多级机站通风系统在鲁南矿业的应用

张 建，王海涛，高 云

（1 莱钢集团鲁南矿业有限公司，山东 沂水 276421；2 池州市鑫诚矿业有限公司，安徽 池州 247120）

1 前言

多级机站通风系统是运用风压平衡原理对全系统实行均压通风，其特点是能使通风压力分布均匀、漏风量少、有效风量率高、能耗低、风量易于控制、风流调节灵活，能根据生产需要开启或停止某些风机或某些机站，从而在满足生产需风的同时最大限度地节约通风能耗，降低通风费用［1］。鲁南矿业有限公司地下开采工程设计分4个中段，采用上向分层充填采矿法。目前两个中段已开始生产，全区共有3个风井，采用中央对角式通风，南翼副井与北翼风井为进风井，中央风井为出风井，设置有专门的回风巷道。随着开采的深入、采切工程的增加及范围的增大，井下部分作业地点出现风流紊乱，风量不够，炮烟及粉尘排放速度缓慢等问题，制约了生产进度，威胁到作业人员的安全，单纯依靠主扇通风难以满足生产需要。因此，根据开拓系统布置，设计采用多级机站通风系统。

2 通风系统现状分析

原通风系统为主扇通风，在中央风井底部设一主扇，采用抽出式通风，两翼进风流通过主运输巷道进入穿脉，清洗工作面后经过通风天井进入上水平回风巷道排出。开拓系统内穿脉数量较多，靠近两翼的穿脉内工作面空气质量较好，而居中的工作面由于风压变小的原因，空气质量较差。穿脉内工作面多，通风阻力较大，上盘通风天井由于负压不足排出污风能力有限，尤其是在爆破后，炮烟多达2 h不能完全扩散，施工人员无法进入工作面作业。

分析认为，导致通风不畅的主要原因是：生产系统随着采准工程的逐渐展开而变得复杂，导致通风阻力增大，穿脉内无有效阻拦或引导，靠近两翼盘区风流有短路现象。进风流主要清洗了靠近两翼的工作面，其他工作面由于距离相对较远，风阻大，没有形成负压等导致有效风量不足，从而使该部分地区的污浊空气长时间得不到有效疏散，造成作业环境差、生产效率低。

3 风机的选型及布置

3.1 矿井需风量计算

矿井的需风量主要是指在同一个班次中采矿（凿岩）及备用作业面、出矿及掘进作业面和各类峒室的需风量的总和。井下爆破时风量全部集中用于爆破后通风。

目前井下有上向分层充填法回采矿房6个，浅孔留矿法回采矿房2个。由于设计采用了2种不同工艺结构的采矿方法，因其作业方式不同，分别计算二者的需风量。

1）浅孔留矿法采场。按排炮烟计算：取落矿炸药量为120kg/次，采场长度为50m，巷道型采场断面积为8m2，通风时间1800 s，计算需要的总风量为3.1m3/s；按排粉尘计算：取最优排尘风速为0.25m/s，计算所需风量为2.0m3/s。

2）上向分层充填法采场。采场落矿后通风与浅孔留矿法相似，采场最宽10m，高4.5m，经计算，排烟总需风量为8.9m3/s；排粉尘所需风量为4.0m3/s。

综合两种采矿方法以及其他附属工程所需的风量，矿井现有2个施工水平，总需风量最大为108.8 m3/s。考虑到将来+50m水平生产也将采用多级机站的通风系统，取风量备用系数为1.15。+50m水平需风量最大为33.2m3/s，因此3个水平方向同时生产总需风量应为142m3/s。

3.2 风机的选型及布置

风机选型以各地点在满负荷生产时所需的最大风量为依据，风机最小排风量应高于相应区域所需最大风量。为了降低通风阻力，实现风流引导，增强通风效果，在井下靠近两翼的穿脉内设置风门及风窗，调节进风量。由于北翼在自然风压作用下，夏季进风量相对较少，因此在北翼风井底部设立一级机站，增大进风量；在中部盘区的通风天井上部，安设二级机站，二级机站主要采用抽出式通风，增大负压，使主运输巷道内风流更多地流向中部盘区，改善通风效果；在总回风石门两侧，各设三级机站，同样采用抽出式通风进一步增大整个回风巷道内的负压；中央回风井底部设立四级机站，整个系统的污风将由此排出，该处最大出风量为108.8m3/s。选用装机容量200 kW的K40-8-No25型风机，排风量为110.1～114.7m3/s；+50m水平四级机站最大出风量为33.2m3/s，选用装机容量37 kW的K40-8-No18型风机，排风量为33.3～35.0 m3/s。四级机站累计出风量为145～148m3/s，满足3个水平同时生产最大需风总量的要求。面积较大的采场安装局部扇风机，以加强通风，独头巷道采用压入式通风，确保各作业地点风流供应达到允许值。

各处的机站安装根据井下生产逐步完善，通风系统完善用3 a完成。现已安装完成Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ级机站，Ⅱ级机站根据采场生产情况进行移动调节；Ⅳ级机站安装变频控制器，在达产3 a内利用变频调节井下风量，达到节能降耗的目的；Ⅲ级机站等最终达产时安装。

4 应用效果

经过对整个通风系统的改进，井下各主要地点的风速明显增大，其中主副井重车巷交叉点风速由原来的1.8m/s提高到3.4m/s，其他地点的风速均提高到原来的190%以上，最高的上盘回风巷提高到原来的300%。对井下整个系统实行均压通风，能控制漏风和风流短路，提高有效风量，确保各个工作面风流量达到规范标准。多级机站通风系统可根据不同生产地点的风量需要调节相应位置的风机，或增加通风构筑物调节风向，使用比较灵活，无需通风地点设备停机或移机，减少了电耗和设备损耗。矿井风流量能够满足生产要求。除了设计合理，施工安装通风设施达到技术要求之外，还需要专人负责加强管理，随着井下生产变化作出相应的调整，及时调控风流，使系统正常运行。

［1］ 王运敏.现代采矿手册［M］.北京：冶金工业出版社，2012.