罗河铁矿-600 m中段基建期通风设计优化与试验*

王大钰 许志逞 居伟伟 谢 辉

（1.安徽马钢罗河矿业有限责任公司；2.南京宝地产城发展有限公司矿业分公司；3.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）

随着矿体开采的不断加深，大部分矿山企业为了保证生产活动能持续稳定［1−2］，在正常生产的同时会选择进行扩能基建工作，矿区前期所建成的通风系统只能满足整个矿区正常生产所需风量，扩能基建工程采准阶段未进行优化设计，矿山企业在现有通风系统与扩能通风系统衔接过程中存在诸多通风问题。扩能基建期井下通风所需风量较原有通风系统所需风量有较大提升，应对扩能基建期采准工程局部通风系统进行优化，使原有通风系统既能满足正常生产的需要，又能兼顾扩能基建期的采准工程。

本研究以罗河铁矿一期500万t/a扩能基建生产为背景，按照实际扩能基建期采准工程的需要，对局部通风系统工程规格及通风工程施工顺序做出优化调整，有效解决矿山深部开采扩能基建期局部通风困难的问题［3−4］。

1 矿山概况

罗河铁矿矿区8线以东矿体主要赋存于−440~−620 m，8线以西矿体主要赋存于−500~−800 m，原设计以此勘探线为界划分东、西采区，并以−620 m标高为界分2期开采，一期回采东区矿体（含−500 m以上、8线附近西区部分矿体），生产规模为300万t/a。一期扩能生产规模为矿石500万t/a。罗河铁矿一期扩能通风系统采用多级机站通风方式，副井、进风井主进风，辅助斜坡道辅助进风，1#和2#回风井回风。井下各中段生产时新风由副井、进风井、辅助斜坡道、进风石门、进风下山、中段进风天井进入生产中段，经沿脉巷、穿脉巷进入各工作面，污风则经回风天井、回风联络巷、回风石门、回风井排出地表。

罗河铁矿一期500万t/a扩能工程主要开采−620 m水平以上东、西两区，−600 m中段已开始进行采准工程，西区西4和西5联巷已掘进完成，东区东5联巷正在掘进。随着−600 m中段基建期主要巷道采准工程的施工，局部通风问题日渐严重，各独头掘进工作面通风困难，急需对−600 m中段基建期通风问题进行优化。

2 -600 m中段通风现状

罗河铁矿一期500万t/a扩能工程基建时，−600 m中段新鲜风流主要通过−560 m中段进风下山、−600 m中段2号主进风井进入。污风主要通过西1−1回风天井（直径为4 m，断面积12.56 m2）、西1回风天井（直径为5 m，断面积为19.63 m2）和西3回风天井（直径为4 m，断面积为12.56 m2）回风，总回风断面积为44.75 m2。进、回风工程能够满足基建期−600 m中段采准工程通风需求。但在实际采准基建过程中，−600 m中段未形成有效通风系统，按照原有通风系统设计施工，采准工程期间存在独头掘进通风问题，该阶段的通风系统不完善，容易出现以下问题：①−600 m中段回风工程未形成，独头掘进巷道局部通风平均风量为2.1 m3/s，多个独头掘进工作面通风困难，无法保证采掘面的正常工作；②−600 m中段基建期通风回风工程较多，未有效合理规划回风工程施工计划，造成回风工程施工工期较长；③在西4联巷和东5联巷等巷道出现新鲜风流滞停，巷道内粉尘浓度较大，能见度降低；④部分巷道出现污风循环，新鲜风流被污染。

3 基建期通风优化方案

3.1 局部通风方案优化原则

为了解决罗河铁矿一期500万t/a扩能生产面临局部通风风量不足、通风系统不完善及回风工程施工工期较长等困难，需要对基建区域的通风方案进行优化，优化应当要遵循以下原则：①充分考虑掘进机设备、采掘面的掘进能力和巷道的水文地质等情况［5−6］；②本次优化方案的核心就是解决−600 m中段基建所需风量，保证独头工作面拥有足够的新鲜风量；③在不破坏整体通风系统的前提下，改变风机型号、断面规格及施工顺序，将局部通风系统进行优化；④结合绿色矿山的理念，对通风设施进行节能改造；⑤优化后的通风系统能够满足基建开拓的需要，同时应当具备良好的可靠性和稳定性，并且易于工作人员进行管理［7−8］。

3.2 -600 m中段通风计划

罗河铁矿开采分为2个阶段，第一阶段主要开拓区域为−540 m中段至−455 m中段东区和−600 m中段西区，第二阶段主要开拓区域为−600 m中段东、西区。本次主要优化−600 m中段基建期通风系统。

3.2.1 -600 m中段风量分配

−600 m中段基建期主要采准区域为东北和西北区域，新鲜风流从2号主进风天井和进风下山流入−600 m中段，途径各条联巷和穿脉流经工作面后，最终通过西1回风天井、西1−1回风天井和西3回风天井流出系统。

根据基建期−600 m中段各区域采掘矿石量计算实际需风量，得出−600 m水平各矿井回风风量分配见表1。

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3.2.2 -600 m中段独头巷道风量核算

−600 m中段基建期独头掘进区域为东北和西北区域，该区域采准工程施工时面临独头掘进通风困难问题，本次设计对东北和西北区域独头掘进工作面需风量进行核算，具体核算风量见表2。

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3.3 -600 m中段基建期通风方案

根据−600 m中段基建期各回风天井风量分配以及独头巷道需风量核算情况，为了满足罗河铁矿的扩能基建计划，解决基建期局部通风困难时间较长、独头掘进风量过小、部分联巷粉尘浓度过大、风流滞停和循环风等问题，对独头掘进工作面局部通风及中段回风工程通风方案做出调整，使回风工程能够满足基建期东北和西北区域通风需求。

3.3.1 -600 m中段局部通风方案

−600 m中段基建期独头掘进区域为东北和西北区域，该区域独头掘进局部通风采用混合式。

（1）在西1−1回风天井未施工完成前，采用800 mm胶布风筒从−600 m中段进风大巷压入新鲜风流，压入式局扇选用DJK50−№7型风机（功率为2×15 kW），将新鲜风流送入独头掘进工作面，解决独头巷道通风问题。污风通过Φ800 mm胶布风筒从工作面将污风抽至进风大巷，抽出式局扇选用DJK50−№8型风机（功率为2×30 kW）。

（2）在西1回风天井和西3回风天井未施工完成前，采用Φ800 mm胶布风筒从−600 m中段西1−1回风天井西侧巷道压入新鲜风流，压入式局扇选用DJK50−№7型风机（功率为2×15 kW），将新鲜风流送入独头掘进工作面，解决独头巷道通风问题。污风通过Φ800 mm胶布风筒从工作面将污风抽至西1−1回风天井，抽出式局扇选用DJK50−№8型风机（功率为2×30 kW），通过抽出式局部通风将污风从独头工作面抽至回风系统，经原有通风系统回风。

3.3.2 -600 m中段回风工程通风方案

−600 m中段新鲜风流通过−560 m中段进风下山、−600 m中段2号主进风井进入，污风通过西1回风天井、西1−1回风天井和西3回风天井通过原有通风系统排至地表。具体回风工程通风线路见图1。

（1）西1−1回风天井离2号主进风井最近，−600 m中段基建期开拓施工时首先施工西1−1回风天井（直径为4 m，断面积12.56 m2）至−540 m水平，联巷设置2台K40−8−№19型风机（功率55 kW），−600 m中段基建期污风通过西1−1回风天井上至−540 m中段，通过原有通风系统经1#、2#主回风井排至地表。

（2）东北区域采准工程施工时提前施工西1回风天井（直径为5 m，断面积19.63 m2），联巷设置2台K45−6−No19型风机（功率200 kW），将污风回至−455 m回风水平，经1#、2#主回风井排至地表，后期可通过变频器变频使用。

（3）随着−600 m中段基建期产量的增加，最后施工西3回风天井（直径为4 m，断面积为12.56 m2），联巷设置2台K40−8−№19型风机（功率为55 kW），将基建期污风通过原有通风系统经1#、2#主回风井排至地表。

3.4 通风系统优化实施效果

（1）通过上述方案的优化后，对−600 m中段各回风天井回风量进行检测，检测数据见表3。

根据表3可以得出在没有破坏原有通风系统的前提下，3个回风天井的回风量均能够满足设计风量需求，说明−600 m中段基建期通风系统优化后总风量得到较大改善，由数据得出回风风量较设计风量增加了79.4 m3/s。

（2）局部通风方案实施完善后，对基建期东北和西北区域独头掘进巷道进行了风量检测，检测数据见表4。

根据表4可以看出，东北和西北区域掘进巷道风量最高达到8.43 m3/s，独头掘进工作面平均风量为8.04 m3/s，通过局部通风方案的实施，独头掘进巷道风量从2.1 m3/s提高至8.04 m3/s，通风环境得到了较大改善。

（3）在通风方案优化实施后，作业人员亲测通风网络路线，在东北区和西北区的重要节点测试风流的方向，发现优化后的通风系统风流按照计划路线运行，未出现循环风现象。

4 结 语

（1）由于基建开拓时先施工西1−1回风天井，使得−600 m中段早期通风更为便利，风流从2号主进风井和进风下山流入中段，在其余通风巷道尚未形成时，组成了由东翼进风西翼回风的通风网络，解决了西4联巷、东5联巷等出现粉尘浓度过大、风流滞停等问题。

（2）通过对现有通风系统风井施工顺序以及风机等通风工程改进和增设，将局部通风系统进行优化，有效解决了基建期−600 m中段局部通风困难时间较长、独头掘进风量过小等问题，为以后类似的通风系统局部优化设计提供了一个可行的思路。