冬瓜山铜矿老鸦岭矿区多级机战通风系统优化设计.pdf

冬瓜山铜矿老鸦岭矿区多级机站通风系统优化设计 陈 佳 安徽铜陵有色设计研究院, 安徽 铜陵市244000 摘 要 冬瓜山铜矿老鸦岭矿体埋藏较深, 开采中段多, 通风系统复杂。针对老鸦岭矿体 的特点, 利用多级机站通风网络优化设计, 获得了良好的通风效果。 关键词 风量; 风压; 多级机站; 通风网络 1 概 述 冬瓜山铜矿老鸦岭矿体于 1980年建成投产, 设 计生产经营规模 1000 t/d , 实际生产能力 500 t/d , 目前主要开采中段为 - 220 m 和 - 250 m中段。 90 年曾对通风系统进行改造, 改造后通风系统为多风 机串并联二级机站通风系统。当时通风系统改造设 计依据的老鸦岭矿床生产能力为 500 t/d。根据狮 子山铜矿未来总体规划, 为保证老区 3000 t/d的生 产能力必须对老鸦岭矿区进行改造扩建, 扩建后的 生产能力为 1500 t/d , 其中老鸦岭矿体上部 - 280 m 中段以上 仍维持 500 t/d的生产能力, 老鸦岭矿 体深部 - 310 - 520 m的生产能力为 1000 t/d 。 因此, 老鸦岭矿区的通风系统也要重新进行设计和 改造。 2 现有通风系统及评价 老鸦岭矿体现在的通风系统为多风机串并联通 风系统。混合井、 措施井进风, 在 - 190m、- 220m 中段回风道分别安装一台 18 k W 和 11 k W 系列风 机作抽出式运行。 - 190 m 中段风机型号为 FSB35 - 14 , 设计风量 25 . 5 m 3 /s; - 220 m 中段风机型号 为 FSB40- 11 , 设计风量 11 . 8 m 3 /s。在老鸦岭回风 井井口安设两台 55 k W、 FSB45- 16型风机, 设计风 量 43. 8m 3 /s, 有效静压 273. 6 Pa 。经测定, 目前老 鸦岭矿体各作业地点的风速、 风质基本合格。老鸦 岭装置效率低, 只有 16 . 7 , 分析原因可能是由于 生产的不断变化, 通风网路也发生了很大变化, 导致 现有的通风网络与原设计选用的风机不匹配, 造成 风机运转不稳定, 能量消耗大。 2 . 1 通风优化设计原则及通风方式的选择 通风优化设计的原则为 尽量利用现有井巷工 程以缩短基建工期, 减少投资规模; 通风效果好, 通 风成本低; 根据冬瓜山铜矿具体情况, 设计尽可能采 用抽出式通风; 为便于管理, 要求风机数量尽可能 少, 风机外部尺寸尽可能小, 且噪音低。 老鸦岭深部矿床是老鸦岭矿床延伸部分, 主要 矿段集中在混合井和老鸦岭回风井之间。根据上述 通风设计的原则和矿区现有的开拓通风系统, 初步 确定仍利用老鸦岭风井回风。由于老鸦岭矿体埋藏 较深, 回风倒段次数多 4次倒段 , 深部矿区同时开 采中段多 5个中段同时开采 , 大主扇集中通风不 利于风流控制, 深部矿体通风十分困难, 同时大主扇 集中通风能耗大, 通风成本高。因此, 确定老鸦岭矿 区的通风系统仍采用多风机串并联的通风系统, 即 老鸦岭矿体由大团山副井进风, - 310 m 中段以上 由措施井、 混合井进风, 污风由老鸦岭风井倒段 回风。 2 . 2 通风优化设计方案初选 在对冬瓜山铜矿整个通风系统充分调查的基础 上, 根据大团山副井进风量的不同和老鸦岭矿体各 中段装机地点的不同, 对老鸦岭矿区通风系统提出 了 4个优化设计方案, 并上机模拟解算。大团山副 井按最大进风量计算 大团山 - 460 m 中段进风量 40m 3 /s, - 520m中段以下进风量 100 m 3 /s, 为避 免混合井进风污染风源, 把混合井作为可调巷道处 理, 限制其进风量为 18m 3 /s 。 方案 1 、 方案 2 、 方案 4等都有 5处装机地点, 即 - 390m中段总回风道、 - 280m 中段回风道、 - 250 m中段回风道、 - 220m中段回风道、 老鸦岭风井井 口 地表 , 其通风方式都为抽出式。 方案 4在方案 2的基础上不考虑冬瓜山前期试 采进风量 冬瓜山前期试采进风量从辅助井进风 。 方案 3有 4处装机地点, 即 - 280 m 中段回风 ISSN 1671- 2900 CN 43- 1347/TD 采矿技术 第 7卷 第 1期 M ining Technology , Vo.l 7, No . 1 2007年 3月 M ar . 2007 道、 - 250m中段回风道、 - 220m中段回风道、 老鸦 岭风井井口 地表 , 其通风方式为抽出式。 各方案装机地点通风风量见表 1 。 表 1 各方案装机地点通风风量 装机地点 风量初拟 m3/s 方案 1方案 2方案 3方案 4 - 390 m中段总回风道55 . 052 . 0-48 . 0 - 280 m中段回风道21 . 021 . 066 . 021 . 0 - 250 m中段回风道15 . 089 . 015 . 085 . 0 - 220 m中段回风道20 . 022 . 020 . 022 . 0 老鸦岭风井井口 地表 125 . 0108 . 0100 . 0107. 0 2 . 3 方案模拟解算及优选 对初选的 4个设计方案上机进行模拟解算, 模 拟解算程序通过目标函数的建立, 可以对复杂通风 设计中的问题进行自动处理 独立回路圈划、 风量初 拟、 自然风压和漏风处理、 迭代计算、 阻力调节计算、 风机优选、 最大最小风阻线路查寻等。目标函数是 功耗最小, 而功耗是时间的函数, 故应从服务年限来 平衡优化基建投资与年经营费用之间的关系。解算 出的各方案技术经济指标见表 2 。 表 2 各方案技术经济指标 方 案 风机 台数 总风量 m3/s 总风压 Pa 风机 效率 电机 功率 k W 基建 投资 万元 总电费 万元 通风 成本 元 /t 1898. 8107782. 7351 . 640 . 489 . 12 . 20 2798. 8110983. 9352 . 938 . 189 . 42 . 18 3688. 385689. 5243 . 532 . 061 . 71 . 60 4799. 0152885. 3311 . 339 . 378 . 92 . 00 分析 4个通风设计方案及其具体网络解算结果 可以看出 方案 1的地表风机需要克服的通风阻力很大, 这是由于老鸦岭风井多次倒段, 造成回风段通风阻 力过大, 而这部分通风阻力主要由地表风机承担, 这 样, 地表风机的选型比较困难, 增大压差又势必增加 通风成本。另外, 该方案所需风机较多, 风机分布地 点较多, 现场管理困难。 方案 2是在 - 250 m中段总回风道并联两台风 机以克服 - 250 m 以下的回风阻力, 整个通风网路 比方案一增加了一级机站, 从解算结果来看技术经 济指标都比方案一好。 方案 3是在 - 280m 中段总回风道设立一级机 站以克服 - 280m以下的通风阻。该方案所需风机 数量最少, 经济指标最好, 由于其对老鸦岭深部的风 流控制能力较差, 解算结果为老鸦岭深部的局部分 流紊乱。另外, 经过计算机对方案 3进行多次模拟 解算, 发现整个系统风路相互影响较大, 风压分配不 均匀, 系统风机易处于不稳定运行状态, 总需风量尤 其是深部开采需风量很难达到设计要求。 方案 4是在方案 2的基础上, 考虑大团山副井 不再承担冬瓜山前期开采的部分进风而作的一种参 考方案, 解算结果说明, 由于进风段的压差降低, 老 鸦岭矿体的通风效果更好, 通风成本更低。 综合比较技术经济指标, 结合矿山的实际情况, 推荐方案 2为最佳方案。方案 2实施后, 通风效果 良好。方案 2老鸦岭通风简图见图 1 。 图 1 老鸦岭通风简图 3 结 语 1 采用多级机站通风能够解决深部矿体开采 通风困难及多中段同时回采通风效果不好等缺点。 2 管理较困难 因装机点多且分散, 较集中管 理有一定困难。另外, 随生产变化, 风机调节虽然很 灵活, 但如调节不好易造成相互影响。 收稿日期 2006- 07- 20 作者简介 陈 佳 1977- , 男, 安徽贵池人, 工程师, 主要 从事金属矿山开拓、 矿井通风系统的设计与研究。 57 陈 佳 冬瓜山铜矿老鸦岭矿区多级机站通风系统优化设计