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金厂沟梁金矿分区不独立多级机站通风系统的研究 崔士成, 安玉坤, 贾洪杰, 尹 强 内蒙古金厂沟梁金矿, 傲汉旗, 024331 摘 要 本文根据金厂沟梁金矿的地质、 采矿的实际情况, 充分利用现有的井巷, 建立分区不 独立多级机站, 解决深部通风和冬季提升井结冰的难题。本文所介绍的技术, 可供 从事矿山通风设计及现场管理人员等阅读参考。 关键词 分区通风 多级机站 通风系统 1 概 述 金厂沟梁金矿年产矿石 18 万 t, 竖井 开拓, 削壁充填法采矿。 通地表的提升竖井有 4 个, 1215 和 35。15竖井已延深到九中段, 其它三 井延深至七中段, 中段高度 40 m。 专门用来通风的竖井有 3 个, 26风 井、 35风井和 56风井, 另外大黄线平峒 也通达地表。 七中段以上各中段已基本采完。从七 中段往下, 有57盲井, 35盲井和 35盲副 井往下开拓, 设计开拓至十三中段。 现有通风系统 见图 1 所示 为多井口 入排风系统, 主要扇风机安装在地表, 实行 全矿统一通风。排风井 26、 35和 56风 井, 分 别 装 有 K40BNo15、 K40BNo16 和 K55No11 风机。26和 56风井延深 至七 段, 35风井延深至十中段。 安装在 26、 35和 56风井井口的风 机作抽出式工作, 新风由 1、 2、 15和 35竖井流入六、 七中段。由于通风网路复 杂, 管理困难, 致使只有部分风流流入八、 九 中段, 相当大的一部分风流直接从六、 七中 段漏入 26、 35和 56排风井。深部得不 到足够的新风, 空气温度高, 烟尘不能及时 排走, 劳动条件不好。另外, 在冬季大量冷 风由 1、 2、 15和 35竖井流入井下, 这 四个井又均有不同程度的淋水, 结冰严重, 影响安全生产。因此研究出一条既能把新 风送到深部作业地点又能防止提升井结冰 的通风系统是非常必要的。 图 1 原通风系统 1 26风井; 2 2竖井; 3 大黄线平峒; 4 15竖井; 5 35竖井; 6 1竖井; 7 35竖井; 8 56风井; 9 35盲副井; 10 35盲竖井; 11 57盲竖井 2 深部通风系统的确定 从平面图上看, 矿体到达深部开始分散 具有了明显的分区通风的特点。从通风角 度考虑, 到深部后系统漏风部位增多, 通风 网络更加复杂, 改现用的统一通风为多级机 491999 年第 5 期 有 色 矿 冶 站通风系统既能减少漏风又能大量节约能 源。 有大量废旧井巷和采空区的矿山, 利用 地温预热入风流已是一项成功的技术, 但由 于该矿采矿方法采用削壁充填法, 不存在这 一条件, 采用地温度预热入风流的技术方案 一度成为不可能。本设计利用没有淋水的 井筒直接进风, 各中段限流预热冷风的技 术, 根据传热原理计算了各中段可进的冷风 量, 经过风量调节, 形成冬季防冻通风系统。 根据矿体的分布状况, 把由 57盲竖井 开拓的矿体分为一个区, 由 35盲井开拓的 矿体分为另一区, 简称 57 区和 35区通风系 统。8W 脉跨接于两个区之间, 把两个区 联系在一起, 全矿构成分区不独立的多级机 站通风系统。 2. 1 57 区通风系统 57区采用四级机站通风系统, 以工作 面为界, 进风侧为 、 级, 排风侧为 ∀、 级。在 26风井井口设 级机站, 风机作抽 出式工作, 在大黄线平峒口设 级机站, 风 机作压入式工作 如图 2所示 。 图 2 正常通风系统 1 26风井; 2 2竖井; 3 大黄线平峒; 4 15竖井; 5 35竖井; 6 1竖井; 7 35竖井; 8 56风井; 9 35盲付井, 10 35盲井; 11 8风井; 12 26- 2 风井; 13 57盲竖井; 14 57- 5 风井 在正常 指春、 夏、 秋不结冰时期 通风 时期, 在四级机站风机的作用下, 新风由 2 竖井和大黄线平峒进风, 把新风送往七中段 以下。从七中段至十一中段, 主要利用 57 盲竖井进风。 在各生产中段的采场进风侧安设 级 机站, 把新风直接送往工作面。在各中段与 两翼风井的联络道上设置 ∀级机站, 把相应 级机站送上来的风 已清洗工作面 送到 端部风井后上排。最后由 26风井的上半 段 三中段至地表 排出地面, 安在 26风井 井口的 级站风机, 作抽出式工作。 到了冬季, ∃ 级机站风机变成压入式工 作, 26风井上半段无淋水, 用来作为预热 巷道, 风流预热后, 通过 57 5风井送到下 部各中段, 污风由 26风井下半段 三中段 以下 送至三中段, 级站风机由压入变为 抽出, 由大黄线平峒排出。 50有 色 矿 冶 1999 年第 5 期 冬季通风系统见图 3 所示。 图 3 冬季通风系统 1 26风井; 2 2竖井; 3 大黄线平峒; 4 15竖井; 5 35风井; 6 1竖井; 7 35竖井; 8 56风井; 9 35盲副井, 10 35盲风井; 11 8E 风井; 12 8W 风井; 13 26- 2 风井; 14 57盲竖井; 15 57 5 风井 2. 2 35 区通风系统 35区采用 、 ∀、 三级机站通风系 统。该区上部由 15、 1和 35竖井进风, 至七中段后, 由 35盲井、 35盲副井进到 深部各中段。在各作业中段采区进风端安 级机站, 把新风引入工作面, 由各作业中 段联络道上∀级机站风机, 把相应 级机站 送上来的污风送往 35和 56风井, 在这两 个排风井安 级机站, 风机作抽出式工作 见图 2 。 图3 表示了这个区的冬季通风情况。 35风井风机改为压入式工作, 56风井继 续排风。35风井压入式风机的风量大于 56抽出式风机的风量, 所以在 35风井压 入式风机的作用下冷空气经 35风井及七 中段以上各中段的平巷预热后, 部分风流从 1、 2、 15、 35竖井排出, 以保证提升井 不结冰; 大部分风流下到深部各中段, 经 级机站分给作业面, 由设在 56风井与各作 业中段联络道上的 ∀级机站风机引入 56 风井, 由 56风井的级站风机排出地面。 3 地温预热风量计算方法 图 4 竖井空气预热计算分段示意图 511999 年第 5 期 有 色 矿 冶 35风井从地表到十中段为 366m, 由 于各中段的岩温不同, 所以应当采用分段计 算的方法, 计算出各中段所能预热的风量, 以便采取限流技术, 调节各中段的进风量, 保证各个提升井不结冰。区段划分见图 4。 第 i 段巷道终点风温计算的迭代式为 tli tni 1- e- mi toie- mi 1 mi PiKqili qiiCp 2 式中tli 第 i 段巷道的终点风温, ; toi 第 i 段巷道起点风温, ; tni 第 i 段巷道平均岩温, ; qi 第 i 段巷道过风量, ; i 第 i 段巷道空气密度, kg/ m3; li 第 i 段巷道长度, m; Pi 第 i 段巷道周长, m。 第 i 段巷道的平均岩温按地温增升规 律计算, 取地温增深率为 65m/ , 空气热交 换系数 Kg 为 6. 3W/ m2 到达深 部后, 同时开采的中段数量和工作面均增 加, 按 1. 5 2 倍于浅部系统的风量考虑, 则 全矿总风量为 Q矿 70 90 m3/ s 把全系统简化成 97 个节点, 160 条分 支, 64 个回路的通风网络, 用优化程序解算 出各风井的最大风路风压和最优分风配比 关系见表 1。最后, 根据风量需要再进行适 当调整, 选用的矿井风量为 90 m3/ s 的各风 井配风及风路风压方案也列于表 1 中。 表 1 各风井排风量和风路风压 排风量 m3/ s风路风压 Pa 35风26风56风 ∋ 35风26风56风 功耗 kW ∋ N 备注 31. 518. 320. 870. 622422823213. 5优化方案 1 40. 223. 326. 59036437738228. 0优化方案 2 4025259036943635228. 8调整方案 4. 2 机站风机 考虑到实际网络的复杂性和富裕系数, 取全矿风路风压为 600 Pa。57 区采用四级 机站布置, 、 级机站负担全矿总阻力。 因此, 级站选 K40A 12 风机一台, 级 站选 K40A 11 风机一台。 、 ∀级机站作 为调整风用, 选 K40B 9 风机 12 台。 35 区采用三级站的形式, 级站负担 风路总风压, 35风井作为其中之一, 风机 采用 K40B 16 风机一台, 56风井选用 K40A 12风机一台; 、 ∀级机站统一选 用 K40B 9 风机, 共 26 台。 4. 3 风量分配解算 正常通风系统图如图 2 所示。风机运 转后, 解算后的进风井的进风量与排风井的 排风量见表 2。由表 2 可见, 风机运转后矿 井总风量达94 m 3/ s 超过选定的90 m3/ s , 符合设计要求。 冬季通风系统如图 3 所示。为了保证 井巷对冷空气的预热效果, 防止四个提升井 结冰, 还为了使井下温度适宜, 改善劳动条 件, 在保证排烟排尘的情况下, 全矿冬季送 风量定为 60 m3/ s, 经式 1 、 2 验算, 流经 各进风井巷的风流温度均能达到预热要求。 风机运转后各进风井的进风量和排风井的 52有 色 矿 冶 1999 年第 5 期 排风量列入表 3 中; 由表 3 计算机解算的结 果看, 矿井总入风量达 68. 2 m3/ s。2、 15、 1、 35竖井有 5 m3/ s 以上的经地温 预热后的风量, 能保证这四个井筒不结冰。 表 2 各风井的风量分配 进风量 m3/ s排风量 m3/ s 2井 大黄线 15井1井35井 ∋ 26井35井56井 ∋ 20. 217. 114. 026. 816. 394. 425. 641. 226. 793. 5 表 3 冬季各风井的风量分配 进风量 m3/ s排风量 m3/ s 26井35井 ∋ 2井 大黄线 15井1井35井56井 ∋ 24. 24468. 86. 516. 64. 58. 65. 02768. 2 5 结 语 1 改变 、 机站风机的工作方式, 对 井下通风网路略加调节, 变正常通风系统为 冬季通风系统, 既能满足井下排烟排尘的需 要, 又能防止四个提升井结冰。操作简单, 管理方便, 安全可靠。 2 采用限流预热技术, 为没有足够废 旧井巷或采空区的矿山提供了一条利用地 温预热入风流的途径。 3 结合矿山实际而确定的分区不独立 多级机站通风系统, 不用风窗调节风量, 通 风阻力低, 节约电能, 有效风量率高。 531999 年第 5 期 有 色 矿 冶