姑山矿业公司白象山铁矿通风系统优化

李春生，程高福，顾宏涛

(马钢集团矿业公司 安徽马鞍山 243000)

1 概况

姑山铁矿矿区位于安徽省马鞍山市当涂县城南偏东10 km处，白象山铁矿床与姑山矿业公司所在地直线距离2.5 km，地理座标为东经118°31′53″，北纬31°27′34″，采用竖井开拓方式，主要开拓工程有主井、副井、回风井及采区斜坡道。根据矿体赋存情况，矿山现采用上向分层进路充填采矿法与小分段空场嗣后充填采矿法。白象山铁矿设计生产规模为200万t/a，即6061 t/d，并留有发展到250万t/a-300万t/a的余地。白象山铁矿设计采用副井进风、回风井出风的单翼对角抽出式通风方式。新鲜风流从副井进入,然后进入-470 m水平,再经穿脉、天井进入采场,冲洗采场后由天井回到-390 m中段回风巷道，然后经-390 m主回风机站风机送入回风井排出地表。主回风机站安装一台DK60-8-№28对旋风机，电机功率2×355 kW，风机采用变频调速控制。经对现场52个具有代表性的点进行检测。

1.1 系统进风

主井：49.74 m3/s；副井：148.21 m3/s。主井、副井进风量合计：197.95 m3/s。

1.2 系统回风

回风井：-390 m中段：233.14 m3/s；-470 m中段：25.37 m3/s。总回风量：218.30 m3/s。

1.3 -390 m主回风机站工况

风机型号：DK60-8-№28对旋风机，1台；装机功率：2×355 kW；机站风量：233.14 m3/s。

2 通风系统存在问题分析

根据生产能力，矿井设计矿井总风量241.2 m3/s。采矿方法决定了采掘与充填量相近，实际矿井总风量为218.30m3/s，考虑到风阻、风损等因素，现风量无法满足白象山铁矿目前采掘生产通风安全要求。

3 通风系统优化设计

3.1 通风系统方案指导思想

通过对白象山铁矿通风系统结构、开采计划以及现场实际情况进行分析评价，提出白象山铁矿采用抽出式通风系统，即副井进风、地表斜坡道辅助进风，回风井回风的“两进一回”通风格局。通风网络局阻、机站局阻及风机网络匹配性能调整，结合系统风量及风压等要求，运用通风系统要求及风机优选等技术研究，优选风机，确保矿井通风系统达到安全、可靠、高效、节能的工作状态。

3.2 矿井总风量计算

矿山所需要的总风量为各工作面所需风量与需要独立通风的硐室所需风量之和，矿井总风量按排尘风速计算，方法如下：

Q=vS

式中Q——作业工作面所需风量；

v——作业工作面要求的排尘风速，m/s，可取v=0.15 m/s-0.5 m/s；

S——采场作业地点的过风断面，m2。

根据白象山铁矿年采掘生产计划，按排尘风速计算每个工作面所需的的风量，再根据每个类型工作面的总数计算出白象山铁矿井下生产所需的风量为237.40 m3/s，见表1。考虑采区风量调节不及时及通风网络内部风流短路影响，取风量备用系数为k=1.2，则矿井总风量为284.88 m3/s，取值285 m3/s。

表1 白象山铁矿矿井总需风量计算

3.3 系统风量分配

根据计算结果，白象山铁矿矿井总风量为285 m3/s，结合当前白象山铁矿采矿计划与目前采区工作面分配情况，对各中段水平盘区生产所需风量进行分配，见表2、表3。

表2 各中段水平风量分配表

表3 各盘区需风量 单位：m3/s

3.4 机站设置

白象山铁矿采用抽出式通风方式，回风机站分别设置在-270 m水平和-390 m水平。-390 m回风机站已经安装一台型号为DK60-8-№28(2×355 kW)的对旋风机，-270 m回风机站风机型号将根据通风方案，通过网络解算，对风机进行优选比较后确定。两台风机共同承担各生产水平的回风任务，克服系统通风阻力，控制系统总风量。根据生产需要，在采区(盘区)进、回风井联巷设置辅扇，对采区风量进行合理调节。在-390 m水平回风机站已安装一台型号为DK60-8-№28(2×355 kW)的的对旋风机，根据各中段通风需求以及矿井总风量，-390 m水平回风机站一台风机已经不能满足通风要求，应在-270 m主回风巷新增一个回风机站。-270 m水平回风机站风机拟从K45-6-№20、DK45-6-№19、DK45-6-№20、DK62-8-№24、DK62-8-№25、DK62-8-№26、DK60-8-№28等风机中优选。

4 通风系统优化方案网络解算结果

目前，白象山铁矿-390 m水平回风机站已安装一台型号为DK60-8-№28(2×355 kW)的的对旋风机，根据各中段通风需求以及矿井所需总风量，-390 m水平回风机站一台风机已经不能满足通风要求，需在-270 m水平新增一个回风机站。-270 m与-390 m水平回风机站分别命名为1号回风机站、2号回风机站。-270 m水平回风机站风机拟从K45-6-№20、DK45-6-№19、DK45-6-№20、DK62-8-№24、DK62-8-№25、DK62-8-№26、DK60-8-№28等风机中优选。

对于上述各型号风机，根据1、2号回风机站所选风机型号的不同以及叶片安装角度不同，形成多种组合方案，见表4。

表4 各风机参数与所选叶片安装角度

建立白象山铁矿通风系统模型，将不同组合的风机分别代入带入通风解算，得出各种风机选择方案的解算结果，并对结果进行分析整理。

根据解算结果分析，大多数组合方案不能满足矿井所需总风量(285m3/s)，满足总风量要求的方案有三个，见表5。

各方案详细网络解算结果见表6、图7、图8、图9。

表5 矿井总风量解算结果

表6 方案一网络解算结果

表7 方案二网络解算结果

表8 方案三网络解算结果

表9 三种风机选择方案网络解算结果比较表

通过表9数据分析，三种回风机站所选择的风机经通风解算后，系统总风量均满足设计要求(285 m3/s)。三种方案系统装机功率相同，都为1420 kW，方案三系统总风量最大，为292.52 m3/s，但方案三风机实耗功率超过额定功率，不利于设备正常运行，故优化方案应从方案一和方案二中选择。

方案一系统总风量为289.05 m3/s，比方案二系统总风量(286.40 m3/s)大，但方案二实耗功率比方案一小，风机运行效率比方案一高，考虑节能以及风机安全运行等因素，优化方案选择方案二。即：-270 m、-390 m回风机站各安装一台型号为DK60-8-№28的风机，叶片安装角度43°。白象山铁矿通风系统优化方案网络解算结果见表10、表11。

表10 通风系统网络解算结果

表11 通风系统风量分配

5 小结

通过白象山铁矿通风系统的优化，选用第二种方案，后对优化后现场及风机和机站进行测量和计算，数据表明达到优化效果。此次优化降低通风成本,提升通风管理水平，有效预防和遏制生产安全事故的发生，确保职工职业健康和矿山环保要求。