八十年代金属矿井通风技术的发展.pdf

八十年代金属矿井通风技术的发展 冶金部 马鞍山扩山研究院 程厉生 我国金属 矿井 通风技术进入八十年代 以后 , 以节约能耗为中心有了比较快的发 展 , 取得的主要成就有 高效节 能风 机的 研 制与推广 多级机站通风系统新技术的 面世 通风网路节绝改造技术的兴起以及 井下风流 调控技术与手段的完善等 这 些 新设备与新技木浏推广应用取得了显著的 经 济效益和社会效益 。 一 、 高效节能风机的研制与推广 过去在设计金属矿井通风系统时没有 适合于金属矿等积孔 的主扇可选 , 只得选 用煤矿或锅炉用自口 、 高压风机 , 因而主 扇运转后的实际工况效率普遍很低 , 只有 ∀ ∃ 一和旧主扇 , 在井 下风量有所提高的情况下 , 电耗由∀ ∀867 减到84 3 867 , 节电率为4 3 1肠 。 系 列高效节能风机经过 几年的推广 使用 , 据不完全 统计 , 到122年已在全国 四百多个矿 井应用 了约。 。。多台 , 累计节 约电耗已超过∀ 。亿67 /系列立式风机已由山东 汕博 风机厂生产 。 1∗ 回风水平 。 最后 经安设在 一 1 ∗≅回 风巷内的Α Β级机站将污风经东南风井排出 地表 。 二 、 矿井多 级机站可控式通风系统新 技术的开发 我国金属矿井通风系统过去多数设计 采用的是由安装在地表的主扇 进行抽 出式 通风 。 这种主扇通风系统普遍存在着漏风 大 、 有效风量率低 风流可控性差 、 风量 不易调节 , 井下需风点供风不足 、 作业环 境差 、 主扇的工况效率低 、 通风能耗高等 问题 。 特别是 用崩落法开采的矿井或 由露 天开采转入井下开采的矿 井 , 通过采空 区 的大量漏风很难控制 。 上述一些问题长时间来找不到很好的 解决办法 。 12∀年 , 马鞍山矿山研究院在 瑞典 基鲁纳铁矿可控式通风系统简单示意 图的启发下 , 首 先开展 “矿井多级站可控 式通风 系统 ” 的开发研究 。 1 2 年正式列 为冶金部的重大科研项目 , 1 2∗年∃1 2 年在上海梅山冶金公司铁矿北采区进 行了 多级机站 系统的工业试验 , 设计采用二级 压入 和二级抽 出的四级机站通风系统,见 图/ 。 新风主要 由副风进入 一 ∀ ≅ 运 输 水平 , 经设置在入风天井下方联络巷内的 Α级机站将新风压送至入风天井 内 。 在上 部三个回采分段, 一 ≅≅ 、 一11 ∀ 和一 1∀ /平巷的 入风与 回风侧分别设置1 1和 皿级机站 , 新风经1 1级机站压仪分段平巷 , 而污风由级机站经回风天井抽排至 一 ∗ ∃飞咖 梅山铁矿北采区多级机站通风系统示意图 设计中选用 了武汉鼓风机厂生产的新 型−9∗ 一1 1 型轴流风机 。 该种风机具有 低风压 、 大风量 、 高效率和低噪声等特 点 。 全系统共设置个 机站 , 配置∀ 台风 机 , 总容量为Χ ∗ 3 ∗67 。 经过半年的运行 , 获得以下技术经济 指标 1 、 系统有效风量率为4 ∀ , 肠 ∀ 、 系统风量合格率为1。 。 3 。肠 、 全系统风机平均效率为4 3 8肠 ∗ 、 全系统实耗功 率 为8∗ Δ67 , 较 之由东区主扇负担的实耗功率1∗Α 67可 降低电耗 ∗肠 。 试验表明 , 该项新 技术具有漏风少 、 有 效风量率高 、 风流可控性好 、 风机工况 效率高和能耗少等优点 , 井下风流基本上 能按需分配 , 因而能取得良好的环境和社 会效益 , 并有明显的经济 效益 。 此外 , 它 可人为控制井下压力状态 , 这对控制井下 空 区中氛及其子体或火区气体的逸 出以及 控制提升井的风流方 向的消除冬季井筒结 冰所造成的安全隐患是十分有利的 。 从12∗年起 , 昆明工学院 、 冶伞部安全 环 保研究院 、 东北工学院等单位亦相继对 多级机站通风系统进行研究和实践 , 该项 新技术现已在十几个冶金 3 有色和黄金矿 山得到推广应用 。 凡是采用多级机站系统 对原有主扇系统进行技术改造的矿山 , 均 取得显 著的经济与社会效益 。 随着它在推 广应用中所显示的突出优点 , 巳逐渐为设 计部门所认识和重视 , 近几年来几个部属 设计院在为国内几个大型地下矿山设 计通 风系统时已正式采用了多级机站新技术 3 三 、 矿井通风网路的节能技术改遭 矿井通风网路的节能技术改造 , 除了 采取降低井巷局部阻力措施外 , 从主要以 下两个方面入手 1 、 专用风道优化 风道优化的内容包含, /在一定的 支护型式条件下 , 确定最佳经济效果的风 道尺寸 ,∀ / 满足支承矿山压力的前提 下 , 确定经济效果最好的支护型式 。 矿井 总进风巷或 总回风井巷的通风阻力损失要 占全系统的8 肠、 肠 , 因此对 这些专用 的旧通风井巷 , 按风 道优化设计 进行 技术 改造在经 济上是 合算的 。 例 如马鞍山矿山 研究院在对马 钢桃冲 铁矿原 通风系统 进行 节能技术改造 时 , 对 原有的矿井总回风道 进行了优化设计 , 按计算的 经济断面扩帮 刷大 , 加上选用高效的−9型风机和采用 平吹式扩散器 , 改造后取得的综合经济效 益是明显的 , 风机总功率 由8 67降到 ∀ ∀≅67 , 节电率为8肠 3 风道的经济断面一般可用风速 来校 核 , 当风速为8∃ΔΕ Δ时 , 该风道 断面积 是较优的 总回风道的风 速 超 过 ≅Ε Δ 时 , 通风能耗将增加很多 , 在经济上是不 合理的 。 ∀ 、 多井口回风 对于抽出 式通风 系统的矿井 , 在进行 通风节能技术改造时 , 尽可能利用旧有井 巷或 补建少 量井巷工程以增加通往地 表的 回风风路 , 即改单翼对角为两翼对角或多 井口回风 。 它将大幅度减少回风段阻力和 节省通风能耗 。 在选择每条回风风路的风 机时 , 应 尽可能按回风段多风路的自然分 配风 量和克服 矿井阻力来选取风机 , 这样 能 获得最佳经济效果 。例 如 北京科技大学 在对河北金厂峪金矿的通风系统进行节能 技术改造时 , 利用部分旧井 巷和补打少量 工程 , 在 中部增加了一条回风风路 , 使原 有 的两翼对角式改成三个井口出风的回风系 统 。 选用三台 地1 风机替 换了两台 9;一地1 主扇 , 装机总功率由 6 7降 到18取5 , 在保持原有总风量的情况下 , 通风实耗电能 由∀48 67降到4 67 , 节电 率达4 1 3 了 , 取得了明显的经济效益 。 四 , 并下风流控制技术 1 、 无风墙辅扇 在井下某些 阻力不大的区段风量不足 时 , 往往在运输巷内安设无 风墙辅扇进行 补风以增加该区段的风量 。 过去多用局扇 作无风墙辅扇 , 虽能达到补风 作用 , 但能 耗较大 。 近几年来 , 已推广采用系列风 机作为无风墙 辅扇 , 虽然它 的直径大 , 出 口动压较局扇小 , 但风机风量大 , 故补风 量不小 , 且节约电耗 。 例如 , 马鞍山矿山 研究 院在解决山东河东金矿充填法采场通 风时 , 设计了在每个采场充填井上方设置 一 台∗ 一班4立卧两用风机,功率1 3 1 67/ , 现场在实施中将它均安设为 无风 墙 , 采场内补风量可达∗∃ Ε Δ 。 如 用 局扇补风 , 则至少用一台 3 Δ67局扇 , 功 矿井通风机装置性能测定数据 采集系统的研制 中国矿业大学张惠忱左树勋 一 、 概述 目前 , 在提高矿井通 风机装置运行效 益方面 存在的一个问题是如何准确测定通 风机 装置的性能 。 过去由于采用多种分立 仪表且动员大量人力进行风机性能测 定 使许多矿井在技术力量和 设备条件上无法 组织这项工作 , 同时测定中存在着读数误 差的 问题 , 往往影 响测定数据的可靠 性 使测定结果难以准确反映矿井风机的真 实 能性 , 甚至使风机节能计算失去可信的数 值依据 。 中国矿大通风科研室在过去几年中进 行了大量的矿井主扇性能测定 , 在系统地 分析总结以往测定过程 中存在问题的基础 上 , 研制了矿井通风机性能测定数据采集 系统 该系统 为一便携 式装置 , 在计算机的 叫卜3心3Φ陌3 3‘习一巴一‘Φ险 33,〔一城卜3,户。中一、‘Φ卜山仁一甲Γ ‘, 。陌3单一Γ一Γ, 一‘仁。甲Φ、一一甲〔卜户3, 口3‘Φ旧3Φ, 中Η,甲Γ,内Γ∃ ‘3 3心心‘仁心3仁, 代卜 ‘们3 串要大∗倍 。 ∀ 、 矿用空气幕 在井下需要隔断风流的运输巷内一般 设计采用自动风门 , 但国内研制的各种自 动风门在井下使用中由于元器件质量导致 动作失灵 、 设计的控制系统 不完善以及现 场管理和维修不及时等原因 , 往往使自动 风门遭受破坏 。 空气幕是一种在 一定风压 条件下能隔断风流 的较可靠的无形风门 , 过去它只安装在井巷口或井下巷道分叉处 用作风门或风量调节装置 3 生成空气幕的 风机一般均采用局扇和窄口喷射 器 , 可形 成较高速压 。 由于 局扇噪声高 , 且能耗 大 , 故在我国金属矿井得不到推广应用 。 东北工学院于1 2 年研制成一种宽口 大风量矿用空气幕 , 该种空气幕是以 “有 效压力 ” 理论为基础 , 它可 安装在需隔断 风流的巷 道内形 成一股循环风流 , 恰似巷 道内堵了一团气塞以隔断风流 空气幕的 有效压 力△Ι只和 它的风量ϑ 、 喷射器 出 口断面积 、 被隔断风流巷道断面 积 。 和 空气幕出口气流方向与巷道壁的夹 角Γ 有关 , 空气幕有效压力的计算式如 下 “Ι 爪 弓八韶令 昌 Δ ≅Η ≅ Δ≅/ 当空气幕有效压力△Ι等于作用于被隔 断 巷道的压差Ι 。时 , 巷道被隔断 , 巷道风量 ϑ口 Κ 。 当△ΙΛΙ ≅时 , 巷道内仍有风流 流过 , ϑ。Λ。 当△ΙΜΙ 。时 , 巷 道内风 流反向 3 ϑ 。Λ。 。 新型空气幕已由矿山节能推广站组织 淄博风机厂等厂家生产 , 它的型号有 5 Ν 1型为非防爆型 , 5ΝΟ型为防爆型 。 机号 有施4、1 1四种 、 电机功率为∀ 3 ∀∃ ∀ ∀67 , 巷道断 面积1 呈时 , 空气幕 的有效压力 为 4 3 ∃1 Π Θ 对于小断而巷道 , ΡΙ值 将 更大 些 新型空气幕已在金 属矿井内作为一种 风流调控的有效手段获得应用 , 在煤矿的 进风段 亦可用它来调控风流 , 故无锡川埠 煤矿已购置一 台5ΝΑ型地4, ∀ 3 ∀ 6 7/空 气幕 安设干 和井下空压机炯室并联的运输 巷内 , 用 于夏季调风以降低峋室内空气温 度 ,