解決下向分層回采進路通風問題可行性分析

2017-05-10 08:20:51馬元磊呂海政

山東冶金 2017年2期

馬元磊，呂海政

（萊鋼集團萊蕪礦業有限公司，山東萊蕪 271100）

經驗交流

解決下向分層回采進路通風問題可行性分析

馬元磊，呂海政

（萊鋼集團萊蕪礦業有限公司，山東萊蕪 271100）

下向分層進路膠結充填采礦法進路回采過程中的通風采用傳統的局扇風筒來加強通風，該通風方式存在諸多的缺陷。通過分析下向分層進路膠結充填采礦法在進路回采過程中出現的通風問題以及目前局扇風筒通風方式的缺陷，提出了鋪設鐵皮回風管道形成通風回路的方案建議，并對其技術可行性和經濟可行性進行探討分析。

下向進路膠結充填采礦法；回采進路；回風管道；鐵皮管道；局部通風

萊鋼集團萊蕪礦業有限公司下屬的馬莊鐵礦、業莊鐵礦、谷家臺鐵礦目前采用的采礦方法為機械化盤區下向分層進路膠結充填采礦法。該采礦方法是以膠結充填體作為人工假頂，在人工假頂的保護下進路掘進式采礦，自上而下分層回采并逐條進路充填。回采出礦作業采用BM281鑿巖臺車、HT82鑿巖臺車、錨桿臺車、噴漿臺車、大斗容鏟運機、裝藥服務車、運藥車等一系列大型設備，形成1條完整的機械化生產線。該采礦方法具有礦石貧化損失小、生產效率高、采礦作業安全系數高等優點，但是隨著該采礦方法的不斷推廣應用，進路回采過程中的通風問題逐步凸顯，成為下向采礦過程中的一大難題。傳統的局扇風筒通風方式不能夠再滿足目前生產通風模式，需進一步升級改進。

1 現階段進路采礦存在的通風問題

機械化盤區下向進路膠結充填采礦法在進路回采過程中，隨著采礦工作自上而下的開展，上水平采準工程和進路礦房全部充填，造成通風回路的堵塞，進路回采過程中全部為獨頭工作面掘進，目前采用傳統的局扇風筒來加強通風。

局扇通風存在以下弊端：1）局扇通風成本較高。1臺5.5 kW局扇工作1 a所消耗的電費為3萬元左右。并且風筒消耗量也較大，據統計，局扇通風噸礦成本約為0.61元。2）局扇通風實際上已經失去排除爆破炮煙的作用，局扇主要起到施工過程中降溫、改善工作環境等作用。3）污風與新鮮風相互混合，需風地點受到污風污染。4）操作人員勞動強度加大。爆破之前必須回撤風筒，施工之前必須接風筒到工作地點，循環反復增加了操作人員的勞動強度。5）風筒易受到爆破飛石擊砸，受損后局扇通風起不到應有的效果。風筒損壞頻繁得不到及時更換，漏風嚴重，通風效果不理想。6）由于局扇通風效果較差，導致部分工作面溫度達到30℃，炮煙久聚不散，柴油設備尾氣彌漫，現場工作環境惡劣。

局扇風筒通風方案的優點：運用相對成熟，機動靈活。缺點：1）局扇通風相當于把污風進行擴散稀釋，易出現污風串風對相鄰地點造成污染；2）通風效率低，風筒易破損，漏風不可避免；3）每條進路需要安設風機，一個盤區需安設多個局扇進行通風，局扇使用量大。

2 鋪設回風管道的通風方案

鑒于傳統的局扇風筒通風方式不能夠滿足生產需要，建議利用管道鋪設回風通道形成盤區通風系統，解決進路礦房通風問題。以進路穿沿脈交錯布置的鋪管方式對方案進行介紹。

2.1 第1分層管道布置

第1分層各條穿脈進路充填之前預鋪設回風管道（直徑Φ50 cm），回風管道需要延伸到封堵墻外側，鋪設高度距底板1.5 m，每間隔10 m安裝1條長度為1.5 m的豎管，豎管底部堵塞并與底板接觸，相鄰進路豎管需交錯布置。第1分層全部采礦完畢之后，把第1分層預埋的全部回風管道用直徑80～100 cm的主管道進行連接，并在中間位置安設風機對下一水平進行抽出式通風，直接把污風排放到回風井［1-2］。鋪設形式如圖1所示。

2.2 第2分層通風方式及管道布置

第2分層沿脈進路采礦過程中每掘進10 m即可掘進到短管位置，去掉管塞即形成通風回路。要求進路施工到下一條短管位置后，及時用管塞把前一條回風短管堵塞，已保證作業迎頭風量充足。

第2分層各條沿脈進路充填之前，依次下向延伸豎管（直徑Φ50 cm），即在第1層預埋的豎管各安設1條豎向通風管道，服務于第3層采礦回風。以此循環，形成整個盤區的通風系統。整個盤區形成的通風管道鋪設形式如圖2所示。

圖1 第1層管道鋪設

圖2 盤區通風管道

2.3 管道通風方案的優缺點

優點：1）管道通風能夠實現礦房污風的匯集并集中排放到回風井，不會出現污風串風現象，有效地避免了污風污染新鮮風流問題；2）管道通風能夠提高通風效率，減少漏風；3）1個風機解決整個盤區通風問題，風路調整只需要堵塞管道口即可實現，操作方便，節省了局扇的使用；4）爆破后炮煙立即自動排放，有利于提高勞動效率；5）減少風井聯絡道的施工，減少了通風相關的工程量。缺點：管道通風易堵塞，管道堵塞之后影響范圍較大。

2.4 管道通風方案經濟性比較

經過多方考察和對比，因鐵皮通風管道的價格比較低廉，選擇鐵皮厚度為0.8 mm的螺旋風管作為通風管道［3］。管道通風方案與局扇風筒通風方案的經濟性比較以鐵皮管道市場實時價格為依據，以規格50 m×50 m×25 m（5層進路礦房）的采礦盤區為基礎進行了計算比較，該盤區礦石量23.4萬t。

1）管道通風方案成本計算。材料費：豎管道（Φ 50 cm）1 375 m×36元/m=4.95萬元；預先安設的第一層管道（Φ50 cm）435 m×36元/m=1.71萬元，主管道（Φ80 cm）50 m×56元/m=0.28萬元，三通55個× 50元/個=0.25萬元。人工費：按照平均每條進路鋪設管道消耗3個工時估算，鋪設管道消耗工時150個工時（每個工時100元），工值1.5萬元。電費：采礦時間按照估算10個月（每月回采5條進路），電費為7.16萬元。共合計15.85萬元。噸礦通風成本為0.68元/t。

2）局扇風筒通風方案成本計算。材料費：據2010—2014年風筒消耗量統計推算（采礦617萬t，風筒消耗額14.4萬元），采礦23.4萬t消耗風筒費用為0.55萬元。人工費：包括維修人員安設局扇消耗工時和反復回撤風筒消耗工時，按照每條進路消耗2個工時估算，估算消耗工時100個（每個工時100元），工值1萬元。電費：采礦時間按照估算10個月（每月采5條進路），電費10.13萬元。合計11.68萬元。噸礦通風成本為0.50元。

經濟性比較結果。管道通風與局扇風筒通風相比較，管道通風方案的噸礦通風成本增加0.18元，但是管道通風可以減少通風井和聯絡巷道的施工，減少局扇的消耗，加算此兩項之后，預計管道通風方案與局扇風筒通風相比，通風成本相差不大［4］。

3 鐵皮管道通風方案的技術可行性分析

3.1 鐵皮通風管道阻力計算

目前公司采用局扇的供風量為2.86 m3/s（風筒直徑45 cm，出口風速18 m/s左右），鐵皮通風管道阻力計算以該供風量作為單個作業迎頭的基礎風量，采礦盤區規格50 m×50 m×25 m，同時布置3個迎頭作業，總回風量為8.58 m3/s。

鋪設的鐵皮回風管道回風狀態分為兩種簡化情況：1）主管道回風狀態。該狀態的風量為3個作業迎頭的風量之和，風量為8.58 m3/s；由圖1和圖2可知，主管道最大回風長度為50 m左右。2）分支管道回風狀態。該狀態的風量為單個作業迎頭的風量，風量為2.86 m3/s；由圖1和圖2可知，分支管道最大回風長度為75 m左右。

主管道風量為8.58 m3/s不同管道直徑對應的阻力數據，分支管道風量2.86 m3/s不同管道直徑對應的阻力均可查閱《鋼鐵企業采暖通風設計手冊》，阻力數據如表1、表2所示［5］。