罗河铁矿矿井总风量计算与风量分配

董亚宁 魏福海 肖松丽

（安徽马钢罗河矿业有限责任公司）

罗河铁矿一期设计规模300万t/a，采矿方法为充填采矿法，现已建成达产。矿山开拓共形成6 条竖井，井下通风采用两翼进风、中央回风的三级基站通风系统，设计矿井总风量400 m3/s。新鲜风流通过矿体北部的副井、南部的进风井进入井下巷道，经-545 m 水平和-560 m 水平及进风通路进入井下各个工作面，清洗工作面后的污风经西部采区回风天井回至主回风水平，经回风石门通过矿体东部的2条回风井排至地表。

1 罗河矿通风系统相关的安全规程

罗河矿通风系统严格按照设计规程进行风量核算[1-6]，遵循以下原则。

（1）井下采掘工作面新鲜风流中的空气按体积组成计算，O2应大于20%，CO2应小于0.5%。

（2）入风井巷和采掘工作面的空气源中粉尘的含量应小于0.5 mg/m3。

（3）工作面处游离二氧化硅的含量在10%以上的粉尘不得高于2 mg/m3，含游离二氧化硅10%以下的滑石粉尘4 mg/m3。

（4）井下工作面处（不采用柴油设备的矿井）毒害气体的具体要求应控制在表1规定的标准之内。

（5）使用柴油机设备的矿井工作面处毒害气体的浓度需遵循下述要求：CO＜50×10-6；CO2＜5×10-6；CH2O＜5×10-6；C3H4O＜0.12×10-6。

（6）主要井巷工程最高风速规定见表2。

2 所需风量总量的计算方法

全矿总风量可按下式计算。

式中，K为矿井风量备用系数；nc为同时工作的某类回采工作面数；Qc为某类回采工作面的计算风量，m3/s；nb为某类回采备用工作面的数量；Qb为某类回采备用工作面的计算风量，m3/s；nj为某类掘进工作面数量；Qj为某类掘进工作面的计算风量，m3/s；nd为某类硐室的数量，主要指炸药库、破碎硐室等；Qd为某类硐室的计算风量，m3/s；nq为其他需风点的数量，包括主溜井装卸矿点，喷锚支护工作面等；Qq为某类其他需风点的计算风量，m3/s。

（1）掘进工作面风量计算。矿山生产期，采准作业面局部通风条件已形成，需风量按最低排尘风速0.25～0.5 m/s 计算。对于高硫、高温的罗河铁矿床，作为降温的主要措施之一为加大通风量，故排尘风速取0.5 m/s。按排尘风速计算风量

式中，v为掘进工作面排尘风速，取0.5 m/s；S为掘进工作面断面积，取平均值18.54 m2。经计算，得出单个掘进工作面需风量为9.27 m3/s。

（2）凿岩工作面风量计算。罗河矿凿岩类型分为中深孔凿岩、大孔凿岩、反井钻机凿岩。凿岩硐室平均面积18.54 m2，以压风为工作动力来源，采用供水返渣冷却的湿式作业方式，产尘强度较小，故排尘风速取下限值0.25 m/s。经计算，得出单个凿岩工作面所需风量为4.63 m3/s。

（3）出矿工作面需风量计算。因罗河矿高硫矿床，矿石遇水容易板结，堵塞溜井，出矿作业时不宜过度洒水抑尘，故产尘量较大，出矿巷道平均通风断面18.54 m2，属于巷道型采场，排尘风速按0.5 m/s 计算。通过计算，得出单个出矿工作面排尘需风量为9.27 m3/s。

（4）硐室需风量。矿井下某些硐室存在需要单独供风的要求，针对此类情况需进行针对性的单独风量计算，从而保证总风量的确定不会出现误差。诸如炸药库房、破碎硐室、主溜井卸矿硐室等硐室均需要进行单独通风设计，此类计算得出的风量供给应并入总风量计算中。罗河铁矿通风网络如图1 所示。

3 采场及运输水平需风量统计

综上所述，罗河铁矿矿体采用的采矿方法为深孔阶段空场嗣后充填采矿法和中深孔分段空场嗣后充填采矿法，按照各水平作业面及硐室分布，统计正常生产时需风量取漏风系数1.25，最终确定罗河铁矿总风量为400 m3/s。

4 通风方式及各水平风量分配

根据罗河铁矿通风系统矿井总风量核算，矿井总风量为400 m3/s，其中-470 m 水平污风通过50 联巷斜坡道上至-455 m 水平回风，-515 m 和-526 m所产生的污风通过80 联巷回风天井经-508 m 水平8#采区回风井回风，-516 m 水平污风通过溜井下至-540 m 水平回风。根据各主要水平需风量分配要求及回风风量安排，确定各水平进、回风风量如表3 所示。

（1）-455 m 水平通风方式。洁净空气由2#、4#、7#采区进风井和主斜坡道进入，由20 联巷和70 联巷进入所需处，新鲜空气进行废气交换后通过1#、2#、3#和4#回风巷道经1#、2#主回风井将气体疏导至地面。

（2）-470 m 水平通风方式。洁净空气由3#采区进风井上风进入-470 m 水平，冲洗工作面后通过30联巷斜坡道回至-455 m 水平20 联道，再通过20 联道汇入-455 m水平回风石门。

（3）-508 m 水平通风方式。将-508 m 水平80 联巷至7#采区回风井贯通，长度约为90 m，将7#采区回风井作为北部废气回风通道。北部洁净空气通过2#采区进风井、4#采区进风井、主斜坡道和措施井输送新鲜空气，在工作面进行废气交换后通过南北进路经80联巷排入7#采区回风井进行回风。

（4）-515 m 水平以及-526 m 水平通风方式。将-508 m 水平30联巷与-515 m 水平30联巷贯通，并在贯通处安装引流风机，从-508 m 水平引入新鲜风流，通过主要行人线路进入-526、-515 m 水平与废气交换后，污风经80 联道回风天井汇入-455 m 水平回风线路。

（5）-516 m 水平通风方式。洁净空气通过采区进风天井进风，冲洗工作面后通过-508 m 水平汇至8#采区回风井排至-455 m回风水平。

（6）-540 m 回采水平通风方式。部新鲜风流通过-545 m 进风水平由20 联巷上山、40 联巷上山和4#采区进风井进入-540 m 回采水平，冲洗20 联巷、30联巷和50 联巷回采工作面后由1#采区回风井、20 联巷斜坡道回风。

南部新鲜风流由-545 m 进风水平经125 联巷上山、115 联巷上山进入回采水平，污风通过1#采区回风井、20联巷斜坡道回风。

（7）-560 m 运输水平通风方式。新鲜风流由副井和措施井进入，一部分新鲜风流经1～6 号穿脉汇至运输水平回风井，经-545 m 水平斜巷、采区9#回风天井、-455 m 回风水平，由1#、2#主回风井排出地表，另一部分风流通过运输大巷经2#主回风井-560 m 回风机站排出地表。

5 结论

矿井工作过程中总的需风量的计算和确定对于矿井设计来说十分必要，是矿井通风设计的重中之重。其中，选取何种通风设备、如何安排通风工程等工作都有赖于总需风量的确定。一旦产生供风量不足的问题，就会严重影响井下施工作业，同时也会对井下人员的健康与安全产生威胁。另一方面，矿井风量设计过大时，会对资源产生浪费，增加成本的同时也会影响通风效果。