(云锡股份公司卡房分公司)
[摘 要] 由于金属矿井深部开拓巷道掘进及采掘工作面均面临着高温热害、工作环境较差、员工劳动效率低等问题，针对云锡卡房Ⅰ-51＃矿体1500中段深部开拓掘进巷道和采矿的高温热害问题进行了调查研究，在目前新回风系统工程还没有竣工，运行的情况下，提出了利用现有通风系统优化进行通风降温的行之有效措施并实施完成，使矿井深部环境温度从原来的38℃以上降低至现在的28℃以下。研究对有色金属矿井深部开拓等通风降温具有重要的现实指导意义。
[关键词] 金属矿井 深部开拓 通风系统 改进措施
1 问题的提出
具体研究对象是在目前新回风系统工程还没有竣工，运行的情况下，利用现有通风系统进行优化，对Ⅰ-51＃矿体1500中段东主巷深部开拓掘进巷道和采场，采取行之有效的通风降温措施并进行实施，提高风速、风量，降低温度。
2 环境温度升高的原因
2.1 地质概况
开拓Ⅰ-51＃矿体属于云锡卡房分公司东瓜林坑进行深部1500中段。位于卡房矿田的新山矿段，是一个以锡、铜、铅为主的多金属矿田，矿床类型极为复杂，上有砂矿，中有层间氧化矿，下有接触带矽卡岩型硫化矿、锡石－石英－绢云母花岗岩破碎带型锡矿床、变基性玄武岩铜矿床。新山矿段位于老厂矿田的东南部，地处红河与南盘江支流的泸江水系之间地表分水岭地带，年降雨量1335.08～1884.10毫米，80%以上的降雨量集中于5～10月。矿段无地表水系，地表下500～700米深处隐伏着燕山期黑云母花岗岩体，是矿段隔水层，对矿段地下水活动有较大影响。
由于在地表大气和大地热流场的共同作用下，岩层原始温度沿垂直方向上大致可分为三个层带。在地表浅层部由于受地表大气的影响，岩层原始温度随地表大气温度的变化而呈现出周期性变化，这一层带称为变温带。随着深度的增加，岩层原始温度受地表大气的影响逐渐减弱，而受大地热流场的影响逐渐增强，当到达某一深度时，二者趋于平衡，岩温常年基本保持不变，这一层带称为恒温带，恒温带的温度约比当地年平均气温高1～2℃。在恒温带以下，由于受大地热流场的影响，在一定区域范围内，岩层原始温度随深度的增加而增加。
由于燕山期黑云母花岗岩体是矿段的隔水层，也是矿区的储热层，其为储热创造了条件，同时由于硫化矿含硫较高，氧化放热，基于以上原因，矿井在向1500m深部开拓工程基建期间，在热交换条件不良的深部独头工作面，井巷工作面和采场工作面温度高达38～41.8℃，随着矿井开采深度的增加，高温热害影响越来越大。在高温环境作业，人体大量出汗，大量氯化钠、水溶性维生素、矿物盐随之排出，正常的水盐代谢被破坏，从而可能出现热痉挛，引起中暑、昏倒、呕吐和湿疹等疾病，此外高温还会影响劳动效率，有资料表明，工作区域内温度每超过标准1℃（标准为26℃），当温度由27℃增加到30℃时，生产效率会降低6～8%〔1〕。
2.2 措施实施前的通风现状
通风降温措施没有实施前，1500中段东主巷的新鲜风流由两路进入，即:一路通过安装在1800中段大白岩东、西主巷岔口处的一台K40-№13-55kW风机，压入1800～1600中段的通风井，经过1600～1500中段的3＃通风井口处的一台K40-№13-55kW风机，压入至1500中段东主巷产生区；另一路新鲜风流由1500中段进入。上述两路经过洗刷工作面后，由4＃通风井平巷处两台串联的K40-№13-55kW风机排入小尖山回风系统后排至地表。
2.3 现场调查
2.3.1 1500中段东主巷地温比较高，加之大量使用移动式空压机，从现场情况已知主要热源为：
（1）新开拓工作面散发出来的热量；
（2）已开拓井巷散发出来的热量；
（3）沿途多台空压机散发出来的热量。
2.3.2 从风路结构和测定结果可以看出，1500中段东主巷的主要热因为：
（1）从1600中段3＃通风井压下来的风流温度高，降温效果差。从测定结果可以看出，该区域风流温度变化规律是西部比较低，往东部流动之后逐渐升高；地表及上部比较低，下行到1700中段之后大幅升高。所以从通风降温角度来看，1500中段应该从本中段西部进风，中部1-51矿体基建采场往上部1600中段回风，东部独头掘进区域往本中段东部回风系统回风。然而，目前却在1600-1500中段中部19穿3＃通风井脚安装了一台K40-№13-55kW型压入式风机，将1600中段15.6m3/s的热风压至1500中段中部。虽然该路风流湿度比较小（65.7%）、风速比较高（1.5m/s）让人感到稍微凉快，但是其温度高达34.6℃，与1500中段主巷34.9℃基本相同，不仅没有降温效果，而且还污染了1500中段3＃通风井东西两翼大片区域，导致该中段中部、东部气温比较高。
（2）东部回风系统可靠性和有效性差，有效风量小，满足不了降温要求。1500中段回风系统由安装在本中段东部回风平巷当中的两台串联的K40-№13-55kW型辅扇，以及设置在3线斜坡道当中的一道风门组成。由于风门日常人员进出，管理有一定的难度，加上位置、结构不尽适宜，基本上处于失效的常开状态，导致两台55kW串联风机耗费大量电能产生的21.57m3/s,当中从3线斜坡道就短路了12.12m3/s，作用在本中段东部掘进工作面的有效回风量只剩下10.7m3/s，有效风量率不到50%，严重影响1500中段通风降温效果。另外，设置在两台风机旁边的检查门开关方向搞反了，风机周围产生了有害的循环风流，也大大降低了回风系统的有效性。
（3）多台空压机均设置在主巷当中，散发出来的热量污染风源。
（4）已开拓井巷大部分尚未封闭，散发出来的热量也污染风源。
（5）从本中段西部泵送至中部巷道当中的常温水虽然有一定的降温作用，但是同时也将中部和东部的湿度增加至90%以上，影响了这些区域环境的舒适度（这就是3＃通风井下行风虽然温度高，但是湿度稍低，仍然让人感到稍微凉快的原因）。见图1
3 提出解决措施，实施后的数据对比及取得的成果
3.1 措施实施后的通风现状
新鲜风流通过安装在1500中段东主巷口处的一台K40-4№15-110kW风机压入（提高风速、风量），进入1500中段东主巷产生区，经过洗刷工作面后分成两路进行回风，即：一路通过安装在1600～1500中段的3＃通风井处的两台K40-№13-55kW串联风机，送至1600中段回至南部（猴打秋）回风系统，排出地表；另一路由4＃通风井平巷处两台串联的K40-№13-55kW风机排入小尖山回风系统后排至地表。
3.2 具体措施
由于目前难以改造进风系统，故通风降温的能力有限，所以1500中段要想达到比较好的效果是一个难题。加之中部箕斗井和卡房运输大巷工程没有贯通1500中段。经过现场调查以及与东瓜林坑有关人员研究，从投资少、见效快的角度考虑，充分利用现有井巷及通风设备，结合下一步1-51矿体首采通风方案设计，提出了以下降温措施：
3.2.1 改变1500中段进风方向，增大进风量，设法让西部冷风进入中部1-51矿体基建采场和东部独头掘进区域，将地热、炮烟及粉尘就近排入1600中段3＃通风井和东部4＃通风井，采取的具体措施如图2所示：
（1）在3号回风井头1600中段联道当中，安装两台串联抽出式工作的K40-№13-55kW型辅扇（把1800～1600m通风井的同型号的55kW一台移来，并将现有的一台反向运行），利用原来回1600中段南主巷的回风系统，回至地表；保留1500中段东部回风平巷当中两台串联抽出式工作的K40-№13-55kW型辅扇，两组风机联合工作，将35m3/s左右的冷风从1500中段西部抽入中部1-51矿体基建采场和东部独头掘进区域，清洗工作面之后，把污风分别排入1600中段南部回风系统及1740中段小尖山回风系统。
（2）为了尽量挖掘风机风量潜能，把所有相关风机叶片安装角调到允许的最大角度。
3.2.2 优化3线斜坡道防漏风门结构及安装地点，提高1500东部回风系统的可靠性和有效性。将其移到1500中段东36穿联道平巷当中，并改为两道，设置确保其打开角度小于80°的限位装置，让风压能够使其自动关闭。
3.2.3 为了确保1500中段东主巷口冷风能持续不断的送入1500中段中部1-51矿体基建采场和东部独头掘进区域，在1500中段东主巷口施工一条通风绕道，安装一台K40-4№15-110kW风机，将进风量提高至48m3/s左右。
3.2.4 对移动式空压机进行拆除，从地表供给高压风，避免其散热污染风源的技改方案。
3.2.5 及时封闭不作业温度高的井巷，减少地热对风源温度的影响。
3.2.6 为了降低1500中段空气湿度，改善空气舒适度，通风系统改造以后，暂时不泵送凉水一段时间，观察只用冷风进风的效果与凉水降温的差异，待得出结论之后再决定是否停水。
通风构筑物具体实施的工程量，见表1
4 结语
通过对现有通风系统实施通风降温优化措施后，提高了1500中段东主巷开拓巷道和采场的风速、风量，温度降低到安全规程规定的值28℃以下，最大的一处降温达10.4℃。
改善了井下员工的工作环境，保障了员工的身心健康，减少了职业病的发生。
提高了生产效率，Ⅰ-51＃矿体采场产量由以前的150t/d提高至现在的350t/d；巷道掘进进尺由30米/月提高到80米/月。
参考文献
1.矿井降温指南，〔苏〕A﹒H﹒舍尔巴尼著，黄翰文译，煤炭工业出版社，1982年。
论文作者:邓永洪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/9
标签：东主论文; 矿体论文; 回风论文; 地表论文; 风机论文; 工作面论文; 温度论文; 《电力设备》2018年第7期论文;