澳大利亚深部开采的通风与制冷.pdf

澳大利亚深部开采的通风与制冷 采矿方法 与通风布置 澳大利亚贱金 属矿 山采 用的两种 主要采矿方 法 是分段 空场 法采 后充填 和分层充填法 。 凿 岩 与出矿 机械化程度高 , 工班回采效率超过5 0吨 。 分段 空场法各分段回采的矿石经 中段拉 底巷道出矿 。 出矿口与矿石溜井之 间的距离 通常不超过 12 0 米 , 一般采 用柴油铲 运机出 矿 。 根据矿体的厚度 , 在分 段底部掘1一 2条 凿岩平巷 。 矿体厚度超过1 0 0米时 , 要留顶 柱 , 并在该 顶柱下 面 分两个分段 采 场 。 分段空场法 的生产 能力较低 , 年产量为 1 05 0 万吨 。 采场通风 系统是 , 新鲜风流经 下盘斜坡道和联络道进 入回 采工作面 , 回风 经采场天井流入 位 于 上盘的回风道 。 为确保 连续回采 , 每个采场至 少有两个回风天井 。 澳大利亚最深 的几座矿井均 位于亚热带 的干 早沙漠或半沙漠地区 , 夏季地 面湿/干球 温 度要比欧州 和其他开 采地区 包 括南 非金 一矿 高 。 通风与制冷 澳大利亚金属矿山通 风 需 用量按 4 项主 要作业 条件分别计算 凿 岩和辅助回采作业 、 工作面 与溜井间的运输 作业 、 开拓巷道施工和矿岩运输 系 统 。 最低 需用风量 应满足粉尘和内燃机废气排放的稀 释 要求 。 有地热的地方 , 稀释风 量要增 加 。 分段 空场法 的深 孔凿 岩所用凿岩设备是 电劝或柴 油动力设备 , 连 续散热量 小于 1 0 0 千瓦 。 设计风量考虑漏 风损失约为1 0米 “ /秒 , 如考虑降温 , 常将需用风量提高到1 5 米 . /秒 。 凿岩水平一般有几 条平行巷道 , 由 于爆破损坏 , 隔墙和调节风窗维修困难 , 临 时性风帘效果有限 , 因此正在研究改进通 风 的措施 。 分段空场法一般用大型 铲运机将采下的 矿石运至溜井 。 分层充填 法通常 用小型 铲运 机 运送矿石 。 铲 运机额定功 率约为 2 0 0一 2 75 千瓦 。 虽然也 用 电动铲运机 , 但主要还是采 用柴 油动力铲运机 。 近期内 , 由于 电动铲运机不 大可能取代 柴油铲运机 , 因此 , 设计 稀释 需用风量为 1 5米 “ /秒 。 柴油铲运机满负荷运行所产生的 热量 是6 0 080 0 千瓦 。 分段 空场 法非周期性 出矿需用的稀释风量要增至2 5米 ” /秒 。 分层 充填法 , 几个工作面同时回采 , 铲 运机周期 性运行 , 每个工作面 设计需用风量为1 0米 3 / 秒 。 掘进工作面需用风量 是周 期性的 , 爆破 的 岩石通 常用铲 运机搬运 。 掘迸 距离 小于 2 0 0 米时 , 考虑漏 风损失 , 供风量为1 2 一1 5 米 “ /秒 , 工作面出口风量可达81 0米 3 /秒 。 掘进距离超过 20 0 米时 , 可用汽车直接在工 作面转载 , 或用铲运机运至斜坡道临时贮存 后转载 。 转载用 的也 是柴油汽车 , 载重3 5吨 , 功率为3 5 04 00千瓦 。 工作面最低需用风量 是1 5米 “ /秒 。 如通风距离超 过 50 0 米 , 并考 虑漏风损失 , 供风量应为2 5 米 “ /秒 。 辅助通 风的距 离不应超 过 5 0 060 0 米 , 如 超过此 限 度 , 则应 开凿 通风天井 。 胶带 运输机和有轨运输系统一般不会造 成严 重 的通风困难 , 除非矿井深 、 原岩温度 高达 6 5 c , 采用 闭路运 输系 统 。 如果从采区 至矿石 转运站 之 间采 用汽车运输 , 通风需用 量依 其 电动和柴 油动力的牵引功率而定 。 运 输系统 的最低需用 风量 是 1 0米 “ /秒 。 载重5 0 吨的柴油动力汽车需用 风量要 增 加到2 5米 “ / 秒 。 随着开采深度和岩石温度的增 加 , 需 用 风量常需加倍 。 空 场法总需用风量的计算公式 如下 Q T 16 0t 1 2 0 式中 Q一总需用风量 , 米 “ 秒 ; 一年产 5 DOI 10. 13828 /j. cnki . ckjs. 1991. 08. 008 / t 1 量 , 10。吨 。 分层充填法的计算公式为 Q T 320t 一 120 表 1列出按 .上述关系式 计算的数据 , 并 与实测值相比较 。 南非金矿年千吨矿岩产量的需用风量为 0 . 2 5 0 . 5 0米 3 /秒 , 在该范围内的取值依其 开采深度和是否制冷而定 。 澳大利亚小型矿 山的需用风量选值范围是0 . 2 00 . 4 0 米 “ /秒 年千吨矿岩产量 , 视采矿方法而定 。 使 用柴油动力设备增加了需用风量 , 因而应尽 可能采 用高效采矿方法予以补偿 。 铸用风 ,计算值与实洲值裹 1 的增加主要取决于原岩温度 v RT 、 机械 化程度 特别是柴油动力设备和进风温 度 。 热量的其他来源 , 如裂隙水和爆破也能 产生热量 , 但一般只占总热量的5以下 。 最近 , 对开拓巷道原岩温度为5 0 ℃的热 气流进行了详细分析研究 , 通风空气流动散 发的热量 是 25 4 千瓦 , 其中 岩石散发的热 量 是11 8干瓦 , 柴油动力设备为1 0 5千瓦, . 电 动设备包括通风机 为1 1千瓦 , 爆破 , p 千瓦 , 岩石破碎 , 1 2千瓦 。 上述研究结果对澳大利亚机械化矿 山和 南非金矿 的热负荷计算方法具有重要的意 义 , 并可用于 空气制冷设计 。 尽管 由于广泛 采用柴油动力设备而引起井下作业环境恶 化 , 但是 , 生产 率的提高可使热 负荷相对减 少 。 井下工作面空气实际需要 的制 冷降温 , 应视现场具体情况择优选定方案 , 但必须满 足 限定的条件 。 优化的原则是制冷和通 风增 加的费用应该 由提高劳动生产率来补偿 。 表 2表示同一矿床 、 生产能力不同的 两 种 通风与制冷方案的比较 。 通风 与制冷方案优化 表2 ⋯ not C I ,土 一口 今目 才任 。 O 。 O 沁 0一自 八曰八 O J 口QU n U 一e s l八 曰 nO C f矿岩 产量 , 1。吮/a } 需用风量 , m 。s / 型 巫 巫 夔恤呵赓巫二 _ 工 ⋯ 1一 ⋯ 一 1 31。 { 2 9。 ’ 2 二’ ⋯ ”。一 { 一 { 26。 ’一 } ” . ;蕊 ”” ’ 3 { 2一 { 一 ⋯ 连4 0 1 54。 一 4 ⋯ 一 } 。一 ⋯ 28。 ⋯ 26。 5 { 一 ⋯ - 万飞 一一 林奈 ⋯ 9。。 6 ⋯ 。一 ⋯ 3 一 ⋯ 2 16。 { 266。 , 实测值偏高是为了满足氨气稀释和降温的需 年产量 , 1 0“t/a 天井直径 , m 通风量 , m 3s / 制冷厂制冷能力 , Mw 夏季工作面平均湿 球温度 ,“ 夏季平均制冷能力 , Mw 关于制冷问 题 , 奥林匹克坝矿当前开采 深度是5 2 5 米 , 回采工作面温度没有增 加 , 不需制冷 。 芒特艾萨矿 目前的开 采 深 度 是 1150米 , 规划继续向下延深50 0米 。 为保持 湿球温度不超过3 0 ℃ , 进 风需要 采 用制 冷 法 。 北布罗肯希尔矿开采深度是15 5 。米 , 还 继续向下延深米 , 进风应 采 用制 冷 法 。 分 段空场 法和分 层充填法作业 环 境温度和湿度 天井直径 7 米的施工方法 是 , 钻 直径1 。 8 夫的天井孔 , 然 后钻 水平 孔刷大天井断面 。 位于临界开 采深 度以下的采区 , 进 风温 度按超过最大允许设计温度的 2 . 5 考虑 。 在 这 种倩况下 , 由于风量的增 加 , 制冷厂的 规模 也要扩 太但是 , 总需用风量较低 , 为 18 0 . 0 . 13一。 . 1 5米 “/ 秒干吨/年 。 天并直径7 米是常规限制尺寸 , 对于生产率较高 、 压力 损失较大的矿井 , 比开凿 两个天井要经济 。 机械化开采过程中 , 新陈代谢 的热效率 一般是12 5 15 0 瓦/米 “ 铲运机和凿岩台车 司机 , 设计制冷功率为1 7 5瓦/米 “。 如果 制冷功率低于 1 4 0瓦/米 “, 将不能起到6小时 工作班的保护作用 。 当制 冷功率降到11 5 瓦/ 米 “ 以下时 , 工作面应停止作业 。 在空气流 速0 . 5米/秒 、 采用柴油动力设备作业的高温 环境下 , 适合于人工作的相 应湿球温度是 最佳生产 率 , 2 8 ℃ ; 每班 6 小时 工作制 , 30℃; 停工期间 , 3 2℃ 。 TIMM , Sa e . A , Mi n ingI n d u stry , 1 990 , A7 3一A83王文健 文 兴 采矿工业对 环 境的影响 犷物工业的迅速发展 , 对环境造成 严 重 的影 响 , 环境日益恶 化 , 废物量不断增加 , 大量土地被 占用 , 水和空气 受 到污染 。 现在还很难给采矿对环境的影 响作出准 确灼定 量 分析 , 但是人们 定 能辩认矿物的勘 探 、 开采和加工已对生态 系统产生了上述的 影响 。 这种影响的大小与采矿 活 动的程度有 直接的关系 。 采矿工业 对环境的彭响灼文 献 分析表 明 , 印 度大 多数研究 人员着 眼于 在噪声 、 空气和水的污染 。 有两个方 面大 都未 予注 意 , 很 少人研究或无人研究 , 这就是采 矿工 业灼直 观影 l响, 在远 离采矿工业场地的未污 染区由于矿业污 染 的影响减弱了太阳能 。 采 矿工 业的直观影 响 矿山规划审查 用计算 机图形 ; 大型 工业项目的规划现在必须经 过环 境影响审 查 , 其中一项 重要内容是有关地区的直观影 响研究 。 普通 的直观分析技术 , 如画家的作 品和实物模型 , 在许多方面都不能 满 足 要 求 , 因为使用这些技术不能以合理的费用和 已知的精度褐示出整个地区的直观影响 。 这 就会妨碍评论 , 从而推迟作出决定和延长规 划审宣时间 。 普通方法 一旦某一 地点 已选作专 用场地 , 则可获得该场地的大比例尺地 图 。 然 后从地面选定的点到计划 的工程项目上 的 点作剖 面就可确 定通视度 。 通视度准则是地 面点和实物之间的视线不得与该两点间的剖 面线相交; 但这些普通方法既费时又千篇一 律 , 自计算机问世后 , 现已可获得地面模型 和价格低廉的硬件了 。 计算机方法 计算机分析步骤简单明 了 。 可归纳如下 获得精度可满足需要的信 息 ; 将信息输入计算机 , 并确认是正确的 , 利用直观模型确定通视 度和 直观影响区 。 数据输入 计算机系统数据输入有多 种方 法 , 一般根据所获数据 、 研究 规模和所 需精度来选用 。 中等价格的计算机系统通常 用数字化仪输入数据 。 如果是关键地区或地 区面积小 , 也可使 用野外测 量法收集数据 , 如使用 电子经纬仪 、 测距仪和数据记录仪等 成套设备 。 利用计算机可迅速将数据从原来 的角度加距离的格式转换为笛卡 儿坐标系 统 , 而后用于建立地 面模型 。 使用这种方 法 , 可得出精度很高的三维资料 , 但进度比 较慢 , 费用高 。 通视 度检查 在能见度分析中 , 从地 面点到实物点之 间的剖面以辐射状展开 , 按 照上述通视度准则依据该地区的方格网对诸 点作能 见度检查 。