多分區(qū)復(fù)雜礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究及對(duì)策分析

陳 旭

（長(zhǎng)春黃金設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130012）

該礦是80年代早期勘探的特大型繁瑣矽卡巖型鎢礦井。初期這個(gè)區(qū)域創(chuàng)建了上十個(gè)以Pb、Zn、Mo、Bi等為主開(kāi)挖礦井的零散礦山資源開(kāi)采區(qū)，設(shè)立的礦權(quán)數(shù)量有14個(gè)，實(shí)際建完礦山十四座，后期整合為5個(gè)礦段3個(gè)工區(qū)。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)介紹

從礦井地貌分布情況來(lái)看，經(jīng)常受到多方面因素的影響，通過(guò)相關(guān)分析得出影響因素表現(xiàn)為巖性分布地質(zhì)構(gòu)造情況和地表水劃分等，因?yàn)榈匦巫兓潭确浅４螅旧韺儆谇治g類型的故障，因此形成了低山丘陵類型，對(duì)于此項(xiàng)區(qū)域來(lái)講，本身有著溫帶過(guò)渡性氣候特征,年均氣候極為溫暖，氣候溫度表現(xiàn)為17.4℃～19.3℃。每年2月溫度很低，月平均溫度5.8℃～10.3℃，最低是零下6℃。7～8月份溫度較高，月平均溫度是28.9℃～30.6℃，且常常產(chǎn)生短時(shí)間酷暑，最高達(dá)到37.3℃～38.9℃。以某金屬礦為例，該礦通過(guò)整合之后，形成了集多井筒、多性能、多分區(qū)開(kāi)挖為一體的超大型礦井，同時(shí)還包含了多回風(fēng)井回風(fēng)等分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，重點(diǎn)是南區(qū)340m之下、南區(qū)340m以上及北側(cè)等多種類型的分區(qū)通風(fēng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合該項(xiàng)結(jié)構(gòu)實(shí)際情況來(lái)看，分區(qū)通風(fēng)結(jié)構(gòu)雖然有著一定的獨(dú)立性特征，不過(guò)本身也存在著密切的聯(lián)系，這就要求各項(xiàng)領(lǐng)域既要管理本區(qū)的入回風(fēng)，也要管理其余部分入、回風(fēng)[1]。

整合好之后，該礦井通風(fēng)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出以下顯著特征：

（1）整合好后，出現(xiàn)新的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，該礦也實(shí)施提產(chǎn)擴(kuò)能改造。井底要增添許多專業(yè)面，回采區(qū)域擴(kuò)大，通風(fēng)結(jié)構(gòu)服務(wù)范圍也將擴(kuò)大，井底通風(fēng)結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越繁瑣。傳統(tǒng)的通風(fēng)結(jié)構(gòu)分區(qū)服務(wù)形式已無(wú)法符合整合之后的通風(fēng)管控需求。

（2）整合完后，以上三種有著獨(dú)立性特征的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了改變，逐漸朝著反瑣性趨勢(shì)發(fā)展，而且通風(fēng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)極為繁瑣，傳統(tǒng)的通風(fēng)調(diào)控模式已經(jīng)不再適應(yīng)當(dāng)下通風(fēng)環(huán)境與一些地區(qū)缺乏通風(fēng)調(diào)控手段等，造成污風(fēng)串聯(lián)，新風(fēng)受阻與有效風(fēng)量較低等現(xiàn)象。

（3）新創(chuàng)建了南風(fēng)井與西風(fēng)井，基于原本的通風(fēng)動(dòng)力，增設(shè)了風(fēng)井和風(fēng)機(jī)，數(shù)量分別為兩臺(tái)，實(shí)際消耗量非常大，同時(shí)還有著通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不相符現(xiàn)象，基于此，加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備的改進(jìn)和優(yōu)化力度是非常重要的，有利于將設(shè)備優(yōu)勢(shì)更好的體現(xiàn)出來(lái)。

2 礦井通風(fēng)結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的不足與原因

2.1 常見(jiàn)的不足

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，該礦整合后，通風(fēng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的重要問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)：

（1）經(jīng)檢測(cè)，井底每個(gè)主扇機(jī)組效率都沒(méi)有滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，主扇總設(shè)備效率為46%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于70%的規(guī)定，所有風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率處于46%左右[2]。例如，+480m西回風(fēng)結(jié)構(gòu)和+340m南回風(fēng)結(jié)構(gòu)功率為160kW的風(fēng)機(jī)壓力偏低；宏源回風(fēng)結(jié)構(gòu)功率為75kW的風(fēng)機(jī)風(fēng)量低于風(fēng)機(jī)指定技術(shù)指標(biāo)等。

（2）沒(méi)有規(guī)范性管理通風(fēng)構(gòu)筑物：天福斜井很多新鮮風(fēng)進(jìn)入+366m地方，井底中段入風(fēng)量變少，風(fēng)窗控制不全面，人員出入未立即復(fù)原調(diào)節(jié)風(fēng)窗，引起新鮮風(fēng)短路。由于局扇無(wú)法抵抗箕斗井的下風(fēng)，引起地方箕斗井礦井回風(fēng)收斜井反風(fēng)等問(wèn)題。

（3）不符合今后發(fā)展需要：有些礦井層次很多，在后期會(huì)同步開(kāi)展開(kāi)采工作，但是通風(fēng)系統(tǒng)方面，其通風(fēng)能力只是符合一個(gè)作業(yè)面，針對(duì)礦井的今后發(fā)展，對(duì)于需風(fēng)量會(huì)大幅度增多，但就當(dāng)前現(xiàn)狀來(lái)說(shuō)，礦井通風(fēng)結(jié)構(gòu)很難滿足今后發(fā)展需要。

2.2 原因介紹

（1）瓦斯治理與瓦斯“雙高”管理需要很大風(fēng)量；低溫偏高，造成礦井采掘作業(yè)面所要風(fēng)量增加。

（2）備用采礦作業(yè)面的出現(xiàn)、掘進(jìn)作業(yè)面增加、打鉆地方需風(fēng)量多，均會(huì)提升井下總需風(fēng)量。

（3）井下通風(fēng)通道長(zhǎng)，斷面小，阻力高。

（4）風(fēng)機(jī)能力局限，基本已達(dá)到額定功率。

3 多分區(qū)通風(fēng)結(jié)構(gòu)完善介紹

3.1 多分區(qū)通風(fēng)結(jié)構(gòu)整合完善的意義

第一，針對(duì)于各項(xiàng)分區(qū)來(lái)講，紛紛結(jié)合實(shí)際情況制定了特殊的入風(fēng)用風(fēng)井巷，將合理的通風(fēng)動(dòng)力和調(diào)控機(jī)械全面應(yīng)用于礦井中，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)分區(qū)獨(dú)立入風(fēng)和回風(fēng)的目的，各項(xiàng)分區(qū)之間具備的風(fēng)流不會(huì)相互貫通到一起，而且也不會(huì)產(chǎn)生不良的干擾性，當(dāng)對(duì)分區(qū)進(jìn)行有效整合以后，創(chuàng)建了相關(guān)的通道，解決了以往分區(qū)通風(fēng)不穩(wěn)定現(xiàn)象，彌補(bǔ)了各項(xiàng)不足之處，可是對(duì)于整項(xiàng)通風(fēng)系統(tǒng)而言，必定會(huì)產(chǎn)生一定程度的干擾。第二，分區(qū)通風(fēng)結(jié)構(gòu)整合好后，將會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備出現(xiàn)能耗問(wèn)題；通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)變得非常繁瑣，通風(fēng)線路邊長(zhǎng)，通風(fēng)阻力變大；通風(fēng)構(gòu)筑物不健全，引起漏風(fēng)、短路及污風(fēng)串聯(lián)等問(wèn)題，最終有效風(fēng)量不高。第三，該礦整合好后，建立了西風(fēng)井及南回風(fēng)井，挖掘斜坡道通過(guò)地表貫通至+160m地方等。井底300m左右的地方風(fēng)量有很多，而有的位置風(fēng)量則是很小，存在著嚴(yán)峻的漏風(fēng)問(wèn)題。

3.2 對(duì)多分區(qū)通風(fēng)結(jié)構(gòu)完善計(jì)劃的制定

當(dāng)前階段，礦井通風(fēng)結(jié)構(gòu)還有著諸多的不足之處，本文主要對(duì)通風(fēng)結(jié)構(gòu)中存在的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探究，從通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)力機(jī)組以及構(gòu)筑物等多方面入手全面分析，結(jié)合實(shí)際情況制定完善的計(jì)劃，比如對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改善，降低通風(fēng)阻力，增強(qiáng)通風(fēng)效果，減少消耗量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，提升經(jīng)濟(jì)效益，增加礦井開(kāi)采的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)，健全通風(fēng)構(gòu)筑物，規(guī)避漏風(fēng)短路等現(xiàn)象，提升有效風(fēng)量率，通過(guò)全面落實(shí)合理措施以后，多分區(qū)整合通風(fēng)結(jié)構(gòu)存在的各項(xiàng)問(wèn)題得到了全面緩解，相關(guān)要點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾方面。

（1）健全+480m西風(fēng)井回風(fēng)結(jié)構(gòu)。將拆除+490m回風(fēng)斜井功率為55kW的風(fēng)機(jī)，將+490m回風(fēng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)設(shè)置于+480m西風(fēng)井，+416m中間2號(hào)穿功率為30kw，將風(fēng)機(jī)和風(fēng)墻全面清除，降低消耗量，同時(shí)還需要把風(fēng)道內(nèi)部存留的雜物整理干凈，保持整潔性，加強(qiáng)回風(fēng)斜井井邊的密封工作，保持良好的密封程度，而且還需要拆除天井上方的門(mén)框，這樣做的目的是為了降低回風(fēng)阻力，除此之外，在+480m中間3號(hào)主巷北側(cè)成立風(fēng)門(mén)，對(duì)回風(fēng)斜井聯(lián)合的臨時(shí)密封進(jìn)行合理調(diào)整，成為風(fēng)門(mén)，為后期維護(hù)和運(yùn)行工作的開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)，而且還需要調(diào)整風(fēng)窗。

（2）規(guī)范小坂垅工區(qū)礦井回風(fēng)結(jié)構(gòu)。全面清除+250m南回風(fēng)井功率為75kw的風(fēng)機(jī)，降低消耗量，將風(fēng)機(jī)安裝到中間粉礦回收斜井頂部聯(lián)道位置，而且進(jìn)一步調(diào)整平安斜井，使其成為回風(fēng)井，或者是裝設(shè)一臺(tái)功率為55kW的主扇風(fēng)機(jī)，適當(dāng)?shù)难由旌驮鲈O(shè)回風(fēng)井?dāng)嗝娴拿娣e，大約5㎡，還可以在采礦期間另外挖設(shè)一條回風(fēng)井，目的是降低回風(fēng)阻力的形成，保持空氣良好流通。在250m與～+310m斜坡到聯(lián)道位置構(gòu)建風(fēng)門(mén)，讓新鮮風(fēng)進(jìn)入井底中間。將老豎井地上井口封嚴(yán)，管控老豎井進(jìn)風(fēng)。

（3）健全宏鑫回風(fēng)結(jié)構(gòu)。經(jīng)全面調(diào)研發(fā)現(xiàn)，將瑞輝304礦井污風(fēng)排除引進(jìn)宏鑫回風(fēng)結(jié)構(gòu)，能夠有效處理瑞輝304礦山的通風(fēng)現(xiàn)狀，也能夠防止宏鑫回風(fēng)結(jié)構(gòu)功率為90kW的風(fēng)機(jī)能耗情況。將回風(fēng)道表面原來(lái)的11kW輔扇清除，為進(jìn)一步增強(qiáng)該區(qū)域的回風(fēng)，于+416m地方石門(mén)六南段排水井口南邊設(shè)置1臺(tái)30kW輔扇及其在+356m回風(fēng)井底設(shè)置1臺(tái)功率為15kW的輔扇，提高井下304礦體的回風(fēng)動(dòng)力。

（4）科學(xué)布置多風(fēng)機(jī)多機(jī)站。科學(xué)布置多風(fēng)機(jī)和多機(jī)站的通風(fēng)結(jié)構(gòu)有較大優(yōu)點(diǎn)，由于在礦井通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)科學(xué)布置多風(fēng)機(jī)多機(jī)站可以有效提升礦井開(kāi)采環(huán)節(jié)的送風(fēng)效率，也能夠大幅度削減能耗，節(jié)約生產(chǎn)成本，增加生產(chǎn)效益。從新中國(guó)成立以后，礦井通風(fēng)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)開(kāi)始涌現(xiàn)，而且隨著技術(shù)的逐漸進(jìn)步，礦井通風(fēng)系統(tǒng)取得了明顯發(fā)展[3]。如在發(fā)展期間，多風(fēng)機(jī)與多機(jī)站的調(diào)換改造項(xiàng)目起到了顯著效果，有助于排出井底有害氣體、污穢氣體，完成井底排風(fēng)換氣。因?yàn)槎囡L(fēng)機(jī)多機(jī)站系統(tǒng)的風(fēng)量調(diào)整主要是基于風(fēng)機(jī)把控的，大幅度推動(dòng)了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展及進(jìn)步，節(jié)省人力、物力以及財(cái)力等資源。

在規(guī)范上述對(duì)策的前提下，不斷精簡(jiǎn)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，避免多余的漏風(fēng)、串聯(lián)風(fēng)等問(wèn)題，提高通風(fēng)率，在計(jì)劃回風(fēng)線路上創(chuàng)建一些構(gòu)筑物。

最后結(jié)果表明，以原來(lái)能耗減少了很多，實(shí)現(xiàn)礦井綠化節(jié)能，營(yíng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。同時(shí)，能充分應(yīng)用新鮮風(fēng)，提高了礦井風(fēng)量率。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）多分區(qū)繁瑣超大礦井，其通風(fēng)系統(tǒng)有著極高的復(fù)雜性以及繁瑣性，在運(yùn)行期間經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，比如礦井開(kāi)采深度非常大、通風(fēng)線路增加、阻力變大等，仔細(xì)調(diào)研探究通風(fēng)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)掌握井底通風(fēng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的故障及成因，優(yōu)化通風(fēng)結(jié)構(gòu)屬于非常重要的任務(wù)。

（2）通風(fēng)結(jié)構(gòu)包含的要點(diǎn)表現(xiàn)為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和構(gòu)筑物。基于此，對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改善和創(chuàng)新是很有必要的，有利于有效的優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)線路，減少通風(fēng)阻力，提高通風(fēng)動(dòng)力，不僅能夠更好的讓風(fēng)機(jī)為礦山服務(wù)，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，與此同時(shí)，完善的通風(fēng)構(gòu)筑物可以對(duì)風(fēng)流起到良好的引導(dǎo)效果，從一定程度上降低了漏風(fēng)和斷路等不良現(xiàn)象的發(fā)生，促使風(fēng)量率得到全面提升。

（3）當(dāng)前階段，改善通風(fēng)系統(tǒng)性能的主要任務(wù)表現(xiàn)為制定合理的通風(fēng)結(jié)構(gòu)，確保建筑物質(zhì)量，不得取得一勞永逸的效果。鎢礦井通風(fēng)結(jié)構(gòu)管控是保證通風(fēng)結(jié)構(gòu)始終安全、穩(wěn)定及可靠的基礎(chǔ)條件。由此，規(guī)范的通風(fēng)管理活動(dòng)對(duì)井底通風(fēng)十分關(guān)鍵。