金山金矿通风系统优化设计

2015-03-09陈广宝

现代矿业 2015年8期

关键词：风井斜井采场

陈广宝

(江西金山矿业有限公司)

金山金矿通风系统优化设计

陈广宝

(江西金山矿业有限公司)

金山金矿采用平硐—斜井联合开拓，中央斜井进风，东、西两翼风井出风的中央对角抽出式通风系统。随着深部开拓工程的实施，现有通风网络、通风设施等存在一些问题，不能满足矿山生产的需求，通过通风系统优化设计，增加了有效风量，完善了通风网络，减少了粉尘污染，为井下安全高效生产提供了保障。

矿井通风通风方式局部风扇通风构筑物

金山金矿矿床为金山金矿田内规模最大的金矿床，居矿田中东部，其成因类型为受韧性剪切带控制的变质热液型矿床，工业类型为贫硫化物蚀变岩型矿床。矿体赋存在剪切带中心部位(主剪切面附近)之硅化、黄铁矿化、铁白云石化超糜棱岩和糜棱岩中。其产状受主剪切面控制，总体走向NW，倾向NE，平均倾角为25°，沿走向、倾向均呈舒缓波状延伸，浅部及深部矿体倾角相对较缓，平均倾角为5°～15°，中部相对较陡，为30°～45°。V1#矿体为主矿体，其矿石量和金属量分别占矿床总储量的82%和72%。矿体走向控制长1 910 m，倾向控制延伸长1 480 m，沿走向、倾向尚未完全控制；最大厚度为16.28 m，最小为0.13 m，平均为3.45 m。采用平硐—斜井联合开拓，中段高度为25～40 m，已开采18个中段。地表以下现有4条开拓井，分别为主斜井、副斜井、东回风井和西回风井。主斜井仅作矿石提升用，副井为提升废石、运输材料设备、行人及进风等。矿山0 m标高开拓的中段有+0，-40，-80，-105，-130，-155 m，除-155 m中段外，各中段向西均与西风井连通，向东有-105，0 m中段与东风井连通。-155 m以下尚有-180，-200 m中段未开拓。采矿方法主要有浅眼房柱法和中深孔房柱法等。坑内矿石采用7 t电机车牵引运输，由各中段运至斜井矿仓，由主井箕斗提升至地表；废石由副井提升至地面碴场排放。

1 通风系统现状

矿井采用中央进风、两翼抽风的通风方式。中央进风井为副斜井和147 m斜井(下部为泄水进风井)，回风井为两翼东、西回风井。新鲜风流从副斜井、147 m斜井和泄水进风井进入各个中段，经运输巷道和穿脉巷道进入采场，清洗采场之后，经过上中段穿脉巷道和运输巷道进入东、西回风井，然后排出地表。主扇风机安装在地表2条风井井口，其中东风井井口安装一台K40-6-No19型风机，功率90 kW；西风井井口安装一台GAF14-6.7-1型风机，功率为75 kW。

主斜井装矿站采用局扇通风，风流从-105 m中段经下向人行天井至主斜井内，排出地表；掘进工作面均采用局扇通风，局扇型号主要有JK55-2No.4、YBT25-2和YBT-52等；部分采场采用局扇辅助通风，共26台。矿山设置了西部0，-105 m等中段回风石门及0 m中段泄水井调节风窗，上部已结束回采中段的部分穿脉及沿脉设置了密闭墙[1]。

2 存在主要问题

(1)有效风量率偏低，短路漏风严重，工作面通风条件差。据实测，矿井有效风量率仅为39.99%，主要原因是井下大量采空区未得到及时密闭、通风构筑物设置不全及对通风构筑物的管理不善，同时，作业点未安装局扇及局扇安装不合理。

(2)风机与通风网络不匹配，主扇工作效率低。从实测结果看，东区主扇效率为61.30%，西区主扇效率为16.23%，全矿平均主扇装置效率为39.04%，未达到主扇效率的平均值(不得小于70%)。

(3)风速合格率低，实测仅为17.91%，大大低于65%的要求。除了与已结束的中段及采场未及时密闭有关外，同时还与局扇安装不规范有关。大量的新风从已结束回采工作的采场短路进入中段回风道及回风井，使工作面风流速度降低。

(4)污风串联较为严重，作业面空气质量差。由于历史的原因，该系统各中段未建立专用回风道，中段沿脉巷道不仅是本中段各需风点的进风道，又是下部中段的回风道，易形成污风串联。其次，作业面局扇通风取风点设置在掘进巷道内，也是形成风流循环和作业面空气质量差的最直接原因。

(5)风机提供的风量不能满足正常生产通风需求。从实测结果看，东区主扇风量为49.22 m3/s，西部主扇风量为68.50 m3/s，总计117.72 m3/s。经调查后不完全统计，全矿目前总计同时作业点数为67个，按此计算全矿总风量约为190 m3/s，不能满足正常生产通风需求。

(6)同时作业中段数多，作业战线长，采场数量多，作业地点多。矿山现有10个中段，其中+50，+75，+100 m中段已经回采结束，目前仅回收矿柱；+25，0，-40、-80，-105及-130 m中段正在生产作业；-155 m中段正在开拓，作业战线长。

(7)西部+25 m中段与西回风井，东部+25，-40，-80，-130 m中段与东回风井，都没有贯通，造成中段回风不畅，工作面通风条件差，炮烟排出时间长。东回风井除作回风井外，还作为提升井用，导致东回风井主扇在提升期间无法正常运行，影响井下正常通风。

(8)主溜井溜破系统既无独立的回风系统，又无风流净化设施，产生的粉尘污染进风质量。据调查，-105 m等中段主溜井产生粉尘严重时，污染近400 m 主运输巷，并造成区域风流短路,对0，-40，-80，-105 m等中段进风风源质量造成较大影响。据测定，主溜井产生粉尘浓度为6～15 mg/m3，最高可达20 mg/m3。通风系统中通风构筑物设置较少，无法实现井下风量的有效调节与合理分配。

(9)部分独头掘进工作面无局扇通风，仅用高压风冲洗，既不经济，又达不到需风量的要求；部分掘进工作面局扇安装位置不合理，如穿脉掘进工作面局扇安装在穿脉巷道内，形成局部循环通风；风筒口离工作面的距离太远，大多在20 m以上，通风效果差；部分风筒破损严重，风筒出口几乎无风[2]。

3 通风系统优化

3.1 通风方式

矿井通风方式有统一通风或分区通风2种。统一通风为一个矿井构成一个整体的通风系统，入排风比较集中，使用通风设备较少，便于集中管理，适用于开采范围不大﹑地表出口不多的矿井，特别是深矿井。而分区通风是将一个矿井划分为若干个独立的通风系统，风流互不干扰，具有风路短、阻力小、漏风少、费用低、网路简单、风流易于控制、有利于减少风流串联和合理分配风量的特点，适用条件为矿体埋藏较浅且分散，开凿通达地面的通风井巷工程较小，或有现成的井巷可供利用；矿体埋藏较浅，走向长，产量大；开采围岩或矿石有自燃发火危险的规模较大的矿井[3]。金山矿区矿体走向长约1 500 m，赋存于329～330勘探线，矿体埋藏较深，同时矿山主、副斜井及东、西回风井已经形成。因此，采用全矿统一通风比较合理[4]。

3.2 通风系统方案

根据矿井生产情况及现有工程，拟定3种通风方案：方案Ⅰ为副斜井、+147 m斜井(下部为泄水井)进风，东、西回风井回风，并在回风井地表设置风机；方案Ⅱ为副斜井、+147 m斜井(下部为西泄水井)、+118 m斜井(下部为301～303线新掘进风井)进风，东、西回风井回风，并在回风井地表设置风机；方案Ⅲ为副斜井、+147 m斜井(下部为泄水井)、+118 m斜井(+118 m斜井断面需刷大，下部为301～303线新掘进风井)进风，东、西回风井回风，并在回风井地表设置风机。其工程量、设备材料、经营成本等方面的比较见表1[5]。

表1 通风系统优化方案比较

从表1可知，方案Ⅰ、方案Ⅱ、方案Ⅲ利用副斜井、+147 m斜井等多路进风，都能充分利用原有通风井巷，需开凿的通风井巷较少，有利于降低副斜井进风风速及矿井通风阻力。从总投资、经营成本及通风效果等方面综合考虑，选用方案Ⅲ[6]。

根据通风网络计算机解算结果，东、西回风井各配备一台DK-10-№27型风机，电机型号为YB450S-10；-155 m溜矿防尘系统配备一台K-4-№10型风机，电机型号为Y200L-4。

3.3 局扇选择

矿山现有局扇型号主要有JK55-2No.4、YBT25-2和YBT-52等，功率为7.5，11kW。开拓、采切和探矿等独头掘进工作面采用矿山已有的7.5 kW局扇通风；当送风距离较长时, 采用11kW局扇进行压、抽混合式通风。人员进入独头工作面之前，应开动局部设备通风，确保空气质量满足作业要求。独头工作面有人作业时，局扇应连续运转。对某些通风较困难的采场可以利用K40-4-No8(5.5 kW)型或K40-6-No8(2.2 kW)型辅扇进行辅助通风，辅扇可安装在采场上山与中段穿脉巷道联络处。

在矿石溜井及装矿硐室旁设有溜矿系统专用回风井。此专用回风井下端掘至-167 m装矿计量水平，上端掘至-70 m水平，并通过回风联络巷和主溜井相通。在-167 m装矿计量水平安装风门和专用的K-4-№11型辅扇(45 kW)，溜矿系统内的污风经主斜井排出地表。

3.4 除尘措施

为保证井下作业人员安全和健康，采取以下防尘和个体防护措施：湿式凿岩，抑制尘源和捕集悬浮矿尘；箕斗主斜井严禁兼作进风井；井下所有接触粉尘作业人员必须佩戴防尘口罩；在各装卸矿点和工作面等产生粉尘的地点进行喷雾洒水，并采取其他必要的防尘措施；工作面爆破后，必须加强通风，喷雾洒水，抑制粉尘飞扬；安排专人定期进行粉尘和风量测定，对不符合要求的地段，采取风流净化措施，确保通风质量[7]。