梅山多级机战通风系统压力分布研究.pdf

Serial No. 414 December. 2003 矿 业 快 报 EXPRESS INAT ION OF MINING INDUST RY 总 第414期 2003年 12月第 12 期 吴冷峻, 马鞍山矿山研究院环境保护研究所, 硕士研究生, 243004 安徽省马鞍山市湖北路 9 号。 梅山多级机站通风系统压力分布研究 吴冷峻 贾安民 陈宜华 马鞍山矿山研究院 潘军义 蔡顺朔 董振民 梅山矿业公司 摘 要 根据梅山铁矿多级机站通风系统的测定结果, 对二期系统的优化方案进行了网络 解算, 分析了整个通风系统的压力分布情况, 并提出改进意见。 关键词 多级机站; 通风系统; 压力分布; 机站局阻 中图分类号 T D722 文献标识码 A 文章编号 1009-5683 2003 12-0018-03 Study on Pressure Distribution in Ventilation System with Multi-Staged Fan Stations at Meishan Mine Wu Lengjun Jia Anmin Chen Yihua Maanshan Institute of Mining Research Pan Junyi Cai Shunshuo Dong Zhenmin Meishan Mining Co. Abstract Based on the measurement results of the ventilation system with multi- staged fan stations at Meishan Iron Mine, network resolution is made on the optimum scheme of No. 2 phase system. T he pressure distribution in the whole system is analysed and opinions on its improvement are given. Keywords Multi- staged fan station; Ventilation system; Pressure distribution; Local re- sistance of fan station 1 概述 上海宝钢集团梅山矿业有限公司 梅山铁矿 是国内大型地下矿之一, 目前在进行二期采矿, 年 产量 接近 400 万 t, 采矿作 业水 平在- 198～ - 258m, - 273m正进行采准掘进工作, - 330m为 阶段运输水平。 梅山铁矿采用集中控制运行的多级机站通风 系统, Ⅰ、 Ⅳ级机站风机克服系统通风阻力, 满足 全矿总风量要求, Ⅱ、 Ⅲ级机站风机起分风导向作 用。通风系统总的是南、 北进风, 东、 西回风, 即南 风井、 西南井、 北风井进风, 东南井、 西风井回风, 另外斜坡道、 副井、 两个主井也进一部分风, 见图 1。井下共有 20台 K40-6-19 风机, 总装机容量为 220kW, 装备Ⅰ、 Ⅳ级有风墙机站, 具体分布及运 行状况为 回风机站。 - 198m西风井Ⅳ级机站 4 台并联风机 全部运行 , - 198m东南风井 5 台并 联风机 运行 3 台 , 东南风井- 330m运输水平一 台风机 运行 ; 进风机站。- 258m南风井Ⅰ级 机站 4 台并联风机 运行 3 台 , - 258m西南风井 Ⅰ级机站 2 台并联风机 运行一台 , - 318m北风 井Ⅰ级机站 4 台并联风机 运行 3 台 。投入运行 的风机目前共有 15 台, 其中回风 8 台, 进风 7台。 采场Ⅱ、 Ⅲ级机站采用无风墙形式, 由 15 台 K40-6-11 风机、 2 台 CK42-20 风机和 2 台K40-6- 13 风机组成, 根据采场生产作业实际情况运行或 停机。 图 1 梅山通风系统井巷分布示意图 梅山多级机站通风系统运行状况良好, 满足 了井下采矿生产的通风要求。多级机站集中控制 系统运转正常, 可以根据采场实际生产情况, 适时 停开部分机站风机, 取得了较好的节能效果, 目前 吨耗通风电量为2. 15kWh/ t, 年节电120 万 kWh。 18 2 通风系统现状 2003 年 6 月马鞍山矿山研究院和梅山铁矿 采矿场的通风技术人员对井下通风系统进行了全 面测定, 其结果表明, 梅山铁矿通风系统总进风量 为467. 48m 3/ s, 总回风量510. 23m3/ s, 采空区漏 风42. 75m 3/ s, 系统有效风量率为68. 34, 系统 风 机 实 耗 功 率 1 033. 28kW, 风 机 平 均 效 率 64. 51 。 Ⅰ、 Ⅳ级机站、 风机工况的测定计算结果 见表 1。 梅山铁矿井下通风系统的通风阻力按东、 西 区分别考虑, 以Ⅰ、 Ⅳ级机站风机提供的静压 包 括机站局阻 按平均值计算, 则西区通风阻力为 1 375Pa, 东区通风阻力为1 285Pa。 多级机站通风系统具有很多优点, 而存在的 主要问题之一是机站局阻较大。由于风机安装条 件、 运行台数、 风机进出口断面与机站巷断面比值 各异, 机站局阻也不尽相同。 从表1 中机站有效风 压率的数据来看, 井下 10 个机站局阻范围在 15～55, 平均值为 34, 安装条件较好且两 台风机同时运行的机站局阻在 34左右, 反之, 安装条件较差且两台风机只运行一台的机站局阻 则高达 55。 表 1 Ⅰ、 Ⅳ级机站、 风机工况测定计算结果 地点 机站参数 机站风机编号 叶片角度 / 风压 /Pa 风量 / m3s- 1 效率 / 风机参数 全压 /Pa 风量 / m3s- 1 输入功率 /kW 效率 / 机站有效风压率 / 回 风 机 站 - 198m 西 风 井 1巷1机 2机 26 26 463 463 68. 75 68. 75 66. 33 66. 33 694 702 69. 02 68. 47 77. 66 75. 67 69. 30 71. 37 66. 71 65. 95 2巷3机 4机 26 26 452 452 63. 03 63. 03 65. 75 65. 75 794 581 70. 02 56. 04 72. 39 60. 80 86. 29 60. 17 56. 93 77. 80 - 198m 东 南 井 2巷5机 4机 29 29 320 74. 15 47. 46 627 79. 73 88. 09 63. 76 51. 04 1巷3机 2机 1机 26 26 26 325 325 63. 66 63. 66 60. 07 60. 07 440 501 75. 92 70. 94 70. 50 64. 95 53. 24 61. 48 73. 86 64. 87 - 330m东南井1机2327054. 6659. 4839762. 5062. 6644. 4968. 01 进 风 机 站 - 258m 南 风 井 东巷2机 3机 26 26 385 61. 15 47. 10 645 77. 50 63. 93 87. 86 59. 69 西巷4机 1机 26 26 332 332 60. 28 60. 28 66. 26 66. 26 508 394 65. 83 68. 11 59. 02 54. 55 63. 66 55. 27 65. 35 84. 26 - 258m 西南井1机 2机 26 26 194 58. 24 38. 96 429 67. 60 58. 34 55. 85 45. 22 - 318m 北 风 井 西巷2机 1机 26 26 425 50. 34 59. 01 581 62. 40 66. 08 61. 65 73. 15 东巷3机 4机 26 26 444 444 65. 24 65. 24 61. 63 61. 63 642 698 71. 23 69. 06 75. 98 82. 61 67. 63 65. 56 69. 16 63. 61 由于梅山井下通风系统比较复杂, 井巷众多, 范围宽广, 实际测定系统进风段、 需风段和回风段 的风压分布有困难。而将通过测定取得的现场数 据输入计算机进行网络解算, 再对系统的机站及 进、 回风风路的风压分布进行分析则是可行的。 3 二期通风系统压力分析 从技术、 经济方面考虑, 经过优化后仍然采用 统一型号的 K40-6-19 风机, 西南井、 南风井的进 风和东南井的回风均考虑两条风路, 即- 258m水 平和- 318m水平进风, - 258m水平和- 198m水 平回风。具体的机站风机设置情况为 回风机 站。- 198m 西风井Ⅳ级 机站 4 台并联风机, - 198m东南风井 3 台并联风机, - 258m东南风 井 2 台并联风机, 东南风井- 330m运输水平一台 风机, 回 风机站风机全部运 行; 进风机站。 - 318m 南风井Ⅰ级机站 4 台并联风机 运行 3 台 , - 318m西南风井Ⅰ级机站 2 台并联风机 运 行 1 台 , - 318m北风井Ⅰ级机站 4 台并联风机 运行 3 台 。投入运行的风机一般是 17 台, 其中 回风 10 台, 进风 7 台。 对二期系统优化方案进行的通风网络计算机 解算结果表明, 系统总风量为 577m3/ s, 达到设计 要求 552m 3/ s , 满足井下生产需要, 系统压力分 布情况如下 1 进风机站。- 318m 南风井机站、 西南井 机站、 北风井机站, 风机全压为 630～890Pa, 机站 局阻 150～270Pa, 进风段 从地表进风井口到 - 318m进风水平, 再加上- 318～- 258m作业水 平之间的各进风天井通风阻力 430～810Pa, 所占 风机全压比例分别为 24、 82。 2 回风机站。- 258m 东南井机站、 - 198m 东南井机站及西风井机站, 风机全压为 630～ 920Pa, 机站局阻 120～300Pa, 回风段从采区末端 回风天井到- 198m回风水平, 再加上主回风井通 19 吴冷峻 贾安民等 梅山多级机站通风系统压力分布研究 2003 年 12 月第12 期 风阻力 340～640Pa, 所占风机全压比例分别为 24、 60。 梅山井下通风系统各进风井断面比回风井断 面小, 而各机站装备的统一型号风机的叶片角度 大多相同 26 , 进风机站风机要克服进风段通风 阻力及机站本身局阻, 风压欠缺 6 。因而, 回风 机站风机除了克服回风段通风阻力及机站本身局 阻、 采区通风阻力 占风机全压的 10 外, 还要 克服进风段 6的通风阻力。结合通风系统现状 存在的一些问题, 如东、 西采区回风量分配与设计 要求不一致、 - 198m东南井回风机站虽然并联安 装了 5 台风机, 但只能运行 3 台, 东采区总回风量 偏小等考虑, 进、 回风机站风机全压在全系统中处 于不均衡状态是其主要原因之一。 为解决上述问题, 建议提高进风机站风机的 能力, 在风机型号不变、 风量不减小的前提下, 将 进风机站风机的叶片角度加大, 从现有的26 提高 到29 或者32 , 使进风机站风机的全压足以克服 进风段通风阻力及机站本身的局阻。 通风网络解算得出的机站局阻 24 与实际 测定结果 34不一致, 是因为解算只考虑了风机 进、 出口的损失, 而实际测定结果还包括了机站前 后约 10m 范围内的通风阻力。 4 结论 对梅山铁矿井下多级机站通风系统的压力分 析表明 1 进、 回风机站局阻分别为 150～270Pa, 120～300Pa 均占风机全压的 24 。 2 采区通风阻力由回风机站风机负担, 占 风机全压的 10。 3 进风机站风机压力稍有欠缺, 进风段有 6 的通风阻力由回风机站风机克服。 4 为使多级机站通风系统压力分布均衡, 建议通过调节风机叶片角度提高进风机站风机全 压, 以保证回风机站的通风能力。 5 结语 多级机站通风具有高效、 节能、 管理方便等许 多优点, 梅山模式表明该系统具有良好的社会效 益和显著的经济效益, 然而仍然存在一些问题, 必 须加以分析、 改进、 解决, 从而保证多级机站通风 系统的运行效果, 这些工作对于以后的通风设计 或系统改造都将是有益的。 收稿日期 2003-09- 24 信息平台 铁矿石市场分析预测 2003 年 1～3 季度, 我国钢铁生产呈现快速 增 长, 生 铁增 长幅 度 比 2002 年同 期增 长 了 18. 91 , 中小企业产量增长幅度大。 河北省 2003 年 1～9 月生铁产量达到2 857万 t, 增幅高达 51, 尤其是唐山建龙增加高达72. 02。 目前, 各钢铁企业库存量仍然不大, 尽管 2003 年铁精粉产量增加。 各钢铁企业冬储准备也 较早, 但与冬储要求还是相差甚远, 南部钢厂库存 普遍不足。 铁精粉的价格涨势很猛且幅度很大, 从年初 的 280～300 元/ t直到目前的 650 元/ t 出厂含税 价 , 每吨净增 300 多元。 同时, 国际市场价格也在 上涨, 10 月中旬, 如印度产铁粉的 CIF 价格达到 45 美元/ t。 随着钢铁企业产量的快速增长, 原燃材料大 幅度涨价, 并对铁矿石、 焦炭、 铁合金的需求明显 上升, 导致供需矛盾加剧, 特别是铁矿石, 由于资 源不足, 矿山发展滞后, 铁矿的产量在短期内增长 幅度有限, 铁矿可供资源的增长一直低于钢铁生 产的增长, 即使近期决定开发的新矿山, 也需 2～ 3a 的时间才能完成前期建设投入生产。 国外矿山 现有的产能也随着需求的增加, 进一步增产的潜 力不大, 主要受到铁路、 港口运力及吞吐能力的限 制, 进口矿价又受到国际铁矿资源、 矿价和海运费 上涨的制约, 还会继续上扬。 各主要矿产公司虽有 发展扩能计划, 但也需要几年的准备, 而我国的 铁、 钢、 新增产能有相当规模在 1～2a 释放, 预计 2003 年下半年到 2004 年上半年铁矿石的供需矛 盾还会进一步激化, 铁矿石的价位将在高位继续 运行。 但也不排除, 由于目前单一炼铁小企业原料 成本过高而造成亏损, 被迫停产, 由此将可能使铁 矿石供应矛盾趋缓。 20 总第 414 期 矿业快报 2003 年 12 月第 12期