多级机站通风系统在冬瓜山铜矿的实践应用.pdf

SerialNo . 477 January . 2009 现 代 矿 业 MORDEN M I NI NG 总 第 477期 2009年 1月第 1期 董世华 1965- , 工程师, 部长, 244021安徽省铜陵市。 多级机站通风系统在冬瓜山铜矿的实践应用 董世华 铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿 摘 要 介绍了冬瓜山铜矿床矿体赋存条件, 冬瓜山铜矿属于深井、 高温矿床, 论述了通风的要 求比较高, 对通风系统多级机站运行中存在的问题及解决途径, 较好地解决了井下通风难题, 同时 也积累了一些经验与教训, 供同类矿山借鉴。 关键词 多级机站; 通风降温; 实践应用 中图分类号 TD727 . 2 文献标识码 B 文章编号 10095683 2009 01 0113 02 1 概 述 多级机站通风技术是在 20世纪 80年代初由我 国通风学者借鉴瑞典基鲁纳铁矿的经验, 并结合我 国地下矿山的特点, 研究出的一种全新的通风技术, 经历了 30余年的发展, 理论上已经相对成熟。 冬瓜山铜矿与马鞍山矿山研究院合作, 针对该 矿深井、 高温、 高硫以及大规模高强度开采的特点, 2005年对原设计通风系统进行了优化设计。研究 了大风量 600m 3 / s多级机站通风技术在深井高温 复杂难采矿床的优化和应用技术, 并成功地建立起 满足冬瓜山铜矿深井开采通风降温要求的多级机站 通风系统, 优化设计了进、 回风机站和主要进风巷, 并统一选用 K系列型号矿用节能风机, 较好地解决 了深井高温金属矿床开采的通风降温难题。经 3a 多来运行实践, 效果良好。 2 矿山开采简介 2 . 1 矿体赋存条件 冬瓜山铜矿床位于安徽省铜陵市狮子山区内, 属于铜陵有色 集团 公司主要生产矿山之一。冬 瓜山铜矿的深部矿体, 1 矿体是该矿床的主矿体, 其 储量占总储量的 98 , 矿体埋藏较深, 在 - 690 - 1007m, 水平走向长度 1 810m, 最大宽 882m, 最小 宽 204m, 矿体厚度 30 50m。 冬瓜山铜矿床是我国有色金属矿山首例埋藏深 度超过千米且矿体均赋存于热害区的特大型高硫铜 矿床。矿区年平均气温 16 . 2 , 夏季年平均气温 27. 4 , 极端气温高达 40 . 2 。冬瓜山铜矿特殊的 开采条件 深井、 高温、 高硫矿床 决定了设计的井 下通风系统除了要满足向井下供给足够的新鲜风 流、 有效地排出炮烟和粉尘外, 还要排出井下各种热 源放出的热量, 从而保证井下采矿生产达到安全规 程的要求, 为井下作业人员创造一个比较安全、 舒适 的作业环境, 以确保冬瓜山铜矿能够顺利生产。 2 . 2 开拓系统 冬瓜 山 铜 矿 床 的 开 拓 系 统 包 括 冬 主 井 5 . 6m 、 冬副井 6 . 5m 、 专用进风井 6. 9m 、 冬辅助井 4 . 5m 、 大团山副井 5 . 6m 及冬瓜山 专用回风井 7 . 4m 等共六条竖井以及主斜坡道 - 670 - 875m 和 - 875m 主运输水平的环形运 输巷, 采区包括 - 670 、 - 730 、 - 790、 - 850m 中段和 - 875m运输水平, 各中段之间通过斜坡道联络。 2 . 3 采矿方法 根据矿体赋存条件, 采用大直径垂直深孔落矿 以及上向中深孔落矿的阶段空场嗣后充填的采矿方 法, 设计年产量 330万 t 。根据攻关项目 深井高温 高应力矿床采矿方法研究 的阶段性研究成果, 冬 瓜山铜矿床沿走向划分盘区, 宽度 100m, 盘区长度 为矿体水平厚度。盘区之间暂留隔离矿柱 宽 18m, 采场方向沿矿体走向长 78m尾砂充填采场 或 82m 胶结充填采场 , 宽 18m, 采用 隔一采一 的回采顺序, 即先采矿房, 回采结束后用胶结充填, 再采矿柱, 回采结束后用尾砂充填。 3 通风系统简介 冬瓜山铜矿设计的多级机站方式为侧翼对角式 通风系统, 共三级机站, 即进风段、 采区 需风段 和 回风段各设一级, 进风段和回风段均为有风墙机站。 新鲜风流主要由副井和进风井进入, 回风井回风, 同 时辅助井也承担部分进风, 矿井总风量 600m 3 /s 。 由于夏季气温较高, 利用上部大团山旧巷道对部分 进风风流进行预冷。 113 4 多级机站运行中存在的问题及解决方法 4 . 1 存在问题 1盘区第二级有风墙机站无法实现。在采场 内部, 放炮所产生的冲击波会破坏风墙, 因而在盘区 采场附近设置的有风墙机站经常损害, 难以维护。 2原设计风机不能满足风量要求。通常情况 下, 井下机站都存在漏风现象 在机站风墙两侧由 于风机运行而形成风压差, 通过风墙和检查门缝隙 造成部分循环风 , 即风机风量不等于巷道内流过 的风量, 后者少于前者, 一般机站的漏风系数可取 10 其大小取决于机站密闭墙和墙上检查门的密 闭性能 , 原设计方案选取的所有风机风量均等于 它所安装巷道的需要风量, 按原设计选取的风机满 足不了实际需要的总风量。 3风机型号太多。原设计方案所选择的冬瓜 山通风系统的风机型号太杂, 有 15种之多, 给通风 系统的管理、 维护及检修工作造成困难, 同时风机备 品备件多。 4风机管理困难。多级机站风机分布的中段 多, 数量多, 且多处在平常工作人员不到达的区域, 仅靠人工进行管理, 劳动强度大, 管理人员多, 不能 做到及时开停, 可靠性低。 5主井、 辅助井回风。原设计通风方案中, 两 个提升井筒回风, 将影响井口的电器设施, 不符合安 全规程要求, 存在严重的安全隐患。 4 . 2 解决途径 1仍采用多级机站形式, 将原方案中第二级 有风墙机站改为无风墙设计, 原设计的需风段机站 所克服的井巷阻力由回风段机站加以克服。 采区机站只负责引风、 调节风作用。 2根据冬瓜山采掘生产计划, 研究满足井下 通风降温要求的合理通风参数, 重新确定矿井总风 量。在模拟解算的基础上, 重新选择合适的风机。 3原通风方案选择的风机型号不一致, 鉴于 进风机站已按原方案订购风机, 进风段风机不作改 变, 优选回风机站风机, 统一风机型号。 4对多级机站远程监控项目进行研究, 委托 马鞍山矿山研究院建成多级机站远程监视控制系 统。能够在计算机上直接控制主要进、 回风机站的 开停、 转速, 以及监测风量等。 5通过计算机模拟解算, 调小进风机站风机 叶片角, 降低风机的压力, 使主井基本不进、 出风; 辅 助井各中段石门均设置密闭以防止井筒出风。 5 通风系统效果 冬瓜山多级机站通风系统经过优化, 形成在专 用进风井 5个进风中段分别设置 1个进风机站、 3 条系统回风巷道, 各设置 1个回风机站共计 22台 K 系列系统节能风机的系统模式, 实施后效果显著。 1矿井总风量达到 600m 3 /s以上, 能够满足 通风降温需要。污风全部由回风井排出, 进风井各 中段石门设置进风机站主要进风, 其余各井筒少量 进风。 2系统装机容量从 4 935k W降低到 3 110k W, 降低装机容量 37, 节能效果明显, 通风系统风机 平均效率 91 , 系统有效风量率 82 。 3原二级机站从采区移到 - 790 、- 850m 总 回风巷, 避免了采场爆破冲击波的破坏, 并方便维 护、 管理。 4 - 790 、- 850m 总回风机站统一选取同型 号轴流节能风机, 采用两两串并联方式设计, 避免了 由于风机型号太多而带来的日常管理繁琐问题。 5对系统进回风机站及 - 850 、 - 875m 进回 风巷进行了优化设计, 使 - 790 、 - 850m 3条总回风 巷所担负的通风阻力基本均衡, 同时降低机站局部 阻力 20 , 并节约进风机站工程量 1 152m 3。 建立了通风计算机远程集中监控系统, 可根据 井下生产情况的变化对通风系统的运行状况进行调 节。但由于还没有对矿井需风情况进行细致、 系统 的分析, 主要回风机站一直满负荷运转, 建立的监控 系统还没有发挥最大的作用, 相信经研究后, 能以更 低的通风能耗运行。 6 结 论 冬瓜山铜矿自 2005年应用多级机站通风系统 优化设计以来, 节省工程和设备费用 1 200多万元, 年节省通风能耗 900万元以上, 显著地改善了井下 生产环境, 减少一线生产工人矽肺病发病率和炮烟 中毒等事故, 大大降低了井下通风系统的投资和运 行费用, 提高了劳动生产率, 具有显著的社会效益和 经济效益。 目前, 我国已有数十所金属矿山的开采深度超 过 600m, 而且今后数量还会增多, 而深井开采中遇 到的高温高湿和通风困难等问题都会显现出来, 因 此, 本项研究成果具有广泛的推广应用前景。 参 考 文 献 [ 1] 王英敏. 矿内空气动力学与矿井通风系统 [ M ]. 北京 冶金工 业出版社, 1994 . [ 2] 王英敏. 矿井通风与防尘 [M ]. 北京 冶金工业出版社, 1993. 收稿日期 2008 1103 114 总第 477期 现代矿业 2009年 1月第 1期