安徽白象山铁矿通风系统运行现状评价及改进措施*

黎 明 黄寿元 贾敏涛 居伟伟

(1.马钢(集团)控股有限公司姑山矿业公司；2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；3.金属矿山安全与健康国家重点实验室；4.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

安徽白象山铁矿(东经118°31′53″，北纬31°27′34″)生产规模为200万t/a，2017年开拓采准主要有-500，-470，-390，-330 m等中段[1-3]。随着井下各水平开拓的逐步完善，产能逐步提升，通风系统面临较大压力。结合相关矿井通风安全技术规程，开展通风系统测定及反风试验，有助于准确掌握全矿井下通风系统风量分配、机站运行工况等信息，提高矿井灾害应急救援能力。

1 矿山通风系统现状

矿井采用副井进风、回风井抽风的对角抽出式通风系统(图1)。新鲜风流从副井进入，而后进入-330，-470 m水平，再经穿脉、天井进入采场，冲洗采场后由天井回到-390 m中段回风巷道，再回到回风井石门，经主扇风机送入回风井，经回风井排出地表。部分风流从副井进入-500 m有轨运输水平。-500，-470 m水平有天井和联络斜道贯通，风流从-500 m水平进入-470 m水平。破碎硐室、皮带道、粉矿回收道的新鲜风流由电梯井进入。破碎硐室(-540 m水平)通过辅扇抽风，将风流沿主井排至地表。中段卸矿站(-500 m)、皮带道(-583 m)、粉矿回收道(-643 m)由局扇抽风，将风流沿主井排至地表。按照采掘设备、采矿作业面、掘进工作面、硐室数量及各点需风量计算的矿井总需风量为241.2 m3/s。目前，井下通风系统-390 m 回风机站已安装1台DK60(B)-8-№28(2×355 kW)型风机。

图1 白象山铁矿通风系统示意

2 通风系统运行现状评价

通风系统测定既可对通风系统运行效果进行检验，又可为通风系统优化设计提供基础数据[4]。矿井反风技术是应对井下火灾等突变灾害的应急措施，通过人为调节与改变矿井风流，并调节通风系统风量、风压，使得发生火灾时的烟流按照预设路线(对被困区域或其他有人区域影响最小的路线)及时快速地流动[5-8]。风机反转反风是矿井反风最为有效、简单的方式之一。

测点布设于-390 m回风水平，-330，-430，-470 m进风水平以及-500 m运输水平。测点主要分布于开拓系统各井筒石门，主要生产中段的各作业分段石门、斜坡道与作业分段联巷、通风风机机站。各点风量测定数据见表1。

表1 通风系统主要测点通风检测结果

根据表1数据，得出主要进、回风井筒的风量分配如表2、表3所示，机站运行工况如表4所示。

表2 通风系统各井筒风量分配 m3/s

注：负值表示风筒出风量。

表3 反风试验各井筒风量分配 m3/s

注：负值表示风筒出风量。

表4 机站风机运行技术参数

综合分析表1～表4可知：

(1)白象山铁矿通风系统正常运行时，系统总风量为203.12 m3/s， 与设计总风量241.20 m3/s相比，欠缺38.08 m3/s。原因是本研究通风系统检测时，-390 m水平回风机站硐室绕道风门和-470 m水平回风井石门风门均未关闭，循环风量分别为19.84，41.60 m3/s，总循环风量达到61.44 m3/s，循环风量较大，降低了回风井的总回风量。白象山铁矿-390 m回风机站仅安装了1台DK60(B)-8-№28(2×355 kW)型风机，使得矿井总风量不足。

(2)通风系统正常运行时，-390 m回风井石门回风机站1台2×355 kW风机的正常运行频率为50 Hz，风机风量264.56 m3/s，实耗功率 654.24 kW，风机效率95%，反风试验时反转运行频率50 Hz，风机风量170.90 m3/s，实耗功率 594.76 kW。

(3)通风系统正常运行时，矿井总风量为203.12 m3/s，反风试验矿井总风量为139.20 m3/s，通风系统主扇反风量为正常运行通风量的68.53%，满足《金属非金属矿山安全规程》(GB 16423—2006)[9]和《金属非金属地下矿山通风技术规范》(AQ 2013.1—2008)[10]有关“反风量应达到正常运转时风量的60%以上”的要求。

(4)通风系统主扇风机反转运行5～10 min内，井下风流流向稳定，通风系统主要巷道风流均已反向，满足《金属非金属矿山安全规程》(GB 16423—2006)[9]和《金属非金属地下矿山通风技术规范》(AQ 2013.1—2008)[10]有关“主扇应有使矿井风流在10 min内反向的措施”的要求。

3 建 议

(1)矿井总风量与设计总风量相比，欠缺 38.08 m3/s，原因在于通风构筑物管理不善，存在61.44 m3/s内部循环风，-390 m水平回风机站设置的1台2×355 kW对旋轴流风机使得系统总风量提高受限。随着井下各水平开拓的逐步完善，产能逐步提升，通风系统将面临较大压力，因而有必要对该矿通风系统进行优化。

(2)-330 m水平回风线路未形成，根据本研究通风系统检测数据，-330 m水平副井进入的新鲜风流直接通过斜坡道下至-390 m回风水平，风量达到49.54 m3/s，该风量未得到充分利用。建议完善-330 m水平通风工程建设，形成风流畅通有序的通风线路，进一步提高有效风量率。

(3)本研究反风试验通过就地开启风机进行反转运行实现，相应的风门等通风构筑物需借助人工方式进行调节。建议对该矿风机、风门实现计算机远程集中监控，提高通风系统的自动化水平。