6--多级机站通风系统在冬瓜山铜矿的实践应用

SerialNo.477January.2009现󰀁代󰀁矿󰀁业MORDENMINING总第477期2009年1月第1期

󰀁󰀁董世华(1965-),工程师,部长,244021安徽省铜陵市。多级机站通风系统在冬瓜山铜矿的实践应用董世华(铜陵有色金属集团股份有限公司冬瓜山铜矿)󰀁󰀁摘󰀁要:介绍了冬瓜山铜矿床矿体赋存条件,冬瓜山铜矿属于深井、高温矿床,论述了通风的要求比较高,对通风系统多级机站运行中存在的问题及解决途径,较好地解决了井下通风难题,同时也积累了一些经验与教训,供同类矿山借鉴。关键词:多级机站;通风降温;实践应用中图分类号:TD727+.2󰀁󰀁文献标识码:B󰀁󰀁文章编号:1009󰀁5683(2009)01󰀁0113󰀁021󰀁概󰀁述多级机站通风技术是在20世纪80年代初由我国通风学者借鉴瑞典基鲁纳铁矿的经验,并结合我国地下矿山的特点,研究出的一种全新的通风技术,经历了30余年的发展,理论上已经相对成熟。冬瓜山铜矿与马鞍山矿山研究院合作,针对该矿深井、高温、高硫以及大规模高强度开采的特点,2005年对原设计通风系统进行了优化设计。研究了大风量(600m3/s)多级机站通风技术在深井高温复杂难采矿床的优化和应用技术,并成功地建立起满足冬瓜山铜矿深井开采通风降温要求的多级机站通风系统,优化设计了进、回风机站和主要进风巷,并统一选用K系列型号矿用节能风机,较好地解决了深井高温金属矿床开采的通风降温难题。经3a多来运行实践,效果良好。2󰀁矿山开采简介2.1󰀁矿体赋存条件冬瓜山铜矿床位于安徽省铜陵市狮子山区内,属于铜陵有色(集团)公司主要生产矿山之一。冬瓜山铜矿的深部矿体,1#矿体是该矿床的主矿体,其储量占总储量的98%,矿体埋藏较深,在-690~-1007m,水平走向长度1810m,最大宽882m,最小宽204m,矿体厚度30~50m。冬瓜山铜矿床是我国有色金属矿山首例埋藏深度超过千米且矿体均赋存于热害区的特大型高硫铜矿床。矿区年平均气温16.2󰀂,夏季年平均气温27.4󰀂,极端气温高达40.2󰀂。冬瓜山铜矿特殊的开采条件(深井、高温、高硫矿床)决定了设计的井下通风系统除了要满足向井下供给足够的新鲜风流、有效地排出炮烟和粉尘外,还要排出井下各种热源放出的热量,从而保证井下采矿生产达到安全规程的要求,为井下作业人员创造一个比较安全、舒适的作业环境,以确保冬瓜山铜矿能够顺利生产。2.2󰀁开拓系统冬瓜山铜矿床的开拓系统包括冬主井(󰀁5.6m)、冬副井(󰀁6.5m)、专用进风井(󰀁6.9m)、冬辅助井(󰀁4.5m)、大团山副井(󰀁5.6m)及冬瓜山专用回风井(󰀁7.4m)等共六条竖井以及主斜坡道(-670~-875m)和-875m主运输水平的环形运输巷,采区包括-670、-730、-790、-850m中段和-875m运输水平,各中段之间通过斜坡道联络。2.3󰀁采矿方法根据矿体赋存条件,采用大直径垂直深孔落矿以及上向中深孔落矿的阶段空场嗣后充填的采矿方法,设计年产量330万t。根据攻关项目 深井高温高应力矿床采矿方法研究!的阶段性研究成果,冬瓜山铜矿床沿走向划分盘区,宽度100m,盘区长度为矿体水平厚度。盘区之间暂留隔离矿柱(宽18m),采场方向沿矿体走向长78m(尾砂充填采场)或82m(胶结充填采场),宽18m,采用 隔一采一!的回采顺序,即先采矿房,回采结束后用胶结充填,再采矿柱,回采结束后用尾砂充填。3󰀁通风系统简介冬瓜山铜矿设计的多级机站方式为侧翼对角式通风系统,共三级机站,即进风段、采区(需风段)和回风段各设一级,进风段和回风段均为有风墙机站。新鲜风流主要由副井和进风井进入,回风井回风,同时辅助井也承担部分进风,矿井总风量600m3/s。由于夏季气温较高,利用上部大团山旧巷道对部分进风风流进行预冷。1134󰀁多级机站运行中存在的问题及解决方法4.1󰀁存在问题(1)盘区第二级有风墙机站无法实现。在采场内部,放炮所产生的冲击波会破坏风墙,因而在盘区采场附近设置的有风墙机站经常损害,难以维护。(2)原设计风机不能满足风量要求。通常情况下,井下机站都存在漏风现象(在机站风墙两侧由于风机运行而形成风压差,通过风墙和检查门缝隙造成部分循环风),即风机风量不等于巷道内流过的风量,后者少于前者,一般机站的漏风系数可取10%(其大小取决于机站密闭墙和墙上检查门的密闭性能),原设计方案选取的所有风机风量均等于它所安装巷道的需要风量,按原设计选取的风机满足不了实际需要的总风量。(3)风机型号太多。原设计方案所选择的冬瓜山通风系统的风机型号太杂,有15种之多,给通风系统的管理、维护及检修工作造成困难,同时风机备品备件多。(4)风机管理困难。多级机站风机分布的中段多,数量多,且多处在平常工作人员不到达的区域,仅靠人工进行管理,劳动强度大,管理人员多,不能做到及时开停,可靠性低。(5)主井、辅助井回风。原设计通风方案中,两个提升井筒回风,将影响井口的电器设施,不符合安全规程要求,存在严重的安全隐患。4.2󰀁解决途径(1)仍采用多级机站形式,将原方案中第二级有风墙机站改为无风墙设计,原设计的需风段机站所克服的井巷阻力由回风段机站加以克服。采区机站只负责引风、调节风作用。(2)根据冬瓜山采掘生产计划,研究满足井下通风降温要求的合理通风参数,重新确定矿井总风量。在模拟解算的基础上,重新选择合适的风机。(3)原通风方案选择的风机型号不一致,鉴于进风机站已按原方案订购风机,进风段风机不作改变,优选回风机站风机,统一风机型号。(4)对多级机站远程监控项目进行研究,委托马鞍山矿山研究院建成多级机站远程监视控制系统。能够在计算机上直接控制主要进、回风机站的开停、转速,以及监测风量等。(5)通过计算机模拟解算,调小进风机站风机叶片角,降低风机的压力,使主井基本不进、出风;辅助井各中段石门均设置密闭以防止井筒出风。5󰀁通风系统效果冬瓜山多级机站通风系统经过优化,形成在专用进风井5个进风中段分别设置1个进风机站、3条系统回风巷道,各设置1个回风机站共计22台K系列系统节能风机的系统模式,实施后效果显著。(1)矿井总风量达到600m3/s以上,能够满足通风降温需要。污风全部由回风井排出,进风井各中段石门设置进风机站主要进风,其余各井筒少量进风。(2)系统装机容量从4935kW降低到3110kW,降低装机容量37%,节能效果明显,通风系统风机平均效率91%,系统有效风量率82%。(3)原二级机站从采区移到-790、-850m总回风巷,避免了采场爆破冲击波的破坏,并方便维护、管理。(4)-790、-850m总回风机站统一选取同型号轴流节能风机,采用两两串并联方式设计,避免了由于风机型号太多而带来的日常管理繁琐问题。(5)对系统进回风机站及-850、-875m进回风巷进行了优化设计,使-790、-850m3条总回风巷所担负的通风阻力基本均衡,同时降低机站局部阻力20%,并节约进风机站工程量1152m3。建立了通风计算机远程集中监控系统,可根据井下生产情况的变化对通风系统的运行状况进行调节。但由于还没有对矿井需风情况进行细致、系统的分析,主要回风机站一直满负荷运转,建立的监控系统还没有发挥最大的作用,相信经研究后,能以更低的通风能耗运行。6󰀁结󰀁论冬瓜山铜矿自2005年应用多级机站通风系统优化设计以来,节省工程和设备费用1200多万元,年节省通风能耗900万元以上,显著地改善了井下生产环境,减少一线生产工人矽肺病发病率和炮烟中毒等事故,大大降低了井下通风系统的投资和运行费用,提高了劳动生产率,具有显著的社会效益和经济效益。目前,我国已有数十所金属矿山的开采深度超过600m,而且今后数量还会增多,而深井开采中遇到的高温高湿和通风困难等问题都会显现出来,因此,本项研究成果具有广泛的推广应用前景。参󰀁考󰀁文󰀁献:[1]󰀁王英敏.矿内空气动力学与矿井通风系统[M].北京:冶金工业出版社,1994.[2]󰀁王英敏.矿井通风与防尘[M].北京:冶金工业出版社,1993.(收稿日期2008󰀁11󰀁03)114总第477期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁现代矿业󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁2009年1月第1期