试论多级机站可控式通风系统在江西金属矿山的应用前景.pdf

试论多级机站可控式通风 系统 在江西金属矿山的应用前景 赣州有色冶金研究所郭彪 提要 本文简要介绍了多级机站可控式通风系统的特点 , 并结合我省多数金属矿山已 转入中 , 深部开采阶段 的实际情况和存在的主要 问题 , 阐述了多级机站可控式通风系统在我省 金属 矿山推广应用的广阔前景 。 关键词 多级机站 、 可控式通风系统 、 中 、 深部开采 、 有效风量率 、 节能效果 目前 , 我省金属矿山通风能耗高的主要 原因是通风系统的有效风量率不高及风机工 作效率低 。 近几年来 , 由于采取了对现有低 效主扇的改造以及试制出更适合金属矿 山需 要的大风量 、 低风压新型高效风机等措施 , 对提高风机本身的工作效率已取得明显的效 益 , 但仍不能保证主扇在矿井通风时确实能 在高效区工作 , 显然 , 这里有一个风机性能 与系统网络的匹配问题 。 因此 , 除改造和更 新风机外 , 还必须从改革通风系统本身来寻 求提高有效风量率及风机实际运传效率的方 法 , 才能收到显著的节能效果 。 笔者认为 , 采用 ∀年代开始在我国部分金属矿山应用 , 并已取得明显经济效益的多级机站可控式通 风系统能很好解决上述问题 , 它既可以提高 矿井有效风量率 , 又可以减少电能消耗 , 在 我省金属矿山具有广阔 的应用前景 。 一 、 多级机站可控式通风 系统的特点 所谓多级机站可控式通风系统 , 就 是由 几级风机站将地面新风接力压送到井下作业 区 , 而污风也由几级风机站接力抽放到地表 。 多级机站一般可分为三级 、 四级 、 五级 以至六级 。 机站的多少及其 布置方式取决于 矿区的范围 、 生产规模 、 所选风机容量 以及对 通风的要求 , 一般矿井多采用四级机站 。 典 型的多级机站通风系统具有以下主要特点 入 、 排风均开凿专用通风井巷 , 地面 新风不经过运输水平而直接送到作业区 , 从 而使外部漏风降到最少并保证入风不受污 染 。 ∃ 采用压抽混合式通风 , 在井下采掘地 点形成通风零压区 , 使通过采空区的漏风降 到最少 。 如果采用分层崩落法 , 还能减少各 分层之间天井 、 溜井的窜风 。 。 多级风机串联工作 , 各级风机的风压 梯度小 。 使全矿的风压分布更为均匀 , 有利 于减少风机装置的漏风量 。 。 对井下主要作业区段或回采矿块的分 层供风 , 均用机站进行控制 , 以提高系统的 可靠性 。 每级机站由多台小风机并联组成 , 可以适应作业地点和产量的变化 , 根据生产 和通风的需要 , 采用开动不同风机台数的方 法来满足不同的风量和风压要求 , 做到按需 供风 , 灵活地进行风量调节 。 从基建投资 、 巷道维护和通风经营几 个方面 比较 , 多级机站通风系统也优于其它 通风系统 。 虽然需要多开凿部分专用入风并 江西 有 色金属 ∋ ∋ 。 巷 , 但由于它的漏风少 , 全矿总风量较主扇通 风系统大为减少 , 故所需的专用通风井巷断 面也小 , 开凿工程量相对增加不多 。 而系统投 入运行后 , 由于多级 系统总风量少 , 风路短 , 每年通风电耗也可大为节省 , 短期内所节约 的电费即可全部偿还多花 的 基建投资 。 何况 有些矿山可利用一些不作业 的井巷作专用进 风道或专用回风道 , 基建投资就 更少了 。 由于多级机站可控式通风系统具有上述 特点实质上也是 优点∗ , 所以它 几乎对各 种金属矿山都能适用 , 尤其是对矿山深部开 采更能发挥它的优越性 。 南京悔山 铁犷 、 山 西金厂峪铜矿等的实践提供 了很好的例证 。 二 、 我省金属矿山通风 系 统现状及存在问题 我省金属矿山主扇通风系统建设是∀年 代中期开始的 , 到 ∀年代初 , 各矿都建成了机 械通风系统 , 以后随着生产的发展 又做了大 量的通风系统调 整改造工作 , 取得了很大的 成绩 。 但是 , 在肯定成绩的同时 , 也应当看到 我们从前所做的通风设计中普遍存在一个问 题 , 就是浅部开采秘中 、 深部开采 基本沿用 一种通风系统型式 , 按同样方法计算风量 , 虽然也划分通风容易期和通风困难期 , 但通 风系统型式和风量计算方法 基本未变 。 这样 设计出来的通风系统对浅部和中部开采也许 比较适用 , 但当下降到深部开采阶段时 , 矿 井通风效果便显著下降 , 通风能耗大量上 升 , 远远达不到设计要求 , 不得不进行调 整 改造 , 非常被动 。 现在 , 多数矿 山 已 转入 中 、 深部开采阶段 。 因此解决深部开采通风 问题和提高矿井有效风量率 , 降低通 风能 耗 , 是当前矿山生产 中急待解决的 课题 。 目前 , 我省金属矿山通风系统中存在的 主要问题是 卞扇 与通风网路不相 匹 配 , 在通风动 力上造戍较大的浪费 。 江西金属矿山现行通风系统大体上可分 为三类 一类是分 区通风系统, 二类是共同 进风分 区回风 的联合通风系统简称半分区 通风系统∗,三类是统一通风系统 。 就通风机 的应用而言 , 都属于主扇通风模 式 , 即从进 风到排风全由主扇控制 。 目前通风用 的主扇 大部分还是 ∀ 、 ∀年代的仿苏−. 型产品 , 该型号风机是按 中风量 、 高风压设计的 , 本 身效率就不高 。 而我省金属矿 山经过 ∀ 、 ∀ 年代的通风 系统改进 , 大部分 由整体通风改 为分 区通风或半分 区通风 。 改造后 的系统一 般需要大风量 、 低风压 的主扇 。 ∀. ∃ 型主扇 与现有通风网路大多不相匹配 , 所以造成了 主扇实际 工作效率过 低 , 电能损耗 过大的严 重 问题 。 ∃ 主扇通风的压力梯度大 , 使矿井外部 偏风率增高 。 据统计 , 我省各矿平均外部漏 风率达/ 。 按传统的通风设计 , 一般均利 用运 输井巷作为通风井巷 , 新鲜风流集中乎 主要运输水平 。 但运输水平内运输频繁 , 很 难设置有效控制风 流的设施 , 而且金属矿山 的运 输水平一般有众多的天井 、 溜井或漏斗 等通往各中段或 分层 、 回风平巷以至地表 , 致使大量新风在这里流失或短路,有的矿山 回风段与采空 区 、 旧巷道隔离不严 , 没有构 成较好的隔离层 , 致使各种渠道与回风巷相 联 , 造成外部漏风严 重 。 有的矿山主回风系统不稳 定 、 不可 靠 , 受到地压严重威胁和民工开采 的破坏 , 不能为深部开采服务 。 有些矿 山生产中段无专用的中段进风 巷与回风平巷 , 而利用暂时无作业 的沿脉平 巷作进 、 回风 巷 , 一旦此沿脉平巷要进行作 业 时 , 则风路管理 困难 , 无法适应生产的发 展 , 不能有效的 输送新风与汇集污风 , 往往 造成串联风 、 循环风 , 污风乱窜 , 严 重影响 安全防尘 工作及职工的身体健康 。 采用平行双巷式通风网 路的矿 山 , 多 数采场还不 能利用主风流 , 需辅以局扇 。 导 致并下局扇多 、 风筒多 , 能耗大 , 局部通风 管理工作繁重 , 通风费用高 。 传统的通风设计是按最大风压 路线设 计选择主扇风压 , 并利 用风窗增 阻的风量调 节法 。 但实际上金属矿 山井下设 置调节风窗 的并不多 , 不能实行合理分风 , 少数矿 一 山虽 设有风窗等调节设施 , 但靠人工0 朵作 一也难 实 现合理分风 , 一般均任风流沿巷道自然 分 配 , 其矿井总风阻必然要比原设计的计算值 小 , 故主扇的实际运转效率必然降低 。 另 外 , 井下作业性质 及采掘量 是变动 的 , 其需 风量也随之变化1 , 一般在休息日和夜班需风 量就很小 。 但目前矿井主扇还难以按需要自 动调速或改变叶片安装角来随时调节风量 。 有的矿山当井下2 3 业减少 时 , 采取停开主扇 依靠自然通风来节省能耗 , 此法不可靠 。 有 时井下只有少量件业 , 也让主扇照常运转 , 白白浪费电能 。 三 、 多级机站可控式通 风系统 在我省金属矿 山的应用前景 综观上述我省金属矿山通风系统的存在 问题 , 笔者认为 , 在我省金 斌矿 山改变传统的 通风系统 , 因地制宜地那广应用国内迈几年 试验成功的多级机站可控式新型通风系统的 经验 , 便能较好地解决 。 而且从各矿的现实 条件来看 , 摊广应用这种新型 通风系统的可 行性也是较大的 。 首先 , 从各矿现行通风 网路来看 , 多数 矿山已实行分区或半分区通风系统 , 各分区 都有较完好的 回风网路 , 分区的风此较短 , 风量较小 , 风压 不高 , 一般都可利 屈原有的 回风网路建立多级机站 单一 主扇的统一通 风系统也如此 ∗ 。 机站级数和风机配置数及 4毛 型号规格 , 可按各矿山 、 各风路 、 各作业 面的风阻特性及风量需求 , 进行具体选择 。 我省多数金属矿山采用 留矿采矿 法 , 它 不象崩落法 , 无需在采场 和作业 区造成零压 区 , 故可不用压抽混合式通风 , 而仍用抽出 式通风 。 一级机站就设在采场或穿脉假巷等 作业区的出口附近 , 配置 ∃ 台同型小风机 。 二级机站设在中段回风道中 , 配置 一∃台 同型小风机 。 三级机站设在 分 区的总回风道 中 , 配置1一∃台中型同型风机 , 构成三级 机站抽出式通风系统 。 小分区也可建二级机 站 , 不设中段回风站 。 建立多级机站通风模 式后 , 就既可以有效地改变主扇与网路不匹 配 , 风机工作效率低的问题 , 也可以有效地 改变主扇压力梯度大 , 漏风多 , 有效风量率 低的问题 。 同时 , 各级机站都采用小风机并 联工作 , 小风机开停方便 , 易实行遥控 , 可 以用调 整风机运转台数的措施来调节作业 面 、 分支风路以至全矿井的风量 , 为实现按 需供风 、 节约能源创造了良好的条件 。 据了解 , 我省金属矿山的有些主扇已超 役 , 到了 “退休” 时期 。 若将更换大型主扇 的费用改作购置多级机站所需的小风机 , 也 是顺应改革之一举 。 近年来国内研制成功的 5 。 、 5 ‘ 。、 5 ‘ 。、 5 。。等系 列新型节 能 小 风 机 , 为建立多级机站提供 了良好的条件 。 此外 , 我省多数金 属矿山利 用运输巷道 和部分旧天井 、 采空 区做进风道 , 未设专用 进风道 。 若实践已证明这种进风道在风量 、 风 质上能满足要求 , 那 么在建立多级机站通风 系统时仍可继续利用 。 但在深部开采时应充 分考虑通风系统的可靠性及风源污染问题 , 经过技术经济比较决定是否开辟专用进风 道 。 总之 , 我认为 , 多级机站通风系统在我 省金属矿山特 别是深部开采时 , 有着广 阔的 应用前景 。 当然 , 多级机站也不是解决深部通风 问 题的唯一悦 式 。 如有的矿山 , 深部 矿床萎 下转第页∗ 江西有 色金属 ∋∋ 又影响生产 , 改用绿碳化硅砂为保护层后 , 绿碳化硅砂与热压工艺 , 在矿山特别是 使用了两年 , 仅磨损。 。∃ 毫米 。 选厂有较高实用价值 。 是降低配件消耗 , 减 修补性能好是该工艺的另一突出特点 , 少维检工作量 , 增加经济效益 的有效措施 。 零件磨损到一定程度 , 可重 新按生产工艺压 配件消耗成本的对照一览表是指新制 制成型 , 使用寿命与新制品相同 , 用料及成 品与原配件一次性比较 , 而该工艺修补经济 本较新做一个低得多 , 对异形零件均 可 修效益较高 , 尚未将修补后 配件与原配件消耗 补 。 费用进行对比 。 表配件消耗成本对照 一 览表 三万⋯ 参考文献略∗ 上接第 页∗ 缩 , 产量下降 , 需风量减少 , 原有进风系统 和回风系统可以延续使用 , 而主扇工况尚能 处于经济合理区 , 在此情况下可 以继续采用 主扇通风模式 。 又如有的矿山 , 采取建立隔 离层 , 主扇下井 , 利用采空区排风等办法 , 可缩短通风路线 , 减轻主 扇负担 , 避 免大量 漏风 , 加强 作业 区的通 风效果 , 则 继续使用 主扇通风模式也是合理的 。 参考文献 〔∗马鞍山 矿山研究院多级系统组 ,“多级 机站可控 式通风系统的研究 ” 嵘金属矿 山 , ∋ , 6 ∀ ∃∗邓子香 ,“江西钨矿深部开采通风 问题初探 ” 江西有色金属学会∋7年学术年会论文 。 ∗邓子香 、 李朝样 , ‘雀江西冶金矿 山通风 系 统述 评 ”, 冶金安全 ∋∃ 6 −