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无轨采矿铀矿山通风特点及系统设计原则 第六图书馆 针对无轨采矿铀矿山的井巷布置特点,通过分析无轨采矿铀矿山通风特点及氡污染特征和氡析出规律,根据氡渗流与控氡通风原理,初 步提出了无轨采矿铀矿山通风系统设计原则。针对无轨采矿铀矿山的井巷布置特点,通过分析无轨采矿铀矿山通风特点及氡污染特征 和氡析出规律,根据氡渗流与控氡通风原理,初步提出了无轨采矿铀矿山通风系统设计原则。无轨采矿 铀矿山 通风设计 井巷 布置 氢污染 氢渗流 通风系统铀矿冶邓文辉 周星火 等同矿开采研究所,湖南衡阳4210012001第六图书馆 第 2 0卷第 4期 铀矿冶 2 0 0 1年 l 1月 U RANI U M M I NI NG AND M ETALLURGY V o l _20 No． 4 N o v． 2 001 无 轨 采矿 铀 矿 山通 风 特点 及 系统 设 计原 则 邓 文 辉 ， 周 星 火 ， 李 先 杰 棱工 业 铀 矿开 采 研 究 所 ，湖 南衡 阳4 2 1 0 0 1 摘 要 针 对无 轨 采 矿 铀 矿 山 的井 巷 布 置 特 点 ， 通 过 分 析 无 轨 采矿 铀 矿 山通 风 特 点 及复 污染 特 征 和 氧 析 出规 律 ， 根据 氡 渗 漉与 控 氧 通 风原 理 ． 韧 步提 出了 无 轨采 矿 铀 矿 山通 风 系统 设 计 原则 。 美 键 词 无轨 采 矿 ；铀 矿 山 通 风 设 计 原 则 中 图分 类 号 TD7 2 2文献标 识 码 A文 章编 号 1 0 0 0 8 0 6 3 2 0 0 1 0 40 2 6 00 4 引言 无轨 采矿 由于机 械化程 度高 ． 技术 先进 ， 因而具有 采矿能 力大 、 效率 高 、 成本低 等优点 。我 国铀 矿 山 最 早 开 展 无 轨 采 矿 试 验 是 在 浙 江 某 铀 矿 ． 井 于 2 0世 纪 8 0年 代 末 ， 利 用 无 轨 采 矿 技 术 对该 矿 大茶 园矿 井进行 了技 术改造 。辽 宁某铀 矿 的 3 0 7 5矿床 是我 国 9 0年代初 正式设计 采用 无 轨 采 矿 技 术 的 第 一 个 铀 矿 山 ， 井 于 1 9 9 6年 正 式 投 产 由于无轨 采矿在 开拓方 式 、 采 准工程 布置 和采准方 法上与 常规采 矿有 不同 的特点 ， 从 而使 矿井 通 风 系 统 及 氡 污 染 特 性 必 然 有 别 于 常 规 铀 矿 山 ， 如 果 不 掌 握 其 通 风 系统 的 特 点 及 氡 的 污 染 特 性 ． 必 然 导 致 无 轨 采 矿 铀 矿 山 的井 下 职 工 接 受 较 高 的 辐 射 剂 量 当量 辽 宁 某 铀 矿 ， 由 于早 期 对 矿 井 通 风 系 统 特 征 和氡 污 染 特 性 认 识 不 足 ， 导 致 风 流 氡 枵 染 严 重 ． 采 掘 工 作 面 合 格 率 低 ， 矿 工 接 受 的 个 人 年 有 效 剂 量 当量 偏 高 ， 不 得 不 在 建 矿 不 久 就 对 其 通 风 系 统 进 行 调 整 改 造 。 因 此 ， 完 全 有 必 要 针 对 无 轨 采 矿井 巷 布置 特 点 ， 对 无 轨 采 矿 铀 矿 山通 风 系 统 设 计 原则 进 行探 讨 根 据 辽 宁 某 铀 矿 山无 轨 采 矿通 风 系统 调 整 与 改 造 实 践 及 浙 江 某 铀 矿 山 无 轨采 矿 通 风 系 统 设 计 工 作 ． 针 对 无 轨 采 矿 井 巷 布 置 特 点 ． 分 析 了 无 轨 采 矿 铀 矿 山通 风 和 氧 污 染 特 征 ， 在 此 基 础 上 ， 提 出 了无 轨 采 矿 铀 矿 山通 风 系 统 设 计 原 则 。 1无 轨 采 矿 井巷 布 置 特点 无 轨 采 矿 是 指 地 下 矿 山 井 下 作 业 以无 轨 设 备 为 主 的 采 矿 工 艺 ， 井 巷 布置 上 其 显 著 的 特 点 是 开 掘 了 供 无 轨 设 备 上 下 通 行 的斜 坡 道 。 采 矿 工 艺 中 ． 一 般 采 用 液 压 凿 岩 台 车 配 液 压 凿 岩 机 凿 岩 ， 出 矿 和 出 渣 则 采 用 无 轨 铲运 机 。 工 作 人 员 及 无 轨 设 备 通 过 斜 坡 道 及 联 络 道 进 出 采 场 ， 设 备 和 材 料 的 运 送 、 出 矿 、 出 渣 和 充 填 等 工 作 全 部 或 部 分 由无 轨 设 备 来 完 成 ， 减 轻 了 矿 工 的劳 动 强 度 ， 提 高 了 工 作 效 率 ， 实 现 了 矿 山 主 要 作业 的 机 械 化 。 无 轨 采 矿 与 常规 采 矿 相 比 ． 在 井 巷 布置 上 具 有 不 同 的特 点 。 收 稿 日期 2 0 0 10 3 2 5 26 0 维普资讯 第六图书馆 1 ． 1斜 坡 道 布 置 斜坡 道布 置形式 主要 取决 于矿体 的赋存条 件 ， 一 般布 置 在两 个 中段之 间 ， 通 常布 置在矿体 的下 盘岩 体中 ， 与矿体 距离 一般小于 2 0 m ． 斜 坡 道的坡度 以不 超过 2 0 为宜 一般为 折返式 或 螺 旋 式 1 ． 2采场 联 络 道 布 置 采 场 与 斜 坡 道 的联 系通 过 采 场 联 络 道 进 行 一 般 采 场 每 采 一 至 二 个 分 层 开一 个 联 络 道 与 斜坡 道 联 系起 来 ， 采 完 一 至 二个 分 层 后 ． 该 联 络 道 随采 场 充 填 而 封 闭 。 1 ． 3溜 井 的 布 置 溜 井 主 要 用 于 将 采 场 采 出 矿 石 榴 至 下 中段 。 辽 宁 某 矿 无 轨采 场 的 榴 井 至 采 场 的 距 离 一 般 为 7 0 ～ 1 5 0 m ， 最 大 不 超 过 2 0 0 m ， 而 且 尽 量 考 虑 在 脉外 布 置 。 1 ． 4通 风天 井与 充填 天 井 每 个 采 场 至 少 布 置 一 个 通 风 天 井 ． 该 通 风 天 井 同 时 也 兼 作 下 充 填 料 的 天 井 ， 一 般 设 在 矿 体 中 部 。 1 ． 5采 场 布 置 无 轨 开 采 一 般 均 采 用 上 向 水 平 分 层 充 填 采 矿 法 为 便 于 无 轨 设 备 如 铲 运 机 和 凿 岩 台 车 出入 采 场 ， 采 场 底 板 采 用 砼 垫 板 ， 厚 度 在 l 5 O ～ 2 0 0 mm． 砼 标 号 为 1 5 0号 。 2无 轨 采 场 通 风 与氡 析 出特 性 2 1无 轨 采 场 通 风 特 性 2 ． I ． 1无 轨 采 场 通 风 路 线 无 轨 采场 的通 风 路 线 一 般 从 斜 坡 道 人 风 ， 经 斜 坡 道 与 采 场 联 络 道 进 入 采 场 ， 再 由 采 场 通 风 天 井 回风 ． 进 入 主 回 风 系统 ； 或 者 由 采 场 通 风 天 井进 风 ， 经 采 场 、 联 络 道 至 斜 坡 道 ， 再 由 斜 坡 道 回 风 至 主 回 风 系 统 。 2 ．1 ． 2斜 坡 道 为 角 联 巷 道 通 风 角 联 巷 道 是 存 在 于 两 条 并 联 风路 之 间 的 一 条 串联 风 路 。 无 轨 采 矿 的斜 坡 道 恰恰 位 于 两 个 中 段 之 间 而 形 成 角 联 巷 道 ． 斜 坡 道 的 风 流 方 向 取 决 于 风 路 中 压 力 梯 度 的 方 向 ， 其 风 量 则 取 决 于 斜 坡 道 与 两 中 段 交 点 之 间 压 力 差 的 绝 对 值 。 由于 斜 坡 道 大 多为 折 返 式 ， 其 阻 力 较 大 ， 因 此 ， 如 不 采 取 相 应 措 施 ， 斜 坡 道 的 进 风量 一 般 都 较 小 ， 而 且 风 流 方 向 不 稳 定 。 有 时 无 风 ， 有 时 可 能 是 下 行 风 ， 也 可 能 是 上 行 风 。 2 ． 1 ． 3无 轨 采 场 通 风 网络 对 上下 两 个 中 段 而 言 ． 无 轨 采 场 与 斜 坡 道 处 在一 个 复 杂 的角 联 通 风 网络 中 ， 而 采 场 与 斜 坡 道 又 形 成 一 个 并 联 网 络 ． 这 就 使 无 轨 采 场 通 风 趋 于 复 杂 ． 如 果 不 采 取 措 施 ， 无 轨 采 场 通 风 可 能 很 不 稳 定 ， 有 时 无 风 ， 有 时 可能 是 下 行 风 ， 也 可 能 是 上 行 风 。 2 2无轨 采矿 氡 析出与 氡污染 特性 2 ． 2 ． I ’ 斜 坡 道 能 积 聚 高 体 积 活 度 的氡 由于 斜 坡 道 是 处 在 上 下 两 个 中段 的 角 联 巷 道 上 ． 当 边 缘 风 路 中 阻 力 分配 不 当 时 ， 斜 坡 道 可 能 无 风 或 微 风 ； 而斜 坡 道 通 过 联 络 道 与 采 场 相 连 ． 采 场 所 释 放 出 的 氡 进 入 到 斜 坡 道 ， 特 别 是 采 场 每 采 一 分 层 后 ． 要 重 新 掘 进 一 条 新 的 联 络 道 ， 原 有 联 络 道 随 采 场 一 起 充 填 ， 但 在 压 力 梯 度 调 节不 好 的情 况下 ， 充填 体 中聚集 的高体 积活度 的氡就 会渗入 到斜坡 道 ， 从而 使斜坡 道遭受 严重 261 维普资讯 第六图书馆 荇染 。 由于斜坡道 是无 轨采 矿 中人 员和设 备进采 场的必 经通道 ， 因此 ， 对工 作人员 可造 成较 大 的 辐 射 危 害 。 2 ． 2 ． 2主 风 流 易 被 污 染 由 于 斜 坡 遭 是 沿 矿 体 下 盘 开凿 的 ， 其 与 上 下 两 中段 的 连 接 口有 的 靠 近 主风 流 人 口 ， 有 的靠 近 主 风 流 末 端 如 果 中段 通 风 网络 设 计 不 合 理 ， 斜 坡 遭 的 风 流 方 向不 稳 定 ， 可 造 成 主 风流 的大 面 积 污 染 2 ． 2 ． 3采 场 氡 体 积 活 度 高 无 轨 采 场 由 于 在 脉 外 布 置 溜 井 ， 这 类 溜 并 与 上 下 中 段 贯 通 ， 也 与 斜 坡 道 贯 通 ， 而 且 一 般 都 处 于 斜 坡 道 与 联 络 道 交 汇 处 不 远 ， 用 于 出 矿 、 出 渣 和 下 充 填 料 。斜 坡 道 以 上 的 溜进 部 分 因 不 装 矿 ， 其 阻力 比采场 阻力小 ． 导致 大部分 风量 从溜井 上部漏 掉 ， 常造成 采场人 风 风量 不够 ， 采 场氡 体 积 活 度 较 度 高 给 采 场 通 风 管理 增 加 难 度 。 3无 轨 采 矿 通 风 系统 设 计 原 则 3 ． 1建 立 完 善 的 中段 通 风 网 终 由于斜坡 道位 于上 下两 中段 之 间 大都 采用 折返式 或螺 旋式布 置 ， 其上 下 出 口的布置一定 要 与 中段通 风 网络相 匹 配 ， 一般不宜 单纯采 用上 行或下行 阶梯式 中段通 风 网络 ， 否则不 能保证 人 风 质 量 ， 因 为 极 易 通 过 斜 坡 道 造成 串 联 褥 染 。 3 ． 2加 强辅 扇 的 局 部 通 风 作 用 目前无 轨采 场的入 风量一 般偏 小 ， 加之影 响采 场风流稳 定性 的因素较 多 ， 为保持 采场 风流 的 稳 定 ， 无 轨 采 场 一 定 要 加 强 辅 扇 或 局 扇 的 局 部 通 风 作 用 ， 确 保 采 场 有 足 够 的 风 量 。 3 ． 3提 i 葛通 风 系统稳 定性 通 风 网络 中 各 风 路 的 稳 定 性 受 到 通 风 系 统 内 许 多 因 素 的 影 响 如 相 关 巷 道 风 阻 的 变 化 、 角 联 形 式 的 改 变 、 自然 风 压 的 变 化 、 辅 扇 或 局 扇 安 装 位 置 等 均 会 影 响到 风 流 的 稳 定 性 。 因 此 ， 在 规 通 风 系 统 时 ， 必 须 注 意 通 风 系 统 的 稳 定 性 和 易 于 调 整 性 。 3 ． 4通 风 构 筑 物 的 设 置 要 合 理 在 通 风 系 统 设 计 和 通 风 系 统 调 整 时 ， 利 用 氧 渗 流 及 控 氡 通 风 原 理 ． 针 对 具 体 情 况 ， 通 风 构 筑 物 ． 如风 门 、 调节 风窗 、 密 闭等的设 置要合理 。由于井下 运输 以无轨 设备 为主 ， 通风构 筑物 的 位 置 设 置 要 恰 当 ， 既 要 保证 通 风 的要 求 ， 又 要 确 保 无 轨 设 备 在 井 下 运 输 的 畅 通 无 阻 利 用 上述 设 计 原 则 ． 采 取 一 系 列 相 应 的通 风 降 氡 措 施 ， 成 功 地 完 成 了 对 辽 宁 某 矿 无 轨 采 矿 铀矿 山通 风 系 统 的 调 整 与 改 造 工 作 ， 井 下 矿 工 吸人 氡 子 体 所 致 个 人 年 有 效 剂 量 当 量 降 至 l 1 ． 2 mS v， 取 得 了满 意 的效 果 4结 论 1 无 轨 采 矿 铀 矿 山 的 独 特 之 处 是 有 一 条 连 接各 中段 和 采 场 的 斜 坡 道 ， 其 通 风 的 关 键 是 怎 样 保 证 处 于 角联 位 置 的 斜 坡 道 有 足 够 的 预 定 风 量 ， 同 时 还 要 确 保 斜 坡 遭不 受 无 轨 采 场 析 出 的 氡 污染 。要 解 决 斜 坡 道 受 氧 污 染 严 重 的 问题 ． 需 从 通 风 网络 和 氡 渗 流 理 论 人手 。 2 在 无 轨 采 矿 铀 矿 山 工 程 设 计 阶 段 ， 对 斜 坡 道 在 各 中 段 的 出 口位 置 设 计 ， 既 要 考 虑 采 掘 的 方 便 与 经 济 合 理 ， 还 必 须 考 虑 避 免 在 通 风 系统 中造 成 风 流 串 联 3 无 轨 采 矿 铀 矿 山 的通 风 系 统 设 计 ， 应 建 立 完 善 的 中 段 通 风 网 络 ， 同 时 还 应 加 强 局 部 通 26 2 维普资讯 第六图书馆 风 措 施 。 4 井下 生产是 一个动 态 的过程 ． 矿井 通风 也是一 个 动态 的过程 。要彻 底解 决无 轨采 矿铀 矿 山 的通 风 问题 ， 必须抓 住氡 污染 的机理 ． 利 用氡渗 流及控 氡通风 原理 ， 针对 具体情 况 ， 从 矿 山 通 风 系统 设计 人手 ， 根 据生 产过程 中的变化 对 通风 系统 予 以调整 ， 这样 才能 确保 铀矿工 人 的身 体 健 康 ． 提 高 劳 动 生 产 率 。 TH E PI T VENTI LATI o N FEATUR ES AN D TH E D ES I GN PRI NCI PLE o F VEN TI LATI o N SYS TEM I N TRACK LESS M I NI NG U RANI UM M I N E DENG w e n h u i ． Z HOU Xi n g h u o， LI Xi a n j i e Re s e a r c h I n s t i t u t e o f U r a n i u m M i ni n g，CNNC ，H e n g y a ng 4 2 1 0 0 1，Chi n a Ab s t r a c t Ac c o r di n g t o t h e p i t a r r a n g e me n t f e a t u r e s o f t r a c k l e s s mi ni n g u r a n i u m mi n e， b a s e d O i l t h e f u nd a me n t a l o f r a d o n p e r me a t i o n a n d c o n t r o l ， a nd a n a l y s i s o f r a d o n p o l l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s a n d r a d o n e d u c t i o n． t h e d e s i g n p r i n c i p l e o f v e n t i l a t i o n s y s t e m i n t r a c kl e s s mi ni n g ur a n i u m mi n e h a s b e e n r a i s e d． Ke y wo r d st r a c k l e s s mi ni n gu r a n i u m mi n e；d e s i g n p r i n c i p l e o f v e n t i l a t i o n s y s t e m 、 ／用 加 速 器 质 谱 法 刮 定 沉 积 物 样 品 的 u An a l y s t , , 2 0 0 1年 第 1 2 6卷第 5期 上 发 表 了 M a r s d e n O． J ． 等 人 关 于 用 加 速 器 质 谱 法 测 定 沉 积 物样 品 中 U 的 文 章 作 者 在 前 言 中 指 出 ． 铀 在 自然 界 地 壳 中 平 均 质 量 分 数 约 为 2 ． 7 1 0 一 ； 在 海 水 中平 均 质 量 浓 度 约 为 3 ． 0 g - g ／ L。铀 的原 生 同位 素 为 U 和 U 。 U 是 嘲U 的衰 变 子 体 ． U 是 ” U 被 中 子 辐 照 后 的 产 物 。 U 在 自然 界 的 含 量 极 微 ， 测 得 U U 的 原 子 比 为 1 0 一 由 于 U 在 自然 界 的 含 量 极 微 ． 所 以 U 含 量 水 平 的提 高 可 以 被 用 作 人 类 从 事 有 关 铀 辐 照 实 验 的 “ 指 纹 ” 检 验 文 章 对 取 样 、 制 样 、 样 品 灰 化 浸 出 、 铀 的 放 射 化 学 分 离 及 AMS 加 速 器 质 谱 、 a谱 、 I CP MS 3个 方 法 测 定 的实 验 条 件 和 参 数 进 行 了 详 细 论 述 用 AM S法 测 定 样 品 中 的 U 与 ” U 原 子 比 ， 用 d谱 测 定 。 U 的 活 度 ， 用 I C P M S法 测 定 与 U 的 原 子 比 将 3个 方 法 结 合 起 来 可 计 算 出 U 的 质 量 分 数 用 该 方 法 对 实 际 样 品 进 行 了 测 定 结 果 表 明 ， AMS法 与 a谱 法 和 I C P MS法 结 合 可 以测 量 环 境 土 壤 样 品 中 的 U 的 质 量 分 数 。 在 S e l l a fi e l d 英 国 核 燃 料 再 生 工 厂 附 近 地 区 ． 从 E s k港 湾 取 的 沉 积 物 芯 块 样 品 中 的 U 的 质 量 分 数 明 显 高 于 天 然 本 底 文 章 中 以图表 的形 式 表述 了取 样深 度 与 U 质 量分 数 的对 应 关 系 ， U 的质量 分数 在 1 0 ～ 1 0 之 间 ， U 与 。 U 原 子 比 在 1 0 ～ 1 O 之 间 ． 基 于 测 量 误 差 的 传 递 带 来 的 不 确 定 度 小 于 士 1 0 。测 定 的 ” U 的 质 量 分 数 与 取 样 深 度 的对 应 关 系 反 映 了该 工 厂 排 放 废 物 的 历 史 情 况 张 恩 慈供 稿 26 3 维普资讯 第六图书馆