多机并联空气幕在矿井通风中的应用.pdf

Serial No. 455 March. 2007 矿 业 快 报 EXPRESS INAT ION OF MINING INDUSTRY 总 第455期 2007年 3 月第 3期 余茂杰 1964- , 采矿工程师, 244001 安徽省铜陵市。 多机并联空气幕在矿井通风中的应用 余茂杰 铜陵有色金属 集团 公司生产安环部 摘 要 安庆铜矿深部中段开采, 受自然风压等因素的影响, 出现主斜坡道风流反向, 主井进 风, 导致风流紊乱, 风量分配不合理, 深部中段供风不足, 在寒冷冬季主井内结冰, 对安全生产构成 严重的威胁。应用了多机并联空气幕技术后, 改善了作业环境, 保证了生产正常进行。 关键词 空气幕; 矿井通风; 引射风流; 隔阻风流 中图分类号 TD727 文献标识码 B 文章编号 1009 -5683 2007 03 -0062 -03 1 概述 安庆铜矿是一座现代化大型地下开采矿山, 采 用高阶段大直径深孔强化开采工艺, 生产能力 3500t/ d。随着开采的不断进行, 受自然风压等因素 的影响, 风流紊乱, 风量分配不合理, 有效风量率和 风质合格率较低。应用了空气幕技术后, 对矿井通 风系统进行了优化, 使风流稳定, 风量分配合理, 有 效风量率和风质合格率等得到了提高, 改善了作业 环境, 为达产提供了保证。 2 通风系统现状 矿井设计为多井进风单翼对角抽出式通风系 统。新鲜风流由副井和主斜坡道流入, 经各中段的 井底车场、 石门运输平巷、 出矿穿脉, 排走工作面的 烟尘, 污风通过各出矿水平的回风平巷和回风天井, 至- 280m 水平总回风道、 回风石门和西风井, 再由 安装在地表的 2K60 -4No28 轴流风机排出。设计矿 井需风量 155m3/ s, 副井进风 100m3/ s, 主斜坡道进 风 55m3/ s, 西风井排风 139m3/ s, 主井回风 16m3/ s。 但在实际生产过程中, 随着开采深度的增加, 受自然 风压、 多中段作业, 构筑物不完善等因素的影响, 主 井成了主要的进风井之一, 主井进风量为46. 81 m3/ s, 主斜坡道在- 580 - 400m水平风流反向, 曾 在主井石门、 主斜坡道设置风门, 对通风系统进行调 控, 但受运输、 人行等因素的影响, 设置的风门遭到 破坏。由于主井进风, 井筒淋水量较大, 在寒冷的冬 季, 导致井口、 井壁、 井内的通讯电缆和钢丝绳等设 施结冰, 存在着较大的事故隐患, 对安全生产造成严 重的威胁。主斜坡道在- 580 - 400m水平风流反 向, 造成风流紊乱, 风量分配不合理, 风源风质恶化, 斜坡道能见度低, 尤其对- 580m以下各主要生产中 段的进风有较大的影响, 致使深部中段供风严重不 足, 部分掘进工作面的供风量仅为0. 25 0. 80m 3/ s, 远远低于1. 5m3/ s 的供风要求, 大爆破作业和大型 铲运机出矿等作业产生的炮烟、 粉尘、 尾气不能及时 排走, 风 速 合 格 率 为 42. 86 , 风 质 合 格 率 为 34. 13 , 有效风量率为34. 13 。不仅影响劳动生 产率, 而且严重危害职工的安全和身心健康。针对 上述问题, 经过研究论证, 采用多机并联空气幕技 术, 隔阻风流, 阻止主井进风量和引射风流调控主斜 坡道的风流方向。 3 空气幕的应用及效果 矿用空气幕是由供风器、 整流器和高效低燥风 机组成。按需要将其安装在规定的巷道一侧或两侧 的硐室内, 应用高效低燥风机通过供风器以较高的 风速按一定方向喷射出扁平的风流, 取代风门、 辅扇 和风窗, 达到引射风流和隔阻风流的作用。空气幕 不影响行人和运输、 安装简单、 管理方便、 隔止和调 控风流效果好。空气幕的布置方式有单机空气幕和 多机串联或并联空气幕, 根据安装地点巷道的断面 和隔断压差大小来确定, 断面和隔断压差均较小时 一般使用单机空气幕, 否则应用两台或多台风机串 联或并联的空气幕。 3. 1 空气幕隔阻风流控制主井进风量 3. 1. 1 空气幕应用方案 通过对- 400m 和- 580m 主井进风石门设置 临时密封, 经现场测定, 当石门没封闭时, 风流速度 为2. 27 3. 03m/ s; 当石门全封闭时, 封闭两则的静 压差为8826 11768Pa; 当石门封闭有漏风时, 风 流速度为2. 39 2. 45m/ s, 全压差约为2945Pa。考 虑到寒冷季节自然风压的影响, 主井进风石门需增 62 阻约为7845 11768Pa, 设计巷道有效面积为 9m2, 依据测定结果, - 400m和- 580m中段主井进 风石门 主井和副井之间 均设置一道空气幕, 由两 台风机并联组成, 分布于巷道两则。空气幕和风机 的型号及相关技术参数见表 1。 表 1 空气幕和风机的型号及相关技术参数表 安装地点空气幕型号风机型号 叶片 安装角 / 风机 功率 / kW 数量 / 台 - 400m 石门 WMI- No12 K45- 6No123518. 52 - 580m 石门 WMI- No13 K45- 6No1235302 3. 1. 2 空气幕应用效果 在- 400m 和- 580m 中段主井进风石门内空 气幕安装调试好后, 分别对空气幕 3 种不同运行状 态的效果进行测定, 其测定的结果见表 2。 从表 2 可看出, 空气幕起到了较好的隔阻风流 作用, 有效地控制了主井进风量。当空气幕全部开 启和其中一侧空气幕开启时, 与空气幕不开时相比, 主井进风量分别减少32. 2m/ s和 20 m/ s, 应用效果 较好。 3. 2 空气幕引射风流控制主斜坡道风流方向 地下矿山解决主斜坡道风流反向问题的常规做 法是安装风门或用辅扇, 但主斜坡道作为矿山主要 运输通道, 行车密度大, 安装风门既需要人看管, 又 难以起到较好的作用; 使用辅扇需安装在巷道的中 央, 既影响运输和行人, 效率又低。安庆铜矿是一座 现代化大型地下开采矿山, 大型无轨化设备多, 具有 采矿强度高, 作业效率高, 辅助人员少, 经济高效益 的特点, 大型无轨化设备和配件需经主斜坡道运送 到井下作业场所, 人员也可由无轨车辆运送到井下, 显然, 在主斜坡道安装风门或用辅扇不现实。因此, 为了控制主斜坡道的风流方向, 在主斜坡道安装了 空气幕引射风流调控风流方向。 表 2 主井石门空气幕不同运行状态下效果表 测点空气幕状态 - 1 1 时风量/ m3/ s 石门主井 风阻率 - 4 - 1 时风量/ m3/ s 石门主井 风阻率 - 400m - 580m 关24. 0 全开4. 4 开一侧16. 7 关37. 0 全开18. 3 开一侧24. 3 关61. 0 全开22. 762. 8 开一侧41. 032. 8 28. 0 12. 5 20. 1 41. 2 23. 5 30. 1 关69. 2 全开36. 048. 0 开一侧50. 227. 5 3. 2. 1 空气幕应用方案 将主斜坡道- 400m 处原手动风门改为空气幕, 既要满足改变风流方向, 改善作业环境, 又要不影响 行人运输的要求, 其设计技术上要达到巷道有效断 面3. 5 3. 0 l0. 5m2, 隔断压差值53. 94Pa, 安装空 气幕的硐室应长期较稳定, 空气幕运行稳定, 维护量 小。由于- 400m处巷道实际断面积为 14m2, 根据 需要隔断巷道风流的有效断面和隔断压差, 计算空 气幕应提供的视在动量为566. 5N, 需选择 4 台空气 幕联合作业, 安装在主斜坡道- 400m巷道的硐室两 侧, 选择空气幕的型号为 WMI -No10, 配用的电机型 号为 K40 -6No10。空气幕布置形式见图 1。 图 1 空气幕布置示意图 3. 2. 2 空气幕应用效果 主斜坡道内空气幕安装调试好后, 在正常的生 产条件下, 分别对空气幕全关、 全开、 开一侧两台和 两侧各开一台 4 种运行状态的效果进行了测定, 测 定结果见表 3, 测点布置见图 2。 图 2 测点布置示意图 为监测点 从测定结果可以看出 1 空气幕全关时, - 460m 中段的进风量为8. 8 m3/ s, 风流向上; 空气幕全开时, - 460m中段的进 风量为29. 50m3/ s, 风流向下; 空气幕单侧全开时, - 460m中段的进风量为22. 50m3/ s, 风流向下; 空气 幕两侧各开一台时, - 460m中段的进风量为23. 20 m3/ s, 风流向下。不论空气幕开两台还是全部开启, 主斜坡道的风流均向下, 且引射风量达22. 5 29. 5 m3/ s, 利于增加- 460 - 580m各中段的进风量。 63 余茂杰 多机并联空气幕在矿井通风中的应用 2007年 3 月第 3 期 而空气幕不开时, 主斜坡道的风流向上, 导致下部中 段进风量减少, 降低了有效风量率。 2 空气幕开启前后, 主斜坡道 号测点前后风 量差值为48. 01 51. 34m3/ s, 不仅增加主斜坡道的 进风量, 而且有效抑制了- 400 - 580m主斜坡道 的反风。进入- 385m中段的风量变化不大, 空气幕 对- 385m中段的进风量影响较小。 3 空气幕不开时, 主斜坡道 、 号测点间的 风量差值为17. 87m3/ s, 风流向上, - 400m中段的新 鲜风被上部中段短路。空气幕开启后, 主斜坡道 、 号测点间的风量差值仅为1. 16 4. 83m3/ s, 风流 向下, 可见空气幕对- 400m中段进风量影响较小。 表 3 主斜坡道空气幕不同运行状态下效果 测点 空气幕全关 风量 m3/ s风流方向 空气幕全开 风量 m3/ s风流方向 空气幕单侧全开 风量 m3/ s风流方向 空气幕两侧各开一台 风量m3/ s风流方向 123. 54向左18. 66向左18. 72向左18. 38向左 226. 67向上24. 67向下21. 34向下22. 00向下 38. 80向上29. 50向下22. 50向下23. 20向下 414. 30向左16. 10向左15. 30向左15. 90向左 57. 00向上15. 40向下13. 90向下13. 90向下 4 结语 1 空气幕引射风流效果明显, 不仅增加下部中 段的进风量, 而且使- 460m中段进风量明显得到增 加, 有效抑制了主斜坡道的风流反向, 增加了巷道的 可见度, 有利于行车的安全, 并对- 385m和- 400m 中段的进风量影响较小。 2 - 400m 和- 580m 中段主井石门空气幕增 阻作用较好, 在寒冷气候条件下能有效减少主井的 进风量, 不需要用主扇反风来防止主井井筒内的结 冻, 确保生产按正常程序进行。 3 空气幕应用灵活, 可以实现多种状态的运 转。当开启风机数量不同, 空气幕所克服的阻力和 引射风量或增加阻力和减少风量也不同, 具有一定 的适应井下自然风压或气候变化的能力。 4 空飞幕安装在巷道侧壁硐室内, 不影响行人 和车辆运输, 不会被行车碰坏, 不需要专人看管, 使 用寿命较长, 而且操作、 检修、 维护方便。 5 多机并联空气幕在主斜坡道和主井石门大 断面、 大压差巷道内的应用成功, 拓宽了空气幕应用 途径。在矿山井下需要安装通风构筑物调节风流, 但因运输等因素影响而不能设置的主要运输巷道 内, 具有广阔的应用前景。 参 考 文 献 [ 1] 吴冷峻. 冬瓜山多级机站通风系统优化设计[ J] . 矿业快报, 20059 [ 2] 陈立德. 镜铁山矿多级机站通风系统改造研究[ J] . 矿业快报, 2003. 10. 收稿日期 2006 -11 -13 上接第 54 页 确的确定定货批量和储备周期。克 服了不分主次盲目储备和根据直觉决定储备量的做 法, 使物料储备定额合理, 降低了库存和储备资金定 额。 由于 ABC 分类管理法是以资金为基础进行分 类的, 人们自觉形成了对资金的重视。物料计划员 自觉运用 ABC 分类管理法, 摸清了所管物料, 尤其 是A 类物料的用途和消耗情况, 提高了物料计划的 质量和计划准确率, 同时, 也使物料计划员了解到管 好A 类物料, 就取得了用好资金的主动权。改变了 物料管理人员过去 只管供, 不管用; 只管物, 不管资 金的片面做法, 使矿山企业的物料管理从保管型逐 步转向经营型, 从而走上了科学管理的轨道, 在保证 矿山企业连续、 稳定、 安全生产的同时, 节约了管理 投入。 参 考 文 献 [ 1] 张利荣, 范贵隆. ABC 管理法在水利工程项目管理中的应用 [J] . 人民长江, 2005, 36 6 56 57 [ 2] 张 莉.ABC 分析法在库存管理中的应用[ J] . 中国物流与采 购, 2003 10 47 [ 3] 王素琴. 浅谈 ABC 分类管理法在现代物资企业中的应用[ J] . 商场现代化, 2006, 458 [ 4] 孙志伟, 张兆响. 煤炭企业物资库存合理化问题[ J] . 中国煤炭, 2001, 27 1 收稿日期 2006 -08 -03 欢 迎 来 稿 欢 迎 订 阅 64 总第 455期 矿业快报 2007 年 3 月第 3 期