接龙铁矿通风系统优化

邱　金　张　冲

(重庆钢铁集团矿业有限公司接龙铁矿)



接龙铁矿通风系统优化

邱金张冲

(重庆钢铁集团矿业有限公司接龙铁矿)

摘要为了提高接龙铁矿井下通风质量，改善各采掘工作面的通风效果，基于矿井通风网络探讨优化改进措施，在适当的位置增设调节风门、挡板等通风设施和布置措施通风天井。优化前后实际检测结果对比表明：在适当的位置增设相关通风设施，能够有效提高采掘工作面的风速和风量，从而满足井下生产人员的用风需要，提高井下安全生产水平和采掘生产效率。

关键词通风系统通风设施风门通风措施天井

通风是矿井安全开采的基础，担负着重要作用：供给井下人员足够新鲜空气，满足人员呼吸；稀释和排除井下有毒有害气体和矿尘，减少对作业人员的职业危害；调节井下气候条件，给井下作业人员创造良好的生产环境等。

接龙铁矿为伴煤矿山，2007年开始建设，2014年建设完毕转入试生产。在井下采掘生产工程中，检测到多数回采工作面风速为0.05～0.06 m/s，掘进工作面风速为0.03～0.04 m/s，未达到《煤矿安全规程》规定回采工作面风速0.25～4 m/s，掘进工作面风速0.15～4 m/s的要求[1]，也未达到《金属非金属矿山安全规程》规定采场和掘进巷道风速不小于0.25 m/s的要求[2]。为贯彻落实矿山安全规程的相关规定，提高接龙铁矿井下安全生产水平，优化通风系统以提高各采掘工作面的风速风量具有十分重要的现实意义。

1通风系统现状

1.1通风系统介绍

接龙铁矿床为走向近南北、倾向西的倾斜～急倾斜矿体，倾角多为50°～70°，矿体厚0.61～5.36 m，平均为2.3 m。矿石以菱铁矿为主，平均品位为36.09%。矿体直接底板为高硫、低燃值的薄煤层，开采利用价值不大。回风流中瓦斯浓度一般在0.03%～0.07%，属低瓦斯矿井。地表允许陷落，设计采用浅孔留矿法开采，在开采过程中又实施了分段采矿法。沿矿体走向每100 m左右布置一个矿块，矿块内再沿走向布置南、北采场，采场走向长约50 m。接龙铁矿+370 m水平开采完毕，已封闭+370 m水平位于+420 m水平的回风巷道，正在开采+300 m水平。井下通风系统采用分区对角式通风方式，抽出式负压通风，使用轴流式风机。进风井共2条，分别是为+300 m主平硐和+370 m阶段平硐。回风井共3条，北回风井担负各阶段北采区回风，中回风井担负各阶段中采区回风，南回风井因南采区矿石薄化严重而暂未建设。原矿井通风系统见图1。

图1　优化前通风系统示意

1—+300 m主平硐；2—+370 m阶段平硐；3—+300 m北翼主要运输大巷；4—+300 m南翼主要运输大巷；5—+370 m北翼主要运输大巷；6—+370 m南翼主要运输大巷；7—+300 m水平；8—+370 m水平；9—+420 m水平；10—北回风井；11—中回风井；12—南回风井(暂未建设)；13—永久性密闭；14—北回风井风机；15—中回风井风机；16—南回风井风机(未安装)；17—地表

回采工作面通风风路：+300 m主平硐→+300 m主要运输大巷→+300 m矿块进风石门→+300 m采场回采工作面→+300 m块矿回风石门(位于+370 m水平)→+300 m水平回风大巷(+370 m水平主要运输巷道)→+370 m水平回风石门→北/中回风井→地表。

矿块内拉底巷道等掘进工作面通风风路：+300 m 主平硐→+300 m主要运输大巷→+300 m 矿块拉底巷道等掘进工作面(局部扇风机辅助通风)→+300 m水平主要运输大巷→+300 m水平回风石门→北/中回风井→地表。

南翼主要运输大巷掘进工作面通风风路：+300 m 主平硐→+300 m南翼主要运输大巷(中回风井以北)→+300 m南翼主要运输大巷碛头(局部扇风机)→+300 m主要运输大巷→+300 m南翼主要运输大巷(中回风井以南)→+300 m水平中回风石门→北/中回风井→地表。

1.2存在主要的问题

(1)难以满足井下作业人员风量需求。实测风速结果表明，在+300 m水平N6#、N7#、N8#、N9#、N10#共5个矿块10个回采工作面实测风速约为0.06 m/s，气温为26 ℃；S4#、S5#、S7#、S8#、S12#共5个矿块10个回采工作面实测风速约0.05 m/s，气温为27 ℃；+300 m水平拉底巷道掘进时实测风速约0.04 m/s，气温为30 ℃；+300 m水平南翼主要运输大巷掘进工作面实测风速为0.03 m/s，气温为32 ℃。采掘工作面风速未达到矿山安全规程的要求。回采工作面和拉底巷道掘进工作面断面积约4 m2，南翼主要运输大巷断面积为6.4 m2。计算出+300 m水平北翼回采工作面风量为14.4 m3/min，南翼回采工作面风量为12.0 m3/min，拉底巷道掘进工作面风量为9.6 m3/min，南翼主要运输大巷掘进工作面风量为11.5 m3/min。根据矿山安全规程人均需风量至少4 m3/min的规定，回采工作面同时作业人数在4人以上，掘进工作面同时作业人数在3人以上，外加现场安全生产管理人员，难以满足作业人员风量需求。

(2)掘进作业效率下降。风速不足导致+300 m 水平南翼运输大巷有毒有害气体和矿尘排除缓慢。+300 m水平南翼运输大巷掘进工作面距离中回风井1 100 m，风速0.03 m/s需在放炮11 h后才能排尽炮烟，严重超过爆破安全规程规定的时间，浪费了大量时间，降低了掘进作业效率。而生产作业人员为完成任务，常常冒着炮烟进入掘进工作面作业，安全得不到保障。

(3)生产作业环境恶化。人体最适宜的环境温度为18～24 ℃，井下采掘工作面实测温度超过人体最适宜温度，不符合采掘工作面空气温度不得超过26 ℃的规定[3]。而井下作业多为高强度体力劳动，高温高湿的恶劣作业环境不仅导致部分工人脱掉劳保服甚至安全帽干活，而且降低了工人对周围突发危险(如顶板垮落、突水、瓦斯突出等)的识别能力和避灾能力，增加了极大的安全隐患。

2通风系统优化方案

经分析探讨，+300 m回采工作面的通风风路并不经过+300 m北/中回风井回风石门，也未经过+300 m/+370 m水平北回风井以北的北翼主要运输大巷，大部分风流未经任何采掘工作面直接通过+300 m水平回风石门进入回风井，成为无效风流，整个矿井有效风量率很低。为此，考虑在+300 m水平北/中回风井回风石门、+300 m/+370 m水平北回风井以北的北翼主要运输大巷、+370 m阶段平硐硐口各设置一道风门；在S17#矿块增设一条通风措施天井，供南翼运输巷道掘进回风所用；另外，在+300 m水平正在开采矿块的回风石门处(位于+370 m水平)增设木盖板等调风设施。+300 m水平矿块内有掘进作业时，打开+300 m水平回风石门处风门；未作业时风门处于关闭状态，确保回采工作面风量充足。优化后的通风系统见图2。

图2　优化后通风系统示意

1—+300 m主平硐；2—+370 m阶段平硐；3—+300 m北翼主要运输大巷；4—+300 m南翼主要运输大巷；5—+370 m北翼主要运输大巷；6—+370 m南翼主要运输大巷；7—+300 m水平；8—+370 m水平；9—+420 m水平；10—北回风井；11—中回风井；12—南回风井(暂未建设)；13—永久性密闭；14—北回风井风机；15—中回风井风机；16—南回风井风机(未安装)；17—地表,18—S17#措施通风井；19～23—新增风门

3通风系统优化效果

根据优化方案布置了风门和通风措施天井，再次实测相关参数。

北翼各回采工作面风量为192～216m3/min，单个工作面风量最多可满足48～54人同时作业；南翼各回采工作面风量为168～192m3/min，单个工作面风量最多可满足42～48人同时作业；+300m水平矿块拉底巷道风量为96～120m3/min，单个工作面风量最多可满足24～30人同时作业；+300m水平南翼主要运输大巷风量为115～154m3/min，工作面风量最多可满足28～38人同时作业；完全满足回采工作面作业人员和安全生产管理人员的用风需要。

+300 m水平北翼各回采工作面实测风速为0.8～0.9 m/s，气温为20 ℃；+300 m水平南翼各回采工作面实测风速为0.7～0.8 m/s，气温为21 ℃；+300 m水平拉低巷道掘进时实测风速为0.4～0.5 m/s，气温为23 ℃；+300 m水平南翼主要运输大巷掘进工作面实测风速为0.3 m/s，气温为24 ℃。通过增设S17#通风措施天井，距离+300 m 水平南翼主要运输大巷掘进碛头600 m，放炮后排烟时间缩短到35 min，节约10.5 h左右，提高了掘进作业效率。

经优化后，采掘工作面温度、湿度大幅下降，改善了井下生产作业环境，作业人员反应更加敏捷，操作速度更快，不但提高了作业人员的危险识别能力和紧急避灾能力，还间接提高了生产效率。

4结论

通过对接龙铁矿井下通风系统优化，各采掘工作面风速、风量达到了矿山安全规程的相关要求，降低了采掘人员矽肺病患病概率，提高了整个矿井的安全生产水平。虽然此次通风系统改进取得一定成效，但因时间仓促且能力有限，以及后续采掘工作面的不断接替，接龙铁矿井下通风系统仍需不断优化和改进，才能持续满足实际通风需要和达到矿山安全规程的要求。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].北京：中国法制出版社，2015.

[2]国家安全生产监督管理总局.GB 16423—2006金属非金属矿山安全规程[S].北京：中国标准出版社，2006.

[3]卢义玉，王克全，李晓红.矿井通风与安全[M].重庆：重庆大学出版社，2008.

(收稿日期2016-02-25)

邱金(1987—)，男，助理工程师，401344 重庆市巴南区接龙镇龙峡路189号。