井下多级机站通风系统改造.pdf

Serial No. 366 June. 2001 矿 业 快 报 EXPRESS INATION OF MINING INDUSTRY 总 第 366期 2001年 6 月第 12 期 王五松, 金川公司镍矿二矿区, 生产付矿长, 高级工程师, 737104 甘肃省金昌市。 井下多级机站通风系统改造 王五松 王克宏 金川公司 摘 要 介绍了金川镍矿二矿区多级机站通风系统存在的问题, 提出二级机站压抽 混合的负压通风改造方案, 实践证实, 既满足了井下作业区的通风需要, 又取得了良好的 经济和社会效益。 关键词 多级机站 通风系统 改造 多级机站通风技术, 是近 10a 来在我国矿 山推广应用的一种新型通风方法, 它具有漏风 小、 有效风量高、 风量易调节、 能耗低及能实现 计算机集中控制等优点。但是这种通风方法在 实际应用中也暴露了诸多问题, 不仅影响矿山 安全生产, 而且也造成了不必要的经济损失。 金 川镍矿二矿区年生产矿石240 万t, 采矿方法使 用机械化下向水平分层胶结充填法, 采矿区目 前均布置在 1218m 分段和1138m 分段。 矿井通 风系统采用多级并串联抽压混合的微正压 设 计出风井井口始终保持 400Pa 正压 通风方 法。 多年来的通风实践证明, 金川矿区井下建立 多级机站通风系统受到许多客观因素的干扰与 破坏, 直接影响了二矿区安全生产, 制约着矿山 生产任务的顺利完成。 1 矿井通风系统概况 二矿区多级机站通风系统可划分为四级。 一级机站是矿井通风系统的主进风机站, 分别 布置于矿区 1250m 水平和1200m 水平的两翼, 位于地质勘探线6 行和 24 行。 一级进风主机站 共有 4 座, 均为双机并联运转机站。 二级机站是 采矿区各生产盘区接进力进风机站, 即按设计 由 2 行西风井和 30 行东西付井进入 1250m 和 1200m 水平两翼的新鲜风经一级机站作用压 入 1218m 分段道和 1138m 分段道, 再经吊挂安 装在各盘区分层道中的两台并联运转的二级机 站和相应两条直径为 1m 的柔性风筒压入采矿 工作面。 冲洗采矿工作面产生的污风, 又经吊挂 安装在同一分层道的两台并联运转的三级接力 回风机站和相应两条风筒抽出采矿区送入专用 回风井。污风又经位于矿上盘 10 行～19 行半 A- 一级机站 B- 二级机站 图 1 二矿区通风系统风量分配示意图 的四级主回风机站作用压入总回风道, 通过 16 行西主井和 16 行西充井排出地表。 四级主回风 机站均布置在 1250m 水平和1150m 水平, 共有 7 座, 其中 4座是单机机站。 两座是网络并联机 站, 另一座是双机并联运转机站。 一级机站和四 级机站均为矿区重点机站, 安装使用的风机均 20 是上海鼓风机厂生产 GAF15-8-1 型矿用轴流 式风机, 共计 18台。该风机设计有手动和电动 叶片安装角的机械调节机构。叶片安装角调节 范围- 30～ 15 , 额定风量 38. 5～50m 3/ s, 功 率 132kW, 静压升 1400Pa。二级和三级机站安 装使用的风机均为 NAF56-11-8. 5 型矿用轴流 式风机, 额定风量 14m 3/ s, 功率 22kW, 采矿区 共计使用 52 台及 13000m 风筒, 二矿区多级机 站通风系统为两翼进风, 中央回风的对角式通 风系统, 设计总进风量为 400m 3/ s, 风量分配如 图 1 所示。 2 多级机站通风系统存在的问题 1 由图 1 知, 二矿区原设计通风系统中主 回风井有 2条, 即 16行西主井和 16 行西充井。 16 行西主井设计回风量 190m 3/ s, 16 行西充井 210m 3/ s, 西主井井筒 5m, 断面积 19. 6m2, 井 筒内 设有两 台提矿 箕斗, 规 格为 2. 16m 1. 2m。 为保证两台箕斗安全卸矿和人员检修安 全, 又将西主井井口进行了锁口。 井筒有效回风 断面减小, 增大了主系统回风阻力, 有效回风量 锐减。 同时, 井筒内的提升设施及西井井架常年 受井下污浊空气腐蚀, 严重危胁提升设施的安 全运行, 仅西主井井架每次防腐费用高达 36 万 元。 2 金川矿区岩层多为古老的变质岩系, 片 理发育, 成矿前经历多次构造活动, 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, 整体稳固性差。不良岩层占整个采区的 60～70, “ 富、 大、 深、 碎” 是矿产区工程地质 条件的特征。盘区分层道在采准期就受地质应 力的破坏, 出现地臌、 两帮内膨、 拱顶开裂等现 象。 分层道中使用安装二级和三级机站, 无法保 证井下大型无轨设备的安全运行间隙。即使使 用了二级和三级机站, 实际生产过程中, 二级和 三级机站及相应风筒经常受到无轨设备的破 坏。不仅影响了盘区的安全生产而且增加了矿 井通风维护费用。 3 四级主回风机站均布置于矿体 1250m 水平和 1150m 水平上盘, 由于矿区工程地质 差, 四级机站建站初始风机基础及硐室受到严 重破坏。 迫使二矿区不得不放弃 1250m 水平的 3 座单机站、 1150m 水平一座双机站, 直接经济 损失高达 60 余万元。维护运行的个别机站, 尽 管采取了各种支护措施, 仍控制不了地质应力 对机站的破坏, 风机运行振动大, 故障率高, 工 况稳定性差, 效率低。 4 为了完善多级机通风系统, 提高矿井有 效风量, 井下共设计安装了 40 多道的手动风 门。但是这些风门许多都安装在无轨设施通行 频繁的巷道, 风门基本处于开启状态, 很难有效 调节通风系统, 同时, 手动风门规格较大, 在风 压大的巷道开启非常困难, 经常受到无轨设备 的破坏, 维护费用较高。 后又分别使用了电动闸 板式风门, 推拉式风门, 对角风压平衡式风门, 但收效甚微。 3 通风技术改造 针对主系统存在问题, 借鉴矿山一期生产 成熟的技术经验, 提出了“ 两级机站压抽混合的 负压” 通风改造方案, 对主回风系统、 盘区通风 系统及构筑物进行了如下改造。 1 金川镍矿工程技术人员经过大量通风 技术参数测试与分析, 提出在二矿区矿体下盘 14 行新建一条专用集中回风井, 并且在 14 行 回风井井口建立一座总排风机站。这样原设计 多级机站并串联抽压混合式的微正压通风改变 为两级机站并串联压抽混合的负压通风方法。 即新鲜风经矿区两翼在一级主进风机站作用下 压入 1218m 分段和1138m 分段的各生产盘区。 经回风道排至 14 行总回风井, 在 14 行总回风 机站作用下集中抽出地表。 目前 14 行总回风井 井建工程及与 1250m 水平回风平面、 1150m 水 平回风平面及 1000m 水平回风平面的联络工 程已竣工, 现正进行地表机站的建设。14 行集 中回风井的建成, 完全取代了 16 行西主井和 16 行西充井, 彻底保护了两条井提升设施, 降 低了维护费用。 2 二级和三级机站的盘区通风方式。 实践 证实金川矿区原设计四级主回风机站受地质应 21 王五松 王克宏 井下多级机站通风系统改造 2001 年 6 月第 12 期 力破坏, 基本不能使用。 借鉴矿山一期生产时成 熟的通风经验, 对盘区通风系统和四级机站进 行了改造。即取消二级、 三级和四级风机站, 在 回采盘区开采第一分层过程中设计预留一定量 的回风道与回风井, 并将位于矿体上盘的原四 级机站回风井工程移到矿体下盘。这样进入盘 区的新鲜风冲洗采矿工作面后, 经预留的回风 井、 回风道排至总回风道。改造措施已在 1998 年全部完成, 盘区改造方案平面布置如图 2 所 示。 图 2 1138m 分段盘区通风改造方案平面布置图 3 研制空气幕替代手动风门。 二矿区井下 手动风门基本处于常开状态, 很难有效调节通 风系统, 并且风门安装分散, 管理难度大、 费用 高。1998 年与科研院校合作, 研制使用一种宽 口大断面空气幕技术以替代手动风门。3a 来, 这种构筑物已在二矿区得到广大技术人员和职 工的首肯。空气幕既可以替代风门, 阻隔风流, 又可以作通风系统辅助动力源, 克服巷道中的 阻力。如 1150m 水平是主运输水平, 工程布置 复杂, 通风阻力较大, 有效进风量不足, 甚至出 现返风现象。2000 年, 在 1150m 水平进风段建 立了一座空气幕辅助通风设施, 使得 1150m 水 平进风量达到 34m 3/ s 左右, 有效缓解了1150m 水平通风环境。 4 效益 1 四级机站通风系统简化成两级机站通 风系统, 省掉了原设计通风方案中的二级和三 级机站 共计 52 台风机, 13000m 风筒 及四级 机站 7 台风 机 , 年节约电量 1004. 256 万 kWh; 节约风筒费用130 万元, 直接经济效益显 著。 2 14 行专用集中回风井和盘区通风系统 改造及空气幕技术的应用, 改善了井下作业环 境, 职工身心健康得到了保护, 矿山年产 240 万 t 的生产任务有了可靠保证。 5 结语 1 井下建立多级机站, 应选择岩层地质条 件好, 地压活动范围小的矿山, 不适用于岩层地 质条件差的矿区, 如金川矿区。 2 通风系统设计应在详尽调查研究的基 础上完成, 否则造成不必要的经济损失。 3 改造后的通风系统, 尽管能满足生产需 要, 但它的缺点也不允忽视, 即采准期通风困 难, 造成诸多不便。 4 二矿区通风系统比较复杂, 随着采矿水 平的下降, 深井通风又是当前要研究解决的一 个新问题, 须认真对待。 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, 1978 2 王福玉、 王五松、 王克宏 . 井下多级机站通风技术实践及 改造[ J] . 有色矿山, 2000 3 6- 8 3 Simo-Swedish T echnical Co.Opcration For M iming in No. 2 M ine Area of Sin Chuan Final Report Tect [ R] , Area No. 2, 1995 4 王海宁、 刘同友、 王五松、 赵千里、 王克宏 . 金川二矿区大 断面巷道空气幕技术研究[ J] . 有色金属, 2000, 1 33- 36 收稿日期 2001- 04- 27 22 总第 366 期 矿业快报 2001 年 6月第 12 期