井下多级机战通风技术实践及改造.pdf

1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 井下多级机站通风技术实践及改造 王福玉,王五松,王克宏 金川有色金属公司,甘肃 金昌737104 [关键词]井下;多级机站;通风;改造 [摘 要]介绍了金川镍矿二矿区井下多级机站通风技术的应用;进行了通风技术工业试验, 阐明了二矿区多级机站通风系统中 Ⅱ 级、 Ⅲ 级和 Ⅳ 级机站经常被破坏,严重影响矿山安全生产的 原因;针对存在的问题,借鉴二矿区一期生产时成熟的通风技术经验,提出了 “两级机站并串联压 抽混合式通风方法”,进行了一系列技术改造,实践证明,满足了井下作业区的通风需要,取得了良 好的经济效益和社会效益。 [中图分类号] TD724 . 3 [文献标识码] B [文章编号] 1002Ο8951200003Ο0005Ο04 Practice of underground ventilation by the multi2stage fan stations and its reconstruction WANG Fu2yu ,WANG Wu2song ,WANG Ke2hong Jinchuan Nonferrous Metals Complex ,Jinchang737104, China Key words underground;the multi2stage fan stations;ventilation ;reconstruction Abstract This paper introduced the ventilation technology by multi2stage fan stations in the un2 derground ,which was used in the No. 2 mine area of Jinchuan nickel mine. The industrial test of the ventilation scheme was carried out ,and the reasons that theⅡstage fan station ,theⅢstage fan station and theⅣstage fan station were destroied frequently in ventilation system of the mul2 ti2stage fan stations are elaborated. It influenced seriously the safety production of the mine. On the basis of the successful ventilation technology at the first period production of the mine ,the ventilation by the two stage fan stations was raised and the ventilation technique recon2 struction was carried out. It is proved by practice that this meets the ventilation require2 ment at the work face ,and good economic benefit is obtained. [收稿日期]1999 - 11 - 30 [修订日期]2000 - 2 - 7 [第一作者简介]王福玉,男,43岁,金川有色金 属公司二矿区矿长,采矿高级工程师。 二矿区年生产矿石220万t ,占公司生产 矿石总量的67 。二期生产,采矿方法采用 机械化下向水平分层胶结充填法,采矿区目 前均集中在1238m分段和1138m分段,共划 分为十三个机械化采矿盘区,日均生产矿石 6000～8000t。矿区地势平缓,平均海拔 1600～1700m ,气象条件属内陆干燥性气候, 春季风沙大,自1993年以来每年均发生沙尘 暴灾害性气候,自然通风对矿井通风影响较 大。 二矿区二期矿井通风系统采用多级机站 并串联抽压混合式的微正压设计出风井井 口始终保持400Pa正压通风方法。这种通 风方法是近年发展起来的一种新型通风技 术,具有漏风小、 风机效率高、 能耗低、 系统匹 配合理、 计算机集中控制等优点。但是,有关 资料表明,这种通风技术在国内尚处在工业 试验阶段,成熟的技术经验少。 1 矿井通风系统概况 二矿区多级机站分为四级,Ⅰ 级机站是 2000年5月 第29卷 第3期 有 色 矿 山 Nonferrous Mines May ,2000 Vol. 29 No. 3 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 矿井通风系统的进风机站,该级机站服务年 限长,为矿区重点机站;Ⅱ 级机站是盘区接力 进风机站;Ⅲ 级机站是盘区接力回风机站;Ⅳ 级机站则是矿井通风系统的回风机站,服务 年限长,也是重点机站。Ⅰ 级机站分别设计 布置于矿区1250m水平和1200m水平的两 翼,即位于地质勘探线6行和24行,远离采 矿作业区,而 Ⅳ 级机站则位于矿区1250m水 平和1150m水平的矿体上盘,分别布置于地 质勘探线10～19行半之间,离采矿作业区较 近。Ⅰ 级机站设计共有四座,均为双机并联 机站。Ⅳ 级机站共有七座,其中四座是单机 机站,两座是网路并联机站,还有一座是双机 并联机站,位于矿体最深处即931m水平。 全矿共设计安装了18台 Ⅰ 级和 Ⅳ 级机站使 用的风机。Ⅱ 级和 Ⅲ 级机站风机均安装吊挂 在每个生产盘区的分层道和分段道中。按设 计每个盘区分层道及分段道中分别吊挂两台 并联接力进风 Ⅱ 级机站,两台并联接力回风 Ⅲ 级机站及相应的四条直径为1m的柔性风 筒,全矿现有十三个机采盘区,安装吊挂 Ⅱ 级 和 Ⅲ 级机站使用的风机共五十二台,使用柔 性风筒1300m。矿井通风系统为两翼进风、 中央回风的对角式通风系统。矿井设计总风 图1 二矿区通风系统风量分配示意图 量400m3/ s ,风量分配如图1所示。 二矿区 Ⅰ 级和 Ⅳ 级机站使用的风机是由 上海鼓风机厂生产的GAF15 - 8 - 1型风机, 这种风机设计有手动和电动计算机控制叶 片安装角度的调节机构,叶片角度调节范围 - 30 ～ 15,设计额定风量38. 5～50m3/ s , 额定静压升1400Pa。这类风机是该厂为金 川公司特制的首批工业用风机,尚无系列定 型产品。Ⅱ 级和 Ⅲ 级 机 站 使 用 的 风机是 由上海嘉兴风机厂生产,型号有NAF56 - 11 - 8. 5和NAF56 - 21 - 8. 5两级叶轮两种, 设计额定风量14m3/ s。 2 存在问题 井下多级机站通风改变了传统的、 沿袭 多年的井上集中抽出式通风方法,它具有许 多优点,值得推广。但是几年来的通风实践 证实,井下多级机站的建立与使用受到了许 多客观因素的干扰与破坏。 1二矿区铜镍矿床属超基性硫化铜镍 矿床,生于海西期含矿超基性岩体中,富矿多 为海绵状、 半海绵状及接触交代型矿区。金 川区域岩层多为古老的变质岩系,片理发育, 在成矿前经历多次构造运动,火成岩活动,矿 石和围岩受到不同程度的破坏,节理裂隙发 育岩层整体稳固性差。实践证实,这种不良 岩层占矿区采准巷道的50 ,开拓巷道的 20 ～30 ,占整个采区的60 ～70 , “富、 大、 深、 碎” 是矿区工程地质条件的特征。 如此复杂的工程地质条件,使得矿井通风工 程及通风网路复杂化。 2金川矿区不良岩层占整个采区的 60 ～70 ,在生产过程中采用了各种支护 技术,但是这种地质条件仍是制约二矿区安 全生产的主要因素之一。1995年,在1138m 分段1 盘区和2 盘区进行了通风设计方案 的工业试验。按设计在两个盘区的分层道和 分段道中各吊挂安装四台风机和四条风筒。 分层道和分段道设 计 断 面 规 格 为4. 3m 6 有 色 矿 山 2000年 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 4.1m宽 高由于分层道和分段道已发生 变形,四台风机和相应风筒安装后,巷道实测 最小断面为4. 3m2. 8m。显然,不能满足 大型无轨设备的安全运行间距。实践验证了 这种设计方案不可行。设计方案试验不通, 则将原来吊挂的四台风机及风筒减掉两台风 机和两条风筒,剩下的两台风机和相应风筒 吊挂于巷道拱顶部,这样才满足了大型无轨 设备通行的安全间隙。简化后的通风方案仍 按原设计思路,即一台风机是 Ⅱ 级接力进风 机站,另一台风机是 Ⅲ 级接力回风机站。方 案实施后,对通风效果进行了实测与分析。 实测数据说明,单机 Ⅱ 级站有效新鲜风供给 量为10. 6m3/ s ,而盘区实际需风量为30m3/ s ,仅占需风量的35 。单机 Ⅲ级回风机站 有效回风量仅为4. 8m3/ s。显然,盘区供风 量及回风量满足不了生产实际风量参数,采 场环境温度高达28℃。二矿区井下使用大 型无轨设备,提高了矿山生产能力及机械化 作业水平,但是这些设备大负荷运行产生的 烟尘、 有毒气体及热量,在这样的通风条件 下,加剧了作业环境恶化,严重危害着井下职 工的身心健康。 3矿区地压活动十分频繁,随着盘区采 矿速度加快,采场爆破产生的炮轰波加剧了 分层道和分段道的破坏,出现了严重的侧邦 内臌,拱顶开裂,底板上臌等现象。在这样的 条件下,分层道和分段道中吊挂的风机和风 筒,经常被928LHD铲运机和MKA25. 5t运 矿卡车破坏。为此,组织专门人员进行大量 的维护工作,最终结果是作业环境差,采场能 见度低。职工怨气大,劳动积极性不高,安全 生产隐患多,通风费用高。 4Ⅳ 级机站是矿区服务年限长的重点 机站,开拓工程设计中,Ⅳ 级机站均位于矿体 上盘,离矿体较近,并且与采区仅有12m的 高差1150～1138m、1250～1238m。大规 模的采矿生产过程中产生的炮轰波及复杂的 工程地质条件,也破坏了风机站硐室和风机 砼基础。经现场观察,有的风机机座固定螺 栓被挤出16mm ,风机进风风筒直径1. 6m、 铁破厚12mm的圆筒被压扁,更为严重的是 风机配电硐室中的配电柜被震倾斜。这种条 件下,风机故障率高,工况稳定性差,效率低。 经统计,仅1150m水平 Ⅳ 级机站年平均维修 量达10台次之多,并且在1997年报废了一 台风机,直接经济损失28万元。 3 通风技术改造 矿井通风的目的,就是给采矿作业区供 给足量的新鲜空气,及时将井下污浊空气排 出地表,改善矿井通风环境,强化安全生产标 准,为井下职工创造一个良好的、 舒适的作业 环境。 针对上述问题,借鉴矿山一期生产时成 熟的通风技术经验,提出了 “两级机站并串联 压抽混合式” 的通风改造方案。经多次专家 会议讨论,一致认为可行。同意先进行通风 方案试验,成功后推广,选择在1138m分段 4 、5 、6 三个生产盘区进行试验。 两级机站并串联压抽混合式的通风方 法,就是将原设计的 Ⅱ 级和 Ⅲ 级接力进、 回风 机站省掉,仍保留 Ⅰ级和 Ⅳ级机站的通风。 不同的是将 Ⅳ 级机站由矿体上盘移到矿体下 盘的贫矿带中,建成采矿作业影响范围相对 小,比较稳固的通风回风机站及掘进相 应 的 图2 1138m分段 Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ 盘区 通风改造方案平面布置图 7第3期 王福玉等井下多级机站通风技术实践及改造 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 沿脉专用回风道和川脉回风联络道。而回采 盘区则在开采第一分层过程中,设计预留一 定量的回风道和回风井,与相应的回风联络 道贯通。由 Ⅰ 级站作用压入分段道中的新鲜 风经盘区分层道进入采场,经过工作面后,污 风经专用回风道及预留回风井,回到下盘回 风道,再经 Ⅳ 级机站作用被压入总回风道至 西主井通风改造方案如图2示。 1996年2月,二矿区组织了专业队伍进 行施工。1997年1月竣工并投入了使用。 工程竣工并投入使用后。对4 盘区、 5 盘区进行了通风技术测定 ,具体技术参数 见表1。 表1 盘区通风技术参数 地点 风速 m/ s 风量 m3/ s 环境温度 ℃ 粉尘浓度 mg/ m3 备注 4 盘区分层道 3. 1040. 3018. 01. 4 4 盘区分层道11采场 1. 3016. 9020. 01. 7 4 盘区分层道16采场 1. 1014. 3021. 21. 4 4 盘区分层道8采场 0. 253. 2525. 61. 9 4 盘区分层道3采场 0. 9612. 4823. 41. 9 5 盘区分层道 3. 5045. 5018. 01. 2 5 盘区分层道11采场 1. 5019. 5020. 01. 6 5 盘区分层道16采场 1. 3016. 9020. 01. 7 5 盘区分层道8采场 0. 506. 5022. 41. 6 5 盘区分层道3采场 1. 0013. 0021. 61. 9 6 盘区分层道 4. 3055. 9016. 21. 2 6 盘区分层道16采场 1. 5019. 5019. 31. 5 6 盘区分层道11采场 1. 2015. 6020. 21. 7 6 盘区分层道8采场 1. 4018. 2021. 41. 8 6 盘区分层道3采场 1. 1014. 3023. 62. 0 表1中数据说明,这种通风方案是可行 的,符合二矿区通风实际情况,较前类型通风 方案,通风效果好,管理方便,通风成本低, 1997年6月,决定在全矿全面推广这种通风 方法。目前,1138m分段1 、2 、3 盘区也 形成了这种通风方式。 4 效益 4. 1 经济效益 四级机站通风简化成两级机站通风,省 去了原设计通风方案中的 Ⅱ级和 Ⅲ级机站 共计52台风机及10000m风筒 , 取得直接 经济效益年节约电量为906. 1万kWh ;节 约风筒费用为435. 26万元。 4. 2 社会效益 作业通风环境的改善,安全生产有了保 证,职工身心健康得到了保护。所以生产劳 动积极性提高了,按计划超额完成生产任务 的工区多了,220万t/ a的生产任务有了可靠 保证。 5 结语 1盘区通风设计方案理论上是先进的, 可行的,值得借鉴与推广。但是这种技术适 合于岩层地质条件好,地压活动范围小的矿 山,不适用于金川矿区。 2盘区通风设计方案的实施,增加了作 业人员的工作量,风机及风筒维护量大,现场 管理难度大,费功,费时又费力,增加了生产 成本,不经济。 3改变后的通风方法,尽管满足了生产 需要,但它的缺点也不可忽视,即采准期通风 困难,造成了许多不便。 4二矿区通风系统比较复杂,还存在许 多问题,今后仍须认真研究解决。 下转第37页 8 有 色 矿 山 2000年 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 表2 工业试验各阶段药剂制度调整情况 g/ t 试验 阶段机台 石灰 DY- 1 丁基黄药 2 油 搅拌槽 一扫 搅拌槽 一扫 搅拌槽 一扫 13 330030401216 4 330025401013 23 330025401012 4 200030201016 33 200030251016 4 2000282516 43 2000302516 4 200025101012 件的不断优化,选别指标不断提高。尤其在 第四阶段,从表4可见,不仅高品位矿石选别 指标好,且低品位矿石也可取得较好选别指 标。这也说明了DY - 1及其组合药剂制度 对该矿不同性质矿石具有较好的适应性。 表3 工业试验各阶段生产指标统计结果 试验 阶段 机台 处理矿 量/ t 原矿品 位/ 精矿品 位/ 回收率 13 28330. 63222. 1895. 16 4 30300. 64024. 9895. 12 23 32040. 96724. 8996. 27 4 38240. 92624. 5495. 09 33 19670. 67024. 8695. 50 4 21140. 73026. 4095. 43 43 33530. 88827. 7095. 83 4 32760. 92127. 9996. 34 表4 第四阶段不同品位矿石选别指标 原矿分类 原矿品位 处理矿量 t 精矿品位 回收率 10. 600252225. 9795. 67 21. 091410728. 2596. 23 4 生产应用 根据工业试验确定的药剂制度,1999年 4月开始在胡家峪选厂磨浮车间推广应用。 4～10月生产指标统计结果见表5 ,由表 5可见,DY- 1及其组合的药剂制度生产指 标稳定,能够有效提高选厂现有指标。在生 产应用实践中发现,新的药剂制度不仅使浮 选泡沫矿化好,而且浮选液面很稳定。由于 现场石灰采用干式添加,添加量难以实现恒 定,采用新的药剂制度后没有再出现因石灰 量变化引起的浮选冒槽和沉槽现象。说明采 用DY - 1后,不仅降低了石灰用量,而且新 的药剂制度对pH值适应范围较宽。 表5 推广应用期生产指标统计结果 时间 处理矿量 t 原矿品位 精矿品位 回收率 1999. 5月564570. 83525. 6296. 48 1999. 6月570310. 78025. 8296. 48 1999. 7月574800. 74025. 8895. 81 1999. 8月607970. 75825. 5195. 72 1999. 9月525550. 76524. 8295. 48 1999. 10月604310. 71024. 9895. 70 合计3447510. 76425. 5395. 98 6 结论 1DY- 1对硫化铜矿物具有很好的选 择性。单一用药可有效提高精矿品位,但不 经济,通过采用新的药剂制度后,精矿品位提 高2. 09 ,回收率提高1. 13 。合适的药剂 组合及合理的添加地点,可有效地发挥其性 能优势。 2从试 验 及 应 用 结 果 可 见,使 用 DY- 1及其药剂组合制度,对胡家峪矿石选 别具有很好的适应性,能够有效提高生产技 术指标,降低选矿成本,经济效益显著。 上接第8页 [参考文献] [1]王英敏.矿井通风与安全[M].北京冶金工业 出版社,1978. 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