煎茶嶺鎳礦基建期通風系統優化設計

林 強，周 旭，馮金慶，白朝選，楊陸海

（陜西煎茶嶺鎳業有限公司， 陜西漢中市 724300）

煎茶嶺鎳礦基建期通風系統優化設計

林 強，周 旭，馮金慶，白朝選，楊陸海

（陜西煎茶嶺鎳業有限公司， 陜西漢中市 724300）

礦山基建期通風問題，直接影響工程進度，同時在礦山安全建設方面起決定性作用。結合礦山實際情況，采取有效措施改進通風系統，改善了井下作業環境，保證基建工程風路暢通、作業面空氣質量符合要求，促進建礦速度的提高，對確保礦山基建按期完成起著非常重要的作用。

基建期；通風系統；改造；優化

煎茶嶺鎳礦通風系統設計采用對角抽出式通風方式，主扇安裝在28線回風井井口。新鮮風流由950m平硐、盲副井、輔助斜坡道進入井下各需風場所，污風經各中段回風巷、回風井，最終由28線主回風井排出地表。

為加快礦山建設步伐，縮短基建時間，煎茶嶺鎳礦基建工程建設采取多點多頭同時施工，分別從地表開掘950m平硐、從煎茶嶺金礦945坑口內907 m標高處開挖907輔助斜坡道、利用原溝口鎳礦1070～905m斜井下延掘進890m副中段，及在28線地表1070m標高下掘主回風井。多頭施工對加快基建進度，縮短基建時間，使礦山盡快達產達效，產生經濟效益，有著積極而重要的作用。然而，隨著基建工程的不斷推進，井下供風不足＼風流紊亂等問題日漸突出，嚴重影響基建工程掘進效率。本文就采取措施改善通風質量＼優化礦井通風系統方面的實踐經驗予以闡述。

1 950m平硐及950車場、盲豎井、箕斗井掘進

1.1 通風問題

950m平硐是煎茶嶺鎳礦井下礦石運輸至地表礦倉的主要運輸道，也是掘進950m車場、盲豎井、箕斗井的前期工程。該平硐設計長1182m，平硐掘進采用壓入式通風，風機安裝在距平硐口15m的地表。新鮮風流由硐外風機送到掘進掌子面，污風依據“紊流形變”原理，逐步排至硐外地表。隨著平硐掘進長度增加，污風排出速度越來越慢，巷道斷面風速實測數據見表1。

表1數據顯示，巷道長度超過500m后，污風從硐內向硐外擴散的速度急劇減慢，污風充斥絕大部分巷道。一方面若施工人員長時間處于污濁的空氣中，不但身心疲憊，作業效率低，而且隨時可能危及生命；另一方面，由于污風不能及時排出硐外，巷道內能見度降低，鏟運設備不能自如運行，避讓行人時，還存在一定的安全隱患。

表1 掘進期平硐斷面風速測試結果

950m平硐盡頭與950m車場相連，950m車場還有環形巷道790m，盲豎井、箕斗井都要從950車場開始下掘，兩條井井深共900m。面對如此多的后續掘進工程，若不解決通風問題，盲豎井、箕斗井的掘進等礦山基建將非常緩慢。

1.2 解決辦法

經過論證，將從煎茶嶺鎳礦坑口中央變電所、選礦廠尾砂倉、高位水池，向煎茶嶺鎳礦充填站分別架設3.2km高壓電纜、尾砂輸送管道、充填用水輸送管道的地表線路的方案，修改為從950m平硐進入，經950m車場，再通過1100～950m措施斜井，最終將電纜、管道架設到鎳礦充填站，修改后的線路總長2.43km。

1100～950m措施斜井全長686.5m，上口在充填站地表1100m標高，下口與950m車場連接，該工程于2011年1月與950m車場貫通，徹底解決了950m平硐通風不暢的問題，為后續的盲豎井、箕斗井施工創造了有利的通風條件。表2為1100～950m措施斜井和950m平硐聯通前后檢測的通風數據對比表，950平硐、1100～950m措施斜井的關系見圖1。

表2 1100～950m措施斜井和950m平硐聯通前后檢測的通風數據

圖1 950m平硐、1100m措施斜井的關聯示意

2 907輔助斜坡道掘進

2.1 通風問題

907輔助斜坡道是從煎茶嶺金礦945m主平硐907m標高向東開掘的將來用于通行無軌設備、運輸材料的巷道，也具備880分段、860分段、840分段的開拓、采準功能。907斜坡道距離煎茶嶺金礦945 m主平硐口368m，設計為907～880m段斜長1428m，880～830段斜長596m，屬于獨頭掘進，掘進期采用壓入式通風。考慮獨頭掘進較長，采取分段掘進，即先掘進907～880m段。掘進907斜坡道遇到的通風問題和950m平硐掘進類似，前100m掘進時，巷道進風量尚有8.2m3／s，隨著掘進掌子面的推進，進風量急劇減少。即使采取分段掘進措施，巷道掘進通風問題也不能解決，勢必要影響基建工程，使礦山建設不能按照既定目標實現。

2.2 采取的措施

研究金礦、原溝口通風系統巷道和907斜坡道的平面、空間關系，經對照和計算，制定了一套利用煎茶嶺金礦920主回風巷，原溝口鎳礦通風系統，排出907斜坡道掘進污風的辦法，具體措施如下：

（1）在907斜坡道掘進至260m位置時，掘進一段20m長的回風聯絡道與金礦920主回風巷連接，解決420m長斜坡道的排污風問題；

（2）907斜坡道掘進至750m位置時，從斜坡道掘進回風小斜巷和890m東沿脈聯通，利用原溝口鎳礦通風系統把污風抽出地表；

（3）907斜坡道掘進至1120m位置時，上挑通風小井和890m東沿脈聯通，再利用原溝口鎳礦通風系統把污風抽出地表，907m斜坡道風流流向見圖2。

圖2 907斜坡道風向

通過通風措施工程的掘進，907斜坡道進、出風流暢通，檢測巷道進風量達19.6m3／s，完全滿足施工風量要求，促進了掘進速度的提高，初步估算，提高臺班效率30%～40%。

3 890副中段掘進

3.1 通風問題

890副中段掘進，首先下延掘進原溝口鎳礦995～905m斜井至890m標高，開始掘進890南3穿。主要利用原溝口鎳礦905～1070m回風系統排出污風，掘進所需新鮮風量由地表進入1070m平硐→1070～995m斜井→995～905m斜井到達掌子面。南3穿掘進至設計位置后，開始沿東西方向掘進890m水平沿脈巷道。此時，890m東西沿脈都屬于獨頭巷道掘進，因為原溝口鎳礦回風井的最低標高在905m標高，890～905m高差15m，沒有回風通道與905m水平回風井相連通，因此，無法形成進、出風回路。井下掘進污風不能及時排出，制約基建工程的順利施工。

3.2 改進措施

經過梳理原溝口井下通風系統后，采取安裝風門，隔斷905m回風井和995～905m斜井連接段平巷；從890m南5穿新掘進一條通風短井與905 m通風井連通，使890m作業面的污風通暢地進入溝口鎳礦的回風系統，充分地利用了原有通風系統，改善了作業環境，加快了基建進度。理順后的890 m沿脈進、回風見圖3。

圖3 890m沿脈進、回風示意

4 830m標高以上風流紊亂及通風系統優化

4.1 風流紊亂表現

前期采取增加措施工程，改造通風回路等方法，解決了各個單項基建工程的掘進通風問題，促進了基建工程快速推進。許多基建工程結束，由于多處井巷已互相連通，井下通風串聯、并聯以及較復雜的角聯情況并存，風流方向發生紊亂，污風不能及時被抽排進回風道。部分新鮮風直接被排出地表，作業掌子面新鮮風量不足，嚴重影響后期基建工程建設，同時，井下環境因污風不能及時排出，新鮮風無法順利進入，變得較為惡劣，使得施工效率低下，作業安全風險較高。面對如此嚴峻局面，改造、優化通風系統勢在必行。

4.2 優化通風系統的措施

（1）增加風機，改變通風回路。在原溝口鎳礦1070平硐加裝1臺型號為K45NO13的風機，將原來進風的1070～890m斜井改為回風巷道，采用抽出方式向地表抽排炮煙及污風。

（2）簡化較復雜的角聯通風為并聯通風，改串聯通風為并聯通風。

（3）增加1條通風天井，解決890m水平以下回風的問題。從830m水平上掘1條通風井，830 m分段、840m分段、860m分段開拓和采準產生的污風均由此通風井排放到890m水平回風道，污風經890m水平南3穿進入890～1070m回風斜井排出地表。

（4）設置風門，改變風流線路，防止跑風、漏風。分別在890m東、西沿脈設置風門兩道，防止907m斜坡道進風從890m東沿脈和28線回風井進風由890m西沿脈直接進入890回風道跑風。圖4是優化后的通風系統。

圖4 優化后的通風系統示意

箕斗井、盲豎井仍沿用先前優化過的通風系統，暫時不與圖4的通風區域聯通，避免通風相互影響。因為28線回風井還在施工基建工程的措施井，是770m中段的開拓進出通道，不具備回風井的功能。

優化通風系統后，新鮮風流由28線回風井、907 m斜坡道進入井下，供各個作業面使用，污風進入830～890m回風井，最終由890～1070m回風斜井抽出至地表。優化后通風進、出風路通暢，進風量大增，井下作業面空氣清新，掘進效率提高30%左右。

優化通風系統后，井下通風效果明顯改善，通風系統優化前后的通風檢測數據對比見表3。

表3 通風系統優化前后主要風站的檢測數據

5 總 結

實踐證明，煎茶嶺鎳礦通風改造和通風系統優化是成功的，對提高基建工程施工效率，改善井下作業環境，保證人員、設備在安全的環境下工作起到了重要的作用。對于類似礦山建設有以下意義：

（1）充分利用礦山原有的通風井巷工程，發揮原通風系統的作用，為新建礦山基建工程通風服務；

（2）當原有通風系統和新建礦山通風系統交匯在一起后，通過通風系統改造、優化，將相互影響通風效果的多系統通風，整合為進風量大，進、出風路暢通的單一通風系統，使其充分發揮通風系統的最佳作用。

［1］于潤倉.采礦工程師手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2009.

［2］陸國榮.采礦手冊［M］.北京：冶金工業出版社，1991.

［3］西安有色設計院.陜西煎茶嶺鎳礦山設計［R］.漢中：陜西煎茶嶺鎳業有限公司，2009.

［4］溫 勇，姜立春.基于PMV的礦井獨頭巷道通風效果分析［J］.南方金屬，2010（1）.

［5］鞏志敏，周心權，劉正宏.基于灰色關聯分析的礦井通風方案優化選擇［J］.礦業研究與開發，2008，28（4）.

2012－01－03）

林 強（1964－），男，陜西漢中人，工程師，主要從事礦山管理及采礦設計工作。