三山岛金矿新立分矿斜坡道通风系统优化

候成录 何顺斌 王明斌 赵洪凯 王鹏飞 周 伟 居伟伟

(1.山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

山东三山岛金矿是我国黄金工业“七五”期间的重点建设项目，是我国100家最大的有色金属采选企业之一，也是目前全国机械化程度最高的地下开采黄金矿山[1]。该矿下设西山、新立、仓上和平里店4个分矿。新立分矿位于城山公路西侧新立村，地理坐标为东经119°56′15″～119°57′00″，北纬37°23′15″～37°24′00″。新立分矿生产能力已达4 000 t/d，采用竖井+斜坡道开拓系统，采用充填采矿法生产[2-3]。井下设-165，-200，-240，-280，-320，-360，-400，-440，-480，-520，-560，-600 m 共12个中段，其中-165 m中段作为总回风中段，主要采矿作业中段分布于-200，-360，-400 m 水平，平均出矿品位为2.2 g/t[4]。

1 通风系统现状

新立分矿采用副井(φ4.5 m)、主竖井(φ6.0 m)、措施井(φ3.5 m)以及斜坡道(斜坡道在-150 m水平与西山分矿贯通)进风，两翼东回风井(φ3.0m)、西回风井(φ6.0m)回风的两翼抽出式通风系统。新鲜风流经副井、主竖井、措施井和斜坡道进入，经各中段石门、中段巷道、采场等用风点，污风主要经东西两翼倒段回风天井和55#线管缆井上至-165 m水平回风巷道，最后由东西两翼-165 m 水平回风机站送入东、西风井排出地表。西翼倒段回风井(φ5.0m)位于123#线附近，井筒标高为-165～-320 m，-320～-440 m水平采用倒段风井，井筒断面规格为5 m×4.2 m。东翼倒段回风井位于3#线附近-165～-240 m水平，井筒断面规格为2.6 m×2.8 m，-240～-320 m水平为竖井，由于充填体进入，已被废弃。新立分矿的主要井巷工程参数及功能见表1。

表1 新立分矿主要井巷工程参数及功能

新立分矿通风系统设有2个主回风机站，分别位于-165 m水平东、西两翼回风井联巷，东回风井联巷回风机站运行1台BDK62-8-№26型对旋风机(主扇)，电机功率为2×250 kW，西回风井联巷回风机站运行1台DK52-8-№32风机(主扇)，电机功率为2×450 kW。

2 斜坡道通风现状

新立分矿斜坡道净断面面积为15 m2，中段标高为-150～-600 m，在-150 m水平经中段大巷与西山分矿贯通，沿西山分矿-150 m水平至地表斜坡道出入地表。斜坡道在通风系统中承担着进风通道的作用，新鲜风流经各中段斜联巷进入生产区域，冲洗采场后进入两翼倒段回风井，经东西回风井回至地表。当前斜坡道进风量为15.03 m3/s，各中段斜联巷风流方向紊乱。-200，-600 m中段斜联巷风流方向为辅助斜坡道→中段巷；-240，-320，-360，-400，-440，-480 m中段斜联巷及-600 m 中段车场联络巷风流方向为中段巷→斜联巷。-320 m中段斜联巷有大量随风流粉尘进入辅助斜坡道，污染斜坡道风质。

新立分矿斜坡道通风存在的问题有：①斜坡道设计进风量为50 m3/s，由于多方面原因，斜坡道自投入使用以来，一直未达到原设计的进风量要求，并且进风量大小受季节性气候影响较大；②斜坡道风质较差，各个中段斜坡道联巷风流状态差异大，风流调控难度较大；③斜坡道内能见度低、湿度大，巷道壁腐蚀严重，降低了支护层的稳定性，增加了斜坡道返修维护费用[5]；④斜坡道作为主要运输行人通道，若发现火灾事故，斜坡道风流向上将导致污风不断向上部富集，使其无法作为逃生通道。

3 斜坡道通风优化设计

斜坡道为新立分矿主要的运输通道，也是设计的进风通道之一[4]。本研究在维持矿山现有通风系统不变的基础上，根据斜坡道通风情况及存在的问题，对斜坡道的进风方式进行了优化，通过构建斜坡道通风模型，将矿山主竖井、措施井的新鲜风流从-240 m 中段东北巷引入斜坡道，通过增设进风辅扇，增加进风动力，使得新鲜风流经斜坡道联巷进入中段作业场所，冲洗作业面后进入东西两翼倒段回风井[6-9]。

3.1 通风方式优化方案及技术措施

按三山岛金矿探采选8 000 t/d扩建工程初步设计要求核算[4]，新立分矿斜坡道设计进风量为50 m3/s。通风方式优化方案为：①-150 m水平贯通处至-240 m中段通风方式，新鲜风流从斜坡道-150 m 水平贯通处与-240 m中段主竖井、措施井联巷进入-200，-240 m中段联巷，冲洗作业场所的污风主要经东西两翼倒段回风天井进入回风系统；②-240 m分段～-480 m中段通风方式，新鲜风流从-240 m中段主竖井、措施井联巷进入-320，-360，-400，-440，-480 m中段联巷，冲洗作业场所的污风主要经东西两翼倒段回风天井进入回风系统；③-480～-600 m中段通风方式，新鲜风流从-600 m中段主竖井石门巷进入-560，-520 m 中段联巷，冲洗作业场所的污风主要经东西两翼倒段回风天井进入回风系统。具体通风技术措施为：①完成新立分矿东翼149#线-386～-200 m 中段回风井工程、55#线-400～-626 m中段回风井工程以及西翼123#线-440～-600 m中段回风井工程；②控制-173，-187 m分段回风量，在-165 m中段回风巷内封闭-173，-187 m中段采场风井上口，合理分配作业采场回风量；③在-240 m 中段67#线附近增设辅助通风机进行强制送风，将-240 m中段主混合井、措施井的新鲜风流引入斜坡道；④在-600 m中段主井、副井及主混合井马头门增设风门，控制-600 m中段总进风量；⑤封闭-307 m 分段贯通处，增设2道风门作为应急通道。

3.2 -240 m中段进风机站设置和通风设备

斜坡道通风系统进风机站设置于-240 m中段67#线运输巷。经过对K45-6-№15、K45-6-№16、K45-6-№17等不同型号的风机进行计算机网络解算比较，确定-240 m中段67#线运输巷进风机站安设1台K45-6-№16(90 kW/台)风机，叶片安装角度取最大值为40°，实现变频控制。该型风机具体参数见表2。

表2 风机性能参数

本研究选用的轴流风机具有运转效率高、噪声低、节电效果显著等特点，可方便实现反转反风功能(风机控制柜具有正转、停止、反转功能按钮)，反风率大于60%，无需修筑反风道[10-12]。

3.3 通风网络解算

机械通风系统通过风机将新鲜风流输送至井下各个采掘作业需风点，由于通风网络包括大量井巷，自然分风及风量调节计算比较复杂，且工作量大，故须借助计算机进行通风方案网络解算。通风网络模型建立后，利用多机站及多级机站通风软件对方案进行系统通风效果模拟计算，根据计算结果对设计方案进行调整修改，使得最终确定的通风优化方案达到预期效果[13-15]。

新立分矿斜坡道通风系统优化设计方案的计算机网络解算结果见表3，各主要井筒风量分配情况见表4，斜坡道各中段联巷风量分配情况如表5及图1所示。

表3 通风系统优化设计方案解算结果

表4 各主要井筒风量分配情况 m3/s

表5 斜坡道各中段联巷风量分配情况

新立分矿总风量为342.78 m3/s，其中主竖井进风量为174.88 m3/s，副井进风量为78.26 m3/s，措施井进风量为39.52 m3/s，斜坡道进风量为50.12 m3/s，斜坡道进风量达到设计风量(50.00 m3/s)要求。

主回风机站设置及工况：①-165 m水平东翼回风机站，有风墙形式运行1台BDK62-8-№26型风机(2×250 kW/台)，叶片角度45°/40°，变频控制，机站风量105 m3/s，实耗功率313.25 kW，风机效率78%；②-165 m水平西翼回风机站，有风墙形式运行1台DK52-8-№32型风机(2×450 kW/台)，叶片角度45°/40°，变频控制，机站风量227.78 m3/s，实耗功率650.81 kW，风机效率80%；③-240 m水平67#线进风机站，有风墙形式运行1台K45-6-№16风机型(90 kW/台)，叶片角度40°，变频控制，机站风量53.72 m3/s，实耗功率55.17 kW，风机效率73%。

4 结 语

在维持三山岛金矿新立矿井现有通风系统不变的基础上，通过在67#线运输巷增设1台K45-6-№16型风机，确保斜坡道稳定进风，解决了斜坡道长年性反风的技术难题，改善了斜坡道的通风环境，提高了斜坡道支护层的稳定性，降低了斜坡道维护费用，可供类似矿山借鉴。

图1 新立分矿斜坡道通风系统示意(单位：m3/s)

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