羅河鐵礦多中段分區通風技改研究及應用

王興坤 居偉偉 賈敏濤

（1.安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司；2.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

安徽馬鋼羅河礦業有限責任公司羅河鐵礦設計生產能力300萬t/a。羅河鐵礦礦體分布比較集中，東西礦體平均長1 911 m，南北礦體平均寬1 099 m，水平投影面積高達2 km2，礦體埋藏標高為-382~-846 m，高差達464 m，礦石儲量大。

2019年羅河鐵礦主要生產水平為-540和-508 m水平，輔助生產水平為-526，-516，-470和-455 m水平。根據通風系統現狀檢測分析，各中段風量分配嚴重不合理，礦井有效風量率低至58.23%，不符合《金屬非金屬礦山安全規程》規定通風系統有效風量率≥60%的標準。因此，羅河鐵礦急需根據采掘工作面年度生產掘進計劃，對礦井通風系統總風量進行核算，確定各生產水平同時回采時最大需風量，核實現有通風系統進、回風工程及風量是否能夠滿足全礦安全生產需求，對羅河鐵礦進行通風系統多中段分區域、集中通風研究，提高通風系統礦井采區有效風量率［1-5］。

1 通風系統現狀

羅河鐵礦礦井新風通過進風井、副井和措施井進入各生產中段，污風由采區回風井集中至-455 m回風水平，經總回風機站由1#、2#主回風井排至地表。具體風機運行情況見表1。

2 存在問題分析

根據羅河鐵礦通風系統現狀檢測數據分析。-540 m以上各水平新鮮風流通過采區斜坡道，2#、3#采區進風井風量低至12.82 m3/s，181.51 m3/s新鮮風流直接通過-540 m水平回至回風水平，-508 m水平實際新風風量為20.98 m3/s，-508 m水平及上部各生產水平新鮮風流較少。各水平風量分配不平衡，礦井有效風量率低至58.23%，不能夠滿足各生產水平實際需風量要求，造成上部工作面風量較小、粉塵濃度超標、工作面環境溫度過高等問題，嚴重影響羅河鐵礦井下安全生產［6-8］。

3 通風技改研究

3.1 各水平需風量

根據羅河鐵礦生產期通風系統優化技改研究成果，確定礦井設計總需風量為400 m3/s，結合羅河鐵礦2019年采掘生產計劃，對采掘工作面數量及分布情況進行統計歸類，通過需風量計算公式精確計算各生產水平現有生產條件下理論需風量。各水平理論需風量見表2。

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3.2 多中段分區

根據羅河鐵礦各生產水平理論需風量的計算，利用集中簡化分區原理，結合現場實際通風工程現狀，將通風系統劃分為4個通風區域，分別為-455~-470 m水平通風區域，-508~-526 m水平通風區域，-540 m水平通風區域，-560 m水平及以下通風區域。

3.3 技改方案

技改方案結合2019年羅河鐵礦通風工程的布置及現場實際情況，仍采用南、北進風、東部回風的方式。

羅河鐵礦采區利用106井、102井、-540 m水平40聯巷通風井、-508 m水平80聯巷通風井、1#采區回風井、8#采區回風井和9#采區回風井回風，采區進風利用斜坡道，2#、3#、4#采區進風天井進風。進、回風工程能夠滿足采區總風量需求，采用主輔聯合集中控制技術，利用現有進、回風工程對羅河鐵礦井下各生產中段進行分區域、集中控制通風技改，合理規劃各區域通風線路、各生產水平風量分配，提高采區通風有效風量率。

3.3.1 -455~-470 m水平通風區域

（1）-455 m水平。新風由4#采區進風井進風，污風直接回至東部回風大巷。20聯巷設置1臺30 kW風機，100聯巷設置1臺15 kW風機。

（2）-470 m水平。新風由3#采區進風井進入-470 m水平，污風通過106井回至-455 m水平。回風巷設置1臺15 kW風機進行引風。具體通風線路見圖1。

3.3.2 -508~-526 m水平通風區域

（1）-508 m水平。-508 m水平北部新風通過2#采區進風井和措施井進風，污風通過102井回風。102井聯巷設置1臺30 kW風機。-508 m水平中部新風通過50聯巷進風井進風，污風通過80聯巷通風井回風。通風井聯巷并聯設置2臺30 kW風機。-508 m水平南部新風通過-516 m水平進風，污風通過8#采區回風井回風。8#采區回風井聯巷并聯設置2臺30 kW風機。

（2）-515和-526 m水平。新風通過30聯巷和50聯巷進風井進入，污風由-526 m水平南部回風天井回風。進風井聯巷設置1臺30 kW風機。

（3）-516 m水平。新風通過-540 m水平115聯道上山進風，污風通過8#采區回風井回風。

3.3.3 -540 m水平通風區域

北部新風通過20聯巷上山、40聯巷上山進入，污風通過1#采區回風井回風。回風井聯巷并聯設置2臺30 kW風機。

南部新風通過125聯巷上山少量進風，污風通過40聯巷回風井回風。回風井聯巷設置1臺30 kW風機。

3.3.4 -560 m水平及以下通風區域

新風由副井和措施井進入，一部分污風通過運輸水平回風井回風，另一部分污風直接由2#主回風井回風。運輸水平回風井聯巷設置1臺K45-6-№17型風機（110 kW）。

3.3.5 溜破系統

新風通過電梯井和副井進入，污風由破碎系統回風井回風。破碎回風井聯巷設置1臺K45-6-№14型風機（45 kW）。

技改方案中30kW風機型號為K40-6-№14，15 kW風機型號為K40-6-№12。技改方案見圖1。

3.4 現場實施效果

羅河鐵礦根據通風技改方案組織安排施工了具體通風工程及構筑物，完成了大量現場工作，對井下通風系統進行了多中段分區集中通風與管理。

通風工程、設備和構筑物施工結束后，2019年12月對羅河鐵礦通風系統效果進行檢測，具體檢測效果見表3、表4。

根據本次通風系統檢測數據可知，礦井總進風量為457.02 m3/s，總回風量為460.72 m3/s，礦井通風有效風量為330.98 m3/s，礦井有效風量率從58.23%提高到71.84%，各中段實際檢測風量達到各生產中段計算理論風量，在滿足安全生產需求的基礎上礦井總風量得到了合理分配，有效避免各生產中段風量分配不合理導致的風量及能耗浪費，井下通風環境得到明顯提升。

注：“-”表示風流流入井筒，其余為流出。

4 結 論

（1）通過多中段分區技術，將羅河鐵礦9處需風點劃分為4個通風區域，明確了各中段進回風線路，簡化了復雜礦井通風網絡，有效地降低了通風系統管理難度。

（2）根據各中段工作面變化確定實際需風量，從各生產中段風量的“供需平衡”原理出發，避免了各生產中段實際需風量與理論需風量不符，造成風量分配不合理等問題，保證了各中段回采時安全生產需求。

（3）技改研究方案實施后，羅河鐵礦礦井有效風量率從58.23%提高至71.84%，保證了大部分新鮮風流能夠有效進入工作面，改善了工作面作業環境，大大降低了職業病危害。

（4）通過各中段采區串、并聯設置進回風機站，將礦井總風量合理分配至各需風中段，在保證礦井總風量的基礎上充分發揮了按需通風的優勢，體現了現代化大型鐵礦按需通風節能技術的先進性。