江西某金矿井下通风系统优化研究

蔡长发

（中国黄金集团江西金山矿业有限公司，江西 德兴 334213）

江西某金矿是一座大型地下开采矿山，伴随着生产不间断地进行，该金矿形成了多井筒、多中段、多区域的开采系统。为保证生产的稳定，采掘工作面分布范围广，用风地点分散；开采向纵深发展，逐渐延伸至深部；历史开采遗留了大量的采空区，人员无法进入。以上问题致使新鲜风流无法有效进入，污风无法及时排出，现有通风系统在通风网络、通风设施及通风效果方面都存在问题。针对该矿通风系统存在的问题进行优化，确保矿山安全高效生产[1]。

1 通风系统现状

1.1 现有通风方式

矿井采用中央进风两翼抽风的通风方式。中央进风井为副斜井和147斜井，以及盲斜井，回风井为两翼东、西回风井。新鲜风流从副斜井、+147斜井、盲斜井进入各个中段，经运输巷道和穿脉巷道进入采场，清洗采场之后，经过上中段穿脉巷道和运输巷道进入东、西回风井，然后排出地表。主扇风机安装在地表两风井井口，其中东风井井口安装K40-6-NO18型风机1台，电机功率90kw；西风井井口安装DK-10-NO27/2×200风机1台，电机功率400kw。

1.2 通风系统存在的主要问题

（1）通风系统漏风严重，有效风量率偏低，工作面通风条件差。主要原因是井下大量的空区未及时密闭，通风路线不清晰，通风系统中的风门普遍存在未关闭或不严密情况。

（2）主扇运转困难、工作效率低。东、西风井主扇都存在很大的短路风流，导致对整个通风系统工作的困难，同时主扇的功率因为存在短路风流而只有少部分用于系统通风，无法引导井下风流流动，处于不正常工作状态。

（3）缺乏必要的通风构筑物，缺少井下正常生产通风的风流控制和风量调节措施。井下作业地点较多、分布范围大且分散，井下通风构筑物设置不合理或管理不善，以致井下通风路线不清晰，进回风之间串联或循环风现象严重，很难有效进行风流调控，更无法实现井下风量的有效调节与合理分配。

（4）井下污风串联严重，部分区域空气质量差。由于生产任务重，致使同时作业中段数量多、生产采场数量多，各中段又未建立专用的回风道，易形成污风风流循环而无法排出。

（5）矿山管理办法与目前的大型复杂的通风系统不匹配。矿井通风系统既是一个技术问题，也是一个管理问题，在通风系统可行的基础上，做好管理工作，通风系统才能发挥应有的作用。

2 矿井通风优化方案

2.1 通风优化方案选取

（1）集中通风与分区通风。该金矿为多井筒、多中段、多区域的开采系统，上部中段遗留大量采空区，矿体埋藏较深，开采逐步向纵深发展，同时矿山主、副斜井及东、西回风井已经形成。因此根据矿床赋存特点、矿体开采情况及现有井巷工程布置，采用用风段分区的全矿集中通风。

（2）进风井与回风井的布置。根据矿体赋存条件及矿山采用的开拓系统，矿井通风系统进风井与回风井的布置宜采用中央副斜井、+118m斜井和+120平硐3路进风，东风井、西风井及+147斜井（下部为泄水井）回风的混合式通风布置方式。

（3）矿井通风方案的确定。本次通风方案从全局考虑，以加强深部中段通风、实现多中段和多区域开采作业需求为目的，进行矿井通风系统优化。将通风系统划分为3个部分，进风的部分定义为进风段，回风的部分定义为回风段，采场、运输平巷、斜坡道及破碎硐室等定义为用风段。由于用风范围较大，多中段、多区域生产，并且采空区分布广泛，不同地点用风要求也不一样，因此提出“用风段分区通风系统”。其中，用风段0m以上作为一个分区，从+120m平硐、+118m斜井进风，东风井与西风井回风；-155m～-40m中段的东部、西部分别作为独立分区，新鲜风流由副斜井进入，东风井与西风井分别排出；-180m中段与-200m中段作为一个分区，由盲斜井进风，东风井与西风井回风。

运输斜坡道与-105m破碎硐室作为一个分区，新鲜风流由副斜井、盲斜井进入斜坡道与-105m破碎硐室，经泄水井、+147m斜井排出。

2.2 矿井通风网路确定

（1）中段通风网路确定。根据该金矿通风网路的实际情况，现有中段通风网路为阶梯式通风网路结构，即上中段运输道维护作下中段作业专用回风道。由于矿山各中段只设计有一条中段运输道，未建立专用回风道，中段沿脉巷道不仅是本中段各需风点的进风道，同时又是下部中段的回风道，如作业面的布置不当，易形成污风串联。因此矿山应对作业面的布置进行规划，严格采用后退式布置作业面，在空间关系上确保上中段作业面超前下中段作业面，以形成阶梯式中段通风网络，避免污风串联。

（2）采场通风。该金矿的采场主要有房柱法采场、上向水平分层充填法采场，其通风情况具体如下。①房柱法采场。房柱法回采工作面通风线路：中段沿脉运输巷→穿脉巷道→人行材料通风井→浅孔房柱法采场→清洗工作面→采场切割上山→上中段穿脉回风巷→上中段沿脉回风巷→回风井→地表风机→排出地表。②上向水平分层充法填采场。上向水平分层充填回采工作面通风路线：中段沿脉运输巷→分段平巷→上向水平分层充填采场→清洗工作面→采场通风上山→上中段穿脉回风巷→上中段沿脉回风巷→回风井→地表风机→排出地表。

（3）装、卸矿硐室通风。卸矿硐室通风线路：中段运输巷→卸矿硐室→溜井→溜井与卸压井联络巷→回风卸压井→-155m风机→主斜井→地表。装矿硐室通风线路：-105m中段运输巷→局扇→局扇风筒→装矿硐室→-155m风机→主斜井→地表。

3 矿井网络模拟与解算

（1）通风系统模拟及网络解算。把各中段平面图导入Ventsim三维通风仿真软件，分别赋予真实高程，根据矿山生产实际，建立各中段之间的关系，调整巷道断面的大小和风阻，在与实际对应的风井、巷道的位置上安设风机，建立通风系统三维模型，并进行解算。通过解算各中段的进风量与回风量基本均衡，能够满足该矿生产需求。

（2）矿井通风设备。利用Ventsim三维通风仿真软件对该矿井优化后的通风系统进行模拟与解算，根据解算结果，该矿井风机分布为：东风井地表井口处—K40-6-NO18，1台。西风井地表井口处—DK-10-NO27，1台。-105m泄水井处—K45-4-NO10（30），1台。-155m近东风井处—BK54-6-NO10（30），1台。

4 结论

该金矿因同时作业中段数量多、作业点多而分散、大量采空区未及时密闭、通风构筑物设置不合理等原因，导致矿井内风流紊乱、漏风量大、有效风量低、主扇运转效率低等。本次通风系统优化是根据该矿通风系统的实际情况，通过比较选择“用风段分区的集中通风系统”，该方案能有效缓解目前开采通风困难的问题，并能兼顾深部中段生产开拓，充分利用了井下现有巷道，符合该矿井下生产发展的实际情况。