银山矿深部开采通风系统优化改造.pdf

S e r i a l No ． 5 5 7 S e p t e mb e r ． 2 01 5 现代矿业 M0DERN MI NI NG 总 第 5 5 7期 2 0 1 5 年 9月第 9期 银山矿深部开采通风系统优化改造 龙 跃 江铜集团银 山矿业有限公 司 摘要通过对银 山矿通风 系统的调查与测定 ， 分析 了通风存在 的问题 ， 利用 V e n t s i m软件 ， 建立了三维通风仿真模型 ， 设计 了3种通风 系统改造方案。从矿 井总风量、 矿井总阻力、 风机装机 容量、 基建费和矿井通风 系统抗 灾能力 5种 因素， 构建 了矿井通风方案优化 决策灰 色关联投影模 型， 确定 了该矿通风 系统最佳方案。该方案 实施后 ， 大大改善 了井下作业环境 ， 通风各项指标都达 到矿 山安 全规程要 求。 关键词通风系统优化三维通风仿真V e n t s i m灰色关联投影法 江铜集团银山矿业有限公司是一座生产铅锌矿 石的中型矿 山， 井下开采已近 6 0 a 。采 用竖井开拓 方式 ， 目前最深为 一3 3 0 m生产 中段。随着井 下开 采的延深 ， 存在 比较严重 的通风问题。为了全面了 解该矿 的通风现状 ， 对通风系统进行了调查和测定 ， 在各中段共布置测风点 1 1 4个 其 中 5个测点 由于 水深等原因未测 。测风点包括以下 4类 ①进风 测点； ②需风测点； ③回风测点； ④反映风量分配和 风机工况测点。主要测定数据⋯ 矿井通风系统综 合指标为 2 8 ． 6 ％， 作业点风量合格率为6 ． 2 ％， 有效 风量 率 1 2 ． 8 ％。风 机 功 率 2 9 6 ． 6 9 k W ， 效 率 为 3 9 ． 6 ％。测定数据说明该矿通风系统存在 综合通 风效果和效益都很低 ， 风机与通风网络配置不合理 ， 进入作业点的风量太少 ， 上部中段漏风严重等问题。 其通风系统亟待改造。 1 通风系统改造方案 1 ． 1 V e n t s i m 仿真系统 三维通风仿真系统是 当前矿山通风领域使用比 较广泛的软件系统之一_ 2 4 。 。通过该软件 建立矿井 通风仿真模型， 可 以在三维仿真模 型中进行矿井通 风系统优化、 设计 ， 并且可 以实 现动态和可视化管 理 。通过改变颜色设置 ， 对井巷风流、 压力 、 通风机 、 自然风压、 风流调控设施等主要通风参数进行建模 分析 ， 显示结果直观。 1 ． 2 构建矿 山通风仿真系统 利用 D X F格式文件转换仿真系统图， 在 A u t o C A D系统下 ， 绘 制 银 山矿 各 中段 通 风平 面 图， 将 龙跃 1 9 7 5 一 ， 男 ， 助理工程师 ， 3 3 4 2 0 1江西省德兴市。 1 5 4 C A D图形的文件类型改为 D X F文件类型 ； 按照中段 标高建立图层 ， 每个中段对应一个图层 ， 分图层导入 V e n t s i m系统 ； 为了方便分析 ， 将进风井巷和 回风井 巷分别建立 图层 ； 录入巷道参数 ， 主要包括摩擦阻力 系数 、 断面， 井巷长度系统会 自动生成 ， 录入 自然风 压计算参数 ， 主要包括地表空气温度 、 大气压和岩石 低温梯度等。银 山矿通风仿真系统模 型如 图 1所 示 。 1 ． 3 通风 系统改造方案 经过计算 ， 全矿总风量为 4 5 ． 5 m ／ s 。在满足全 矿总风量的条件下， 从北山区和九区回风线路是否 合并、 回风线路、 主扇型号、 安装地点、 装机容量和基 建费用 等方 面 ， 提 出 了 3个通 风 改造 方案 ， 利 用 V e n t s i m通风仿真模型， 对各方案进行了详细计算 与 分析。各方案主要参数见表 1 。 2 通风方案优选 矿井通风系统优化是一个复杂的决策问题 ， 涉 及到许多因素， 且各因素之 间既相互关联又相互 制 约， 所 以矿井通风系统方 案优化实际上是一个灰色 多 目标决策问题 J 。国内一些矿山利用多 目标决 策的灰色关联投影法决策模型 ， 确定 了通风系统方 案 ， 取得了良好的效果 。 利用矿井通风系统评价指标 ， 即矿井总风量 、 矿 井总阻力 、 风机装机容量、 基建费和矿井通风系统抗 灾能力 ， 采用多 目标灰色关联投影法原理 ， 对每个方 案进行了详细的计算 和分析 ， 得 出了 3个通风方案 指标值 ， 见表 2 。 1 建立决策矩阵。根据表 1数据 ， 得 出相对 最 佳方 案 的因素指标A 5 5， 1 8 1 6， 2 6 4， 1 3 9， 易洋来 薛小蒙等 天井钻机在大倾角高天溜井施工 中应用 2 0 1 5年 9月第 9期 力 ， 可以保证 1 0 0 ％合格率。 以施工 4 0 m中段天井为例 ， 两种不同施工方式 溜井掘进费用 比较见表 1 。 表 1 两种施- r h - 直接成本计算 作 业 旅天 格 c 耋 ／ Tt．／费 m用 瑰 ／m 量 工 资 ／ m 兀 从表 1中可 以看出 4 0 IT I 中段天井施工 ， 天井 钻机施工费用较人 工普通法施工 费用高 出约 6万 元。主要是天井钻机成本高 ， 折 旧费用高。 6 成井效果。普通法施工天溜井， 施工过程 中因爆破对周边围岩的破环， 岩体沿节理裂隙容易 产生凹凸、 甚至天井被迫拐弯， 成井效果差。若作为 通风井则加大了通风风阻 ， 作为充填井则极易发生 堵塞 ， 作为材料井极可能发生材料堵在半空现象 ， 作 为人行井更有井壁浮石掉落隐患。天井钻机施工天 溜井属于机械磨碎岩体， 对井壁不产生破坏， 井壁光 滑 ， 基本避免了普通法施工天溜井的各项缺点 ， 能达 到较好的使用效果 见图 1 。 3 综合效果分析 与普通法掘进天溜井相 比， 天井钻机施工优点 有 安全、 高效、 贯通精确度高， 成井效果好， 劳动强度 低 ， 施工过程无需测量等。不足之处有 需增加额外 掘进 、 扩刷工作量 ， 以满足设备安装运行 ； 设备负荷较 大， 对供电保障要求高； 施工单位成本较高； 现场管理 难度较大等。两种施工方法各项指标对比见表 2 。 4 天井钻机施工存在的问题与改进措施 1 天井钻机施工过程中组织管理方面存在的 问题有 准备工作滞后 、 工作衔接不到位。改进措施 有 ①提前做好施工前所有施工点的硐室扩刷 、 供 表 2 两种施工方法指标对 比 注 天井施工长 4 0 m， 天井倾角 7 8 。 。 水 、 供电的准备工作 ， 提高设备使用效率 ； ②安排专 人进行天井钻机施工的衔接与技术管理工作。 2 系统方 面存 在的问题有 现有供电系统不 能满足天井钻机施工负荷需要 ， 由于地压影响 ， 部分 巷道规格太小 ， 不符合设备进场要求。改进措施有 ①进行中段供电规划与改造； ②对天井钻机所经巷 道进行扩刷改造 。 3 设备改进。目前 天井钻机扩刷产生的细渣 仍然需要采用 电耙 、 装岩机铲装 ， 无法 实现 2 4 h连 续作业和全流程高机械化。建议在出渣环节增加装 渣斗及螺旋给料机， 实现 2 4 h 连续作业， 渣水 自动 分离、 扩刷渣直接排人矿车 ， 以提高劳动生产效率和 施工机械化程度 ， 降低人员劳动强度 。 参考文献 [ 1 ] 王长贵． 地下矿山天溜井施工方法的探讨 [ J ] ． 采矿技 术， 2 0 0 8 ， 8 5 1 9 - 2 1 ． [ 2 ] 周祥 ， 周伟 ， 田 占， 等． 人机联合 溜井施 工工 艺[ J ] ． 现代 矿业 ， 2 0 1 3 1 2 1 1 5 一 I 1 6 ． [ 3 ] 张连恒 ， 郭建清． 天井钻机在 锡铁 山铅锌矿 的应用 [ J ] ． 中国矿 山工程 ， 2 0 1 1 ， 4 0 6 5 5 - 6 1 ． [ 4 ] 马维清， 张生良． 深孔分段爆破天井、 溜井施工方法[ J ] ． 现代 矿业 ， 2 0 0 9 1 2 7 6 - 7 8 ． [ 5 ] 阎海鹏． 巷道施工技术[ M] ． 沈阳 东北大学出版社有限公司， 2 01 4． 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 4 ． 1 6 上接第 1 5 5页 技术上可行、 经济上合理的方案。 该方法计算过程简单， 利用程序计算结果准确， 计算 速度快 ， 但是在选择指标类型和加权系数等方面还 有待进一步研究。 3 银山矿按照方案一实施后， 北山区和九区 都能够满足生产 的需要 ， 保证了职工井下作业环境 质量 ， 同时利用了 1台现有主扇 ， 节省了通风改造成 本 ， 取得 了较好的经济效益。 参考文献 [ 1 ] 国家安全生产监督管理总局． A Q 2 0 1 3 ． 5 2 0 0 8 通风系统鉴 定指标[ s ] ． 北京 国家安全生产监督管理总局， 2 0 1 3 ． [ 2] 王超 群． 基 于 Ve n t i s i m 系统 的老矿 山通风 系统 改造研 究一 以 铜兴矿业为例[ J ] ． 有色金属 矿山部分， 2 0 1 3 ， 6 5 1 8 7 - 8 9 ． [ 3] 刘玉玲 ， 周和平， 苏哲． 基 于 V e n t s i m的乌兰煤矿 通风 系统优 化设计[ J ] ． 矿业安全与环保 ， 2 0 1 4， 4 1 5 6 9 - 7 5 ． [ 4 ] 余文章， 戴晓江， 李现伟， 等． 云锡老厂深部开采通风系统方案 优化【 J ] ． 金属矿 山， 2 0 1 1 ， 4 2 0 6 1 3 9 - 1 4 1 ． [ 5] 吕 锋， 崔晓辉． 目标决策灰 色关联投影 法及 其应用 [ J ] ． 系统 工程理论与 实践 ， 2 0 0 2 1 1 0 3 - 1 o 7 ． c 6 ] 邓 聚 龙． 灰 色理 论 基 础 [ M] ． 武 汉 华 中理 工 大 学 出版 社 ， 2 0 0 3． [ 7 ] 李秀红． 基于灰色关联度的多目标决策模型与应用[ J ] ． 山东 大学学报 理学版， 2 0 0 7 ， 4 2 1 2 3 3 - 3 6 ． [ 8 ] 支学艺 ， 江小华 ， 黄 洪祥． 基 于灰 色关联 投影分 析的 矿井通 风 方案优化研 究[ J ] ． 黄金 ， 2 0 1 0， 3 1 3 2 7 3 O ． 收稿 日期 2 0 1 5 - 2 8 1 9 7