冬瓜山多级机站通风系统优化设计.pdf

Serial No. 435 September. 2005 矿 业 快 报 EXPRESS INATION OF MINING INDUSTRY 总 第 435期 2005年9 月第9 期 冬瓜山多级机站通风系统优化设计* 吴冷峻 汪 峻 程厉生 董振民 中钢集团马鞍山矿山研究院 郑学敏 胡国斌 杨承祥 吴 江 铜都铜业冬瓜山铜矿 摘 要 根据冬瓜山铜矿井下开采条件和多级机站通风技术特点, 分析了原通风系统设计方案 存在的问题, 对冬瓜山多级机站通风系统进行了优化设计。 关键词 深井高温; 多级机站通风; 优化设计 中图分类号 TD722 文献标识码 A 文章编号 1009-5683200509-0017-02 Optimization Design of Multi-stage Fan Station Ventilation System of Dongguashan Copper Mine Wu Lengjun Wang Jun Cheng Lisheng Dong Zhenmin Maanshan Institute of Mining Research, Sino-Steel Group Zheng Xuemin Hu Guobin Yang Chengxiang Wu Jiang Dongguashan Copper Mine of Tongdu Copper Industry Abstract In the light of the underground mining conditions and the technical characteristics of the multi-stage fan station ventilation of Dongguashan Copper Mine, the problems in the de- sign plan of the original ventilation system are analyzed. The optimization design was carried out on the ventilation system of the multi-stage fan station of Dongguashan Copper Mine. Keywords High terperature in deep mine; Ventilation of multi-stage fan station; Optimiza- tion design 1 概述 铜都铜业冬瓜山铜矿开采深度接近1 000m, 属 于深井、 高硫, 矿石平均含硫17 , 最高达19、 矿体 主要开拓中段原岩温度高达39. 8℃, 井巷空气温度 31℃, 设计产量1 万t/ d, 为特大型矿山。 设计采用阶 段空场嗣后充填的采矿方法, 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6 条 竖井, 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。 为保证冬瓜山铜矿开采顺利进行, 涉及冬瓜山 铜矿整个开采过程的采矿方法、 爆破落矿、 充填、 通 风等研究课题先后被列为横向科研项目和国家“ 十 五” 攻关项目, 对可能存在的问题进行了长期的深 入细致的研究, 取得了一系列指导实际生产工作的 研究成果, 通风系统的优化即为其中一个专题。 冬瓜山铜矿特殊的开采条件决定了设计的井下 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 * 国家“ 十五” 科技攻关项目 吴冷峻1969- , 男, 硕士研究生, 高级工程师, 243004 安徽省 马鞍山市湖北路9 号。 获得的混合精矿中钼含量为4. 21, 金含量为48. 86 g/ t, 银含量为84. 80g/ t; 钼回收率为79. 00, 金回 收率为85. 58, 银回收率为47. 21 , 使该矿石中的 主要金属钼、 金、 银得到最大限度的富集。 考虑到混合精矿中的钼不能采用常规物理选矿 方法富集, 也不能将钼与金、 银分离, 研究采用化学 选矿方法处理该混合精矿, 对焙烧温度、 焙烧时间、 浸出剂浓度、 液固比以及浸出时间等工艺参数进行 了系统研究, 最终获得的钼浸出率为86. 6, 从而实 现了钼与其他有价金属的有效分离, 并使该矿产资 源得到综合利用。 收稿日期2005-06-10 17 作业环境, 以确保冬瓜山铜矿能够顺利实现投产、 达 产的生产目标。 2 冬瓜山通风系统原设计方案 冬瓜山铜矿原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, 均为有风墙机站。 新鲜风流主要 由冬瓜山副井和进风井进入, 回风井回风, 同时冬瓜 山主井和辅助井也承担部分回风。矿井总风量596 m 3/ s, 其中进风井为 464 m3/ s, 副井132 m3/ s; 出风 为回风井528 m 3/ s, 主井38 m3/ s, 辅助井30m3/ s。 3 原方案存在问题及优化原则 对冬瓜山多级机站通风系统原设计方案及冬瓜 山矿床井巷条件进行分析、 研究, 根据存在的问题提 出了以下优化原则。 1 矿井通风系统的设计必须根据采矿方法的 要求来进行, 原通风方案是根据原来的大直径深孔 阶段空场嗣后充填采矿法设计的, 采矿设计优化后, 井巷条件发生变化, 通风系统也应随之变化。 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, 暂时确定矿井总风 量为600 m 3/ s。 3 矿井通风系统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。 4 主井、 辅助井不能作为回风用, 两个井筒回 风将影响井口的电器设施, 存在严重的安全隐患。 考 虑冬瓜山进风井主要进风, 副井进一部分风, 主井、 辅助井少量进风。 5 研究多级机站通风系统主要机站局部阻力 特点, 优化设计进、 回风机站, 以降低机站局阻、 减少 工程量, 达到降低通风成本的目的。 6 原通风方案选择的风机型号不一致, 有15 种之多, 必然造成管理、 维护和检修困难, 备品备件 增多。 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 通风系统优化及结果 根据上述原则, 对冬瓜山井下系统各种类型井 巷及作业中段布置、 作业点分布、 典型巷道的通风阻 力等进行了调查、 测试和数据处理, 建立了通风网络 数据库, 利用计算机编网解算。 通风解算网络包括95 个节点、 146 条分支和11 个主要机站, 对提出的通风系统方案, 计算主扇工 况、 井巷通风阻力、 风量分配等。 对提出并经过解算的通风系统方案, 进行技术 经济比较, 重点考虑多级机站风机对风流的控制能 力、 对排除污风和热量的调节措施, 以及采用零压平 衡技术控制主要作业中段的风量分配、 减少内部漏 风、 完善风量与风压的合理匹配。 研究了机站设置和 风机选型问题, 以满足冬瓜山各作业中段的回采需 要, 并达到节能目的。 冬瓜山多级机站通风系统方案优化结果 1 冬瓜山通风系统采用多级机站形式, 进风 机站风机型号不作改变 分别为- 670m两台K40-6- №17, - 730m两台 K40-6-№16, - 790m、 - 850m和 - 875m均 为 K40-6-№18, 回风 机 站 均设 置 在 - 790m、 - 850m回风巷, 选用同型号风机 K45-6- №19, 单台风机风量59. 8～113. 2m 3/ s, 风压920～ 1 766Pa, 在3 条回风巷中均两两串并联。 2 系统装机容量 3 110kW, 实际运行功率 2 424kW, 风 机 平 均效 率 80 , 系 统通 风 阻 力 3 851Pa。 回风井总回风量 604m3/ s, 进风井进风量 473m3/ s, 副井、 主井、 辅助井和团山副井均少量进 风。 3 为使- 790m、 - 850m 3条回风巷通过的风 量和各回风机站负担的井巷通风阻力基本均衡, 回 风巷道断面均改为25. 03m 2, - 850m总回风巷断面 扩大到40m 2。 4 优化设计进、 回风机站。 根据多级机站通风 系统局阻约占风机全压 1/ 3 的特点, 为减少机站局 部阻力, 优化设计了进、 回风机站结构和- 850m、 - 875m进风联络巷。仅进风段- 670m、 - 790m、 - 850m和- 875m 4 个 进风机站 就减少工程 量 1 152m3- 730m机站已按原设计施工 , 机站局阻 比原设计减少20 。 5 结论 冬瓜山多级机站通风系统经过优化后, 矿井 总风量全部由回风井排出, 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; 系统装 机容量从3 743kW降为3 110kW, 总风量达到 600 m 3/ s, 能够满足通风降温需要; 原二级机站从采 区移到- 790m、 - 850m总回风巷, 避免了采场爆破 冲击波的破坏, 方便维护、 管理; 回风机站统一选 取K45-6-№19 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备品备件及日常管 理的繁琐; 对进、 回风机站及- 850m、 - 875m进、 回风巷进行了优化设计, 使- 790m和- 850m 3 条 总回风巷所负担的通风阻力基本均衡, 同时降低机 站局阻20, 并节约进风机站工程量1 152m 3。 收稿日期2005-07-04 18 总第435 期 矿业快报 2005 年9 月第9 期