攀枝花鐵礦尖山地采通風系統的優化

劉松茂

（攀鋼礦業公司攀枝花鐵礦，四川 攀枝花 617000）

1 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采通風系統存在的問題

（1）部分通露天坑進路封堵不嚴，漏風嚴重。經現場測定，井下總回風量只有129.02m3/s，但設計總回風量為278.52m3/s，主要是1300m上各分段通露天坑進路封堵不嚴漏風，受風機負壓影響，露天坑漏風現象將更加突出。新鮮風通過露天坑在自然風壓以及風機負壓作用下進入井下，自然風壓隨季節性變化，使得井下通風系統不穩定，將造成部分巷道無風及風流逆轉，嚴重影響礦井的安全生產。

（2）井下缺乏風流控制輔扇和通風構筑物。按《金屬非金屬地下礦山通風技術規范》硐室型采場最低風速不應小于0.15m/s；巷道型采場和掘進巷道不應小于0.25m/s，1200m中段運輸平巷截面為10.78m2，最低風量為2.69m3/s，1200m中段運輸平巷至少有三處設計風量低于2.69m3/s；礦井偏東側人行進風管纜井風流微弱；1300m～1200m中段污風沒有回風通道，無法排出地表。

（3）由于回采進路、開拓和采切掘進巷道及爆破排煙的局扇的設置不合理，因此造成風壓不足，污風排出時間長，產生了有害氣體，形成了污風循環的現象。

2 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采通風系統的原因分析

（1）攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采通風經過三個不同設計單位不同時期的設計。①2009年12月尖山采場露天轉地下開采基建工程建設開工，針對尖山采場1300m標高以上的掛幫礦體開采區、1020m～1300m標高范圍內的下部礦體開采區及1020m標高以下的深部開采區進行的初步設計，設計采礦規模為200萬t/a（6000t/d）。因建設資金、采礦權等原因尖山采場露天轉地下開采基建工程建設于2016年暫停。②2013年12中鋼集團馬鞍山礦山研究院對尖山地采掛幫礦井下通風系統優化研究項目，并做了較大的優化。③為了保證礦石供給，有效提高選礦回收指標，保證礦山部分投資效益。2019年地下開采在原初步設計的基礎上，針對尖山采場1200m標高至1320m標高的礦體作為一期建設進行地下開采變更設計，設計采礦規模為150萬t/a（4545t/d）。

（2）攀枝花鐵礦尖山露天采場地質發生變化。2017年攀枝花鐵礦對露天尖山東北幫進行擴幫，造成1300m以上各分段穿脈巷道與露天坑貫穿。

（3）攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采變更通風設計中基于原初步設計中巷道全部施工完，但實際上1300及1280部分進風井、1200~1280回風天井未建設。

（4）攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采變更通風設計在原初步設計的通風設計基礎上，基于1300m巷道以上各進風、回風巷道的全部封堵、膠帶斜井至1200m聯道封堵、破碎回風豎井至1200m封堵、輔助豎井至1200m封堵的情況考慮，目前上述都未封閉，出現了嚴重竄風、漏風現象。

3 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采原通風設計與變更通風設計對比

3.1 攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采原通風設計

（1）通風系統采用二級機站抽出式通風站通風方式、對角通風的井筒布置方式。一級機站1#風機（132kW）并聯設置設于1400m中段回風平巷，負責掛邦礦體采區的回風；一級機站2#～3#風機（各一臺132kW）分別設于1300m中段、1280m中段回風平巷；二級機站4#風機（30kW）設于960m破碎系統回風平巷，負責破碎系統通風，二級機站5#風機設于全礦總回風豎井口，負責中段及采場總回風，5#風機（3臺250KW）并聯作業。

（2）主進風巷道為：主斜坡道、輔助豎井、膠帶斜井、采場進風井等。

（3）主要回風巷道為：卸載站回風平巷、破碎系統回風井、總回風豎井等。

3.2 攀枝花鐵礦尖山地采變更通風設計

（1）通風系統采用一級機站抽出式通風站通風方式、對角通風的井筒布置方式。開采1200m中段的礦體時，在總回風豎井坑口并聯設置3臺250KW的風機，作為主要回風；在破碎回風井1200m回風聯道處安裝一臺30KW的輔扇風機，使井底水倉及泵房、變電所等形成獨立的回風方式；在5#膠帶斜井處安裝一臺18.5KW的輔扇來解決井下卸載硐室的通風需求。

表1 1200m以下及1300以上需設置的封堵部位點

（2）主進風巷道為：輔助豎井、輔助斜坡道、膠帶斜井及密蘭平硐。

（3）主回風巷道為：總回風豎井、破碎回風豎井及5#膠帶斜井。

4 攀枝花鐵礦尖山地采變更通風系統的優化

為了確保礦井通風系統達到安全、可靠、高效、節能的工作狀態，通過對各分段未設置通風構筑物及未施工通風巷道進行逐點分析優化，來解決變更通風設計中通風系統存在的問題。（見圖1）。

圖1 攀枝花鐵礦尖山地采變更通風設計解算示意圖

（1）通過對攀枝花鐵礦尖山采場露天轉地下開采通風現狀分析。①1340m分段以上新風主要由1340m分段與露天坑相貫通的回采進路和1320m礦石平硐和廢石平硐進風。新鮮風流通過人行進風天井、人行管纜進風天井進入1380m和1360m分段。風流通過采場后由采區斜坡道和采區回風天井回到1380m總回風巷，再排到總回風豎井，最后由總回風豎井排出地表。②1340m以下1320m和1300m分段主要由主要由1320m礦石平硐和廢石平硐、輔助豎井和運礦斜坡道進風，污風通過1300m回風巷匯入總回風豎井，由總回風豎井排出地表。③深部1300m以下開拓工程新鮮風流主要由輔助豎井、斜坡道和膠帶斜井進入。新鮮風流經過各個作業面以后，由端部回風井上排至1280m回風平巷，再匯入總回風豎井，由總回風豎井排出地表。

因此，為滿足變更通風設計通風系統網絡解算，1200m以下及1300m以上各分段需設置的通風構筑物（見表1），共需9個封堵，4個風門。

（2）1300m及1280m部分進風井、1200~1280回風天井未開拓，1300m～1200m中段污風沒有回風通道，可以在1300m沿脈運輸平巷靠1300~1380人行進風天井設置輔扇控制風量分配。在正式生產后通過檢測，可適當恢復1300m回風巷2#風機一級站。增大通風量，最后優化后的通風系統變為阻力小、風回路程短且易于控制的礦井通風系統。

（3）嚴格要求對回采進路、開拓和采切掘進巷道及爆破排煙產生的污風有效的處理。合理布置局扇，局扇需配（風量3.0～5.2m3/s，電機功率11kW）并配備1000m的阻燃風筒。當采用壓入式通風時，吸風口應設在貫穿風流巷道的上風側，距離獨頭巷道口不得小于10m；采用抽出式通風時，排風口應設在貫穿風流巷道的下風側，距離獨頭巷道口不得小于10m。

（4）建立完善通風系統技術管理。通風系統本身就要精細管理，加強人員的培訓，建立建全各項標準，比如：對爆破排煙、回采進路、開拓和采切掘進巷道、無軌設備安裝尾氣凈化裝置并建立規范的制度。完善通風檢測管理系統。盡可能的在技術及環境上減少對整個系統的影響。

5 結束語

地下開采的通風技術決定了企業的安全、穩定、高效生產。通過運用經濟、安全和有效的通風技術，給井下作業環境提供充足的新鮮氣流，有力的減輕井下環境中有害氣體對操作人員的健康構成的威脅，使井下的環境得到一定的改善，從而形成一個舒適、健康的作業環境。這有利于提高操作人員的生產效率，保證井下工作的員工的安全健康利益。