郭遠(yuǎn)發(fā)，陽 俊

（1.湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司，湖南 郴州 423037；2.湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412000）

柿竹園多金屬采礦場(chǎng)為多年生產(chǎn)的老礦山，現(xiàn)階段地下＋586 m以上生產(chǎn)作業(yè)水平已基本開采結(jié)束，礦山的開采重心已經(jīng)轉(zhuǎn)入＋514 m、＋490 m、＋470 m和＋457 m水平，P4以東和北環(huán)道以北為主要的生產(chǎn)采準(zhǔn)作業(yè)。＋536 m至＋586 m水平的東部和北部作業(yè)區(qū)域主要為生產(chǎn)采準(zhǔn)，還有部分的出礦作業(yè)。西部還有零星幾個(gè)作業(yè)面。＋490 m水平、＋470 m水平和＋385 m水平為主要的出礦水平。＋490 m水平P4和＋470 m水平P2為主要出礦運(yùn)輸巷，放礦點(diǎn)卸礦并通過礦用汽車運(yùn)輸至地面選廠。＋385 m水平為有軌運(yùn)輸，放礦點(diǎn)卸礦至礦車，通過牽引機(jī)車運(yùn)輸至地表東波選廠。其他水平存在少量的開拓掘進(jìn)和采準(zhǔn)作業(yè)工作。

本次通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化范圍為＋368 m與＋586 m之間的通風(fēng)系統(tǒng)，主要考慮200萬t／a的生產(chǎn)作業(yè)通風(fēng)需求。

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問題

井下通風(fēng)系統(tǒng)的良好運(yùn)行是保障礦床安全開采的重要因素之一。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前，柿竹園公司多金屬采礦場(chǎng)井下通風(fēng)系統(tǒng)存在下列幾個(gè)問題：

1.已有通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜。多金屬采礦場(chǎng)為多年生產(chǎn)老礦井，井下開拓范圍較大，＋490 m水平以上采空區(qū)較多，且未及時(shí)進(jìn)行充填封閉，造成了井下巷道空區(qū)繁多，通風(fēng)線路過長，平面和立面上都存在棋盤式角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，且由于早年的大爆破形成塌陷區(qū)（即“天窗”），使得井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。

2.通風(fēng)構(gòu)筑物不完善。井下老采區(qū)較多，未及時(shí)設(shè)置構(gòu)筑物進(jìn)行密閉。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，隨著開采工作的延伸，作業(yè)水平、作業(yè)盤區(qū)和作業(yè)面等不適合設(shè)置構(gòu)筑物和局扇等調(diào)節(jié)措施。出現(xiàn)風(fēng)路混亂，污風(fēng)與新風(fēng)之間相互串聯(lián)、漏風(fēng)、風(fēng)流短路、污風(fēng)長期滯留等問題。

3.自然風(fēng)壓影響大。多金屬采礦場(chǎng)屬于高山型礦山，采用平硐＋斜井＋主溜井的開拓方式，地表不同時(shí)刻的溫差變化大，且在通地表“天窗”的作用下導(dǎo)致井下自然風(fēng)壓變化也大，從而對(duì)礦井通風(fēng)產(chǎn)生很大的影響。

4.東部和北部作業(yè)區(qū)域回風(fēng)困難。根據(jù)了解發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段多金屬采礦場(chǎng)的采掘作業(yè)主要集中在東部和北部區(qū)域，而東回風(fēng)井內(nèi)未安裝主扇風(fēng)機(jī)加強(qiáng)回風(fēng)，導(dǎo)致采掘作業(yè)及二次爆破時(shí)污風(fēng)無法快速排出地表，且炮煙隨下行風(fēng)進(jìn)入下部作業(yè)中段。

由此可知，多金屬采礦場(chǎng)井下通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造勢(shì)在必行。

2 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化主體方案

本次多金屬采礦場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化主要目的是理順＋368 m水平至＋586 m水平之間通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)路，解決井下新風(fēng)短路、污風(fēng)串聯(lián)、漏風(fēng)嚴(yán)重、東部北部排風(fēng)困難等問題，以及合理利用自然風(fēng)壓?；舅悸肥亲畲罂赡艿睦迷锕こ?，新增與改造部分井巷工程。達(dá)到優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，減少通風(fēng)阻力，徹底解決通風(fēng)效果差的目的［1］。根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)規(guī)劃及井下通風(fēng)的實(shí)際情況，提出采用兩翼多風(fēng)機(jī)分區(qū)回風(fēng)方案作為多金屬采礦場(chǎng)通風(fēng)主體方案，整個(gè)井下通風(fēng)系統(tǒng)形成東西兩翼多分區(qū)的回風(fēng)系統(tǒng)。兩翼多風(fēng)機(jī)分區(qū)回風(fēng)方案示意圖如圖1所示［2］。

圖1 兩翼多風(fēng)機(jī)分區(qū)回風(fēng)方案示意圖

3 礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)實(shí)際存在的問題，參照相關(guān)技術(shù)規(guī)程與安全規(guī)程，并結(jié)合多金屬采礦場(chǎng)未來的通風(fēng)需求，從通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動(dòng)力、通風(fēng)構(gòu)筑物三個(gè)方面對(duì)井下通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化［3］。

3.1 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

柿竹園多金屬采礦場(chǎng)井下通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用兩翼對(duì)角式通風(fēng)方式，即由南部進(jìn)風(fēng)井，東西兩邊的回風(fēng)井回風(fēng)的通風(fēng)方式。采用該通風(fēng)方式可以擴(kuò)大主扇風(fēng)機(jī)的服務(wù)范圍，解決東西兩邊及北部作業(yè)區(qū)域回風(fēng)困難的問題，大大的改善了井下污風(fēng)排放困難和污風(fēng)集聚的問題。

全礦通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)包含了各中段進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道以及用于進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)的天井。中段北部用于通風(fēng)的線路起到了貫通進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井通風(fēng)干線作用。構(gòu)建通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的原則是為防止風(fēng)流串聯(lián)、漏風(fēng)以及短路，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)阻力最小同時(shí)易于管理。

多金屬采礦場(chǎng)井下目前為多中段作業(yè)，極易造成風(fēng)流的串聯(lián)污染。為了保障各階段作業(yè)面得到新鮮風(fēng)流，產(chǎn)生的污風(fēng)能順利到達(dá)回風(fēng)井，消除作業(yè)面風(fēng)流串聯(lián)的現(xiàn)象，結(jié)合礦井下現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)采用平行雙巷式階段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)［4-5］。

在每個(gè)階段上、下盤分別掘進(jìn)一條沿走向的平行巷道，下盤巷道作為進(jìn)風(fēng)，上盤巷道用作回風(fēng)，形成平行雙巷進(jìn)、回風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。新鮮風(fēng)流由本階段進(jìn)風(fēng)道進(jìn)入采場(chǎng)，其污風(fēng)則由上階段或本階段排風(fēng)道流出。

上下盤雙巷式的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效地解決了長久的風(fēng)流串聯(lián)問題。充分利用了現(xiàn)有的工程，適合于在厚大礦體、富礦帶及開采強(qiáng)度較大、對(duì)通風(fēng)質(zhì)量要求較高的礦山。

3.2 井下通風(fēng)動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化

井下通風(fēng)動(dòng)力是維持整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果可知，多金屬采礦場(chǎng)井下＋490 m和＋470 m水平安裝的風(fēng)機(jī)的服務(wù)范圍有限，既不能完全服務(wù)于＋490 m、＋470 m、＋457 m及以下水平的作業(yè)區(qū)域，也無法服務(wù)于＋514 m及以上水平的作業(yè)面。且東部作業(yè)區(qū)域與該風(fēng)機(jī)之間隔著一個(gè)“天窗”，導(dǎo)致風(fēng)流調(diào)控存在困難。因此，對(duì)通風(fēng)動(dòng)力系統(tǒng)的改造優(yōu)化迫在眉睫，具體優(yōu)化措施如下：

1.＋586 m水平東回風(fēng)井增設(shè)主扇?，F(xiàn)階段東回風(fēng)井未安裝風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致東部作業(yè)區(qū)域回風(fēng)困難，各水平連接?xùn)|回風(fēng)井的聯(lián)道出現(xiàn)少量風(fēng)流的進(jìn)風(fēng)、反風(fēng)的混亂局面。因此，需重新利用東回風(fēng)井并安裝一臺(tái)主扇風(fēng)機(jī)，初步選定＋586 m水平東回風(fēng)井總回風(fēng)道安裝風(fēng)機(jī)型號(hào)為K45-6-№19，功率為200 kW，風(fēng)量范圍為59.8～113.2 m3／s，風(fēng)壓為920～1 766 Pa，采用Y355M-6電動(dòng)機(jī)。

2.＋514m水平北環(huán)道增設(shè)輔扇。在＋514 m水平北部N1采場(chǎng)等作業(yè)環(huán)境較差，通風(fēng)不暢，建議在北環(huán)道東部C0-8處安裝一臺(tái)K40-4-№10的15 kW風(fēng)機(jī)，將污風(fēng)排至東回風(fēng)井，主要解決北部通風(fēng)不暢的問題。

3.＋490 m水平風(fēng)機(jī)優(yōu)化。（1）將＋490 m北部下＋480 m水平斜坡道的22 kW風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換風(fēng)機(jī)方向，由原有的向下壓改為往上抽，風(fēng)流經(jīng)過P8進(jìn)入東回風(fēng)井；（2）原安裝在P1、P2、P3與P4平巷南段安裝的K40-4-№10型15kW輔扇繼續(xù)運(yùn)行；（3）在有二次爆破的地方，應(yīng)設(shè)置輔扇加強(qiáng)通風(fēng)，且風(fēng)機(jī)風(fēng)流方向應(yīng)朝向水平回風(fēng)方向。

4.＋470 m水平北部風(fēng)機(jī)優(yōu)化。（1）將該風(fēng)機(jī)挪至北環(huán)道西側(cè)的＋470 m至＋490 m電纜井處（P2C04處）。污風(fēng)經(jīng)＋470 m至＋490 m電纜井進(jìn)入＋490 m北回風(fēng)道，最后經(jīng)＋490 m水平250 kW主風(fēng)機(jī)排出地表，風(fēng)機(jī)主要解決北部區(qū)域裝卸礦風(fēng)塵、汽車尾氣及作業(yè)污風(fēng)回風(fēng)問題；（2）將＋470 m北部上＋480 m水平斜坡道頂部的22 kW風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換風(fēng)機(jī)方向，由原有的向下壓改為往上抽，風(fēng)流經(jīng)過＋480 m水平鑿巖巷道、＋480 m至＋490 m斜坡道等進(jìn)入＋490 m回風(fēng)道及東回風(fēng)井。

5.＋386 m水平西平硐風(fēng)機(jī)優(yōu)化。（1）調(diào)整北部西平硐的45 kW風(fēng)機(jī)位置。將該風(fēng)機(jī)調(diào)整至P4平巷與北環(huán)道交匯處的西側(cè)，風(fēng)流從北運(yùn)輸巷出地表；（2）螢石管道平巷75 kW風(fēng)機(jī)現(xiàn)停止運(yùn)行，該風(fēng)機(jī)在二次爆破炮煙影響＋385 m作業(yè)環(huán)境時(shí)，適時(shí)設(shè)置30 Hz頻率運(yùn)行1 h排出炮煙。

3.3 井下通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

井下風(fēng)流調(diào)控措施主要采用通風(fēng)構(gòu)筑物來引導(dǎo)、阻斷和調(diào)節(jié)風(fēng)流的裝置，可以簡(jiǎn)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和調(diào)節(jié)風(fēng)流走向，主要包括風(fēng)墻、風(fēng)窗、風(fēng)門、風(fēng)橋和導(dǎo)風(fēng)板等。多金屬采礦場(chǎng)井下通風(fēng)構(gòu)筑物較少，風(fēng)流紊亂，可調(diào)性較差，產(chǎn)生較多的通風(fēng)問題。因此，需對(duì)井下進(jìn)行通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，具體方案如下：

1.＋536至＋586 m水平。（1）東回風(fēng)井安裝200 kW風(fēng)機(jī)后，應(yīng)在＋586 m水平回風(fēng)道設(shè)置堅(jiān)固風(fēng)門，但在風(fēng)門上留設(shè)小窗口用于回風(fēng)，主要調(diào)節(jié)＋586 m水平的回風(fēng)量，確保下部水平的回風(fēng)量；（2）＋516 m、＋536 m和＋558 m水平東回風(fēng)井聯(lián)道的風(fēng)窗保持不變，控制該水平的回風(fēng)量，確保＋490 m、＋470 m和＋457 m等水平有足夠的回風(fēng)量。

2.＋490 m水平。＋490 m水平250 kW風(fēng)機(jī)作為該水平主要的回風(fēng)機(jī)，其空氣漏風(fēng)比較嚴(yán)重，應(yīng)對(duì)相應(yīng)的空區(qū)采用密閉措施。對(duì)＋490 m水平K1-1采場(chǎng)北鑿巖巷進(jìn)行密閉處理。

3.＋470 m水平。＋470 m水平250 kW風(fēng)機(jī)不僅要負(fù)責(zé)本水平的回風(fēng)，還需負(fù)責(zé)最低＋407 m之間水平西部作業(yè)區(qū)域的回風(fēng)，因此，需控制該水平的回風(fēng)量，具體措施如下：在＋470 m水平K1-2入口設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門，風(fēng)門上設(shè)置通風(fēng)口，控制該水平的回風(fēng)量，設(shè)置風(fēng)門主要考慮便于風(fēng)機(jī)的維修等。

4.＋368 m至＋432 m水平。（1）＋385 m水平斜坡道聯(lián)道風(fēng)門經(jīng)常打開，由于其距離南部螢石管道回風(fēng)巷非常近，風(fēng)門打開會(huì)造成水平進(jìn)風(fēng)短路。因此，該風(fēng)門應(yīng)確保關(guān)閉；（2）＋385 m水平所有溜礦井內(nèi)不能放空，應(yīng)確保隨時(shí)都有礦石在內(nèi)，主要是減少二次爆破時(shí)炮煙進(jìn)入該水平。

4 通風(fēng)優(yōu)化效果

合計(jì)布置測(cè)點(diǎn)103個(gè)，對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化前和優(yōu)化后的通風(fēng)效果進(jìn)行測(cè)定，其中，＋368 m水平3個(gè)，＋385 m水平9個(gè)，＋407 m水平5個(gè)，＋420 m水平4個(gè)，＋432 m水平5個(gè)，＋445 m水平7個(gè)，＋457 m水平6個(gè)，＋470 m水平14個(gè)，＋490 m水平13個(gè)，＋514 m水平10個(gè)，＋536 m水平13個(gè)，＋558 m水平6個(gè)，＋586 m水平8個(gè)，在每個(gè)水平選取一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化前和優(yōu)化后測(cè)定結(jié)果

（續(xù)表1）

根據(jù)表1監(jiān)測(cè)結(jié)果可知：經(jīng)過優(yōu)化后的采礦場(chǎng)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效果得到了明顯的提升。通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化后各水平監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)速、風(fēng)量、溫度、標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量等通風(fēng)指標(biāo)得到了明顯改善。

5 結(jié) 論

本次多金屬采礦場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化主要目的是理順＋368 m水平至＋586 m水平之間通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)路，主要考慮200萬t／a的生產(chǎn)作業(yè)通風(fēng)需求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)實(shí)際存在的問題，參照相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合多金屬采礦場(chǎng)未來的通風(fēng)需求，從通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動(dòng)力、通風(fēng)構(gòu)筑物三個(gè)方面對(duì)井下通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

經(jīng)過對(duì)比分析通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化前和對(duì)礦井通過系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造后的通風(fēng)質(zhì)量指標(biāo)，柿竹園多金屬礦采礦場(chǎng)礦井通風(fēng)效果顯著改善，解決了井下新風(fēng)短路、污風(fēng)串聯(lián)、漏風(fēng)嚴(yán)重、東部北部排風(fēng)困難等問題，以及合理利用自然風(fēng)壓。