朱先艷(大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦,湖北黃石435122)

1 前言

湖北雞籠山黃金礦業(yè)有限公司(以下簡稱公司)一期工程采用對角抽出式集中通風系統(tǒng)[1],罐籠主豎井(現(xiàn)為副井)作為進風井,地表一條主回風井位于28 號勘探線礦體下盤,井筒凈直徑3.5 m,主回風豎井深約112 m,直通-90 m 中段,-90 m 中段至-170 m 中段是盲回風豎井。二期工程至三期工程采用多級機站對角抽出式通風系統(tǒng)。接著一期地采工程副井,從盲主混合井、盲箕斗或斜井進風,-170 m 中段～-250 m 中段～-340 m 中段～-390 m 中段～-490 m 中段～-590 m 中段接力盲回風斜井作為回風通道。-170 m 中段～-340 m 中段為二期工程;-340 m 中段～-490 m 中段為三期工程;-490 m 中段～-590 m 中段為四期工程。公司從三期工程開始回收殘礦,既有主生產(chǎn)區(qū)域又有殘采區(qū)域,地下深部工程通風系統(tǒng)較復(fù)雜。

公司三期工程通風系統(tǒng)包括以下幾方面:

(1)殘采區(qū)域通風:新鮮風流從副井進入-250 m中段、-290 m 中段運輸巷道,通過人行天井進入采場作業(yè)面,污風回到上中段或出到本中段,進入盲回風斜井。

(2)主生產(chǎn)區(qū)域通風:新鮮風流經(jīng)過-290 m 中段運輸巷道,從盲混合井進入-390 m 中段、-490 m 中段運輸巷道,通過人行天井進入采場作業(yè)面,污風回到上中段巷道,再進入盲回風斜井,上行排出地表。此工程分二級機站通風,Ⅰ級機站建在-340 m 中段總接力盲回風斜井安裝一臺K35-6-NO17 功率75 kW 風機;Ⅱ級機站建在-210 m 中段東部盲回風斜井、總接力盲回風斜井各安裝一臺FS-160-56(B)功率37 kW 風機。

(3)局部通風:對于局部通風困難的采場或獨頭掘進巷道,采用5.5 kW、11 kW 局部通風機通風。

2 三期工程通風系統(tǒng)存在的問題

(1)殘采中段多,采場規(guī)模小且分散[2],有的采空區(qū)不能及時充填或封閉,人行井、溜井密封墻不嚴實,造成污風串聯(lián),風流反向,風滯流、紊亂,漏風等問題[3]。通風不良,容易引進炮煙中毒事故。

(2)主生產(chǎn)、開拓區(qū)域因探礦、采場建設(shè)需要,建成大循環(huán)套中循環(huán),中循環(huán)套小循環(huán)的巷道,采場正在建設(shè)或回采,不能封閉,易形成新鮮風路短路、污風串聯(lián);構(gòu)筑物密封不嚴也有漏風問題。

(3)Ⅱ級機站風機需更換。Ⅰ級機站是三期工程達產(chǎn)后安裝的,運行不到2年,運行效率達到80%以上,不需更換。Ⅱ級機站兩臺FS-160-56(B)風機老化,兩臺風機運行已滿8年老化了,噪音大,風量變小,達不到額定風速,要經(jīng)常維修;Ⅱ級機站風機運行效率低,經(jīng)實測一臺FS-160-56(B)風量為12.2 m3/s,沒達到風機最小風量;另一臺為15.8 m3/s,略高于風機最小風量。兩臺風機運行效率低,易造成作業(yè)面污風串流,污風回流、滯流。此兩臺風機報廢處理,需盡早更換。

3 深部四期工程通風系統(tǒng)應(yīng)用

隨著四期工程基建完工,增加了兩個中段,原來二級機站通風系統(tǒng)滿足不了-540 m 中段、-590 m中段作業(yè)場所的通風要求,需增加一個機站,建設(shè)成三級的機站,抽出式接力排風。Ⅰ級機站建在-490 m中段南緣總接力盲回風斜井;原來三期工程Ⅰ級機站改成Ⅱ級機站,建在-340 m 中段總接力盲回風斜井,通風機不更換;Ⅲ級機站建在-250 m 中段南緣總接力盲回風斜井,撤消三期工程-210 m 中段東部盲回風斜井Ⅱ級機站。

3.1 總風量校核

總風量計算有按生產(chǎn)能力、下井最大班人數(shù)計算、產(chǎn)塵設(shè)備(工作面)排塵風量,按礦井中同時工作的產(chǎn)塵設(shè)備或工作面數(shù)給定排除粉塵計算所需風量,取其最大值。

(1)按生產(chǎn)能力計算所需風量:生產(chǎn)能力300 kt/a,供風量0.2 m3/kt·s,所需總風量為60 m3/s。

(2)按下井最大班人數(shù)計算所需風量:下井每班最大人數(shù)為325,《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》中供風量應(yīng)不小于每人4 m3/min,所需總風量為21.7 m3/s。

(3)按礦井中同時工作的產(chǎn)塵設(shè)備或工作面數(shù)給定排除粉塵計算所需風量,具體見表1。

表1 工作面和獨立硐室計算所需風量

根據(jù)2012年《有色金屬采礦設(shè)計規(guī)范》11.2 中備用系數(shù),考慮到通風構(gòu)筑物漏風、生產(chǎn)不均衡、風量調(diào)節(jié)不及時等因素,備用系數(shù)取K=1.2,按產(chǎn)塵設(shè)備(工作面)排塵風量計算,礦井總需風量=67.2 ×1.2 =80.64 m3/s。

通過以上計算,確定礦井總需風量最大值為80.64 m3/s,故Ⅲ級機站選為FKZ-NO19,功率110 kW,風量39.5～86 m3/s。

(4)根據(jù)Ⅰ級機站總需風量17.9 m3/s;Ⅱ級機站總需風量47.4 m3/s?？紤]到今后殘采線延長,生產(chǎn)中段開采到-640 m、-690 m 水平,采場增加,采用多級機站接力,風量肯定會增加,故Ⅰ級機站、Ⅱ級機站選同一機型,均為K35-6-NO17,功率75 kW,風量35～75 m3/s。

3.2 通風風路線路

(1)開拓掘進、生產(chǎn)、殘采區(qū)域的采切掘進工作面局部通風:短距離采用壓入式或抽出式通風,長距離采用混合式通風。每200～300 m 時,應(yīng)結(jié)合采場單體設(shè)計,布置一條以后能利用的先行人行天井解決局部通風。

(2)開拓中段風路:新鮮風流從盲混合井進入-640 m 中段、-690 m 中段運輸巷道,污風經(jīng)-490 m盲措施斜井回到-490 m 中段,再經(jīng)Ⅰ級機站回到總接力盲回風斜井,排出地表。

(3)主生產(chǎn)區(qū)域風路:新鮮風流經(jīng)過-290 m 中段運輸巷道,從盲混合井進入-540 m 中段、-590 m 中段運輸巷道,通過人行天井進入采場作業(yè)面,污風經(jīng)另一條人行天井回到上中段巷道,再進入盲回風斜井,上行排出地表。

(4)殘采區(qū)域風路:此通風線路較為復(fù)雜。-290 m 中段運輸巷道新鮮風流經(jīng)采場,污風直接到-250 m 中段運輸巷道,再經(jīng)Ⅲ級機站總接力盲主回風井;新鮮風流從-272 m 盲箕斗井進入-340中段南緣、-390 m 中段南緣、-440 m 中段運輸巷道經(jīng)采場,污風直接-290 m 中段南緣、-390 m 中段南緣、-390 m 中段運輸巷道,進入盲主回風井;其余中段新鮮風流經(jīng)過-290 m 中段運輸巷道,從盲混合井進入-340 m 中段、-390 m 中段、-490 m中段運輸巷道,通過人行天井進入采場作業(yè)面,污風從另一條人行天井回到上中段巷道,再進入盲主回風井,經(jīng)Ⅲ級機站上行主回風井排出地上。深部四期工程通風系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 深部四期工程通風系統(tǒng)示意圖

3.3 通風構(gòu)筑物

(1)開拓中段區(qū)域:在-540 m、-590 m 中段馬頭門各安裝1 個調(diào)節(jié)風門,在與-490 m 盲措施斜井相通聯(lián)絡(luò)道砌磚密封墻各一堵,在-490 m 中段盲措施斜井兩頭安裝1 個調(diào)節(jié)風門。

(2)主生產(chǎn)區(qū)域:在盲混合井馬頭門2 個調(diào)節(jié)風門、在采場下行風的人行井下端安裝調(diào)節(jié)風門,6個采場有6 個調(diào)節(jié)風門;在-540 m、-590 m 中段與盲主回風井相通聯(lián)絡(luò)道調(diào)節(jié)風門各2 個,共計10 個調(diào)節(jié)風門。

(3)殘采區(qū)域:除在-250 m 中段副井馬頭門砌密封磚墻、-290 m 中段中段副井馬頭門無密封墻、風門外,在殘采區(qū)域內(nèi)副井、盲混合井馬頭門、與盲主回風井相通聯(lián)絡(luò)道安裝調(diào)節(jié)風門;后退式回收底柱、頂柱,在作業(yè)區(qū)與非作業(yè)區(qū)設(shè)置調(diào)節(jié)風門,回采完的采場及時充填,人行井砌磚密封墻,防止風路短路。

(4)非生產(chǎn)區(qū)域:因-40 m 中段～-250 m 中段殘礦回采完畢,不需要通風,采取封閉措施。圖1 中省略了-40 m 中段～-170 m 中段實際運輸巷道;除-250 m 中段副井馬頭門與盲主回風井聯(lián)絡(luò)道二個調(diào)節(jié)風門外,其余副井馬頭門、盲主回風井聯(lián)絡(luò)道處用密封磚墻封死。

3.4 風流控制設(shè)備設(shè)施現(xiàn)場管理

(1)在主生產(chǎn)區(qū)域現(xiàn)場安裝了安全避險六大系統(tǒng),其中生產(chǎn)調(diào)度室負責通風的風速、風質(zhì)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)日常監(jiān)控、維護、維修。

(2)在殘采區(qū)域內(nèi),生產(chǎn)調(diào)度室每天派人到現(xiàn)場巡查,檢查通風、監(jiān)測線路,及時封堵廢棄巷道、充填采空區(qū)[3]和維修通風設(shè)施;發(fā)現(xiàn)工作面風速達不到要求,立即反饋,與生產(chǎn)技術(shù)部制定通風措施方案,保證工作面所需的風量。

4 應(yīng)用效果

深部四期工程通風系統(tǒng)采用多級機站通風,試運行1年后,經(jīng)實測該通風系統(tǒng)總風量達到66.52～74.06 m3/s,本系統(tǒng)有效風量率77.3%～86.1%。-590 m 中段～-390 m 中段經(jīng)實測采場風速達0.4～0.6 m/s,掘進作業(yè)面風速達0.3～0.5 m/s,南北緣運輸巷道風速達1.3～1.6 m/s,中段石門進風巷道風速達2.8～3.3 m/s,回風巷道風速達3.4～8.7 m/s,能滿足了作業(yè)面通風要求。但在殘采區(qū)域因在作業(yè)區(qū)與非作業(yè)區(qū)調(diào)節(jié)風門密封不嚴,還存在漏風,兩個相鄰殘采采場偶爾有污風串流現(xiàn)象。

5 結(jié)論

通風系統(tǒng)是地下礦山開采主要的生產(chǎn)系統(tǒng)之一,通風的風速、風質(zhì)也是安全避險六大系統(tǒng)中監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一。多級機站能根據(jù)作業(yè)區(qū)所需風量,經(jīng)濟合理劃分機站級別,采用靈活調(diào)整風機的位置和風量;獨頭掘進時,布置先行人行天井,利用局部通風機,解決局部通風;安裝合適的通風構(gòu)筑物;更換老化風機等措施,分配相應(yīng)風量,能正確引導(dǎo)風流,改善地下礦山生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境,將有毒有害氣體、粉塵及時排出礦井,保障生產(chǎn)人員身體健康,防止了炮煙中毒等事故的發(fā)生,提高了工人勞動生產(chǎn)率,有效地解決了通風系統(tǒng)風流污風串流,風流反向,風滯流、紊亂,漏風等問題。