回风测分区多级机战通风系统的应用研究.pdf

环保与安全 回风侧分区多级机站通风系统的应用研究 陈喜山 鞠玉忠 青岛建筑工程学院266520 张相军 石鑫 付海亭 吴振琨 山东金岭铁矿淄博 255081 摘 要 在传统的多级机站通风模式的基础上, 结合老矿山的具体情况, 提出了以回风侧为主的分 区多级机站通风模式。在金铃铁矿通风系统改造中, 应用这一模式获得了令人满意的效果。 关键词 通风系统 模式 多级机站 分区通风 A ZONED MULTISTAGE VENTILATION SYSTEM IN EXHAUST SECTION Chen Xishan Ju Yuzhong Qingdao Institute of Architecture and Engineering Zhang Xiangjun Shi Xin Fu Haiting Wu Zhenkun Jinling Iron Mine, Shandong Province AbstractIn the paper, on the basis of traditional multistage ventilation system, the zoned maltistage ventilation system model is presented combining with the actual conditions of the old mine. At the same time, the results using the model in Jinling Iron Mine are satisfactory. Keywords Ventilation system, Model Multistage, Divided ventilation 1 前 言 80 年代初借鉴瑞典基 律纳的经验, 在我国发展起 来的多级机站通风技术为我 国矿井通风系统带来了巨大 的变革。这一技术因其风压 分布均匀、有效风量率高、 节能效果显著等优点得到推 广应用。特别是与 K 系列节能风机配套应用,使 矿山企业大幅度节能降耗, 经济效益显著。 传统的多级机站通风系统是以用风点为基准, 入、 排风侧均设有风机机站所形成的压抽混合式多风 机系统。如梅山铁矿的两级压入、 两级排出的通风系 统, 大冶铁矿两级压入一级抽出的通风系统。随着多 级机站通风技术进一步的完善, 与之配套的采场无风 墙机站等新技术应运而生, 使整个系统更加完善。 对于新建的矿山, 在通风系统设计中应用上述 多级机站通风系统标准模式应为首选方案。但是, 对于一些进行系统改造的老矿山,由于旧系统的限 制和资金短缺等问题, 往往无法采用上述多级机站 的通风模式, 只能是因地制宜采取改造措施来适应 矿山的具体情况。在金岭铁矿召口分矿的通风系统 改造中, 我们结合矿山的具体情况提出了以回风侧 为主的分区多级机站通风系统。同时, 第一次试验 应用了爆破能量释放式风机机站, 应用了地表平吹 式机站、空气幕、无风墙机站等先进技术。系统建 成后获得了满意的效果。 2 回风侧分区多级机站通风系统的设计与应用 21 原系统概况及存在的问题 原通风系统见示意图 1。金岭铁矿召口分矿矿 床分东、南和西三大主要部分。以主副井为中心, 大部分矿体集中于西部, 少部分矿体位于东部, 还 有相当部分矿体集中于南部。采矿方法为中深孔分 段法,矿石年产量近 50 万 t。 该矿- 310m 阶段以上采用主、副竖井的开拓 方式; - 310m 以下采用盲斜井的开拓方式。主竖 井为箕斗罐笼混合井,兼用为入风井。西部竖井位 于主竖井西侧 150m 处, 为罐笼提升井,兼作为西 部作业和南部掘进的排风井。东部的污风由东副竖 井负责排出地表。没有专门的入、排风井。 91 回风侧分区多级机站通风系统的应用研究 图 1 原通风系统示意图 按设计新鲜风流应由主竖井进入,至- 310m 水平分为三路。一路由- 310m 大巷向西供给用风 地点,另一路由- 310m 水平盲副斜井进入- 310 以下西部各阶段;再一路由- 310m 水平东大巷供 给东部作业地点。各路新风清洗工作面后分别由西 副竖井和东副竖井排出。 全矿风机为主、辅扇配合布置。两台主扇分别 设在西副竖井口和东副竖井底 - 150m 处 。西部 分别在- 240m 一中段西端、- 350m 阶段西端和 - 310m 阶 段 中 部设 置 了 3 台 辅 扇;东 部 在 - 150m3号人行通风井的出口处设置了一台辅扇。 总装机容量为 1725kW。风机的型号与具体位置 见表 1。经调查分析可知, 原系统存在着以下几方 面的问题 1 矿井通风风路长、断面小、阻力大 由于历史和资金等原因, 开采过程中一直沿用 基建初期的主、副井并列式的开拓方式,主井入 风、副井排风, 没有专用的入、排风井。随着开采 水平的下降, 矿体逐渐向西延伸,- 310m 阶段以 下, 矿体的端部已距主、副竖井 1000 多米远,通 风路线为折返式,距离长,阻力大。 表 1 原系统风机配备 序号风机类型装机位置叶片角 装机容量 kW作用备注 1K45- 6- No16西副竖井反风道内3575主扇有风墙 2K55- 4- No11东副竖井底- 150m 阶段绕道内3030主扇有风墙 3K45- 6- No13西部- 240m 阶段西端一中段内3530辅扇有风墙 4K45- 6- No11西部- 310m 阶段中部回风上山中3515辅扇有风墙 5K45- 6- No11西部- 350m 阶段西端一中段回风上山中3515辅扇有风墙 6K35- 6- No11东部- 150m 阶段 3 号人行通风井上口3075辅扇有风墙 西部由- 110m 阶段向西副井回风。而- 170m 阶段到- 110m 阶段的人行回风井断面较小,并且 兼作为充填井,设有充填管路, 加之管路破损,充 填料堆积于巷道之中难以清理, 使得回风断面进一 步缩小,最小处仅能钻过一个人。 另外,西副竖井地表主扇的机站一直沿用 70B2式风机的反风道作为排风道,风路长、弯道 多、阻力大。地表扩散塔为旧式直角上吹型扩散 塔, 动能损失大。 2 矿井漏风大,有效风量率低 主竖井 入风井 和西副竖井 排风井 之间 距离很近,加之密闭不严或关门不及时,造成大量 92 中国矿业 2000 年第 9 卷第 4 期 漏风。- 170m 阶段和- 240m 阶段主、副井之间 漏风量占总漏风量的 515 。 原系统西部- 310m 阶段一中段的主回风道由 于残采被破坏,导致了严重的漏风。西副竖井地表 年久失修也有一定量的漏风。 由于大量漏风,全矿西部区域的总有效风量率 仅为 412 。采矿作业地点风量不足或无风,采 场温度高达 28 。 3 主扇效率低, 电耗大 井下大量的短路漏风, 西主扇难于发挥出压头 的作用,风机实际运转效率低,其全压效率为 50 , 静压效率为 40左右。 4 辅扇设置不合理, 采场风流分布不均 原通风系统中,一台辅扇往往负责多个采区或 水平的通风。由于各采区或水平的通风路线长短不 一致, 阻力状况不同, 所以风量分布极不均匀,加 之密闭不及时,一些地点风流很大, 另一些地点且 无风。 5 无独立的入、排风井, 易造成风流污染。 22 通风系统改造方案与设计 在调查研究和测定分析的基础上, 原则上拟采 用多级机站的通风方式。 针对该矿无专用入、排风井, 且西部矿体延伸 很远,折反式通风阻力大,主、副井间漏风大等问 题, 选择方案时首先提出在西部矿体的端部开掘一 直通地表的专用回风井, 与主、副竖井形成单翼对 角式通风系统。但是,由于资金紧张, 地表征用土 地等一些难于克服的困难,此方案无法实施。只能 在现有的基础上选择一较为合理的方案。 整个方案设计分为两步进行。首先,在调查研 究的基础上进行人工决策选择最佳方案;然后, 对 其进行计算机优化, 选出合理的风机配备和工况。 结合矿山具体情况和多级机站的建立原则, 对 原系统进行了详细的考察。调查结果表明, 由于主 井入风, 井下入风侧均为运输行车巷道,没有可安 装风机的地点, 因此,传统的既有压入又有抽出的 多级机站系统形式无法实现, 所有的机站只能布置 于采区之后。最后拟定了以回风侧为主的分区多级 机站通风系统, 见图 2。 图 2 新通风系统示意图 按所拟定的系统将全矿分为三个区域。东部为 一个区域, 东副竖井与主竖井形成单翼对角式通风 系统; 西部分为两个区,西端为一个区域,中部为 一个区域。分别在回风侧按不通的分区布置三级机 站。 ∀级机站布置于采区与回风井的联络道内,控 制采区风量。按需要全矿共布置 6 个 ∀级机站。视 具体情况,距级机站较近, 受其作用较强的采区 采用无风墙机站,利用风机的动压调风。距级机 站较远, 受其作用较弱的采区,研究应用爆破能量 释放式柔性风墙机站,利用风机的部分静压克服通 风阻力, 同时, 保证机站不被爆破崩坏。如果 级 93 回风侧分区多级机站通风系统的应用研究 机站作用下可满足通风要求的采区不设 ∀级机站。 级机站按需要分区布置, 共设两处。一处设 置于- 240m 阶段西端一中段内; 另一处设置于东 部- 150m 阶段的回风绕道内,负责东部采区的回 风。 ∃级机站只设一处,布置在西副竖井地表出口 处, 负责西部采区的回风。 、 ∃级机站均为有风 墙机站。 在方案设计的基础上,对图 2 所示的系统进行 了计算机模拟解算和优化。优化后的通风系统中各 级机站的位置和风机参数见表 2。 表 2 各级机站风机配备 机站号风机类型装机地点作用 叶片角 装机容量 kW 备注 ∀级 K40- 6- No8东部- 162m 水平采区回风联络道中采区通风2922无风墙 K40- 6- No9东部- 176m 水平采区回风联络道中采区通风263无风墙 K40- 6- No9西部- 350m 中部一中段采区回风联络道中采区通风263柔性风墙 K40- 6- No9西部- 350m 中部采区回风联络道中采区通风263柔性风墙 K40- 6- No9西部- 350m 西端 中段采区回风联络中采区通风263柔性风墙 K40- 6- No9西部- 350m 西端采区回风联络道中采区通风263柔性风墙 级 K45- 6- No18西部- 240m 西端一中段设备西端回风3530刚性机站 K55- 4- No11东部- 150m 阶段回风绕道中东部回风3030刚性机站 ∃级K40- 6- N018西辅竖井西部回凤2975刚性机站 空气幕WM I- No11西部- 240m 井底车场出口处阻断漏风3515 出风口面积 36m2 为了保证回风侧分区多级机站的建立和正常运 行,采取了以下几方面的技术措施 1 研究应用采场爆破能量释放式 ∀级机站 对于距级机站较远, 受其控制较弱的采场应 用有风墙的∀级机站可以利用风机静压克服通风阻 力,保证采场的过风量。但是, 由于∀级机站往往 距采场爆破地点较近, 普通风墙难以经受爆破的冲 击。为解决这一问题, 我们结合矿山具体情况研究 应用了爆破能量释放式柔性风墙机站,在实际的应 用中取得了较好的效果。此方面的研究将有专门的 文章报道。 2 简化地表∃级机站的布置形式, 降低通风 阻力 把地表下的原反风道作为备用风道, 把地表风 道作为正常通风风道, 减少回风道的长度和转弯数 量,降低机站阻力。改直角转弯扩散塔为平吹式, 减少机站的动能损失。同时,用 K40- 6- No18 型 风机代替原 K45- 6- No16 型主扇风机,使之与通 风网络匹配, 提高运行效率。 3 加大回风段的断面积, 减小通风阻力 针对回风段断面积小阻力大的问题, 将已无作 业的- 170m 阶段作为回风中段,与- 110m 阶段 并联回风,减少回风段的阻力,降低井下压力梯 度。 4 加强密闭,控制漏风 对于漏风地点投入必要工程。对系统西部 - 240m阶段一中段的辅扇重新选址, 避开并密闭 采空区, 建立起一稳定安全的级机站,减小系统 漏风。 5 采用空气幕技术控制漏风 - 240m 阶段内采矿虽已结束,但充填作业没 有完成, 中段无法密闭, 造成大量漏风,经测定为 11m3/ s左右。为了控制这部分漏风,在- 240m 阶 段的井底车场入口处设计安装了一台空气幕,阻断 向- 240m 阶段内的漏风。 6 利用自然风压通风, 节能降耗 由于东部系统风路相对简单, 风流畅通,冬季 时, 在主扇 级机站 与自然风压共同作用下, 拉向东部风量过多, 减少了西部的入风量。针对这 一问题, 在保证东部所需风量的前提下,开展了冬 季自然风压的利用研究,获得了令人满意的效果。 此方面的研究也有专门的文章报导。 7 加强降尘措施, 防止主竖井 入风井 提 升或卸矿时对入风风流的污染。 3 新系统建立后的运行效果 系统形成后,进行了全面的调试和测定。测定 结果表明,全系统的有效风量率大幅度提高,从原 来的 464 提 高 到 676 ,比 原 来 提 高 了 2123 , 其中东部达 77,西部为 656,用于 正常通风的风机总装机容量为 1522kW,比原来 减少了 203kW;风机的运行效率明显提高, 西部 ∃级机站的 K40- 6- 18 型风机的全压效率为 656 ; - 240m 水平西部一中段级机站 K45- 6 - 13型风机的全压效率为65 。∀、、∃级机 94 中国矿业 2000 年第 9 卷第 4 期 攀枝花钢铁基地矿业开发过程中 减轻环境影响的对策 滕彦国 倪师军 张成江 成都理工学院610059 马玉孝 攀枝花地矿局617000 摘 要 攀枝花地区矿业开发造成的环境问题多种多样, 不仅对本地区生态环境造成了严重的破 坏, 而且对长江中下游地区的生态环境也存在一定的影响。减轻该地区环境影响的基本对策是进行生态 重建和建立矿业开发的环境管理体系, 确保该区资源、环境、经济、社会的可持续发展。 关键词 矿业活动 减轻环境影响 可持续发展 生态重建 环境管理体系 COUNTERMEASURES OF REDUCING ENVIRONMENTAL IMPA CTS FROM MINING ACTIVITY IN PANZHIHUA IRON AND STEEL BASE Teng Yanguo Ni Shijun Zhang Chengjiang Chengdu University of Technology Ma Yuxiao Panzhihua Bureau of Geology and Minerals Resources Abstract In this paper, the siruation of mining activity and related environmental impact are introduced. Mining activities not only destroy ecological environment in Panzhihua region,but also affect the mid downstream of Ghangjiang River. The countermeasures for reducing environmental impacts are beneficial to ecological rehabilitation and setting up of environmental management system, to ensure resources, environment, economy and society to be sustainable development in this region. KeywordsMiningactivity,Reducingenvironmentalimpact,Sustainabledevelopment,Ecological rehabilitation, Environmental management system 资源环境可持续发展是人类迈向 21 世纪所要 面对的重要议程。如何确保矿产资源的可持续开发 利用, 如何减轻矿业开发引起的一系列对环境的负 面影响,如何进行矿业开发过程的环境管理已成为 当今地矿、环境等不同领域、不同行业所面临的共 同挑战。 近年来, 矿业开发引发的环境问题越来越引起 的人们的重视, 并开展了一系列研究, 如矿区土地 复垦,生态重建,矿业开发的环境影响评价和环境 管理等, 探索减轻矿业活动造成的环境影响,寻求 *教育部跨世纪优秀人才基金资助 的全压效率均在 65 以上。 原系统通风最困难采场的温度由 28 降低至 24 , 改善了采场作业条件。 在- 240m 阶段井底车场出口处, 按 有效压 力理论∋ 设计的空气幕获得了良好的效果,漏风 11m3/ s 左右 全部 被截住,向相反方面引 风 105m3/ s。冬季最冷时也能完全满足阻截漏风的要 求。 采场爆破能量释放式机站和冬季自然风压的利 用均获得了较好的效果, 填补了国内空白。 收稿日期2000 年 4 月 20日 作者简介 陈喜山 硕士 高级工程师 青岛建筑工程学院环境工程系副主任 资源开发与 安全环保研究所所长 题头照片 陈喜山 95 攀枝花钢铁基地矿业开发过程中减轻环境影响的对策*