m水平为系统回风水平，东区污风从东倒段回风井（φ5 m）上至-440 m水平，经东区回风机站（运行1台DK45-6-№19型风机，功率2×200 kW/台）作用沿-440 m水平至-360 m水平回风井（2条风井，其中1条风井需新掘1条绕道）上至-360 m水平；西区增设主扇风机，位于-600 m水平3#盲井回风巷，污风前期从7#盲井→-640 m水平大巷→-640～-600 m水平斜坡道→3#盲井（φ3.5 m）上至-360 m水平，汇集到-360 m水平的污风全部沿西风井（φ6 m）排出地表；后期-920～-760 m水平中段回风井（φ5 m）扩刷结束后，7#盲井不作为回风使用；污风从各中段经-920～-760 m水平回风井→-760～600 m水平回风井→-680 m水平大巷→-640～-600 m水平斜坡道→3#盲井（φ3.5 m）上至-360 m水平，汇集到-360 m水平的污风全部沿西风井（φ6 m）排出地表。通风系统示意图参见图1。3.2.2采区通风方式

为减少作业时期相邻区域内下中段污风经采场天井回至上中段，与上中段新风混合，形成风流串联，污染上中段作业采场进风风源，采场通风方式采用间隔式上下行通风模式，相邻中段上中段承担下中段和自身中段回风［7-8］。

-680 m水平段作为总回风中段，-760，-840，-920 m水平作为回风中段，-720，-800，-880 m水平作为进风中段。

矿山采区通风方式调整结果：-680，-760，-840 m水平均为回风水平，分别承担-720 m水平、-720和-800 m水平、-840和-880 m水平的回风功能。

3.3 机站设置

3.3.1 回风机站

根据现场查勘，以及矿山通风需求，优化方案延用东区现有主回风机站。新增西区主回风机站，主要承担东区及西区少量作业场所回风。

3.3.2 辅助通风机站

原则上采用风窗调整风量，后期根据实际需要再增设辅助机站。

3.4 新增通风井巷工程

（1）为保证东区通风效果，新掘1条东区-440 m水平回风绕道（截面积6 m2），连接东区回风巷与-440 m水平通-360 m水平回风井，增加东区回风断面，减小局部通风阻力。

（2）-760～-920 m水平倒段回风井（φ5.0 m）施工。

（3）6#盲井至3#盲井-600 m水平段之间施工风机硐室，并对-600 m水平巷道进行扩刷（截面积8 m2）。

（4）3#盲竖井-360 m水平段回风巷扩刷（截面积8 m2）。

3.5 通风构筑物设置

（1）斜坡道-600 m水平上口联巷设置风门。

（2）3#措施井-640 m水平联巷设置风门。

（3）6#盲竖井-680 m水平靠近盲主竖井一侧设置风门。

（4）1#盲竖井-760 m水平设置风门。

（5）盲主井竖井、1#盲竖井、6#盲竖井-840 m水平联巷设置风门。

3.6 机站风机优选

根据优化方案，沿用东区-440 m水平回风机站。即东区-440 m水平回风机站沿用DK45-6-№19型轴流式风机1台，功率2×200 kW，风机安装在回风井回风巷内，变频远程控制。新增西区回风机站，设于6#盲井与3#盲井-600 m水平联巷。针对通风系统所设置的通风机站，将不同风机型号带入Ventsim通风模型进行动态仿真模拟，风机选型情况具体如下。

（1）东区-440 m水平回风机站维持原状，风机运行频率42 Hz，回风量77.1 m3/s。

（2）西区-600 m水平回风机站增设1台DK45-6-№19型轴流式风机，功率2×200 kW，变频远程控制，运行频率50 Hz，回风量86.1 m3/s。

优化方案计算机网络解算结果如表2、表3所示。

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系统装机容量/kW 800矿井总风量/（m3/s）163.2系统装机容量/kW 800通风阻力/Pa 2 502.2机站风机效率/%76.27表 3 通风系统优化方案主要技术指标

4 结论

（1）通过矿井通风调研，掌握了罗山金矿四矿区通风系统现状，发现矿井总风量不足、生产中段风量分配失调、深部通风工程欠缺等问题，其主要原因是矿山生产重心由上部中段向深部中段（东部）转移，用风区域改变导致现有通风网络结构无法满足通风需求。

（2）结合矿井通风系统实际存在问题，提出了分区多机站通风系统优化方案。新增西区回风机站，设定风机工况点及安装位置，承担该区域回风功能，并提高矿井总风量；新掘东区-440 m水平回风绕道等3项通风工程，减小系统局部通风阻力。

（3）矿井通风系统优化改造后，实测矿井总风量达到165.5 m3/s，东区回风量为78.2 m3/s，西区回风量为87.3 m3/s，2台主扇平均效率为78.6%，进一步验证了矿井通风系统优化方案的可行性。

（4）建议矿山进一步开展风机智能控制技术研究，随着井下作业地点及需风量的变化，灵活调节风机运行工况，迅速排出作业场所粉尘及有害气体。