排风侧分区多级站通风系统的应用实践.pdf

排风侧分区多级机站通风系统的应用实践* 王波 1, 陈宝智1, 陈喜山2, 董金魁3 1. 东北大学, 辽宁 沈阳110004; 2. 青岛理工大学, 山东 青岛266033; 3. 山东黄金矿业股份有限公司 新城金矿, 山东 莱州261438 摘要 结合新城金矿的具体情况, 研究应用了以回风侧为主的多级机战通风系统模式; 在该矿的通风系统改造中, 建立起了完 善的回风侧多级机站通风系统, 彻底改善了井下通风状况, 使矿山的生产能力得到大幅提高, 取得了令人满意的效果。 关键词 通风系统; 模式; 回风侧; 多级机站 中图分类号 TD724. 3 文献标识码 A 文章编号 10052518 2008 04006204 多级机站通风系统技术具有井下压力梯度小, 漏 风少, 节能显著等优点, 一经应用便具有了强大的生 命力。 20多年来, 多级机站通风系统技术在我国金 属矿山的通风系统改造中得到了广泛的应用 [ 1, 2], 为 矿山节能、 通风安全、 提高通风效益等方面做出了积 极的贡献。 根据多级机站通风系统中入、 排风井的布置形式 和机站的安装地点的不同, 基本上可分为两种类型。 一种是具有独立入、 回风井巷, 入风侧设置若干级机 站压入式供风, 回风侧设置若干级机站抽出式排风的 多级机站通风系统 [ 1, 3], 另一种是没有独立的入风井 巷、 只有独立的排风井巷、 只在回风侧布置若干级机 站的多级机站通风系统 [ 4 , 5]。前者适用于矿体较规 整、 具有独立入排风井巷的新建矿山, 后者适用于矿 体不规整、 无独立入风井巷且开采多年的老矿山。 新城金矿是一个机械化程度很高的黄金地下开采 矿山, 现已开采多年。通风系统采用了矿体一侧入风, 另一侧排风的单翼对角式通风系统方式。随着采矿工 作面的不断延深和产量的不断扩大, 通风路线逐步延 长, 阻力增大, 井下负压梯度增大, 风流难以控制, 漏风 严重、 风量严重不足、 作业面温度升高、 柴油尾气污染 严重等问题逐步显现出来, 严重影响到矿山的生产。 针对新城金矿通风系统存在的问题, 在详细调查 研究的基础上, 对其开展了回风侧多级机站通风系统 的应用研究, 建立起了以回风测为主的多井入风可调、 出风井换向的两翼分区多级机站通风系统, 大幅度降 低了能耗, 增大了风量, 取得了十分理想的通风效果。 1 排风侧分区多级机站通风系统的应用 1 . 1原通风系统概况及存在的问题 新城金矿原通风系统是一个典型的一翼入风、 另 一翼排风的单翼对角式通风系统。设计全矿所需的 新鲜风流均通过矿体北端的北风井进入, 经各作业阶 段进入采场, 清洗采场工作面后的污风在安装新南风 井中四台风机 其中两台设在井口, 两台分别串联于 - 280m阶段和 - 430m 阶段 和旧南风井的立式辅扇 的共同作用下排至地表。原通风系统的结构见图 1 。 通风系统共安装了 5台风机, 总装机容量为 575kw。 矿山采用下盘斜坡道和竖井联合开拓方式, 矿体 厚度7 . 5m 时采用机械化盘区上向分层充填法开 采; 厚度在 3 5m 之间时采用机械化进路充填法开 采; 厚度 3m 时采用机械化倾斜分层充填法开采。 由于矿山生产能力大、 效率高, 阶段下降速度快。随 着作业中段的不断延伸, 通风距离的增大, 矿井通风 系统已难以满足矿山生产的要求, 主要表现下以下几 个方面。 1 矿井断面小、 风路长、 阻力大、 风量不足。北 风井已经下降到了 - 630m中段, 主斜坡道已达到5 000 余 m。由于风路长、 断面小 不足 10 m 2 、 阻力大, 设在 - 430m以上的 5台风机难以直接作用到深部, 致使深 部风量明显不足。尤其在夏季自然风压反向时, 深部 通风更加困难, 柴油无轨设备排放的尾气难以有效地 扩散和排出, 有害物质严重超标、 污染严重。 第 16卷 第 4期 2008年 8月 GOLD SCIENCE AND TECHNOLOGY Vo. l 16 No4 Aug. 2008 * 收稿日期 20080622; 修订日期 20080704. 作者简介 王波 1967, 男, 高级工程师, 在读博士, 长期从事矿山安全管理和矿山安全技术工作 图 1 原通风系统示意图 2 井下负压过大, 极易造成漏风。随着开采深 度的不断增加, 风路的不断延长, 在南翼多台风机的 作用下, 井下压力梯度过大, 多个中段同时开采作业, 密闭困难, 漏风实难控制。 自上而下多中段开采, 全面开花, 几乎是老矿山 常见的问题, 有时甚至给矿井通风工作带来难以克服 的困难。 3 井下风流分布不均匀, 有效风量率低。由于 回风侧的负压梯度过大, 造成靠近主扇浅部的采场和 阶段通过的风量大于实际需风量; 远离主扇深部的采 场和阶段通过的风量小于实际需风量, 有效风量率 低, 使本来就不能满足要求的风量更加捉襟见肘, 部 分工作面温度升高。 4 主井冬季冻井严重, 斜坡道尾气难以扩散。 原系统设计的初衷是将主井和斜坡道独立出来, 保持 不出不进状态。但实际运行过程中, 由于北风井断面 积 不足 10 m 2 限制, 入风量满足不了矿山生产规模 不断扩大的需要, 因此, 不得不从主井和斜坡道入风。 最终, 导致了主井大量入风, 冬季竖井冻井和斜坡道 结冰现象频频发生, 严重影响矿山生产。 如上所述, 随着矿井的不断延深和采矿工作面的 不集中, 继续采用单翼集中排风系统必将出现井下污 风串联、 风流难以调节、 漏风难以控制、 有效风量低、 能量消耗大等一系列难以解决的问题。 多级机站通风技术以其漏风小、 有效风量率高、 能量消耗小、 机动灵活等优点得到了广泛的应用。因 此, 采用多级机站通风技术将是解决新城金矿井下通 风困难的有效技术途径。 2 . 2多级机站通风系统方案与设计 如上所述, 通常多级机站通风系统分为两种基本 模式。一种是既有入风侧机站又有回风侧机站的多 级机站通风系统模式; 另一种是没有入风侧机站只有 63 王波, 等 排风侧分区多级机站通风系统的应用实践 回风侧机站的多级机站通风系统模式。针对新城金 矿一直采用单翼对角式通风系统存在的上述问题, 为 了增大矿井排风断面积, 增大井下风量适应日益扩大 的产量, 总结了三山岛金矿的成功经验, 选用了充分 利用矿体中部的一切可利用的通道入风, 以南、 北风 井共同回风增大通风断面积的两翼分区排风侧三级 机站的通风系统模式。新鲜风流从位于矿体中部的 主斜井、 副斜井、 旧南风井、 斜坡道和主井 采取净化 措施 进入井下各个用风中段和用风分段, 南、 北分 风清洗各类作业面后的污风经下盘错层布置的专用 排风巷排至南北风井中, 再通过南北风井排至地面。 其通风系统布置形式如图 2所示。 图 2新通风系统示意图 级机站布置于采场与上一阶段错层布置的下 盘专用回风道内, 负责克服采场的通风阻力, 从下一 阶段或采矿分段向采场引入新鲜风流, 清洗采场工作 面后排至上一阶段专用排风道内, 保证采矿作业面的 新风供应。由于 级机站是视采场的实际需要灵活 布置的, 图中没有标出确切位置。 ∀级机站布置于回风阶段南北两端的回风联络 道内, 负责克服入风井巷和阶段巷道的通风阻力, 排 除本阶段由于掘进、 采矿、 出矿等作业产生的炮烟、 粉 尘、 柴油尾气, 保证各阶段的新风供应; 64 Wang Bo, et al Using and Study ofMultistages Ventilation System in ExhaustSection 级机站布置于 - 280 m阶段南、 北风井之中, 负责 克服南、 北风井的排风阻力,将全矿的污风排至地表。 为了保证所建立起的回风侧多级机站通风系统 达到最佳效果, 在系统建立过程中采取了以下创新技 术措施。 1 利用一切可以利用的废旧井巷实现多井进 风, 降 低通风 阻力。根 据这 一原则 系统 利用 了 - 205m阶段以上的主斜井、 副斜井、 旧南风井与斜坡 道和竖井 净化后辅助进风 共同形成入风系统, 增 大矿井入风量。 2 采用入、 排风井换向技术, 防止北风井的排 风污染。由于系统改造后, 原位于行政办公区的北入 风井将成为出风井, 所以有可能造成一定的排风污染 和视觉污染。为了解决这一问题, 采用了北风井与副 斜井换向的技术, 使处于行政办公区内的北风井仍然 为进风状态, 使处于厂区中部副斜井为出风状态。这 一技术的运用既增大了系统的排风断面积, 大大降低 了通风能耗, 又解决了排风污染问题, 实现了双赢。 3 多井入风可调, 解决冬季主井冻井和斜坡道 上部结冰的问题。由于利用起了 - 205m以上闲置不 用的主斜井、 副斜井和旧南风井作为进风井, 使 - 205m以上入风断面积增大了数倍。因此, 冬季可 以灵活设阻控制主井和斜坡道的入风量, 防止结冰, 同时也不影响井下的入风量。 4 下盘立面错层式阶段通风网络, 避免了污风 串联。由于原系统上盘破碎地压活动频繁, 专用排风 巷无法维护, 因此在通风系统改造中采用了下盘立面 错层式中段通风网络形式。这样既避免了地压的威 胁, 又避免了污风串联, 同时又可以灵活调整阶段运 输巷的供风量 图 3。 图 3立面错层式阶段段通风网络 5 多井排风增大排风断面积, 降低矿井通风总 阻力。由于将原有的单翼对角式通风系统改造为两 翼对角排风的形式, 使得原有 10m 2左右的排风断面 积扩大了一倍 即 20m 2左右 , 同时减少了风流通过 的距离, 大大降低了矿井通风阻力, 增加了风量。 采取了上述创新技术措施后, 不仅矿井通风现状 得到了侧彻底的改善, 而且解决了原通风系统存在的 冬季冻井、 地表风机噪声污染年年被罚款等难以解决 的问题。 3排风侧分区多级机站通风系统的运 行效果 新城金矿的入风可调出风换向式排风侧分区多 级机站通风系统建立后, 对其进行了必要的调试和测 定。测定结果表明, 全系统的有效风量率大大的提 高, 达到了 80 ; 在系统的总装机容量 544kw 小于 原系统装机容量 575kw的情况下, 总风量由原系统 夏季的 100m 3 /s左右增加到了 160m 3 /s左右; 主要机 站风机的运行效率达到了 70 以上; 井下所有作业 地点的温度均在 27∃ 之下; 与原系统相比节电率达 到了 64 . 3 , 每年节省电费 400万元; 通风系统的综 合技术指标达到了 0 . 85以上; 当年投资回报率达到 了 16元 /元, 取得了明显的低投入高产出的效果。 新通风系统建立以后, 井下环境大为改观, 为矿 山大幅度提高生产能力创造了基础条件。在原系统 的基础上, 为了提高矿石产量, 井下相继增加了近三 分之一的柴、 汽油无轨设备, 通风系统运行效果仍然 远远好于原通风系统。由于新通风系统改善了井下 作业环境、 提高了劳动生产率, 使 2007年矿山矿石的 年产量从 2006年的不足 50万 t/y猛增到 66万 t/y。 今年随着生产任务有所增加有望突破 100万 t/y。 参考文献 [ 1] 王英敏. 矿井空气动力学与矿井通风系统 [M ]. 北京 冶 金工业出版社, 1994 327- 352. [ 2] 陈喜山, 梁晓春. 金属矿山井下通风技术的新进展 [ J]. 金 属矿山, 2002, 9 55- 57. [ 3] 董振民, 蔡顺塑. 多级机站通风系统改造 [ J]. 能源技术, 1996, 4 28- 31. [ 4] 陈喜山, 张相军. 回风侧分区多级机站通风系统应用研究 [ J]. 中国矿业, 2000, 9 4 91- 95. [ 5] 王波, 陈宝智, 陈喜山, 等. 回风侧多级机站通风的建立和 混合式阶段通风网络的应用 [ J]. 黄金, 2006, 27 4 22- 24. 下转第 69页 65 王波, 等 排风侧分区多级机站通风系统的应用实践 Noncemented Filling ContinuousM ining Technology in XinhuiGold Deposit BAI Fuxin, ZHANG Yonglin, ZHANG B in Shandong Gold Group Co. , Ltd. Pingdu Gold Ltd andX inhui Gold, P ingdu 266748 , Shandong, China Abstract By using externalpulsem ining preparation , continuous stoping, short hole bringingdown , tracklessoutm ine and tailings filling etc integrated technology,assisted by sand bags partition wal,l roof monitoring etc m atching process, continuousm ining achieves the safe , highly efficien, t low loss, low cost m ining of difficultto m ine complex orebody. There is some significance for reference and direction on si m ilarm ine . Key words Continuousm ining technology; X inhui gold deposi; t Noncemented filling 上接第 65页 Using and Study ofM ultistagesVentilation System in Exhaust Section WANG Bo 1, CHEN Baozhi1, CHEN X ishan2, GAO Chengqin3 1 . Northeastem University, Shenyang110004 , Liaoning, China; 2 . QingdaoT echnical University, Qingdao 266033 , Shandong, China; 3 . Sanshandao Gold M ine, Laizhou261442 , Shandong, China Abstract A multistages ventilation system model in exhaust section is studied and used combining w ith the actual condition of the Xincheng GoldM ine ,and a perfect ventilation system is founded up . The results using themodel are satisfactory. Key words Ventilation system; Mode; l Exhaust section ; Multistage 69 白复锌, 等 鑫汇金矿的非胶结充填连续采矿技术