井下多级机站通风技术实践及改造.pdf

井 下多级机站通风 实践及 改造 三堑， 三至也 王克宏 金 川有色 金属 公 司 ， 甘肃 金 昌 7 3 7 1 0 4 [ 关键词】井下 ； 多级机站； 通风 ； 改造 [ 摘要】介绍 了金川镍矿二矿区井下多级机站通风技术的应用 ； 进行 了通风技术工业试验 ， 阐明了二矿区多级机站通风系统中 Ⅱ级、 Ⅲ级和Ⅳ级机站经常被破坏， 严重影响矿 山安全生产的 原 因； 针对存在 的问题 ， 借鉴二矿区一期生产时成熟的通 风技术经验 ， 提出了“ 两级机站并 串联压 抽混合式通风方法” ， 进行 了一系列技术改造 ， 实践证明 ． 满足了井下作业 区的通风需要 ， 取得 了良 好的经济效益和社会效益。 [ 中图分类号】T D 7 2 4 ． 3 [ 文献标识码 ]B [ 文章编号】1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 0 0 3 - 0 0 0 5 - 0 4 Pr a c t i c e of u nd e r g r o u nd v e nt i l at i o n by t he m u l t i ． s t a g e f a n s tat i o ns a nd i t s r e c o ns t r u c t i o n W ANG Fu ． y u， W ANG W u ， s o n g， W ANG Ke ． h o n g J i n c h u a n No n f e r r o u s Me t a l s C o mp l e T， n c h a n g 7 3 7 1 0 4， C i n a Ke y wo r d s u nd e r g r o u n d； t h e mu l t i - s t a g e f a n s t a t i o n s ； v e n t i l a t i o n ； r e c o n s t r u c t i o n Ab s t r a c t Th i s p a pe r i n t r o d u c e d t h e v e n t i l a t i o n t e c h n o l o g y b y mu k i s t a g e f a n s t i o n s i n t he a n - d e r g r o u n d。 wh i c h wa s u s e d i n t h e No ． 2 mi n e a r e a o f J i n c h u a n n i c k e l mi ne ． Th e i n d u s t fia l t e s t o f t h e v e n t i l a t i o n s c h e me wa s c a r r i e d o u t ， a n d t h e r e a s o n s t h a t t h e 1 I s t a g e f a n s t a t i o n ， t h e 1 H s t a g e f an s t a t i o n a n d t h e 1 V s t a g e f an s tat i o n Ⅵ r 咀e d e s t mi e d f r e q u e n t l y i n v e n t i l a ti o n s y s t e m o f t h e mu l t i s t a g e f a n s tat i o n s t l e e l a b o r a t e d． I t i n flu e n c e d s e r i o u s l y t h e s a f e t y p r o d u c t i o n o f t h e m i n e On t h e b a s i s o f t h e S u c c e s s f u l v e n fi l i o n t e c h n o l o g y a t t h e f i r s t p e rio d p r o d u c t i o n o f t he mi n e， t h e v e nt i l a tio n me t h o d b y t h e t wo s t a g e f an s t a t i o ns WS S r a i s e d a nd t h e v e n t i l a t i o n t e c h n i q u e r e o 0 n ， s t r u c t i o nⅥ ， a S c a r de d o u t ． I t i s p mv e d b y p r a c t i c e t h a t t h i s me t h o d me e t s t he v e n t i l a t i o n r e q u i r e me rit a t t he wo r k f a c e， a n d g o o d e e o n o mi c b e n e f i t i s o b tai n e d． 二矿区年生产矿石 2 2 0万 t 。 占公司生产 矿石总量的 6 7 ％。二期生产， 采矿方法采用 机械化下向水平分层胶结充填法 ， 采矿区 目 前均集中在 1 2 3 8 m分段和 1 1 3 8 m分段， 共划 分为十三个机械化采矿盘区。 E t 均生产矿石 6 0 0 0 ～8 0 0 O t 。矿 区 地势 平 缓 ， 平 均 海拔 1 6 0 0 ～1 7 0 0 m， 气象条件属内陆干燥性气候 ， 春季风沙大 ， 自 1 9 9 3年以来每年均发生沙尘 [ 收稿 日期】 1 9 9 9 一l 1 3 0 [ 修订日期] 2 o o 0 2 7 [ 第一作者简介】 王福玉， 男 ， 4 3岁 属公司二矿区矿长 ， 采矿高级工程师。 暴灾害性气候 ， 自然通风对矿井通风影响较 大。 二矿区期矿井通风系统采用多级机站 并串联抽压混合式 的微正压 设计 出风井井 口始终保持 4 0 0 P a 正压 通风方法。这种通 风方法是近年发展起来的一种新型通风技 术， 具有漏风小、 风机效率高、 能耗低、 系统匹 配合理、 计算机集中控制等优点。但是 。 有关 资料表明． 这种通风技术在国内尚处在工业 试验阶段． 成熟的技术经验少。 金 川 有 色金 1 矿井通风系统概况 二矿区多级机站分为四级。 I 级机站是 一 维普资讯 6 有色矿山 2 0 0 O年 矿井通风系统 的进风机 站 ， 该级 机站 服务 年 限长， 为矿区熏点机站 ； TI 级机站是盘区接力 进风机站； Ⅲ级机站是盘区接力回风机站； IV 级机站则是矿井通风系统 的回风机站， 服务 年限长 ， 也是熏点机站。 I级机站分别设计 布置于矿 区 1 2 5 0 m 水 平 和 1 2 0 0 m 水平 的两 翼 ， 即位于地质勘探线 6行和 2 4行， 远离采 矿作业区， 而Ⅳ级机站则位于矿区 1 2 5 0 m水 平和 l 1 5 0 m水平的矿体上盘， 分别布置于地 质勘探线 1 0 ～1 9 行半之间， 离采矿作业区较 近 。 I级机站 设计共 有 四座 ， 均 为双机 并 联 机站。Ⅳ级机站共有七座， 其中四座是单机 机站， 两座是网路并联机站 ． 还有一座是双机 并联机站 ， 位 于矿体最深处 即 9 3 1 m 水平。 全矿共设计安装 了 1 8台 I级和 Ⅳ级机站使 用的风机。Ⅱ级和 Ⅲ级机站风机均安装吊挂 在每个生产盘区的分层道和分段道中 按设 计每个盘区分层道及分段道中分别吊挂两台 并联接力进风 Ⅱ级机站 ． 两台并联接力回风 Ⅲ级机站及相应的四条直径为 l m 的柔性风 筒 ． 全矿现有十三个机采盘区， 安装吊挂 Ⅱ级 和Ⅲ级机站使用的风机共五十二 台． 使 用柔 性风筒 1 3 0 0 m。矿井通风系统为两翼进风、 中央回风的对角式通风系统。矿井设计总风 i I l 25 0 1 2 o o 0 进 畦扇 事回风主扇e局扇 图 1 二矿区通风系统风■分配示意圈 量 4 0 0 m3 ／ s ． 风量分配如图 1 所示。 二矿区 I 级和Ⅳ级机站使用的风机是由 上海鼓风机厂生产的 G A F 1 5 8 ～1 型风机 ， 这种风机设计有手动和电动 计算机控制 叶 片安装角度 的调节机构， 叶片角度调节范围 一 3 O 。 ～1 5 。 ， 设计额定风量 3 8 ． 5 ～5 0 ／ s ， 额定静压升 1 4 0 0 P a 。这类风机是该厂为金 川公 司特制 的首 批工业 用风机 ， 尚无 系列 定 型产品。 Ⅱ 级和 Ⅲ级 机 站 使 用 的 风机是 由上海嘉兴风机 厂生 产 ． 型号有 NAF 5 61 1 8 ． 5和 NAF 5 62 1 8 5 两级 叶轮 两种 ， 设计额定风量 1 4 ／ s 。 2 存在 问题 井下多级机站通风改变了传统的、 沿袭 多年的井上集中抽出式通风方法 ， 它具有许 多优点， 值得推广。但是几年来 的通风实践 证实， 井下多级机站的建立与使用受到了许 多客观因素的干扰与破坏。 1 二矿区铜镍矿床属超基性硫化铜镍 矿床 ， 生于海西期含矿超基性岩体中， 富矿多 为海绵状、 半海绵状及接触交代型矿区。金 川区域岩层多为古老的变质岩系， 片理发育 ． 在成矿前经历多次构造运动 ． 火成岩活动 ， 矿 石和围岩受到不同程度的破坏 ， 节理裂隙发 育岩层整体稳 固性差 。实践证实， 这种不 良 岩层 占矿区采准巷道 的 5 0 ％． 开拓巷 道的 加％～3 0 ％， 占整 个采 区的 6 0 ％ ～7 O ％， “ 富、 大、 深、 碎” 是矿区工程地质条件的特征。 如此复杂的工程地质条件， 使得矿井通风工 程及通风网路复杂化。 2 金 川 矿 区不 良岩层 占整 个 采 区 的 6 0 ％～7 O ％， 在生产过程 中采用了各种支护 技术 ． 但是这种地质条件仍是制约二矿区安 全生产的主要因素之一。1 9 9 5年 ， 在 1 1 3 8 m 分段 1 盘 区和 2 盘 区进行 了通风设计方 案 的工业试验 。按设计在两个 盘区 的分层道和 分段道中各 吊挂安装 四台风机和四条风筒。 分层道和分段道设 计 断 面 规 格 为 4 ． 3 mx 维普资讯 第 3期 王福玉等 井下多级机站通风技术实践及改造 7 4 ． 1 m 宽 x高 由于分层 道和分 段 道 已发 生 变形 ， 四台风机 和相应 风筒安装后 ， 巷 道实 测 最 小断 面为 4 ． 3 m2 ． 8 m。显然 ， 不 能满 足 大型无 轨设 备的安全运行 间距 。实践验证 了 这种设计方案不可行 。设计方案试验不通 ， 则将原来吊挂的四台风机及风筒减掉两台风 机和两条风筒， 剩下 的两 台风机和相应风筒 吊挂于巷道拱顶部 ， 这样才满足了大型无轨 设备通行的安全间隙。简化后的通风方案仍 按原设计思路， 即一台风机是 Ⅱ级接力进风 机站 ， 另一 台风机是 Ⅲ级接 力 回风机 站。方 案实施 后 ． 对 通 风 效 果 进行 了实 测 与 分 析。 实测数据说 明， 单机 Ⅱ级站有效新鲜 风供给 量为 1 0 6 m 3 ／ s ， 而盘区实际需风量为 3 0 m ／ s ． 仅占需风量的 3 5 ％。单机 Ⅲ级 回风机站 有效 回风 量 仅 为 4 ． 8 r r I 3 ／ s 。显 然 ， 盘 区 供 风 量及回风量满足不了生产实际风量参数． 采 场环境温度高达 2 8 ℃。二矿 区井下使用大 型无轨设备 ， 提高了矿山生产能力及机械化 作业水平 ， 但是这些设备 大负荷运行产生的 烟尘、 有毒气体及热量 ， 在这样 的通风条件 下 ， 加剧了作业环境恶化， 严重危害着井下职 工 的身心健康 。 3 矿区地压活动十分频繁， 随着盘区采 矿速度加快 。 采场爆破产生的炮轰波加剧了 分层道和分段道的破坏 ， 出现了严重的侧邦 内臌 ． 拱顶开裂 ， 底板上臌等现象。在这样的 条件下 ， 分层道和分段道 中吊挂的风机和风 筒 ， 经常被 9 2 8 L H D铲运机和 MK A 2 5 5 t 运 矿卡车破坏。为此 ， 组织专门人员进行大量 的维护工作 ， 最终结果是作业环境差 ， 采场能 见度低。职工怨气大， 劳动积极性不高 ， 安全 生产隐患多 ， 通风费用高。 4 Ⅳ级机 站是矿 区服务 年限长 的重 点 机站， 开拓工程设计 中， Ⅳ级机站均位于矿体 上盘， 离矿体较近 ， 并且与采区仅有 1 2 m 的 高差 1 1 5 0～1 1 3 8 m、 1 2 5 0～ 1 2 3 8 m 。大 规 模的采矿生产过程中产生的炮轰波及复杂的 工程地质条件 ． 也破坏了风机站硐室和风机 砼 基础 。经现场 观察 ， 有 的风 机机 座 固定 螺 栓被挤 出 1 6 mm， 风机进风风简 直径 1 ． 6 m、 铁破厚 1 2 mm 的 圆筒 被压扁 ， 更 为严重 的是 风机配 电硐 室 中的配 电柜 被震倾 斜 。这种条 件下， 风机故障率高 ， 工况稳定性差， 效率低。 经统计 ， 仅 l 1 5 0 m水平Ⅳ级机站年平均维修 量达 1 O台次之多． 并且在 1 9 9 7年报废 了一 台风机 ， 直接经济损失 2 8 万元 。 3 通风技术改造 矿井通 风 的 目的， 就是 给采矿 作 业 区供 给足量的新鲜空气 ， 及时将并 下污浊空气排 出地表 ， 改善矿井通风环境 ， 强化安全生产标 准 ， 为井 下职工创造 一个 良好 的 、 舒适 的作业 环境。 针对上述问题 ， 借鉴矿山一期生产时成 熟的通风技术经验 ， 提出了“ 两级机站并串联 压抽混合武” 的通风改造方案。经多次专家 会议讨论 ， 一致认为可行。同意先进行通风 方 案试验 ， 成功 后 推广 ， 选 择在 1 1 3 8 m 分 段 4 、 5 、 6 三个 生产 盘区进行 试验 。 两级机站并 申联压抽混合式 的通风方 法 ， 就是将原设计的 Ⅱ级和Ⅲ级接力进、 回风 机站省掉， 仍保 留 I级和 Ⅳ级 机站的通风。 不同的是将Ⅳ级机站由矿体上盘移到矿体下 盘的贫矿带中． 建成采矿作业影响范围相对 小 ． 比较稳 固的通风回风机站及掘进相 应 的 一 1 1 3 8分段工程一_ J 1 5 o水平通 风工程 盘区预留回风迫 s H 一 贫矿带 囤 2 l 1 3 8 r n分 段 Ⅳ、 V、 Ⅵ盘 区 通风改造方案平面布置囤 维普资讯 有色矿山 2 0 0 0年 沿脉专用 回风道和川脉 回风联络道 。而回采 盘区则在开采第一分层过程中， 设计预留一 定 量的回风 道 和 回风 井 ， 与相应 的 回风 联络 道贯通。由I级站作用压人分段道中的新鲜 风经盘区分层道进入采场， 经过工作面后 ， 污 风 经专用 回风道 及预 留回风井 ， 回到下 盘 回 风道 ． 再 经 Ⅳ级 机站 作用 被压 人总 回风道 至 西主井 通风改造方案如图 2 示 。 1 9 9 6年 2月， 二矿区组织 了专业队伍进 行施工 。1 9 9 7年 1月竣工并投入 了使用 。 工程 竣 工 并投 入 使 用后 。对 4 盘 区、 5 盘区进行了通风技术测定 ， 具体技术参数 见表 1 。 表 1 盘区通风技术参数 表 l中数据说明， 这种通风方案是可行 的， 符合二矿 区通风实 隋况 ， 较前类型通风 方案 ， 通风效果好 ， 管理方便 ， 通风成本低 ， 1 9 9 7年 6月， 决定在全矿全面推广这种通风 方法。且前 ， 1 1 3 8 m 分段 1 、 2 、 3 盘 区也 形成了这种通风方式。 4 效 益 4． 1 经 济效 益 四级机站通风简化成两级机站通风 ， 省 去了原设计通风方案 中的 Ⅱ级 和Ⅲ级机站 共计 5 2台风机及 l O 0 0 0 m风筒 ， 取得直接 经济效益 年节约电量为 9 0 6 ． 1 万 k w h ； 节 约风筒 费用为 4 3 5 2 6 万 元 。 4 ． 2 社会效 益 作业通风环境的改善 ， 安全生产有 了保 证 ， 职工身心健康得到了保护。所 以生产劳 动积极性提高 了． 按计划超额完成生产任务 的工区多了， 2 2 0万 t ／ a 的生产任务有了可靠 保证 。 5结 语 1 盘区通风设计方案理论上是先进的 ， 可行的， 值得借鉴与推广。但是这种技术适 合于岩层地质条件好 ， 地压活动范围小 的矿 山 ， 不适用 于金川矿 区。 2 盘区通风设计方案的实施 ， 增加了作 业人员的工作量， 风机及风筒维护量大 ， 现场 管理难度大 ， 费功， 费时又费力 ， 增加了生产 成本 ， 不经济。 3 改变后 的通风方法， 尽管满足了生产 需要 ， 但它的缺点也不可忽视 ， 即采准期通风 困难 ， 造成了许多不便。 4 二矿区通风系统 比较复杂， 还存在许 多问题， 今后仍须认真研究解决。 下转第 3 7页 _ 维普资讯 第 3 期 崔麦英 D Y一1 在胡家峪选矿厂的试验及应用 3 7 表 2 工业试验各阶段药剂制度调整情况 g ／ t 萎 机 台 石 灰 詈 鸶 433 00 2 5 4 0 l 0 l 3 2 33 3 00 2 5 4 0 1 0 1 2 42 0 0 0 3 0 2 0 1 0 1 6 3 3 2 0 00 3 0 2 5 1 0 1 6 42 0 00 2 8 2 5 1 6 4 32 0 00加 2 5 i 6 42 0 0 0 2 5 1 0 1 0 1 2 件的不断优化， 选别指标不断提高。尤其在 第四阶段， 从表 4 可见 ， 不仅高品位矿石选别 指标好 ， 且低 品位矿石也可取得较好选别指 标。这也说明了 D Y一1 及其组合药剂制度 对该矿不同性质矿石具有较好的适应性。 表 3 工业试验各阶段生产指标统计结果 试验 ， 处理矿原矿品精矿品 回收率 阶段 机台 量『 1 位／ ％ 位／ ％ ％ 表 4 第四阶段不 同品位矿石选别指标 原矿分类原矿品位处理矿量精矿品位 回收宰 ％ t ％ ％ 1 0 60 0 2 5 22 2 5． 9 7 9 5． 6 7 2 1 09 1 41 07 2 8 25 9 6 2 3 4 生产应用 根据工业试验确定的药剂制度 ， 1 9 9 9年 4月开始在胡家峪选厂磨浮车间推广应用。 4 ～1 0月生 产指标统计结果见 表 5 ， 由表 5 可见， D Yl 及其组合的药剂制度生产指 标稳定 ， 能够有效提高选厂现有指标。在生 产应用实践中发现 ， 新 的药剂制度不仅使浮 选泡沫矿化好 ， 而且 浮选 液面 很稳 定 由于 现场石灰 采用干 式添 加 ， 舔加量难 以实 现恒 定 ， 采用新的药剂制度后没有再出现因石灰 量变化引起 的浮选冒槽 和沉槽现 象。说 明采 用 DY一1后 ， 不 仅降 低 了石 灰用 量 ， 而且 新 的药剂制度对 p H值适应范围较宽。 表 5 推广应用期生产指标统计结果 6结论 1 DY一1对硫 化铜矿 物具有 很 好的选 择性。单一用药可有效提高精矿品位 ， 但不 经济， 通过采用新的药剂制度后 ， 精矿品位提 高 2 0 9 ％， 回收率提高 1 ． 1 3 ％。合适的药剂 组合及合理 的添加地点， 可有效地发挥 其性 能优势。 2 从试 验 及 应 用 结 果 可 见 ， 使 用 D Y一1 及其药剂组合制度， 对胡家峪矿石选 别具有很好的适应性 ． 能够有效提高生产技 术指标 ， 降低选矿成本 ， 经济效益显著。 上接第 8 页 [ 参考文献】 [ 1 ]王英敏 矿井通风与安全[ M] ． 北京 冶金工业 出版社 ， 1 9 7 8 ． [ 2 ]赵梓成． 矿井通风计算及程序设计[ M]昆阴 云南科技 出版社 ， 1 9 9 2 ． 【 3 ]S i n o - S we d i s h Te c h n i c e d C o ． o p e r a fi f o r mi n i n g i n No 2 Mi ne Ar e a o f J i n c h u a n fi n a l r e p o r t t e s t [ R] ． A r e a N o ． 2 ， 1 9 9 5 ． 1 4 ]刘同有 ． 金川镍矿开采的工程地质与岩石力学 问题 _ R] ． 金川有色金属公司中国岩石力学与 工程学会金川分会 ． 金昌 金川印刷厂 ， 1 9 9 6 ． [ 5 ]刘同有 ， 金铭 良 ． 镍矿矿山现代化开采技术 [ M] ． 北京 冶金工业出版社， 1 9 9 5 ． [ 6 ]董振 民， 蔡顺朔． 井下无风墙机站通风工业试 验[ 刀． 金属矿山， 1 9 9 3 ， 7 } 3 03 5 心 ∞ 卯 船 晰 金 鳃 卵 帅 加 啦 瑚量 喜 m 叽 m m m m m 3 4 3 4 3 4 3 4 维普资讯