礦井機械通風設計

袁慶躍

（四川省涼山州會理縣黑箐礦業有限責任公司，四川 涼山 615100）

茂源礦業公司（小山山銅礦）勘查區地貌類型為低中山淺切割地貌。礦山自獲得探礦權以來，就一直采用地表鉆和坑探的方式進行探礦找礦工作。目前采用豎井、斜井，以及平硐盲斜井相結合的方式進行開拓。由于現階段為探礦權階段，礦山主要是以坑探為主，坑內鉆為輔來開展工作。井下中段劃分從下往上為：1460m中段、1520m中段、1580m中段、1640m中段、1700m中段、1760m中段共6個階段，其中1580m標高以上3個中段礦體被原鄉鎮企業回采結束，上部區域采空區連成一片，采場間留有6m～8m不等的連續間柱，間柱中部施工有風人井均貫通上中段，采場留頂柱10m不等。另外，各中段主運輸巷（兼回風巷）都保持較為穩定。

1 現有通風系統綜述

礦山自原鄉鎮企業開始，都是采用地下開采自上而下的方式進行。由于生產規模不大，作業面少，且靠近地表，通風方式均采用小型風機加風帶壓入式進行通風排煙。隨著開采深度的增加，至1640m標高，由于見礦效果不佳，鄉鎮企業隨即停止了采礦作業。

我公司接手后，根據實際情況，分別在礦區南端開掘直徑5.5m豎井，在礦區中南部施工一條斜井，均在1640m標高、1580m標高相互貫通。從礦體兩側新、老斜井排至地表。對于通風困難區，為避免循環風流，在各個中段平巷與回風井連接處安置局扇，污濁風由風人井回到上中段回風平巷經新、老斜井排出地表。

2 現有通風存在的問題

（1）隨著探礦進度的延伸，除導致地熱溫度上升外，通風路線延長，風壓增大，通風系統和通風網絡也變得復雜，管理難度加大。

（2）礦井風路較長，阻力增大，深部通風量不足。

（3）隨著今后生產能力增大，采掘面增多，需風量也相應增大。

3 通風方案選擇

礦井通風方式及井下壓力狀態，取決于主扇安裝地點與工作方式，常用的有壓入式、抽出式、壓抽混合式三種。

（1）壓入式通風方案：在礦井專用進風道中安裝風機，將地表新風壓入井下，在壓入式工作的主扇作用下，整個通風系統形成高于當地大氣壓力的“正壓狀態”。由于壓入式通風對有毒有害氣體作用以稀釋為主，需風量大，排塵排煙速度慢，所以一般金屬礦山較少單獨采用。

（2）抽出式通風方案：結合單元通風規劃，擬在老洞1760中段總回風井中（盲豎井）安裝一臺大功率抽出式工作的單元主扇，另外，在1580中段新、老斜井落平處安裝2臺抽出式風機予以輔助回風。在1臺大功率抽出式風機和2臺輔助抽出風機作用下，井下空氣呈現低于地表大氣壓力的“負壓狀態”。對位于采空區和生產區之間的1580～1700中段采取一定的隔離、封堵等措施，將生產區域與上部采空區隔開，以防止污風循環。礦山完善機械通風系統，利用各中段運輸道進風，上部采空區回風之后，可以使本礦山絕大部分采場形成風量、風速、風向均穩定的上行風流。

（3）壓抽結合通風方案：壓抽混合式通風在進風井安裝壓入式風機，回風井安裝抽出式風機，使進風段和用風段處于正壓狀態，回風段處于負壓狀態，適合存在有毒有害氣體的礦井使用，所以不必采用壓抽結合通風方式。

（4）通過分析比較，認為維持原有的自然進風通風系統，利用主豎井（主豎井將延伸至1460m標高）作為進風井及其原有風道等，新鮮風流由此進入，清洗井下各作業面后，污濁風由安裝在1580中段新、老斜井落平處的2臺輔助抽出式風機和礦區北端老洞平巷與盲豎井連接地段的抽出式風機排出地表。

4 通風量計算

（1）總通風量計算：

根據國內礦山統計，礦井所需風量參考《采礦設計手冊.下》進行簡單估算，計算如下：

Q=AY

Q——礦井所需總風量，m3/s；

A——礦井年產量，根據今后年產量20萬t/a；

Y——年產萬噸耗風量，m3/s.萬t;參照經驗參數取2；

則總風量Q=40 m3/s。

（2）單個掘進面風量計算：

A、排塵風量Q1=Sv

s——作業面的過風斷面，m2；

v——工作面排塵風速，m/s；取0.25；

排塵風量Q1=0.25×6.25=1.56 m3/s；

平均取5個作業面，共需風量7.8 m3/s.

B、排 煙 風 量Q=2.3×（2400/（0.566×3600））×lg（（500×50）/2400）=2.76m3/s。

平均取6個作業面，共需風量16.5 m3/s。

（3）按同時工作最多人數計算《安全規程》要求，供給每人的風量應不少于4m3/min，礦山井下每個班最多作業人數為40人，故人員需風量為Q人員=40人×4m3/人=160m3/min=2.67m3/s。

漏風系數取1.3，全礦總需風量為（16.5+7.8+2.67）×1.3=35.1m3/s。

5 通風摩擦阻力計算

（1）主豎井風阻R=aLP/S3=(5×237×17.27）/23.753

=1.53Pa；

（2）1520中段運輸平巷風阻

R=aLP/S3=(10×500×9.15）/6.253

=187.39Pa；

（3）3#斜井（1580m～1520m）風阻

R=aLP/S3=(10×273×8.55）/5.53=140.29Pa；

（4）4#斜井（1580m～1520m）

風阻R=aLP/S3=(20×273×8.55）/5.53=280.59Pa；

（5）1460中段運輸平巷風阻

R=aLP/S3=(10×460×9.15）/6.253

=172.4Pa；

（6）1580中段回風平巷風阻

R=aLP/S3=(10×500×9.15）/6.253

=187.39Pa；

（7）1640中段回風平巷風阻

R=aLP/S3=(10×350×9.15）/6.253

=131.17Pa；

（8）1700中段回風平巷風阻

R=aLP/S3=(10×200×9.15）/6.253

=74.96Pa；

（9）老斜井風阻（1760m～1580m）風阻

R=aLP/S3=(10×410×8.55）/5.53=210.7Pa；

（10）新斜井風阻（1580m～1520m）風阻

R=aLP/S3=(10×410×8.55）/5.53=210.7Pa；

摩擦風阻共計1597.12Pa。

6 風機選擇

今后大規模生產時，建議在井下各中段回風地段安裝使用回風主扇和采場調控輔扇，可選用淄博風機廠生產的K系列輕型節能風機。

主扇建議選擇山東淄博風機廠生產的K 45-6抽出式對旋主扇通風機。

表1 對軒主扇通風機參數型號

7 結論

礦山目前探礦區域深度已逐漸超出了原自然通風系統的服務范圍。1580m標高以上，原鄉企多年開采形成的大量采空區和廢舊巷道成為外部漏風通道，通風效果越來越弱，自然風壓影響逐漸增大，原自然通風排塵、排煙效果差，不能滿足目前甚至今后安全生產的需求。本設計方案實施后，礦井通風系統的各項指標將達到《金屬非金屬礦山安全規程》的要求，礦井主通風機運行穩定，風量、風壓能滿足井下各用風點的需風要求，井下各風支風流穩定，風流質量較高，風量分配合理，建立起了高效、低耗、合理的新型通風系統，為礦山安全生產和可持續發展創造必要條件。