夏甸金矿通风系统研究

乔建军

（中国非金属材料南京矿山工程有限公司，南京210016）

1 工程概况

夏甸金矿位于招远市夏甸镇西北2.5km处，1981年建矿，1984年正式投产，设计生产能力为采选100t／d，后几经改造扩建，现生产规模已达到66万t／a。现主要有主斜井矿区、北耩矿区和七号矿区三个生产矿区。矿区多年来一直沿用低贫损无底柱分段崩落法进行开采，目前主要运输巷道布置于－570m，－615m，－660m中段。课题主要对该矿山的通风系统进行选择，并根据矿山现状对选取的通风系统中各参数进行计算及验证研究。

2 通风系统方式的选择

在选择矿井通风系统时，应严格遵守安全可靠的原则，综合考虑通风基建费、经营费，并能够达到便于管理的要求。夏甸金矿矿体走向较长，分布范围广，集中分布在两侧，埋藏较浅。根据开拓工程布置和已有开拓工程的施工现状，所需风量较大［1］，因此，矿区采用两翼对角式通风，进、回风井分布在两翼。该通风方式具有基建费用少、投产快，地面建筑物集中、便于管理等优点［2］。

深部通风方式选择为主混合井进风、七号竖井回风的两翼对角式通风系统，混合井进风，侧翼风井回风、－660m水平以上采用三期盲竖井、二期盲竖井及一期明竖井回风。新鲜风流经混合井进入，经中段石门、中段运输巷道、辅助风井或斜坡道进入分段巷道，采场等用风地点，冲洗工作面后，污风由本中段回风巷道或经回风井回到上中段回风巷道，最后由七号竖井倒段排放到地面。

3 矿井需风量计算

1）根据矿井年产量和万吨耗风量，估算矿井总风量

式中，Q为矿井总风量，m3／s；A为矿井年产量，66万t／a；q为年产万吨耗风量，m3／s。

计算得矿井总风量Q＝69.3m3／s。

2）按工作面爆破作业炸药消耗量计算

式中，qhy为采场排烟需风量，m3／s；L为采场长度，50m；S为采场通风断面积，10.5m2；t为爆破后排烟通风时间，对采场一般取1 200～2 400s；N为采场中炮烟达到浓度时，风流交换倍数，12。

同时工作面为11个，计算得总需风量为40.43m3／s。

3）按工作面需风量进行计算

式中，Q为矿井总风量，m3／s；qh为回采工作面需风量，4.2m3／s；qj为掘进工作面需风量，3.05m3／s；qd为硐室所需风量，2m3／s。

计算如表1所示，计算得需风量为42.70m3／s。考虑到可能有漏风等影响因素，取1.2的风量备用系数，需风量为51.24m3／s。

表1 矿井总风量计算表

综合以上3种矿井通风量计算方法，最终确定该矿需风量为51.24m3／s。

4 矿井通风参数计算

在扇风机整个服务年限内，矿井总阻力随着开采深度以及生产规模的变化而变化。为了使扇风机在整个设计服务年限内能高效率的运转，在通风设计中必须考虑到通风时可能出现的最大总阻力［3－5］。

在进行矿井通风阻力计算时，首先在众多的分支中选取一条阻力最大的路线，一般可在通风系统图上，根据采掘作业布置情况找出风流线路最长、风量最大的一条线路做为阻力最大的风路，然后沿着这条风流路线一一计算各段井巷摩擦阻力，然后叠加起来即为矿井通风总阻力。

4.1 矿井通风总阻力计算

矿井总摩擦阻力公式为［6－7］

式中，h1－2、h2－3、…为各段摩擦阻力，Pa；hf为总摩擦阻力，Pa。

通风摩擦阻力计算

式中，a为紊流状态下的井巷摩擦阻力系数；L为巷道长度，m；U为巷道通风断面的周边长度，m；Q为矿井风量，m3／s；S为巷道通风断面，m2。

局部阻力

计算得矿井通风总阻力h＝3 343.40Pa。

4.2 自然风压计算

根据自然风压计算公式

式中，K为修正系数，取1.09；B为井口大气压力，Pa；α1、α2为进出风测平均温度系数。

计算得自然风压值为：Hz＝828.40Pa。

4.3 等积孔计算［8］

矿井等积孔A＝1.19＝1.64m2。

根据表2矿井通风阻力等级及计算结果可知，该矿井阻力等级为中等阻力矿井。

表2 矿井通风阻力等级表

5 通风设备选型

矿井通风采用两翼对角式通风，混合井进风，侧翼风井回风，需风量51.24m3／s，通风困难时期负压3 343.40Pa。采区和分段每隔一定间距布置一条通风天井，采区作业面和掘进面采用局扇辅助通风。

主扇选取1K53NO18轴流式风机两台，安置于－400m水平，两台串联工作，上部地表通风沿用前期矿山通风设备［9］。局部通风辅助设备为JK58－1NO.4型风扇，其中采矿作业面两台，掘进作业面10台。

6 结 论

根据夏甸金矿的矿山现状及现有开拓运输巷道的布置形式，选择了两翼对角式通风方式，利用三种不同方式对矿井需风量进行计算，通过比选确定需风量为51.24m3／s。并对矿井通风阻力、自然风压及等积孔进行了计算，计算出矿井通风困难时期通风负压为3 343.40Pa，根据上述计算结果，最终确定出主扇及局扇型号，满足矿山生产需要。

［1］ 卫志强，任智敏，王树祥.大断面回采巷道稳定性数值模拟研究［J］.爆破，2012，29（3）：42－44，77.

［2］ 褚红伟，王洪存，郭志伟.关于煤矿通风系统优化的研究［J］.山东煤炭科技，2011（4）：240－242.

［3］ 尹振云.夹河煤矿通风系统改造方案的优化［J］.煤炭科技，2012（4）：60－62.

［4］ 范喜生.煤巷掘进爆破优化设计［J］.爆破，2012，29（2）：15－18.

［5］ 李 威，滕建军，杜伟玲，等.三山岛金矿新立分矿通风系统的研究及应用［J］.有色金属（矿山部分），2007，59（5）：43－45，48.

［6］ 郝银虎.天安煤矿矿井通风系统的综合评价［J］.山西煤炭，2011，31（1）：61－63.

［7］ 张春雨.矿井通风系统中通风构筑物风阻确定研究［J］.铜业工程，2012（12）：340.

［8］ 万江.矿井通风阻力测定合理性分析［J］.煤炭科技，2009，35（2）：62－63.

［9］ 郑景鹏.鹿洼煤矿通风系统优化研究［J］.山东煤炭科技，2010（11）：113－115.