朱先艷(大冶有色金屬有限責(zé)任公司銅山口銅礦,湖北 黃石435122)

1 前言

薩熱克銅礦采用單翼對(duì)角式抽出式通風(fēng)系統(tǒng),+2 903m 斜坡道是進(jìn)風(fēng)通道、回風(fēng)通道是主回風(fēng)井,全礦校核總風(fēng)量170m3/s,礦井總負(fù)壓為1 048Pa。礦山地表主風(fēng)機(jī)是防爆抽出式對(duì)旋軸流式FBCDZ 系列,采用彎掠組合正交型三維扭曲葉片技術(shù),主通風(fēng)機(jī)其型號(hào)為FBCDZ—12—No36。該 風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn):風(fēng)量Q=170m3/s,靜壓Pst=1 100Pa(一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí));共有3臺(tái)電動(dòng)機(jī),2 臺(tái)工作,一臺(tái)備用。單翼通風(fēng),采場(chǎng)較長(zhǎng),為巷道型采場(chǎng),新鮮風(fēng)流從運(yùn)輸巷到經(jīng)采區(qū)斜坡道到達(dá)分段巷道,再經(jīng)出礦進(jìn)路或鑿巖巷,清洗采場(chǎng)污濁空氣后,經(jīng)回風(fēng)天井進(jìn)入上中段回風(fēng)巷,在上中段回風(fēng)充填巷道經(jīng)回風(fēng)井抽出地表。對(duì)于局部通風(fēng)困難的采場(chǎng),采用15kW 輔助通風(fēng)機(jī)通風(fēng)。采切工程大部分已經(jīng)形成通風(fēng)系統(tǒng)的區(qū)域,配直徑600mm 的膠質(zhì)阻燃風(fēng)筒通風(fēng)。巷道獨(dú)頭掘進(jìn)距離一般不超過(guò)200m,選用15kW 局部通風(fēng)機(jī)予以加強(qiáng)通風(fēng);對(duì)于開(kāi)拓巷道在距離超過(guò)200m 而小于400m 獨(dú)頭掘進(jìn)的,采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)方式,選用2×15kW 局部通風(fēng)機(jī)必要時(shí)接力通風(fēng);距離超過(guò)400m 的獨(dú)頭巷道必要時(shí)采用混合式通風(fēng)。經(jīng)5年運(yùn)行后,發(fā)現(xiàn)此通風(fēng)系統(tǒng)存在一些問(wèn)題,滿足不了現(xiàn)有作業(yè)面通風(fēng)條件。

2 原通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

原來(lái)作業(yè)場(chǎng)所通風(fēng)條件不理想,主要存在問(wèn)題有以下幾點(diǎn):

(1)薩熱克銅礦實(shí)際深部通風(fēng)明顯存在不足的問(wèn)題。經(jīng)實(shí)測(cè)約65% 的風(fēng)量從斜坡道的中上部2 730m 中段及以上回流到回風(fēng)井,中下部風(fēng)量明顯不足,特別是2 700m 分段以下風(fēng)量分配較少,最下兩個(gè)分段得到的新鮮風(fēng)流小到風(fēng)速儀測(cè)量時(shí)沒(méi)法顯示,甚至污風(fēng)在局部通風(fēng)機(jī)的作用下形成回旋風(fēng)流。

(2)從地表進(jìn)入井下的新鮮風(fēng)量分配沒(méi)有達(dá)到初步設(shè)計(jì)的要求,有的分段風(fēng)量過(guò)大,有部分新鮮風(fēng)短路進(jìn)入了回風(fēng)井,而部分作業(yè)面新鮮風(fēng)量供應(yīng)不足,炮煙產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵不能得到及時(shí)排除,排污風(fēng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng);斜坡道的下部,裝運(yùn)車(chē)輛排出的尾氣油煙和粉塵稀釋不及時(shí)(流動(dòng)速度慢)導(dǎo)致此區(qū)域工作的人員呼吸感到有所不適,常期在這樣作業(yè)環(huán)境中會(huì)引發(fā)職業(yè)病。

(3)回風(fēng)巷道和回風(fēng)井不能及時(shí)施工和貫通。由于礦體產(chǎn)狀的變化的原因,在實(shí)際中,考慮到巷道對(duì)應(yīng)關(guān)系,有的回風(fēng)巷道和回風(fēng)井無(wú)法施工,造成有些分段的污風(fēng)只能從采空區(qū)或者管纜井排出,造成污風(fēng)竄流,污染了上部分段附近采場(chǎng)和掘進(jìn)作業(yè)面,容易引起炮煙中毒,造成生產(chǎn)安全事故。

(4)局部通風(fēng)不合理。風(fēng)筒過(guò)小,風(fēng)筒沒(méi)延伸到規(guī)定要求,破損漏風(fēng)嚴(yán)重。

(5)通風(fēng)構(gòu)筑物現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管不力。隨意開(kāi)關(guān)風(fēng)門(mén),出現(xiàn)了該開(kāi)的沒(méi)開(kāi),該關(guān)的沒(méi)關(guān)的現(xiàn)象。

(6)采掘充填嚴(yán)重失調(diào),造成風(fēng)流短路。有兩個(gè)分段共有6 個(gè)采場(chǎng)約有100km3沒(méi)有充填,風(fēng)流到此采空區(qū)便短路,前面掘進(jìn)面幾乎沒(méi)有風(fēng)流,只能用局部通風(fēng)機(jī)解決,若掘進(jìn)面多,滿足不了通風(fēng)要求,掘進(jìn)受阻。

3 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)控研究

薩熱克銅礦為了改善當(dāng)前通風(fēng)不良狀況,防止污風(fēng)短路、漏風(fēng)、紊流、滯流、串流、反流,保證井下作業(yè)人員能呼吸新鮮空氣,減少裝運(yùn)車(chē)輛產(chǎn)生尾氣、炮煙產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵危害,保護(hù)作業(yè)人員身體健康,創(chuàng)造舒適作業(yè)環(huán)境,提高勞動(dòng)的生產(chǎn)效率,實(shí)施了通風(fēng)系統(tǒng)局部調(diào)控措施。

3.1 通風(fēng)方式

有單翼通風(fēng)、雙翼通風(fēng)。具體劃分為+2 805m至地表單翼對(duì)角式通風(fēng);+2 790～+2 640m 分段、中段間單翼+ 雙翼對(duì)角式通風(fēng),其中+ 2 790～+2 730m 東西部主礦體回采結(jié)束了[1]。

3.2 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)控措施

初步設(shè)計(jì),將現(xiàn)有的從地表直通2 700m 分段的措施井,通過(guò)2 700m 分段的一段平巷延伸到2 640m分段,使新鮮空氣可以到達(dá)最需要的地方,2 700m以下的通風(fēng)情況將會(huì)得到改善。但原措施豎井完成了加快基建使命后,由于地壓過(guò)大,造成井筒嚴(yán)重變形,又因年久沒(méi)維護(hù),現(xiàn)無(wú)法作為進(jìn)風(fēng)井使用,已將地表和與之聯(lián)通的馬頭門(mén)永久封閉。

1)總風(fēng)量校核

總風(fēng)量計(jì)算有按生產(chǎn)能力、排除柴油設(shè)備廢氣,按設(shè)備功率及工作系數(shù)、下井最大班人數(shù)計(jì)算、產(chǎn)塵設(shè)備(工作面)排塵風(fēng)量,按礦井中同時(shí)工作的產(chǎn)塵設(shè)備或工作面數(shù)給定排除粉塵、工作面排塵風(fēng)速,按工作面斷面大小及額定風(fēng)速所需的風(fēng)量4 種方法,根據(jù)實(shí)際情況,取最大值。

(1)按生產(chǎn)能力計(jì)算所需風(fēng)量:生產(chǎn)能力1 150kt/a,供風(fēng)量0.13m3/kt·s,所需總風(fēng)量為149.5m3/s。

(2)排除柴油設(shè)備廢氣,按設(shè)備功率及工作系數(shù)計(jì)算所需風(fēng)量見(jiàn)表1。

表1 設(shè)備功率及風(fēng)量

(3)按下井最大班人數(shù)計(jì)算所需風(fēng)量:《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》中供風(fēng)量應(yīng)不小于每人4m3/min,下井最大班人數(shù)158 人,所需總風(fēng)量為10.53m3/s。

(4)產(chǎn)塵設(shè)備(工作面)排塵風(fēng)量,按礦井中同時(shí)工作的產(chǎn)塵設(shè)備或工作面數(shù)給定排除粉塵計(jì)算所需風(fēng)量見(jiàn)表2。

表2 主要采礦設(shè)備及硐室需風(fēng)量計(jì)算礦井總風(fēng)量

取漏風(fēng)系數(shù)K=1.3,按產(chǎn)塵設(shè)備(工作面)排塵風(fēng)量計(jì)算,礦井總需風(fēng)量=118.1×1.3=153.5m3/s。

經(jīng)4 種方式計(jì)算,取其所需最大總風(fēng)量為153.5m3/s。依據(jù)薩熱克銅礦的初步設(shè)計(jì),其主通風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDZ—12—No36,還是能滿足今后生產(chǎn)通風(fēng)要求。

2)增補(bǔ)分段回風(fēng)井

因礦體向東傾伏且角度緩分布面積大,在2 670～2 730m 分段間多設(shè)計(jì)一條充填井和一條充填回風(fēng)井,保證東端回采時(shí)污風(fēng)有回風(fēng)路。

3)風(fēng)路設(shè)計(jì)

開(kāi)拓、采切工作面局部通風(fēng):短距離采用壓入式或抽出式通風(fēng);長(zhǎng)距離采用混合式通風(fēng)。當(dāng)開(kāi)拓掘到有回風(fēng)井、充填井、管纜井時(shí),應(yīng)先掘能,解決回風(fēng)問(wèn)題。

回采分段風(fēng)路:分段分為東、西兩翼,新鮮風(fēng)流從回采一分段一翼進(jìn)入鑿巖巷,流經(jīng)采空區(qū)污風(fēng)回到上分段進(jìn)入回風(fēng)井,再到五分段,最后到主回風(fēng)井。

3.3 通風(fēng)構(gòu)筑物

回采結(jié)束分段,不使用的溜井、措施井永久封閉,回風(fēng)井、充填回風(fēng)井安裝風(fēng)門(mén),在上中段聯(lián)絡(luò)道內(nèi)安裝帶風(fēng)窗的風(fēng)門(mén);在回采分段,為保證風(fēng)流風(fēng)向一致,在東西兩翼安裝風(fēng)門(mén),不使用的溜井、充填井安裝臨時(shí)風(fēng)門(mén),后又需使用溜井拆除臨時(shí)風(fēng)門(mén)[2]。2 670m 水倉(cāng)需新鮮風(fēng)流,在8 線溜井倒段聯(lián)絡(luò)道安裝能調(diào)節(jié)的風(fēng)門(mén)。通風(fēng)構(gòu)筑物如圖1所示。

3.4 風(fēng)流控制設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)管理

風(fēng)流控制設(shè)施有通風(fēng)構(gòu)筑物、主通風(fēng)機(jī)及設(shè)施、局通風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒、風(fēng)速監(jiān)測(cè)點(diǎn)、線路及儀器[3]。調(diào)度室每天有人到現(xiàn)場(chǎng)巡查,檢查通風(fēng)、監(jiān)測(cè)線路,及時(shí)封堵廢棄巷道、采空區(qū)和維修通風(fēng)設(shè)施[4];發(fā)現(xiàn)工作面風(fēng)速達(dá)不到要求,立即反饋,與通風(fēng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)核實(shí),開(kāi)閉風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)窗,保證工作面風(fēng)量。

3.5 研究效果

所需最大總風(fēng)量153.5m3/s,風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)量Q=170m3/s,設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)的有效風(fēng)量率為90.3%。按單翼、雙翼對(duì)角式通風(fēng),經(jīng)風(fēng)路網(wǎng)絡(luò)模擬計(jì)算,采場(chǎng)、鑿巖巷風(fēng)速達(dá)1～1.5m/s;分段巷道風(fēng)速達(dá)2.5～3.2m/s;進(jìn)風(fēng)巷道風(fēng)速達(dá)10.5～12.2m/s;回風(fēng)巷道風(fēng)速達(dá)9.62～10.56m/s,達(dá)到《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》通風(fēng)要求,需在實(shí)際中應(yīng)用驗(yàn)證和調(diào)節(jié)。

4 結(jié)論

(1)既有單翼又有雙翼對(duì)角式通風(fēng)。+2 730～+2 640m 分段因當(dāng)回采東部結(jié)束前,西部接著回采,就由單翼變?yōu)殡p翼對(duì)角式通風(fēng)。

圖1 薩熱克通風(fēng)系統(tǒng)研究示意圖

(2)進(jìn)行風(fēng)量校核。從生產(chǎn)能力、排除柴油設(shè)備廢氣,按設(shè)備功率及工作系數(shù)、下井最大班人數(shù)計(jì)算、產(chǎn)塵設(shè)備(工作面)排塵風(fēng)量校核,證明現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)能滿足以后生產(chǎn)所需通風(fēng)要求。

(3)風(fēng)路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,只要采充平衡,封堵廢棄巷道,不存在污風(fēng)短路、漏風(fēng)現(xiàn)象。

(4)通風(fēng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)巡檢相結(jié)合,能及時(shí)封堵廢棄巷道、采空區(qū)和維修通風(fēng)設(shè)施。

(5)在主回風(fēng)巷道內(nèi)安裝調(diào)節(jié)風(fēng)窗,解決殘采和零星礦體回采時(shí)有一定風(fēng)量。

通過(guò)薩熱克銅礦通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)控研究,滿足了《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》通風(fēng)要求,礦山井下作業(yè)人員能呼吸新鮮空氣,減少裝運(yùn)車(chē)輛產(chǎn)生尾氣、炮煙產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵危害,保證礦山井下作業(yè)人員有良好的工作環(huán)境,確保礦山能夠安全高效地生產(chǎn)。