三山岛金矿新立矿区混合井溜破系统通风除尘设计

王鹏飞 王明斌 赵洪凯 周 尧 周 伟

(1．山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿；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)



三山岛金矿新立矿区混合井溜破系统通风除尘设计

王鹏飞1王明斌1赵洪凯1周 尧1周 伟2,3，4

(1．山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿；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)

矿(粉)尘是矿山最主要的职业病危害因素，严重威胁到矿山安全生产和井下作业人员的身心健康。为此，山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿8 000 t/d深部开采矿井开展通风及监控技术研究项目，从除尘方式的确定、需风量计算以及机械除尘风机优选等方面，对新立矿区混合井-600 m 水平溜破系统进行除尘设计，通过技术经济比较，形成了一套经济合理的溜破系统机械通风除尘技术方案。

溜破系统 卸矿站 机械通风 除尘

新立矿区混合井直径6 m，承担井下矿石、废石的提升，-600 m水平为混合井卸矿水平，-675 m 水平为破碎水平，-720 m水平为皮带道水平，-784 m水平为粉矿回收水平。-600 m水平有1#～3#卸矿站，电机车卸矿或卸废石时，矿(粉)尘扬起，环境污染严重，且矿(粉)尘随-600 m混合井污染深部进风风源。矿(粉)尘含有大量游离二氧化硅，作业人员长时间接触可能导致尘肺病甚至矽肺病[1]。为改善该水平混合井溜破系统作业环境，保证深部中段进风质量，对新立矿区混合井溜破系统进行除尘净化设计。

1 溜破系统除尘方式

根据矿山实际情况，确定溜破系统-600 m水平以下采用机械通风除尘，即形成混合井进风，-784～-600 m水平回风井回风的通风方式。新风从盲主井进入溜破-675 m破碎水平、-720 m皮带道水平以及-784 m粉矿回收水平，污风沿-784～-600 m水平回风井上到-600 m水平以上回风系统。-600 m水平1#、2#、3#卸矿站污风汇集到3#卸矿站以北联巷，与-600 m水平以下污风一道回至-600 m水平以上回风系统[1]。

2 溜破系统用风点需风量计算

按排尘风速计算溜破系统各个水平地点所需风量[2]。依据《金属矿井通风防尘设计参考资料》，选取巷道型作业地点排尘风速在0.25 m/s以上，硐室型作业地点排尘风速在0.15 m/s以上。

(1)卸矿站。-600 m水平卸矿站断面33.6 m2，硐室型，选取排尘风速0.15 m/s，需风量为5.04 m3/s。该水平共有3个卸矿站(1#、2#卸矿石，3#卸废石)，-600 m水平需风量为15.12 m3/s。

(2)破碎水平。-675 m破碎硐室断面为20 m2，巷道型，选取排尘风速0.25 m/s，需风量为5.0 m3/s。

(3)皮带道水平。-720 m皮带道断面为20 m2，巷道型，选取排尘风速0.25 m/s，需风量为5.0 m3/s。

(4)-784 m粉矿回收水平。断面为5 m2，巷道型，选取排尘风速0.25 m/s，需风量为1.25 m3/s。

综上计算，新立矿区混合井溜破系统总需风量为26.37 m3/s。考虑风量调节不及时带来的风量不均衡因素，取风量备用系数1.35[3-4]，则溜破系统总风量为Q=35.60 m3/s。

3 溜破系统除尘方案设计

由于-600 m水平以下溜破系统回风井(S=3 m2)布置在该水平南翼端部联巷(2#卸矿站和3#卸矿站之间)，-675，-720及-784 m水平风流上至-600 m水平后，与-600 m卸矿站通风线路汇合，因此需考虑-600 m水平以下回风量与1#～3#卸矿站回风量的合理分配问题[3]。根据现场情况，提出了2种风量分配方案，并进行技术经济比较。

3.1 方案一

-600 m水平卸矿站及以下破碎、皮带道、粉矿回收水平污风汇集到3#卸矿站以北回风巷，污风直接引入-600 m水平以上回风系统，-600 m水平以下回风与1#～3#卸矿站回风各安装1台风机调节：①根据核算需风量，1#和2#卸矿站之间联巷有风墙,安装1台K40-6-9风机(3 kW，风量4.2～9.1 m3/s)，解决1#卸矿站矿(粉)尘污染；②2#卸矿站东巷有风墙,安装1台K40-6-9风机(3 kW，风量4.2～9.1 m3/s),解决2#卸矿站矿(粉)尘污染问题；③-675～-600 m水平回风井间联巷有风墙,安装1台K40-6-11风机(7.5 kW，风量7.7～16.7 m3/s),解决-600 m水平以下破碎、皮带道、粉矿回收水平矿(粉)尘污染；④根据核算，3#卸矿站东巷有风墙,安装1台K40-6-9风机(3 kW，风量4.2～9.1 m3/s),解决3#卸矿站矿(粉)尘污染问题。

溜破系统通风除尘共安装4台风机，涉及到的通风设备及构筑物投资估算见表1，溜破系统机械通风示意见图1。

表1 方案一通风设备及构筑物投资估算

图1 方案一溜破系统机械通风示意

3.2 方案二

-600 m水平卸矿站及以下破碎、皮带道、粉矿回收水平污风汇集到3#卸矿站以东回风巷，污风直接引入-600m水平以上回风系统，3#卸矿站以东总回风巷安装1台主扇风机， -600 m水平以下回风与1#～3#卸矿站回风采用调节风门调节:①根据溜破系统核算总风量，3#卸矿站以东总回风巷安装1台主扇风机K40-6-15风机(37 kW，风量19.4～42.3 m3/s),将溜破系统矿(粉)尘污风引入-600 m 水平以上回风系统；②根据卸矿站核算需风量，1#卸矿站和2#卸矿站之间联巷设一道调节风门，2#卸矿站东巷设一道调节风门,-675～-600 m水平回风井之间联巷设一道调节风门，3#卸矿站东巷设一道调节风门。

方案二中溜破系统通风除尘共安装1台风机，装机功率37 kW，涉及到的通风设备及构筑物投资估算见表2，溜破系统机械通风示意见图2。

表2 方案二通风设备及构筑物投资估算

图2 方案二溜破系统机械通风示意

3.3 方案比较

两种方案技术经济比较见表3。

通过对以上两种机械通风除尘方案比较，方案一优势较为明显，因此选择方案一作为最终设计方案。即-600 m水平卸矿站及以下破碎、皮带道、粉矿回收水平污风汇集到3#卸矿站以北联巷，污风直接引入-600 m水平以上回风系

表3 两种方案技术经济比较

统，-600m水平以下(-675，-720及-784m水平)回风量分配采用调节风门控制，1#～3#卸矿站以及-600m水平以下总回风量各安装1台风机调节分配，能降低除尘总投资和日后运行费用，同时达到除尘的效果。

4 结 语

随着绿色矿山建设和安全生产的规范标准化，矿(粉)尘治理日益成为矿山企业职业卫生与安全环保工作的重点。相比除尘器除尘技术，机械通风方法对井下溜破系统除尘，能有效地稀释矿(粉)尘浓度并将其排出地表，是矿井综合防尘的重要措施之一。

[1] 陈开岩，矿井通风系统优化理论及应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.

[2] 潘军义，蔡顺塑，董振民，等. 梅山铁矿二期通风系统设计优化[J].金属矿山，2004(4):69-71.

[3] 朱润生，陈继福．通风安全技术[M].北京：化学工业出版社，2005.

[4] 周威明，余澄海．粉尘控制新技术[J].工业安全与环保，2004，30(3)：6-8.

2016-09-23)

王鹏飞(1986—)，男，助理工程师，261400 山东省莱州市。