云南大坪金矿东采区通风系统优化改造研究

林荣平，杨修治，梁尧普

（紫金矿业集团股份有限公司，福建 厦门 361000）

大坪金矿位于云南省元阳县大坪乡，矿床位于哀牢山深大断裂西侧的浅变质带内，哀牢山金矿带南段，为石英脉型金矿床，矿石产出大量含金石英脉[1]。矿山前期民采阶段使用老旧生产系统及落后工艺，后期由企业进行整合开发，矿山新、老生产系统和开采工艺存在较多的衔接不足和需要改进的地方，且随着矿山开采深度的增加问题逐渐凸显，威胁矿山从业人员的身体健康及生命安全，通风系统的优化已成为生产开发迫切要求[2]。

笔者通过对矿山的细致考察及深入矿道内详实工作总结大坪金矿东矿区生产及通风系统的现状，总结其存在的主要问题，提出改进思路及详细的改进方案，并核算优化后的需要通风的参数，分析风机能力与优化后气流方向，最后提出了详细的改进建议。

1 矿山生产及通风系统现状

1.1 矿山生产系统

大坪金矿东矿区现阶段开采系统采用平硐+盲斜井开拓，由原780平硐、826平硐及900平硐以上民采老系统经过后期逐步改造建设而成，现有826和780生产中段采用平硐开拓，780平硐及以下（包括750盲中段、700盲中段、650盲中段）采用平硐+盲斜井开拓。东采区主要开发V1-2-3号矿脉和V5号脉，两条矿脉近于平行分布，间距在300m～500m之间。780中段及以上中段采出矿石、废渣直接由采用平硐运输，780中段以下中段采用斜井提升至780平硐，然后由电机车运输至780平硐外。

1.2 矿山通风系统

大坪金矿东采区系统以780平硐主巷道口为进风口，在主巷道距离硐口1600m处安装有一台90KW离心式风机（风量124560m3/h～234720m3/h），新鲜风流沿斜井向下至750、700和650中段，为整个系统提供新鲜风流，主斜井风量36.96m3/s。

各中段工作面附近均安装有辅扇风机，在凿岩爆破之后进行强制通风，爆破作业过程中产生的烟尘会随着临近的通风井逐级排至900废弃平硐及以上标高废弃民采老巷道。

780中段新鲜风流由780硐口进入，经斜井进入以下各盲中段，为保证通风效果，在780中段74线、64线各设置有连通750盲中段的通风井，分别安装有抽出式局扇风机，750盲中段主巷道口设置有活动式风门（750盲中段有人作业时风门常开），新鲜风流洗刷工作面后，污风经局扇风机抽至780中段；750盲中段斜井口安装1台压入式局扇风机将新鲜风流压至700盲中段，新鲜风流洗刷工作面后，从700盲中段经通风天井进入750盲中段，从750盲中段经通风天井进入780中段，然后从780中段经通风天井进入826中段，在826中段由主扇风机抽出，沿着826至900中段的上山送至900中段，最后由900硐口出地表。

2 系统存在的主要问题

图1 通风系统现状示意图

随着大坪金矿东采区系统V1-2-3号脉向深部开发，750、700中段作业面向北西方向推进，以及V5号脉独头长穿脉掘进和650中段的开发，现有系统通风存在的缺陷已经日益凸显，存在的主要问题有以下三个方面，详见图1。

（1）由于原老巷道（或民采巷道）存在设计缺陷，部分采掘巷道也是通风和运输巷道，主巷道有较多空区裂隙和废弃探矿天井，存在严重的漏风现象。750中段连通主斜井处风量14.91m3/s，750中段北沿40线处风量仅为3.24m3/s，风流损失率达到78%。750中段风流损失最主要的原因是，700中段部分废弃探矿天井及空区贯通750中段，自斜井流通下来的密度较大的新鲜冷风会优先随着临近探矿井及裂隙下到700中段，加之750中段巷道面光滑度差以及巷道弯曲加大风流阻力，新鲜风会更难以进入750中段北沿作业面。同时700中段作业面产生的高温回风会随着天井及裂隙直接进入750中段运输平巷，污染750中段进风空气质量，增加750中段作业面的通风压力。

（2）780中段V5号脉长穿脉在掘进过程中，独头掘进巷道无回风天井和大型通风设备，现长穿脉已施工近400m，依靠穿脉口的局扇风机和风筒向作业面送风，收效甚微。作业面温度高，湿度大，施工环境恶劣，严重影响工程作业进度。

（3）新开发的650中段，目前回风天井较少且作业面离主斜井距离较近，作业面产生的高温回风和爆破炮烟会随着主斜井返流进入700中段，污染700中段进风空气质量。

3 通风优化和改造方案

3.1 通风系统优化总体思路

大坪金矿东采区系统整体通风系统存在设计缺陷，尤其是对回风缺乏处理，巷道过长，巷道弯曲、巷道断面变化大且光滑平整度较差，其局部通风阻力及矿井通风摩擦风阻较大，导致主扇风机的利用效率较低，未能达到其有效的进风量，且井下空区过多，导致损失风量较大，进一步降低主扇风机效率。

随着深边部的掘进开发，新的作业面暂无成型通风系统可用，造成深边部作业面温度高，回风无处可走只能循环进入作业面的局面[3]。

东采区系统各盲中段北沿作业面离主斜井距离较远，且作业面较为分散，重新建立完善的通风系统费时费力，成本太高矿山难以承担，故应利用现有条件对通风系统进行梳理，适当布置通风系统整改工程，增加或者调整通风设备，以经济合理的手段获得最高的收益，以不延误生产为目的同时完成对通风系统的优化整改[4-6]。

3.2 通风优化和改造方案

矿井通风的目的在于保证矿井内空气新鲜，以稀释并排出有害气体和粉尘，创造良好的作业环境，保证井下人员的身体健康，提高工作效率，本次按照矿井内各点需风量来计算[7]。780平硐回采工作面风量取1m3/s，备采工作面取0.5mm3/s，主溜井卸矿硐室取2.0m3/s，V5主穿脉掘进工作面取2.50m3/s，其他类型掘进工作面取1.5m3/s，具体如表1。根据表1统计，全矿井需风量为Qn=30m³/s，其中，780中段需风8.5m³/s，750中段需风12m³/s，700中段需风5m³/s，650中段需风4.5m³/s。考虑到漏风风量备用系数K，取K=1.10。则全矿总供风量Qm=30×1.10=33.00m3/s，主斜井口风量为36.96m3/s，故780平硐进风量满足要求，无需增加平巷进风量。

图2 通风系统优化思路示意图

表1 780系统需风量计算表

根据对780通风系统的实地调查、风量测定和分析评价，现针对上面提出的三个主要问题做出以下优化整改方案，详见图2。

（1）针对750中段北沿作业面无新鲜风流的问题，采用“封堵为主，辅扇引流为辅”的方针。首先，对750巷道空区进行充填，原废弃天井、空区出入口全部封堵，降低新鲜风流的损失率。其次，利用硬质风筒架设风桥将700中段回风天井和750中段回风天井连接起来，引导700中段的高温回风直接进入780中段，避免污染750中段空气。最后考虑到750中段巷道过长，可以在750中段40线位置安置一台轴流式风机，作为补偿风流动力和引导风流的作用，引导新鲜风流进入750中段作业面。

（2）针对780中段V5长穿脉作业面高温高湿的问题，采用两台11Kw轴流式风机串联的方式增强抽出功率向外抽出污风，外抽风筒直接连接到780主巷道的回风天井。功率增强的串联辅扇在抽出高温高湿的空气同时，作业面会形成低压环境，主巷道新鲜空气会主动形成风流向V5长穿脉涌入，提升作业人员舒适感。

（3）针对深部新开发的650中段产生回风返流的现象，在700～650中段斜井中部斜向下安装一台条状出风口的主扇风机，开启之后在700～650中段斜井中部制造斜向下的幕状气流，用于阻挡650中段回风向上返流，改变回风方向。

4 结语

随着大坪金矿东采区系统向深边部掘进和开采深度增加，走向长度增加，漏风渠道增多，通风阻力增大，作业面空气质量差的问题日渐严峻[8]。矿山本着经济合理的原则，以不耽误生产为目的，有针对性的解决目前最迫切的通风问题，所以本次优化整改采用分而治之、逐个击破的思路解决了750中段作业面无风、V5长穿脉高温好650中段回风返流的问题，对井下主要作业面的工作环境有极大的改善，温度基本能控制在28℃以下、湿度控制在70%左右，同时本次优化整改未花费太大代价，且取得较好成效，符合矿山经营的经济理念。