亓志剛

摘要：鐵礦整合后，礦區(qū)新增擴(kuò)界區(qū)，礦區(qū)和擴(kuò)界區(qū)采用主井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)的通風(fēng)系統(tǒng)，為滿足新增采場(chǎng)通風(fēng)需要，需改變風(fēng)路方向，引流足夠的新鮮風(fēng)量至擴(kuò)界區(qū)。通過(guò)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造，保證了礦井通風(fēng)條件及空氣質(zhì)量，有效的改善了井下作業(yè)環(huán)境，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低了通風(fēng)成本。

關(guān)鍵詞：礦井通風(fēng);通風(fēng)系統(tǒng);優(yōu)化改造;可靠性研究

1、鐵礦基本概況：

該礦是位于山東萊蕪的一家多年從事采、選聯(lián)合生產(chǎn)的鐵礦山企業(yè)，原有二個(gè)獨(dú)立的采礦權(quán)，鑒于兩礦區(qū)之間存在空白帶，且無(wú)礦權(quán)設(shè)置，按規(guī)定對(duì)其進(jìn)行整合，整合后擴(kuò)界區(qū)和一礦區(qū)共用一套通風(fēng)系統(tǒng)。

2、問(wèn)題提出：

鐵礦整合后，為滿足整個(gè)礦區(qū)及擴(kuò)界區(qū)的通風(fēng)要求，，如何在原礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)條件下，通過(guò)優(yōu)化改造，使原礦區(qū)與擴(kuò)界區(qū)滿足各采場(chǎng)通風(fēng)需要？

3、通風(fēng)系統(tǒng)改造方案：

總體設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)優(yōu)化后礦區(qū)及擴(kuò)界區(qū)風(fēng)流方向：礦區(qū)：新鮮風(fēng)流一路從主（豎）井進(jìn)入井下后，經(jīng)-6m運(yùn)輸巷，2#盲斜井進(jìn)入擴(kuò)界區(qū)+36m水平采場(chǎng)，清洗工作面后，污風(fēng)經(jīng)上部+58m中段回風(fēng)巷、+49m回風(fēng)巷，由風(fēng)（豎）井抽出式通風(fēng)機(jī)排出地表;為了防止出現(xiàn)風(fēng)流短路和相互串風(fēng)，擴(kuò)界區(qū)-6m水平中段風(fēng)井口及-6至+36水平變坡點(diǎn)處及+36水平與+58水平變坡點(diǎn)處增設(shè)正、反向各兩道風(fēng)門(mén)。

局部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)：

（1）在+36水平及-36水平回風(fēng)巷入口設(shè)置風(fēng)流凈化裝置（安裝2道防塵水幕）。

（2）安設(shè)風(fēng)門(mén)的地點(diǎn)，要求前后5m內(nèi)支護(hù)完好，無(wú)空幫空頂;

（3）門(mén)垛四周均要掏槽，槽深在巖層中不小于0.3m，在巖石中不小于0.2m。門(mén)垛厚不小于0.45m。門(mén)垛上的電纜和管道孔要封堵嚴(yán)密，如有水溝，要在水溝中設(shè)擋板，防止漏風(fēng);

（4）風(fēng)門(mén)應(yīng)迎風(fēng)開(kāi)啟，使門(mén)扇與門(mén)框緊密貼合。門(mén)扇與門(mén)框接觸處應(yīng)做成沿口，并設(shè)襯墊;

（5）風(fēng)門(mén)不少于兩道，在有運(yùn)輸車輛通過(guò)處，兩道風(fēng)門(mén)間距離應(yīng)大于車輛長(zhǎng)度;

（6）進(jìn)、回風(fēng)井之間和主要進(jìn)、回風(fēng)巷之間，需要使用的聯(lián)絡(luò)巷中，必須安設(shè)兩道正向和兩道反向的風(fēng)門(mén)，防止在反風(fēng)時(shí)風(fēng)流短路;

（7）回風(fēng)井井口，副井馬頭門(mén)處安裝不低于1.2m的安全護(hù)欄;風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝安全護(hù)欄及防護(hù)網(wǎng)。

風(fēng)井優(yōu)化：①封閉井架;②風(fēng)井井口安裝井蓋門(mén)，提升時(shí)打開(kāi)，無(wú)提升時(shí)關(guān)閉;③在井口加裝風(fēng)門(mén)，且在風(fēng)門(mén)四周固定膠皮，增加風(fēng)門(mén)與門(mén)框間的接觸面積，減少漏風(fēng)。另外要求現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)管理，風(fēng)門(mén)漏風(fēng)較大時(shí)做到及時(shí)修理或更換。

4、風(fēng)量計(jì)算：

合計(jì)用風(fēng)量=（采場(chǎng)+掘進(jìn)工作面+噴漿支護(hù)+硐室需風(fēng)量）×1.15×1.10（漏風(fēng)系數(shù)）=30（m3/s）

5、風(fēng)阻計(jì)算

根據(jù)礦山生產(chǎn)用風(fēng)情況，礦山通風(fēng)最困難時(shí)期的通風(fēng)路線;

通風(fēng)阻力計(jì)算公式如下：

H=αPL/S3×Q2

式中：H——巷道通風(fēng)摩擦阻力，Pa

α——巷道通風(fēng)摩擦阻力系數(shù)，NS2/m4

P——巷道通風(fēng)斷面周長(zhǎng)，m

L——巷道長(zhǎng)度，m

S——巷道通風(fēng)斷面面積，m2

Q——通過(guò)巷道的風(fēng)量，m3/s。

計(jì)算得通風(fēng)阻力585Pa×1.2（局部阻力系數(shù)）=702Pa

6、設(shè)備驗(yàn)證

礦區(qū)及擴(kuò)界區(qū)主通風(fēng)機(jī)

（1）校核依據(jù)

①風(fēng)量30m3/s，最大負(fù)壓702Pa;

②現(xiàn)有風(fēng)機(jī)為1臺(tái)K35-6-№16型風(fēng)機(jī)，并配有1臺(tái)同型號(hào)同規(guī)格電機(jī)作備用，風(fēng)量為33～70m3/s，負(fù)壓570～1270Pa，配電機(jī)功率55kW。風(fēng)機(jī)設(shè)于地表風(fēng)井井口。

（2）設(shè)備驗(yàn)證

計(jì)算風(fēng)量：Qj=KQ=1.2×30=36m3/s。

計(jì)算風(fēng)壓：Pst=H+H+HD=702+170+80=952Pa。

電機(jī)功率：

N=KPstQ/1000ηst=1.2×952×36/800=51.4kw

式中，Pst：最困難時(shí)期計(jì)算風(fēng)壓;

Qj：最困難時(shí)期計(jì)算風(fēng)量;

ηst：風(fēng)機(jī)在實(shí)際工況下運(yùn)行效率;

K：功率儲(chǔ)備系數(shù)

礦區(qū)現(xiàn)有的1臺(tái)K35-6-№16型風(fēng)機(jī)，滿足通風(fēng)要求。通風(fēng)系統(tǒng)不設(shè)反風(fēng)裝置，如需反風(fēng)，風(fēng)機(jī)可以逆轉(zhuǎn)滿足反風(fēng)要求。

7、局部通風(fēng)機(jī)

為加強(qiáng)采準(zhǔn)、切割獨(dú)頭巷道掘進(jìn)時(shí)，以及采場(chǎng)爆破后的局部通風(fēng)，礦山采用局部通風(fēng)機(jī)，設(shè)備參數(shù)：風(fēng)量55～101m3/min，風(fēng)壓1050～380Pa，電機(jī)功率2.2kW，電壓380V。

礦山井下已經(jīng)建立了監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置CO等有毒有害氣體濃度及主要工作地點(diǎn)風(fēng)速、風(fēng)壓設(shè)置動(dòng)態(tài)監(jiān)控裝置。

風(fēng)速傳感器設(shè)置

①井下各采掘工作面應(yīng)設(shè)置風(fēng)速傳感器，當(dāng)風(fēng)速低于或超過(guò)規(guī)定值時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

②礦井主通風(fēng)機(jī)房設(shè)置風(fēng)速和風(fēng)壓傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)全礦井總風(fēng)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

8、反風(fēng)試驗(yàn)

1、反風(fēng)期間，未發(fā)現(xiàn)井下氣體異常變化。

2、在反風(fēng)期間主要通風(fēng)機(jī)裝置及反風(fēng)設(shè)施沒(méi)有出現(xiàn)異常情況，說(shuō)明主要通風(fēng)機(jī)具有隨時(shí)反風(fēng)的能力。

3、從反風(fēng)結(jié)果看，我礦井下各反風(fēng)設(shè)施均比較良好，反風(fēng)比較理想。礦區(qū)井下巷道內(nèi)的風(fēng)流方向改變共用5分鐘30秒，符合《規(guī)程》要求。礦區(qū)風(fēng)井主扇反風(fēng)前總風(fēng)量為1916.64m3/min，反風(fēng)后礦井總風(fēng)量為1713.4m3/min;恢復(fù)正常通風(fēng)后總風(fēng)量為1916.64m3/min。反風(fēng)后礦井主扇供給風(fēng)量達(dá)到89.4%。均超過(guò)了《規(guī)程》規(guī)定的關(guān)于反風(fēng)后供給風(fēng)量不應(yīng)小于正常供風(fēng)量60%的要求。

9、分析總結(jié)：

我全程主導(dǎo)并參與了此次通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)改造，此次改造，滿足了礦井風(fēng)量、風(fēng)速及反風(fēng)的總體要求，并且主要有以下成果;1）充分利用原有主通風(fēng)機(jī)并且使通風(fēng)機(jī)工作效率得到充分發(fā)揮，通風(fēng)機(jī)工作效率由原先60%提升至90%以上;2）極大減少了工程量;最大程度利用了原有巷道，回風(fēng)巷，通過(guò)風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、以及其它防漏風(fēng)設(shè)施及措施，有效滿足了礦井風(fēng)量。3）礦井通風(fēng)系統(tǒng)建成后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)驗(yàn)，礦井通風(fēng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常，礦井反風(fēng)有效，符合通風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)量、反風(fēng)規(guī)定;不足：1）原有礦井巷道太多，雖然砌筑了風(fēng)墻，擋風(fēng)板等設(shè)施，但是還是加大了通風(fēng)阻力;2）局部通風(fēng)效果差，雖然使用了局部通風(fēng)機(jī)，但總體巷道太長(zhǎng)，實(shí)際作業(yè)中，存在風(fēng)筒漏風(fēng)，獨(dú)頭巷道中間部分空氣質(zhì)量差等現(xiàn)象;3）增設(shè)風(fēng)門(mén)較多，風(fēng)門(mén)的自動(dòng)化控制以及通過(guò)風(fēng)門(mén)改變風(fēng)流的操作較為復(fù)雜，需專業(yè)人士操作。

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