镜铁山矿多级机战通风系统改造研究.pdf

Serial No. 412 October. 2003 矿 业 快 报 EXPRESS INATION OF MINING INDUST RY 总 第412期 2003年 10月第 10 期 陈立德, 酒泉钢铁 集团 公司镜铁山矿, 工程师, 735100 甘 肃省嘉峪关市。 镜铁山矿多级机站通风系统改造研究 陈立德 镜铁山矿 摘 要 论述了镜铁山矿多级机站通风系统存在的问题, 提出通风系统的改造方案, 经测 算, 改造后的通风技术指标有明显提高, 经济效益、 社会效益显著。 关键词 镜铁山; 通风系统; 改造 中图分类号 T D724 文献标识码 B 文章编号 1009-5683 2003 10-0026-02 1 概述 1. 1 通风系统概况 目前酒钢镜铁山矿桦树沟矿区 I 矿体多级机 站通风系统是为了满足 I 矿体2 655m与2 730m 水平矿体之间采准、 采矿等生产需要而由武汉环 保设计院设计的, 该系统采用混合式的通风方式, 即进风井布置在2 655m水平的两翼, 该水平设进 风平巷, 总回风井布置在2 715m水平的两翼, 矿 体中间布置了向采场供风的 5 条风井, 系统运行 时, 由进风井吸入新鲜风, 经进风井送入各工作 面, 污风由2 715m水平东、 西回风井排出地表。 1. 2 通风系统存在的主要问题 1 安装位置不合理。由于设计时对该矿的 生产工艺流程和地质状况考虑不周, 特别是将该 通风系统的 11 台风机 除 I 级机站 4 台风机外 及设施全部布置在采场内, 处在爆破冲击波与地 震波影响范围内, 受采矿、 采准等作业的影响特别 大, 并随着采场的推进和调整, 这种影响会愈来愈 大, 同时由于风机及其他配套设施置于采场内, 造 成系统运行维护成本相应增加。 2 增大了维修工作量及维修成本。按照原 设计要求, 当采矿作业推进到一定程度时, 必须要 拆除该水平的风机, 以便安装到下一个采准作业 水平。风机如此频繁的移动、 拆装, 必然要消耗大 量的安装成本, 这其中包括硐室掘进、 风机运装 等; 另一方面, 每一次移动、 拆装风机, 既增大了维 护的难度, 又降低了通风系统的有效利用率, 这对 于全矿的安全生产也是不利的。 3 要保证该通风系统对 I 矿体2 655m水平 以上的通风, 必须要考虑目前 I 矿体的采矿实际 及其推进速度, 特别是该通风系统的两条回风井 均布置在2 715m水平, 当采矿降至2 715m水平东 部作业时, 东部回风系统就会受到严重影响, 甚至 瘫痪, 因而就要考虑利用西部回风井提高回风率 的问题。 4 1999 年 8 月份, I 矿体通风系统工程交 工时, 设计单位武汉环保研究院向镜铁山矿提交 了系统试运行时的有关参数 2 655m水平总进 风 Qj 为246. 88m 3/ s, 2 715m水平总回风 Qh 为 118. 02m 3/ s, 系统的总有效风量率 为76. 87。 随着 I 矿体生产水平的下降, 特别是 I、 II 矿 体在东部的逐步闭合和2 700m水平开拓巷道的 掘进已基本形成进回风系统, 各水平溜井等漏风、 串风严重, 造成系统的有效风量率也有所降低, 部 份 II 级机站的风机甚至失去了作用。 2 采取对策 2. 1 通风系统改造 针对目前现状, 必须对通风系统进行改造, 其 改造的总体思路是 充分利用现有通风设施及其 通风巷道, 继续发挥多级机站的优点, 以提高系统 运行效率和有效风量率为目的。 1 改造方案。通过对通风容易和困难时期 系统参数的测定, 并综合多级机站通风的优点, 根 据采场的实际状况, 初步确定, 把采场内所处各水 平的 II 级机站的风机拆除, 直接移至2 655m水平 进风平巷内的各进风井口联络道进行安装, 相应 各控制设施也应就近安装, 保留 III 级机站的 4 台 风 机, 等 采矿推 进到 一定 程度, 可以 将处 于 2 715m水平东沿脉的 3、 4风机拆除, 重新选点 安装, 如果该风机安装困难时, 可以根据实际情 况, 对2 715m水平西部回风平巷的III 级机站1 、 2风机重新进行选型 主要是选用大功率风机 , 26 采用采场单翼回风的方式, 以便达到预定的通风 效果。 2 风机调整之后, 为解决向生产水平按需 供风的要求, 在各生产水平的进风井联络道内设 置简易的风阻调节装置, 采取增阻调节的方式来 达到按需供风的目的。 3 在改造方案中, 将根据 I 矿体采场实际 状况及时设置密闭, 防止由于溜井、 斜坡道而造成 系统有效风量率降低情况的出现, 同时要求生产 主管部门在上水平采完, 要及时安排对降段水平 的溜井、 进风井等进行封闭和密闭, 防止不必要的 漏风。 4 微机监控。 做到通风系统的实时监控, 确 保系统运行正常。 2. 2 通风系统方案的可行性分析 由于镜铁山矿位于祁连山深处, 矿区平均海 拔在2 640m以上, 属大陆性干寒气候, 矿井深部 与平硐入口侧的温度差随四季变化较大, 其温差 的绝对值最高可达40 ℃以上。 因而自然通风对该 矿通风系统的影响较大, 冬夏风流反向, 愈冷、 愈 热其自然风压愈大, 春秋两季自然风压基本为零。 利用这一特点, 并坚持测试了 4 个季节的自然风 压作为调节通风系统和加强管理的一个重要依 据。但在确定本次改造方案时, 选定在春季 4 月 底 的实测数据来解算通风网络的有关参数, 将其 作为改造方案的一个理论依据, 从而确保系统改 造成功。 解算通风网络参数的网路特性方程式为 H RQ 2 . 计算网路风阻公式 R LU/ S3, 式中, 、 U、 L、 S 分别指通风巷道的风阻系数、 周 长、 长度、 断面 。 对于通风巷道井巷摩擦阻力系数 , 可以根 据 I 矿体巷道断面的设计、 施工情况, 以及有关技 术要求, 并参照有关资料, 选择适合该矿 I 矿体的 经验数据作为计算的依据。 经测算在目前系统正常运行的情况下, 其系 统 的 有 关 参 数 2 655m 水 平 总 进 风 Qj 为 246. 88m 3/ s, 2 715m 水 平 总 回 风Qh为 93. 61m 3/ s, 2 730m 水 平 有 效 风 量 Qe1 为 61. 54m 3/ s, 2 715m 水 平 有 效 风 量 Qe2 为 107. 81m 3/ s。 由此可以得出目前该系统的总有效风量率 为 68. 6 。 通过解算, 发现2 715m水平的总 回风由交工时设计单位提供的118. 02m 3/ s, 降为 目前的93. 61m 3/ s, 总有效风量率 由76. 87 降 为68. 6, 经过分析认为主要原因是由于生产水 平的下降, 造成一定的漏风及部分污风由爆堆或 山坡透口排出矿坑, 特别是2 715m水平东部部分 风机已逐步失去作用, 而2 730～2 715m水平的回 风井有所塌陷, 使回风不畅, 从而使有效风量率不 高。 因而改造时, 只要采取有效的措施, 防止漏风, 做到回风系统畅通, 就完全能达到该矿体通风的 有关要求和需要。 根据 K 系列风机的特性曲线, 选用该型号的 55kW 风机分别安置在该水平的 3进风井与 2 进风井的进风联络道, 1、 5的进风井联络道设 置同系列的 22kW 风机 可利用现有设备 , 4进 风井联络道设置 37kW 风机。 同时由 K 系列风机 的特性曲线图和表 1 的风阻等参数, 运行网络特 性方程式, 初步模拟计算出改造方案的系统参数 2 655m水平总进风 Qj 为246. 88m 3/ s, 2 715m水 平总回风 Qh 为115. 50m 3/ s, 2 730m水平有效风 量 Qe1 为80. 56m 3/ s, 2 715m水平有效风量 Qe2 为118. 00m3/ s。 因而该方案的有效风量率为 80. 40。 2. 3 改造前后的技术指标对比 见表 1 表 1 通风技术指标及参数变化对比表 总进风/m3s- 1 改前改后 总回风/m3s- 1 改前改后 总有效风量率/ 改前改后 粉尘浓度变化 沿脉 /mgm- 3 改前改后 工作面炮烟排出时间/ h 改前改后 246. 88246. 8893. 61115. 5068. 680. 40 14 1031. 5 从表 1 参数指标可以看出, 虽然2 655m水平 的总进风没有发生变化, 但改造方案中系统的有 效风量率却比现有系统的有效风量率提高了 11. 8 , 由于以上参数指标均比现有参数指标都 有所提高, 说明该方案是完全可行的。 这是因为矿 井通风系统的有效风量率是衡量该矿井通风系统 最基本也是最重要的一个参数, 因而矿井通风有 效风量率的提高完全可以达到矿山安全生产的有 关指标要求。经过初步计算, 该系统改造后其风 量、 风压等指标基本能够满足 I 矿体通风的要求。 并且随着采矿水平的下降, 系统风阻也会随之降 低, 通风效果也会更好。 27 陈立德 镜铁山矿多级机站通风系统改造研究 2003 年 10 月第10 期 Serial No. 412 October. 2003 矿 业 快 报 EXPRESS INATION OF MINING INDUST RY 总 第412期 2003年 10月第 10 期 应用技术 平硐溜井开拓法在李珍铁矿的应用 王 军 李珍矿业公司 摘 要 介绍了平硐溜井开拓法在李珍铁矿区的应用实践, 对该开拓法进行了评价。 关键词 李珍铁矿区; 平硐溜井开拓法; 技术特征 中图分类号 T D853. 18 文献标识码 B 文章编号 1009-5683 2003 10-0028-02 1 前言 安阳钢铁集团李珍矿业公司 1958 年建矿, 1962 年投产。 铁矿区位于太行山东麓边缘低山丘 陵区, 区内所属铁矿床均为矽卡岩型磁铁矿床, 主 要有李珍、 东山、 犬沟、 窟窿脑、 黄岭子、 武祖洞和 石塘等 7 个矿床。根据 1958 年的设计, 矿山规模 为铁矿石 100 万 t/ a, 石灰石矿 86 万 t/ a, 其中李 珍矿床铁矿石 50 万 t/ a, 石灰石矿 86 万 t/ a; 东 山 矿 铁 矿石 15 万 t/ a, 窟 窿 脑矿 铁 矿 石 20 万 t/ a, 黄岭子矿铁矿石 15 万 t/ a。 此后, 又进行 了部分修改设计及后续矿体的单体设计。实际生 产中, 李珍、 窟窿脑、 黄岭子和武祖洞 4 个矿床为 露天开采, 犬沟矿床 260m 水平以上为露天开采, 260m 水平以下转为地下开采, 东山和东山南矿 床为地下开采, 石塘、 犬沟南和黄岭子南由地方办 证开采。为提高输出矿石品位以满足冶炼需要, 1970 年建成年处理原矿 80 万 t 的磁选厂。截止 2001 年底, 共采出铁矿石1 455. 39万 t, 生产铁精 矿690. 41万 t。 李珍铁矿区的开拓系统从第一阶段设计时就 王 军, 李珍矿业公司, 工程师, 455141 河南省安阳县铜冶 镇。 3 结论 3. 1 经济效益、 社会效益计算与分析 1 按设计要求, 在正常情况下 II 级、 III 级 站的每台风机拆除、 安装的费用应不低于 2 万元, 从2 655～2 715m水平仍有 3 个水平要进行拆装, 至少需 60 万元, 而此次改造费用应不高于 40 万 元, 同时从通风实际状况来看, 共有近3 000m电 缆及 11 台套通风设施布置在采场内, 系统维护成 本也比较大, 按这一年来的成本消耗情况来看, 在 改造后, 每年至少应节余 3 万元左右, 如按 10a 的 服务年限来算, 其直接经济效益在 60 万元以上, 并且服务年限越长, 其经济效益越可观。 2 通风系统改造后, 系统正常运行, 改善了 系统的运行状况, 提高了通风效果和有效风量率, 极大的改善了职工的作业环境, 提高了作业效率。 3. 2 优化完善多级机站通风系统 1 研究利用变频调速技术来调节通风系统 的网络特性参数, 达到通风系统便于调节的目的。 针对该矿通风系统的实际状况, 并结合通风容易 和困难时期的系统参数变化情况或适应采场大爆 破加强通风的有关要求, 拟在 I、 II 级机站的风机 的电控设施上加装变频调速的装置, 根据系统参 数的变化情况, 来实时地对系统进行调节, 达到节 能降耗的目的。 2 加强和完善采场通风实时调节系统, 对 于多级机站通风而言显得更为重要。随着科技的 发展, 企业信息化程度的提高, 采场通风系统调节 就要步入一个科学的轨道, 特别是目前矿山正在 利用以太网的技术筹建生产调度指挥系统, 并将 该调节系统纳入规划之中。 利用信息反馈, 发挥多 级机站通风的优势, 完善采场通风系统的实时调 节。 综上所述, 改造桦树沟矿 I 矿体通风系统的 方案 , 既考虑了目前该矿由于安全生产所要达到 的通风要求, 又以通风理论为根据, 完全能够满足 技术要求。 收稿日期 2003-08- 28 28