桃冲矿业公司长龙山铁矿通风系统优化

李春生 王 铮 陆 明

(1.马钢集团矿业有限公司非煤矿山救护中队；2.马钢(集团)桃冲矿业公司)

桃冲矿业公司长龙山铁矿通风系统优化

李春生1王 铮2陆 明1

(1.马钢集团矿业有限公司非煤矿山救护中队；2.马钢(集团)桃冲矿业公司)

通过长龙山铁矿日常通风检测数据分析，通风系统存在漏风严重、有效风量偏低、主要生产区域风量供风不足、风流短路等现象，由此提出了3种通风系统优化方案。通过矿井总风量核算、网络解算分析比较了各通风方案的系统装机容量、系统总风量、系统实耗功率、风机通风阻力、机站效率、经济效益以及优缺点，在尽量利用现有通风设备及井巷工程的基础上，综合考虑采区采掘工作面布置、风量合理分配因素以及系统机站设置方式和风机性能参数，从而确定了最优通风方案，解决风流短路问题，增加井下主要生产区域供风，提高了有效风量，确保井下生产安全。

通风系统 网络解算 机站设置

长龙山铁矿位于安徽省繁昌县荻港镇境内，矿体呈层状，倾向北西，倾角为25°～35°，矿体平均厚10～15 m，局部为2～5 m，最低赋存标高为-160 m。矿体顶板岩石主要为栖霞组灰岩，其岩性一般较致密；底板岩石主要是石榴石矽卡岩和栖霞组灰岩，少量黄龙组白云质灰岩和五通组石英砂岩，属硬质岩，岩石质量中等，稳定性较强；区内铁矿体为硬质岩类，岩石质量好，稳定性强。采用无底柱分段崩落采矿法。设计开采规模为50万t/a。矿山当前主要生产中段为七中段(-7～-57 m),八中段(-57～-107 m)正在进行采准工程。井下生产系统独头巷道多，爆堆漏风系数大，日常通风不易管理，造成井下总风量不足，采空区漏风严重,通风系统有效风量率低。作为井下开采的重要环节之一，通风系统必须进行优化改进。

1 原通风系统概况

长龙山铁矿采用平峒、竖井和斜坡道联合开拓方式，开拓示意见图1，各井筒的技术特征见表1。

图1 开拓系统示意

表1 井筒技术特征

原通风系统采用单翼对角抽出式通风系统。新鲜风流由副井和+90 m运输平硐、行人平硐进入，经斜坡道与各中段运输巷进入作业分层，清洗作业面后的污风汇至各分层回风巷，再进入中段回风井，最后由地表回风机站排出地表。通风线路见图2。

原机站设置:

(1)回风井+200 m地表总回风机站并联安装了2台K45-4-No14风机，功率为2×132 kW，叶片安装角度均为30°，有风墙形式安装。

(2)-19.5 m水平通风井联巷安装了一台K40-8-No13风机，功率为7.5 kW，无风墙、无扩散器形式安装。

(3)-32 m水平进风井联巷安装了一台K40-8-No13风机，功率为7.5 kW，无风墙、无扩散器形式安装。

图2 原通风线路

(4)-44.5 m水平10#穿脉运输巷安装了一台K40-8-No13风机，功率为7.5 kW，无风墙形式安装。

(5)-57 m水平八中段回风井联巷安装了一台K40-8-No13风机，功率为7.5 kW，有风墙形式安装。

(6)-57 m水平七中段回风井联巷安装了一台K40-8-No13风机，功率为7.5 kW，无风墙、无扩散器形式安装。

(7)-107 m水平八中段回风井联巷安装了一台K40-8-No13风机，功率为7.5 kW，无风墙、无扩散器形式安装。

2 通风系统存在的主要问题

(1)总风量不足，采空区漏风严重。长龙山铁矿设计生产规模为50万t/a，年采掘总量约 63万t/a，通过现场检测，通风系统矿井总回风量为73.11 m3/s，总进风量为33.94 m3/s，总进风量比总回风量少39.17 m3/s，均为矿井上部崩落区和采空区漏风进入。

(2)通风系统有效风量率低。通风系统有效风量为33.89 m3/s，则系统有效风量率为46.35%， -7 m水平以下总风量不足,不符合《金属非金属矿山安全规程》(GB 16423—2006)要求，规定不低于60%。

3 通风系统优化设计

3.1 通风系统方案

在尽量利用现有通风设备及井巷工程的基础上，综合考虑采区采掘工作面布置、风量合理分配因素以及系统机站设置方式和风机性能参数，提出3种通风方案。

方案Ⅰ：+200 m水平回风井地表机站安装的2台K45-4-No14风机不变，叶片安装角度调为40°； -7 m水平安装1台K45-6-No20风机，功率为250 kW，叶片安装角度为40°，有风墙形式安装；-57 m水平安装1台K40-6-No16风机，功率为55 kW，叶片安装角度为32°；-107 m八中段回风井联巷风机不变。见图3。

图3 通风系统优化方案Ⅰ

方案Ⅱ：地表+200 m水平总回风机站不变； -32 m水平回风井联巷设置一台K45-6-No14风机，功率为45 kW，叶片安装角度为40°，有风墙形式安装；-57 m水平回风井联巷设置一台K45-6-No18风机，功率为160 kW，解算时按K40-6-No16风机(功率为55 kW)解算，叶片安装角度为40°，有风墙形式安装；-107 m八中段回风井联巷风机不变。见图4。

图4 通风系统优化方案Ⅱ

方案Ⅲ：地表+200 m水平总回风机站不变； -32 m水平回风井联巷设置一台K45-6-No11风机，功率为15 kW，叶片安装角度为40°，有风墙形式安装；-57 m水平回风井联巷设置一台K45-6-No17风机，功率为110 kW。叶片安装角度为40°，有风墙形式安装；-107 m八中段回风井联巷风机不变。见图5。

3.2 通风方案比较

根据矿井开采现状，对井下各种类型井巷规格及作业中段布置、作业点分布、典型巷道的通风阻力等进行了调查与数据整理，建立了井巷风阻原始数据、网络节点分支原始数据、风机参数原始数据、机站参数原始数据等通风网络数据库。对通风系统优化方案进行计算机网络解算[1]，结果见表2和表3。最后对各个通风系统优化方案进行经济比较和综合比较[2]，见表4和表5。

图5 通风系统优化方案Ⅲ

表2 通风系统优化方案解算结果

表3 通风系统优化方案风量分配 m3/s

表4 通风系统优化方案经济比较

表5 通风系统优化方案优缺点比较

根据上述方案的经济和优缺点比较，在满足长龙山铁矿总风量的要求下，结合井下通风系统现状，确定长龙山铁矿通风系统优化方案Ⅲ为最佳。

4 优化通风方案实施及效果

优化通风系统仍采用单翼对角抽出式通风。新鲜风流由副井和+90m运输平硐、行人平硐进入，经斜坡道与各中段运输巷进入作业分层，清洗作业面后，-19.5和-32m水平的污风汇至-32m水平回风巷进入七中段回风井，-44.5～-107m水平各分层污风汇至-57m水平回风巷，进入中段回风井，最后汇至回风井，由 +200m地表回风机站将污风排出地表。根据通风系统最优方案，进行计算机网络模拟解算，结果见表6、表7。

表6 各井筒网络解算结果风量分配 m3/s

注：“+”表示风流流入井筒，“-”表示风流流出井筒。

表7 回风机站工况计算机网络解算结果

5 结 语

通过分析长龙山铁矿通风系统存在的问题，提出了3种优化方案，并对各个方案进行模拟解算，综合比选后，最终确定了最优通风系统方案。在-32，-57m主回风联巷共增设了2台主回风机站，使得总装机功率为419kW，实耗功率为228.17kW，风机平均效率为70%。通过增设机站，增加了风量，总进风量由原先的33.94m3/s提高到73.78m3/s，改变通风线路，降低了风阻，从而提高矿井通风的效率，创造了良好的环境效益和经济效益。

[1] 季现伟．基于三维条件的矿井通风网络解算系统研究[D]．昆明：昆明理工大学，2012．

[2] 任甲泽，赵 伟，吴冷峻，等．和睦山矿区通风系统调整方案研究[J]．矿业快报，2008(8)：72-73．

2015-05-18)

李春生(1972—)，男，助理工程师，243181 安徽省马鞍山市当涂县太白镇。