某金属矿山通风系统的优化研究.pdf

2 008年10月 第3 7卷第5期 中国矿 山工程 Chin a Min eE ng in e e x 、in g Oet . , 20 08 V o l37N o . 5 { { { 工程 建 设 有色扩山 ’’ } } } } } 某金属矿山通风系统的优化研究 Optimiz atio nstu dy of min e v e ntilatio nsyste min s ome metalmine 朱易春 , 张继忠 , 王海宁肛西理 , 一 大学肛西赣州34‘ 00 0 摘要 通过时某金属矿山矿井通 风系统调查与侧定 , 并评 价其通 风 效果 , 得出该 矿井通 风系统 主要存在问题为 风机安装方式 不合理 , 矿井漏 风量 较大 , 通 风系统中通 风构筑物不够完善 、 调控设 施不到位及 维护不善 , 导致 风流紊乱 、 内部漏风 、 风流短路严 重 , 风量分配不合理 ; 有效 风量率偏低 , 内部短路漏风严 重 , 采场 通 风条件差及 局邵 区域污 风循 环等 。 通 过采取相应 的管理措施 及技术改造 , 改善了矿山作业点 的环境 , 有效地解决了井下的 通风问题 关键词 矿山通风 ; 机械通风 ;优化 A bstr act Ba * 。l n in v e、tigaringa一 1 ‘Ir了l easurin gthe n l illo v e ntllation, y、te r Tl a ; 一 1ev a lt 一 a rir lg irs v entilatione f f e et,the mainp roblenl、 。 x 一、1in gin 一,1一nov e ntilatlnsyste。 , xwol 、 、 l o l l lte d o ut , T} l ea.r r n a e hin e wa、in、tallate olunst 一itable , them一ne a irl e a ked outs e riou s ly , a r lol ‘ 、*‘ 4. A ft e r、u iral ,lon 一a ndge r nentr , 一 。a s 一I ,。、 a nd techn一 、a l r e l、 r 一natio n we r e a。{。Ite 〔1 . tlleworking Pla e e e nv ir o n me ntw as impr o v e d , a.1‘l 一l一。 ver 一tilatin r I 、}le r一15 we 汗 r郎‘,Ive 1e f l 补 。”ive ly . Keywo rds r n i n ev e lrilalion;n 一e ha n i a l v e ntilati一 ]n ; optim iz atin 彝 _、 } 抓} 手于 乍参渗孰上汗 文章编号 16 72一609 X20 805一00 l 一03 中图 分类号 TD724 文献标识码 B 收稿日期 2 00 8一06一26 修订日期 200 8一0 9一05 作 者简介 朱 易春197 9 一 , 男 , 讲 师 , 主要从事安 全 与环保方 面的 教学与科研工作 1 概述 某矿矿区地形属沿长江低山丘陵区 , 矿区为四周环 山的盆地 , 地势由北 而南逐渐降低 。 矿体赋存于大理石 和闪长岩的接触部分 , 为矽卡岩型铜铁矿床 。 开拓系统 为底盘中央竖井与斜坡道联合开拓系统矿山 目前使用 的 开拓 井筒主要有 主井 、副 井 、 主斜坡道 及西 风井 。 目前 该 矿 主要采用大直径深孔采矿嗣 后采矿法 V CR法 , 2 “ 矿体主 要采用小中段 空场嗣后充填采矿 法 。 部分小矿体 及采场的残采工作采用浅孔爆破的房柱采矿 法 。 大直径 深 孔采矿垂直或沿走向布置 的凿岩用S i m26 1 潜孔钻 机 , 孔径16 5m m , 出矿采用ST 一SC 铲运机 。 垂直走向布置 时矿房第一步骤 宽15m , 采用 尾 胶结 充填 。 矿山现 生 产 能 力约120万t / a 。 由于近年未对矿山通 风 系统进 行 相 应 的技术改造 , 随着 矿山开采范围 的变 化 、 开采深度的进 一步延伸 , 开 采作业 地点的 改 变 , 工作面的推移 , 上部采 空区的 漏 风 以及部分巷道的贯通与堵塞等问题 , 导致矿 井 需风量与 风 阻发生较 大 的变化 。 原有通 风系统及其设施已不能满 足矿山生 产通 风 的要求 , 因而 造成大量 的风 流 短路和污 风串联 和循环 , 使得部分作业 地点爆破 时产生 的炮烟 中 的CO 、N O 、C O 等有毒有害气体不能及 时稀释和排出 , 存在着有 毒有害气体 中毒的 危险和危 害 。 为了使其井下 中国矿山工程 2 008年第37 卷 通风参数 满足金 属非金 属 矿山安全 规程 GB 164 23 一200 6规定要求 , 需对其进行相 应的技术 改造 。 2 通风系统现状 原矿井通风系统为多矿井进风 的单 翼对角抽 出式通风系统 。 新鲜风流由副井 、 主斜坡道进人 , 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 , 通过出矿水平的回风平巷和 回风天 井 , 至 一280m 总回风道 、 回风 石 门和西 风井 , 污 风由 安装在地表西风井井口 的 DK 一8一No 2 8矿用 对旋 式轴流风机排至地表 。 掘进工作面部分采用单一抽 出式局扇通 风 , 另一部分采用高压气体清洗工作面 方式 。 中段 通风 网络为平行双巷式 。 矿山已形成的 中段数较多 ,其中包括 一180 、一220、一280 、一3 40 、一385、 一400 、一460、一5 10、一560、一580、一6 18 、 一640 、一700 m及 一7 60m 共 14个 中段 。 其中 一180 、一2 20 、一2 80、一340 m 及 一38 5 m 五个 中段正在进行部分小 矿体开采及采 场的残采工作 一400 、 一460 、 一510 、一56O m及 一580 、 618m六个中段 正在生产 ;一640 、 一7O0m 及 一76Or n 三 个 中段正在开拓过程中 。 现有风机布置方式为在地表西 风井口设置主 扇 , 分别在 一460 、一560 、一580 m 及 一6 18m 中段回风平 巷末端设置辅扇的通风方式 。 主扇布置在地表连接 西 风井附近 , 布置 矿用 DK 系列对旋式轴流风机 , 担 负全矿的总回风任务 , 风机型号为DK 一8一No 2 8 , 所 配 电机 型号为F 35 5KW一SP ,功率为355x 2kw 。 碑6 0 m 中 段在东部单铁矿体回风井 附近安装一台不带风墙 风机 , 功率为7 .s kw , 负担着 一46 0 m 及其以下各中段 的东部单铁矿体开采的 回风任务 。 一5 6Om 中段在1 “ 矿体下盘 回风 天井附近安装一台不带风墙风机 , 功 率为 15 kw , 负担着 1 “矿体下盘的回风任务。一5 8 0 m 中 段在2 西安装一台不带风墙风机 , 功率为 15 kw , 负 担着2 西矿体开采的回风任务 。 一6 1 8m 中段在 1 “ 矿体下 盘 回 风道安装一台不带风墙风 机 , 功率为 15 kw , 负担着 一6 1 8m 中段 的 回风任务 。 部分采场及 井 巷开拓 、 采准工作为 巷道型向前 掘进 , 部分采 用单一抽出式局扇通 风 , 另 一部分采 用高压气体清洗工作面方式 。 平巷掘进长度在40m 以下采取单一 压人式通 风 , 超过4 0 m 采用 混合式通 风 。 长 距离开拓掘进工作面 , 每20 0 m 至300m串联 1 台风 机 , 且布置 1 条专用施 工风井 。 多头工作面掘 进 则采用并联抽风 的形式 。 天井 、 泄水井 掘 进 风筒 接到安全棚 , 采用单一压人式通 风 方法 。 一般采用 5 . s kw风机 。 另外 , 矿山为了防止冬季主井进风造成主井井 壁 、 通讯 电缆 、 钢丝绳等结冰 , 特在主井与中段相同 的 一400m 中段设置 一 组两台1 8 5 kw 风机形成空 气幕 , 增加阻力 , 隔断风流 ; 在 一5 8 0m 中段设置一组 两台3OkW风机形成空气幕 , 增加阻 力 , 隔断风 流 ; 为防止斜坡道在冬季存在反风现象 , 在 一40Om 主斜坡道及 一560m 下盘斜坡道各设置 一 组 两台风 机形成空气幕 , 增加风流通过阻力 , 减小反风现象 通风构筑物 由于矿并采用大爆破作业 和 无轨 出矿设备 , 各中段设置的通风构筑物不多 , 且 主要设 置在回风巷一侧 , 目前主要有 上部已结束回采各 中段的回风侧设置密闭墙及 一2 8 0 m 回风巷回风石 门 ;一28Om 中段副井进风巷设置 调节风窗以及正在 施工的 一400m 中段 2 矿体倒段 回风井处的风桥等 3通风系统存在问题 该矿原 矿井通风系统采用单翼对角抽出式通 风 , 主扇安装于地表西 风井口 , 但是随着矿山开采 范围的变化 、 开采深度 的进一步延伸 , 开采作业 地 点的改变 , 工作面的推移 , 导致矿井需风量与风阻 发生较大的变化 。 从现场调查及测定结果看 , 该系 统目前主要存在以下几个方 面 问题 。 1 井下风 机安装方式不 太合理 。 矿井井下辅 扇均采用无 风墙风 机 , 循环 风 量较大 , 风机有效压 力低 。 据测定 一56Om 中段巧kw风 机循环 风量为 5 . 91m 3/S , 达26 . 63 。 部分掘进作业点局扇未设置 风 筒 , 导致局扇风流短路 , 造成部分作业点通 风 不畅 , 作业 面污风无法及时排出 。 2 矿井漏风量较大 。 从测定结果可 知 , 该矿井 下有效风量率仅3 1 . 69 , 内部漏风现象非常严重 根据现场调查及测定结果看 , 主要原因 由于目前 井下主要运输中段为 一5 80m 中段 , 其它中段 生产的 矿 石及废石均通过放矿溜井包括高溜井放至主 运输中段 , 所以各中段之间均存在大量的溜井 , 造 成新鲜风流未通 过需风点而直接从溜井短路漏 风 由于矿井多中段同时作业 , 作业面分散 , 且 一些废 旧巷道 不能及时封闭 , 造成风流浪费 。 由于矿 山采 用VCR深孔爆破采矿法 , 矿井各 中段除了主回风 道 外 , 基本没有设置任 何风 流 调 节措施 , 导致部分中 段新鲜风 流直接通 过回风天井排走 , 造成风 流浪 费 3 通 风 系统中通 风构筑物不够完善 、调 控设 施不到位及 维护不善 , 导 致风 流紊乱 、 内部 漏 风 、 风 第5期朱易春等 某金属矿山通 风系统的优化研究 流短路严重 , 风量分配 不合理 。 主要表现在 由于 井下作业中段多达1 4个 , 且同时进行回采 、 采准 、 充填 、 掘进等作业的需风 面为妇个 , 因此 , 在风流 控制设施不完善条件下 , 风量分配极不合理 。 实际 上是深部中段卜sl om以下 供风 严重不 足 , 远 远不 能满足生产的要求 , 而 上部中段 风流短路严重 , 有 效风量率低 , 无法满足规程要求由于井下 风流调 控设施不完善 , 风流短路现象较多 , 因 而 , 通过主 井 、 副井进人井下的新风大部分走上部中段 , 其 中 斜坡道 出现反风 现象 , 从 一5 8 0m主井石门进人的新 风沿斜坡道和副井上行进人上部中段 , 导致深部通 风十分困难 , 风流紊乱 。 局部中段封 闭工作不到 位 据调查 、 测定或计算 , 一280m 中段存在漏 风 , 漏 风量为1 7 . 7 1Nms / s ;一400m 中段存在漏 风 , 漏风量为 16 . 69Nm3 / s 。 4 有效风量率偏低 , 内部短路漏风严重 , 采场 通 风条件差 。 据实测矿井有效风量率仅为3 1 . 6 9 , 造成有效风量率低的主 要原因 是各中段 间存在大 量天井及溜矿井 、各 中段未设置 必要的通风构筑物 及对通风构筑物的管理 不善 , 同时 , 作业点的局扇 与调节设施不到位也是造成采场供风量不 足 、采场 通 风条件差及有效风量率偏低的主要 原 因之一 。 5 风 速合格率低 , 实测仅为2 8 . 21 , 远低于 80的要求 。 主要原因是已结束的中段 和采场未及 时进行密闭 , 大量 的新风从已结束回采工作的上部 中段或采场短路进人回风道及 回风 天井 , 使工作面 风流 速度降低 。 井下部分掘进 工作面采用高压气通 风 , 供风量仅为0 . 25 0 . SOm丫 S , 风量 明显不足 6 局部区域污风循环 。 各个中段均有不 少溜 矿井包括高溜井与上 下贯通 , 上 下中段 污 风串联 严重 ;又 由于许多中段作业 面 的 污 风直接流人进风 巷 , 导致进 风 巷 的新鲜风 流受到污染 ; 随着开采深 度的增加 , 多中 段同时作业 1 4个 中段 , 而 主 要回 风平 巷 、 回风井距离工作面较 远 的特点 , 局部地 面区 域出现 塌陷 , 在 这种情况 下用安装于地表的大 主扇 作抽出式通 风 , 靠主扇风 压 形成 的 贯穿风流 通 风 , 风 流沿 途较长 , 中部采场的 贯穿风 流量较小 , 导 致 污 风串联 现象也相当严重 , 系统大量漏风 在所难免 。 7 回风段 阻 力损失 大 。 由于 一280m 总回风 道 积水深 约 0 .3m , 使回风 道有 效断面减小 , 增 加 阻 力损失 。 同时 , 在调查与测定过 程 中发现 在 一280m 中 段2 矿体回风 井 与 总回风 道 之 间以及 总 回风 道部 分地 段存在片帮现象 , 回风 道堵塞现象较严重 , 部分 巷道过风 面 积不到原来面积 的三分之一 , 致使回风 阻力增加 , 风流无法顺畅通过 。 另外 , 个别回风 天井 断面也较小 , 回风段阻力损失较大 , 影响通 风效果 。 由于 上述原因致使井下 通 风系统能耗大 , 通 风 效果较差 , 局部工作面空气质量较差 , 这些已危害 了井下 工作人员的身体健康 , 降低了劳动效率 , 限 制了全矿综合生产能力的提高 。 4 通风系统优化研究 根据本次通风课题组成 员的现状调 查 及测定 数据 , 针对现有矿井通风系统存 在的问题 , 在进行 方案改造之前 , 为了提高矿山现有通 风系统的通风 效果 , 提出以下完善方案 。 l 在各中段安装辅扇处设置风墙 , 并做好 密 闭工作 , 提高该中段辅扇的工作效率 。 2 掘进作业 面采用局扇通 风 , 采用压 人式及 抽出式局扇通 风必须按照规程要求设置风筒 , 将新 鲜风流直接送到作业点 , 便于 污 风排出 , 改善作业 面的通 风效果 。 3 及时清理矿井总回 风道井壁片帮造成的堵 塞并定期检查维护 , 保持回风 通路畅通 。 4 根据需要 , 设置必 要的通风构筑物 , 作好密 闭 、 密封工作 , 并加强对构筑物的管理 , 减少漏风 。 同时在上部中段回风道设置 调节风窗 , 根据需风 量 进行调解 。 5 对长距离独头掘进 , 采用几台局扇串联 的 方式 , 将新鲜风流压 入作业面 , 并将污风抽出 。 或者 在巷道设置纵向风障 , 隔断进回风 风流 , 保持作业 面风流风速 、 风质达到要求 。 6 对作业 面 的布置进行规划 , 采用 后 退式布 置作业 面 。 在空间关系上确保多中段作业时上中段 作业 面超前下中段作业 面 , 减少 污风串联 。 7 加 强 通 风构筑物的管理 , 随时 根据需风点 变 化进行构 筑物 调节 . 达到风量 的按需分配 。 5 结语 通风 系统是 一个不断变化的动态系统 , 再好的 设计也不能一 劳永逸 , 适 应 网络变化的情况 、 及 时 不断地 进行各种调 节 诸如风机工 况 、 安装位置 及 安装角度 、 废弃井巷的封闭等 是 维持一个高效通 风 系统 的必 要条件 。 同时 , 必 须采用P DCA的螺旋 循环 上 升式 管理模式对矿井通风管理进 行持续改 进 , 才能实现 一个符合实际的维持良好通 风 系统 。 经 下转第巧页 第5期宋彦辉 深厚废石堆积层上进行竖井施工准备技术措施 建钢模板配木模板支模 。 采用方 木将模板加 固 定 位 、 支撑顶紧 , 钢管予留地脚螺栓孔 。 浇注基 础混凝 土时要四周 同时进料 , 分层振捣 , 一次浇注完成 。 特 别防止模板及各预留孔的位移 , 发现位移及时纠正 、 加 固 几 图4 、 5为主井 、 副井卷扬机 基础加固施 工 图 2 小20500 l “小2050 3 翻中2050 廿廿计 一一月卞 卞口 口 丫丫 }} } }当 当 l l l }}{ { { 户 . . . 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