冬瓜山铜矿掘进工作面强化通风与降温技术.pdf

SeriesNo. 366 December 2006 金 属 矿 山 METAL M I NE 总第366期 2006年第12期 3 国家“ 十五 ” 科技攻关项目编号 2004BA615A - 04 - 03 - 04。 支学艺1973 , 男,北京科技大学,博士研究生,江西理工大学资 源和环境工程学院,副教授, 341000江西省赣州市。 冬瓜山铜矿掘进工作面强化通风与降温技术 3 支学艺 1, 2 蒋仲安 1 陈旺星 2 黄洪祥 2 1. 北京科技大学; 2.江西理工大学 摘 要 热害是冬瓜山铜矿生产中存在的一个实际问题。在分析冬瓜山铜矿热源情况和借鉴其他矿山实践 经验的前提下,提出了以加强通风降温为主的降温措施。针对巷道掘进独头工作面通风和降温要求,进行了掘进 工作面强化通风设计和现场实验。现场实验表明,强化通风缩短了排炮烟的时间,大大提高了工作效率;工作面的 气温从31. 2℃ 降低到28. 8℃,在通风和洒水共同作用下,降低了空气温度、 相对湿度和粉尘浓度,使作业环境明 显改善。风筒的百米漏风率只有3. 67 ,这种风筒作为压入式风筒使用时,具有很明显的优点,值得推广,但是在 强化通风的条件下,不能作为抽出式风筒使用。 关键词 掘进工作面 强化通风 降温 Research on I ntensified Ventilation and Temperature Lowering Technology for Headi ng Face in Dongguashan CopperM i ne Zhi Xueyi 1, 2 Jiang Zhongan 1 ChenWangxing 2 Huang Hongxiang 2 1. University of Science and Technology Beijing;2.Jiangxi University of Science and Technology Abstract High temperature is a practical problem in the production of Dongguashan CopperMine. Based on the a2 nalysis of the heat source inDongguashan CopperMine and by referring to the practical experiencesofothermines, temper2 ature loweringmeasuresmainly including the intensified ventilation and coolingwere proposed. The on2site test showed that intensified ventilation could shorten the blast fume exhaust time and thus greatly improved the work efficiencywith the tem2 perature at the work face dropping from 31. 2℃to 28. 8℃. Under the combined effect of both ventilation and water spra2 ying, the air temperature, relative humidity and dust densitywere reduced, thus evidently improving the operation environ2 ment. Thewind duct has an air leakage rate per hundredmeterof only 3. 67 , andwhen used for forced ventilation, it has remarkable advantages and isworth popularization. But it cannot be used aswind extraction duct under the intensified ven2 tilation conditions . Keywords Heading face, Intensified ventilation, Temperature lowering 冬瓜山铜矿床是安徽铜都铜业股份有限公司狮 子山铜矿的深部矿床,矿体埋藏深度在- 690 m～ - 1 007 m之间。冬瓜山矿区的恒温带深度20 m左 右,温度17. 55℃,平均百米地热增温率为2. 1℃。 冬瓜山铜矿是一个深井高硫矿床,开采过程中存在 热害问题。造成矿井温度升高的主要热源有地热、 热水、 矿石氧化散热、 空气绝热压缩散热、 爆破散热、 机电设备散热以及人体散热等。尤其掘进工作面热 害更为严重,如在- 875 m中段开拓掘进时,个别掘 进工作面的平均气温达36℃。在这样的作业条件 下,工人感觉非常闷热,还出现中暑休克的情况,从 而导致劳动生产率下降并且容易发生事故。高温矿 井热害的防治主要有隔离热源、 加强通风、 冷水喷雾 和人工制冷降温等措施。据国内外矿山的生产实践 经验 [124 ] ,当采用隔离热源、 加强通风和冷水喷雾等 降温措施不足以解决井下热害时,才采用人工制冷 降温措施。通常情况下,加强通风是降低矿井温度 的一种有效的方法,但加强通风最大有效经济深度 一般为1 700～2 300 m 特殊高温矿井除外。比 如南非西部深水平金矿,在2 000 m 原岩温度36 ℃深度以内的工作面都采用加强通风的方法降 温; 2 000～3 000 m 原岩温度36℃～46. 5℃工 作面采用人工制冷和通风综合手段来降温; 3 000 m 以下原岩温度大于46. 5℃的工作面采用人工制 冷手段降温。我国云南省大红山铜矿的原岩温度 46 32℃～38℃,采用的降温方法是加强通风和冷水 喷淋,工作面温度降到27℃ 以下。冬瓜山矿体埋藏 最大深度约1 000 m,原岩温度30～39. 8℃。根据 国内外矿山生产实践经验,确定冬瓜山采用非人工 制冷降温方法,即以加强通风降温为主,其它降温措 施为辅。本研究为“ 十五 ” 国家科技攻关课题的子 课题,即巷道掘进工作面强化通风与降温技术研究。 1 强化通风与降温技术设计方案 1穿脉巷道的基本参数和掘进作业条件。穿 脉巷道的设计断面为三心拱形,净断面面积为 14. 506 m 2 净宽度4. 35 m,墙高2. 50 m,拱高 1. 45 m。 一次爆破的最大炸药量 106 kg,柴油铲运 机的最大宽度2. 05 m,功率112 kW。 2局部通风方式与局扇、 风筒的最终布置。 经过多个方案的比较,最终选择了2台局扇同时作 业的压抽混合通风方式。掘进巷道的总长度只能达 到300 m,如果总长度再增大,在国产矿用局部通风 机中很难选择技术性能与之匹配的产品。 3大直径风筒的选择。由于巷道掘进过程 中,一次爆破的炸药量106 kg以及柴油产运机功 率112 kW都很大,使得工作面的需风量也很大, 这就要求使用大直径风筒通风。但是穿脉巷道的宽 度有限4. 35 m ,而柴油铲运机的宽度又比较大 2. 05 m。在这样的参数条件下,经过多次反复运 算、 对比,确定使用直径为800 mm的风筒是比较合 理的,根本无法考虑采用更加经济、 直径更大的风 筒。根据各种风筒性能的比较,确定采用由尼龙和 阻燃材料热合而成的无针眼、 无粘缝柔性风筒,其中 每节10 m长带有60个钢圈的负压风筒作为抽出 式风筒使用。 4局扇的选型。根据工作面需风量计算要 求 [4 ] ,按排炮烟、 排尘风速要求和柴油铲运机功率 通风要求分别计算工作面需风量,并取最大值,确定 掘进工作面需风量为7. 61 m 3 /s。根据计算压入式 局扇风量Qmp8.3 m 3 /s,全压Ht1 602 Pa,抽出 式局扇风量Qme10. 4 m 3 /s,全压Ht2 022 Pa。 压入式选用DJK50 - No7型对旋局扇,抽出式选用 DJK50 - No7. 5型对旋局扇,局扇技术参数见表1。 2 强化通风与降温技术设计现场实验 1现场实验施工图设计。根据局部通风对风 源巷道的要求,现场实验地点定在- 790 m中段52 线穿脉巷道掘进的独头工作面,风源巷道为54线穿 脉巷道,此时掘进工作面位于52线穿脉巷与52 - 表1 对旋局扇主要技术参数 型 号 功 率 /kW 全 压 /Pa 风 量 / m3 /s 送风距 离/m 配用风筒 最小直径 /mm DJK50 - No72151915～834 9. 9～11. 9200700 DJK50 - No7. 5 2222198～957 12. 4～14. 6220750 12 采场出矿巷交汇处 ,需要掘进长度约为160 m。 局扇和风筒的最终布置如图1所示。压抽混合式局 部通风分2步实施,第一阶段安装抽出式局扇1及 其风筒,抽出风筒最终敷设到52线穿脉巷道13 m 处;第二阶段在图1所示的位置安装压入式局扇6 及风筒。 图1 压抽混合式局扇通风布置示意 1 -抽出式局扇; 2 -风源巷道; 3 - 52 - 12采场出矿巷; 4 -风筒; 5 -掘进巷道; 6 -压入式局扇 2现场实施和设计方案变更。在冬瓜山铜矿 的大力支持下,按照施工图设计实施压抽混合式局 部通风的第一阶段。但是在实施单一抽出式通风的 后期,出现了一个意外情况, 52 - 14 采场出矿巷道 与52线穿脉巷道贯通了,使得原来压抽混合式通风 方案无法实施。另外在第一阶段后期,与抽出式局 扇相连接的第一节风筒出现了局部变形。经过与冬 瓜山铜矿协商,将压抽混合式通风方案改变为单一 压入式通风方案,局扇和风筒的最终布置如图2所 示。虽然这样布置会造成少部分污风循环,但当时 现场再也找不到更合适的实验地点。 3现场测定及数据分析。当52线穿脉巷道 掘进工作面推进到整条巷道快要贯通时,对现场实 验条件下局部通风的主要参数和实验巷道内的有关 地点的空气温度、 相对湿度等参数进行了测定,测定 数据见表2和表3。 3 结 论 1在金属矿山的局部通风中实现了强化通 56 支学艺等冬瓜山铜矿掘进工作面强化通风与降温技术 2006年第12期 图2 压入式局扇通风布置示意 1 -压入式局扇; 2 -风源巷道; 3 -压入式风筒; 4 - 52 - 14采场出矿巷道; 5 - 52 - 12采场出矿巷道; 6 - 52线穿脉巷道 表2 局扇参数测定结果 局扇型号 局扇风量 / m3 /s 风筒出口风量 / m3 /s 百米漏风率 / DJK50 -№710. 469. 93. 67 表3 空气温度和相对湿度测定结果 运 行 状 况局扇停止局扇运行对 比 工作面空气温度/℃31. 228. 82. 4 工作面相对湿度/81. 76219. 7 风,缩短了排炮烟的时间。现场实验表明,采用直径 为800 mm的大风筒和强力对旋局扇能够形成较大 风量9. 9 m 3 /s 对掘进工作面进行清洗,缩短了排 炮烟的时间,大大提高了工作效率。 2在掘进工作面实行强化通风和洒水的条件 下,工作面的气温从开机前的31. 2℃ 降低到28. 8 ℃。虽然降温没有达到规程要求,但在洒水和通风 的共同作用下,降低了空气温度、 相对湿度和粉尘浓 度,使得作业环境明显改善,作业人员感到更舒适。 同时也表明,强化通风给掘进工作面实际带来的降 温效果是有限的,要达到规程的温度要求,高温矿山 还应采取其他降温措施。 3现场实验表明,风筒的百米漏风率为 3. 67。 现场使用带钢圈、 无缝无针眼柔性风筒,作 为压入式风筒使用时,具有很明显的优点,值得推 广。但是在强化通风的条件下,这种风筒不能作为 抽出式风筒使用,这是现场实验中留下的深刻教训。 参 考 文 献 [1 ] 刘何清,吴 超,王卫军,等 1矿井降温技术研究述评[J ]1金 属矿山, 20056 432461 [2 ] 吴冷峻.冬瓜山采场通风优化与管理[ J ]1矿业快报, 2004 4 15217. 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