获各琦铜矿复杂通风网络优化研究.pdf

Se r i a l No． 53 2 Aug us t ． 2 01 3 现代矿业 M0RDEN MI NI NG 总 第5 3 2 期 2 0 1 3 年 8月第 8 期 获各琦铜矿复杂通风网络优化研究 千 广鹅 巴彦淖尔西部铜业有限公司 摘要根据通风系统的现状及存在问题 ， 通过现场调查研究 ， 收集相 关图纸和资料 ， 确定优 化方案， 增设 了专用回风巷 ， 对设备选型及优化后的通风 网络进行计算机模拟解 网验证 ， 并进行验 收测定， 与原 系统相关数据进行比对 ， 实测数据和 实际使 用效果都非常理想。 关键词通风网络回风巷 系统优化 网络解算 巴彦淖尔西部铜业有限公司获各琦铜矿是一个 以铜为主的特大 型多金属矿 山， 铜采矿规模 为 2 0 0 万 t ／ a ， 铅锌为 3 0万 t ／ a ， 后期铜加铅锌产能逐步提 升到 3 0 0万 t ／ a 。采用主、 副竖 井与斜坡道联 合开 拓 ， 共计有 1 3条与地表相通 的井筒 ， 现有 9个生产 开拓 中段 。矿井通风系统为中央进风、 两翼回风 的 对角抽出式通风系统 J ， 极其复杂 ， 一个完善而高 效的通风系统对矿 山安全生产具 有极为重要 的意 义 ， 同时随着深部开拓工程的实施 ， 现有通风系统在 通风网络、 通风设施及通风效果等方面均存在一定 问题 ， 已不能满足矿山生产的需求 ， 如何在现有通风 网络基础上优化改造出一套适合矿山生产发展的新 系统成为迫在眉睫的问题。 1 通风系统存在问题 原通风系统见 图 1 ， 存在问题如下 1 2 3 4 6 7 R q 1 n 1 1 1 ，1 图 1 原通风 系统 1 一千米主斜井 ； 2 一千米副斜井 ； 3 4 风井 ； 4 1 风井 ； 5 1 副井 ； 6 1 主井 ； 7 3 主井 ； 8 3 副井 ； 9 3 风井 ； 1 0 一斜坡道 ； 1 1 2 主井 ； 1 2 2 副井 ； 1 3 2 风井 1 短路漏 风严重 ， 由于进风井与 回风井均设 于广鹏 1 9 8 6 一 ， 男 ， 助理工程师 ， 0 1 5 0 0 0内雾 占巴彦淖尔市 l临 河区。 1 2 0 在矿体下盘， 通过下盘沿脉巷道连通 ， 下盘沿脉巷道 运输行人频繁 ， 无法设置隔断风流的通风构筑物 ， 新 鲜风流短路进入回风井。 2 通风构筑物设置不全 ， 导致 内部漏风 ， 风流 短路严重， 风量分配不合理。 3 风机与通风 网络不匹配， 风机工作效率低 ， 均未达到风机装置效率不得小于 6 0 ％的基本要求 。 4 有效风量率偏低 ， 短路漏风严重 ， 工作面通 风条件差， 实测矿井有效风量率仅为 4 0 ． 4 7 ％。 5 风速合格率低， 实测仅为 1 7 ． 5 ％， 低 于 8 0 ％的要求。 2 通风系统优化方案的确定 由于矿体走向长约为 1 1 0 0 m， 赋存于 3～1 9勘 探线。根据 I 矿体埋藏较深的特点及获各琦铜矿 现有井巷工程情 况 ， 采用全矿 统一通风 比较合理 。 进风井布置在矿体 中部 ， 回风井布置于矿体的端翼 。 根据矿体赋存条件及开拓系统 ， 矿井通风 系统宜采 用中央多路人风 、 两翼 回风的对角式布置方式 。结 合现有通风网络状况及深部开采所 面临的问题 ， 确 定了 3种不同的通风网络优化方案 ， 并进行综合 比 对。综合比较结果见表 1 。 1 方案 1 。中央多路进风两翼对角平行双巷 式 ， 斜坡道独立通风 ， 主回风井地表设置风机。 2 方案 2 。中央多路进风两翼对角平行双巷 式 ， 斜坡道独立通风 ， 主进 、 回风井井下各分段设置 风机 ， 多级基站式通风 。 3 方案 3 。中央多路进风两翼对角平行双巷 式 ， 2 、 3 、 4 风井地表设置风机。 最终确定方案 1为经济可行性方案。 3 矿井通风网路优化 此次优化主要增设 了专用 回风巷 ， 目前全国此 类矿山采用专用回风巷 回风并不多见 。获各琦铜矿 于广鹏 获各琦铜矿复杂通风网络优化研究 2 0 1 3年 8月第 8期 ， 利用原有通风井巷， 投资少； 主扇维护费用少； 风井延深对矿山 的正 常生产影 响小 ， 年经 营成本 费用较低 ； 斜坡道通风环境好 。 利用原有通风井巷， 投资少； 各中段需风量可随意调配； 斜坡道 通风环境好 。 主扇安装在地表 ， 风机数量少 ， 维护费用少 ， 管理 简单 方便 ； 两翼 回风量较为均衡 。 两翼 回风量不均衡 ， 增大 了通风风 阻。 两翼回风量不均衡 ； 3 进风 井安装风 机 ， 增加 了风机 数量及设 备 购置和安装费用； 投资大， 经营成本高。 井巷工程费用 高； 3 进风井安装风机 ， 增加了风机数量及设备购置 和安装费用 ； 风井刷大延深会影响矿 山的正常生产 ； 工程投资大 。 现为平行双巷式通风 网路结构 ， 即各 中段下盘沿脉 做进风道， 各中段上盘沿脉巷道作回风道， 采场均由 本中段进风道得到新风， 其污风可经上中段回风道 或专用回风道排走 J 。见 图 2 a 。由于矿山 1 6 3 0 m 中段及以下各 中段顶板岩石破碎 ， 特别是 到 回采 后期时上盘基本全部垮塌 ， 通风 网络基本全部遭受 1 风井 2 风井 采 a 优化前 破坏 。为有效解决 中段通风 问题 ， 矿山在 1 6 3 0 m 中段 以下各中段下盘沿脉巷道下方 1 5 m开凿各 中 段专用回风道 ， 构成平行双巷通风 网路结构 ， 即采场 均 由本中段下盘沿脉巷道得到新风， 其污风可经本 上中段专用回风道排走。见图 2 b 。 采 1 风井 2 风井 图 2 优化前 、 后 采场通风网路 4 全矿需风量的计算 4 ． 1 需风点需风量统计 在一般情况下， 按照 金属非金属矿山安全规 程 以下简称 规程 规定的最低排尘风速计算需 风量 即可满足要求 ， 计算公式为 Q S V， 1 式中， Q为需风量 ， r n ／ s ； S为工作面面积 ， m ； V为 风速 ， r n ／ s 。 各作业类别的需风点所需的风量见表2 。 b 优化后 获各琦铜矿同时作业的各工作面需要的最大风 量与需要独立通风的硐室风量之和为 3 4 1 ． 5 2 m ／ s ， 风量备用系数 1 ． 2 5～1 ． 4 ， 考虑采矿方法主要为 空场法和充填法， 取风量备用系数 Jj} 1 ． 3 5 ， 则全矿 总风量为 4 6 1 ． 0 5 m ／ s 。 4 ． 2 风量校核 1 按井下同时工作最多人数和最多铲运机所 需风量之和进行校核 J Q n Q i ， 2 1 21 总第 5 3 2期 现代矿业 2 0 1 3年 8月第 8期 表2 需风量统计 Q J 4 n J P ， 3 式 中， n 为井下 同时工作最多人数 ， 4 3 0人 ； Q i 为人 均供 风量， 一般供风量应 不少于 4 m 。 ／ m i n 人 ； 为井下 同时工作铲运机数量 ， 2 0台； P为 每 台柴油铲运机功率 ， 6 7 k W。 计算得出Q 2 8 m ／ s ， Q J 8 9 m ／ s 。最终计 算得出 Q 1 1 7 m ／ s ， 风量完 全能够满 足生产 需 求 。 2 按万吨配风比校核 y Q t ， 4 式 中， y为万 吨配风比， IT I 。 ／ s 万 t ； Q 为矿井总 风量 ， 4 6 1 ． 0 5 n l ／ s ； A为矿井年产量 ， 3 0 0 ． 0万 t 。 计算得出万吨配风比为 1 ． 5 3 7 I n ／ s 万 t ， 本矿万吨配风比符合设计规范的要求。 经校核 ， 全矿总风量能满足设计 规范 的要求 。 最终确定获各琦铜矿全矿总风量为4 6 1 ． 0 5 in ／ s 。 5 矿井通风网络解算 通过计算机迭代方法对全矿通风 网络进行解 算 J ， 矿井主要风路风量解算结果见表 3 。从结果 可以看出， 方案 1总回风量为 4 8 9 ． 3 4 m ／ s ， 需求总 回风量为 4 6 1 ． 0 5 m。 ／ s ， 满足设计要求 。 6 主扇工作网络风阻与等积子 L 1 主扇工作网络风阻按下式计算_ 1 ] R ， 5 V 式中， 为主扇工作 网络风 阻， N． S ／ m ； H为 主扇风压 ， P a ； Q为需风量， m ／ s 。 计算得出 1 风井风机工作网络风阻为 0 ． 0 8 1 5 N S ／ m ， 2 风井 为 0 ． 0 1 8 8 NS ／ m ， 4 风 井为 0 ． 0 5 0 2 N S ／ m 。 】 2 2 表3 矿井主要风路风■解算结果 1 1 1 ／ s 2 矿井等积孔计算公式 l H i． 6 Q i “ 计算得出矿井等积孔面积为 1 7 ． 4 8 0 1 IT I 。矿 井等积孔大于2 I n 。 ， 属小阻力矿井。 7 通风设备 7 ． 1 风机型号及台数确定 根据通风网络计算机解算结果 ， 1 风井风机 的 型号为 F B C Z ． 6 ． N o l 8 B， 风 机台数为 2台， 风机所配 电机 型号 为 Y 3 5 5 M一 1 0 。2 风井 风机 的型号 为 F B C D Z 一 1 0 - 2 9， 风 机 台数 为 2台， 所 配 电 机 型 号 为 Y 5 6 0 S 一 1 0 。4 风井 风机 的型号 为 F B C D Z 一 1 0 - 2 9 ， 风 机台数为 2台， 所配 电机型号为 Y 5 6 0 S 一 1 0 。风机工 况参数见表4 。 表 4 风机工况参数 慧 ⋯号 r／m数in 腥m 3／ 风／P压a 辫 7 ． 2电机功率校核 电机功率按下式计算 N ， 7 K ， 8 ql | e 式 中， Ⅳ f 为通风机功率， k W； 研 为通风机风压 ， P a ； Q ， 为通风机风量， i n 。 ／ s ； N o 为电动机功率 ， k W； K为电动 机容量备用系数 ， 轴流风机为 1 ． 11 ． 2 ； 叼 。 为电动机 效率， 0 ． 9 0 ． 9 5 ； 叼为传动效率， 直联传动为 1 。 于广鹏 获各琦铜矿复杂通风 网络优化研究 2 0 1 3年 8月第 8期 计算得出 1 风井电机功率为 1 0 8 ． 2 k W， 2 风井 为 3 6 1 ． 5 9 k W， 4 风井为 3 3 2 ． 1 3 k W， 所选电机满足 使用需求。 8 优化后通风系统及测定结果 为 了使优化后 的系统能够充分发挥 出最佳状 关键点设置通风构筑物必不可少 ， 通过这些构筑物 对井下风流进行灵活调整 ， 确保需风地点能够得到 充足的新鲜风流 ， 最终实现风量按需分配 ， 则是此 次优化 后实 际通风 工作 中最 主要 的一项 内容 。 优化后通风系统及通风构筑物设置见图 4 。优化前 态， 特别是专用回风巷在矿井通风中的运用， 在井下 后通风系统通风效果比较见表5 。 表 5 矿井优化前后通风效果比较 1 7 5 0I n 1 6 9 0m 1 6 3 0m 1 5 70m 1 5 2 Om 1 4 50／ ／ ／ 图4 优化后通风系统及通风构筑物设置示意 1 ～千米主斜井 ； 2 一千米副斜井； 3 4 风井； 4 1 风井； 5 ～1 副井 ； 6 1 主井 ； 7 3 主井 ； 8 3 副井 ； 9 3 风井； 1 0 一斜坡道 ； 1 1 2 主井； 1 2 2 副井； 1 3 2 风井 9 工程费用概算 井巷掘进及断面刷大工程量及 费用见表 6 。通 风设备 、 材料消耗及费用见表 7 。 通风系统总投资为 1 2 4 4 ． 1 万元。 1 0 结论 1 优化后新建立起来的矿井通风系统是合理 的 ， 有效改善了获各琦铜矿井下的通风效果 ， 解决 了 原系统存在 的采场通风困难 、 污风串联及短路漏风 等问题。 2 优化后建立的矿井通风新系统风机提供的 总风 量 为 5 1 8 ． 1 3 m ／ s ， 设计 一 期 全矿 总风 量 为 4 6 1 ． 0 5 m ／ s 。新系统风机较好地实现了与通风网 路的匹配 ， 风机提供 的总风量完全能够满足获井下 的通风需求 。 表 6 井巷掘进工程量及费用 3 新系统的各项通风指标完全能够满足 金 属非金属矿山安全规程 的要求， 专用回风道在金 属矿山中得到了很好的运 用 ， 为今后 同类矿 山通风 系统优化改造提供了很好的参考 下转第1 5 2 页 1 2 3 总第 5 3 2期 现代矿业 2 0 1 3年 8月第 8期 与之对应配置了 8个磨矿 系列、 每个磨矿系列各配 置 1台中信重工 61 2 ． 1 9 I D _ 1 0 ． 9 7 1“I 1 的 自磨机和 7 ． 9 2 rn 1 3 ． 5 6 m球磨机， 每台自磨机配置了2台 山特维克公司的 C H 8 8 O型圆锥破碎机。 塔磨机在我国金属矿 山的应用虽然 目前尚处起 步阶段， 但最早应用可追溯到2 0世纪 9 O 年代， 那时 山东乳山金矿将塔磨机用于矿石的细磨。近年来 ， 塔磨机开始倍受重视 ， 2 0 1 0年德国爱立许公 司的 3 台 1 1 0 2 k W 的塔磨机在攀枝花 白马铁矿用于钒钛 磁铁矿石的细磨 ； 2 0 1 3年 7月爱立许公 司又有 3台 1 1 0 2 k W 的塔磨机在昆钢大红山铁矿投入运行； 2 0 1 2年美卓矿机有 1台 5 8 8 k W 的立式搅拌磨用于 德兴铜矿石的磨矿作业。这些矿山应用表明， 塔磨 机磨矿产品粒度均匀、 磨矿能耗低、 磨矿效率高、 超 细磨能力强 、 选择性磨矿效果好、 使用寿命长 、 检修 量少且方便、 作业率高、 噪音低、 发热小、 装置无需冷 却 ， 在资源越来越贫杂细、 产品质量要求越来越高的 我国金属矿 山， 塔磨机必将有广阔的开发应用前景 。 3 结语 2 0 0 0年以来 ， 我国金属矿山企业碎磨技术 的进 步基本上都是围绕设备大型化、 高效化、 自 动化而展 开的， 引进的这些高端碎磨设备相对传统的国产碎 磨设备表现出显著的高稳定性、 耐用性、 免维护性和 碎磨效果的精准性特征。 推动这场 中国矿企碎磨技术进步的主要动力是 全球矿产品价格的合理回归。碎磨技术的进步极大 地促进了矿企生产规模的迅速扩张和经济效益的显 著提高， 客观上积极响应了节能减排、 建设绿色和谐 发展矿山的号召 ， 为我 国经济新世纪 的高速腾飞作 出了重要贡献 。 参考文献 [ 1 ] 罗主平， 刘建华． 高压辊磨机在我 国金属矿 山的应 用与前景展 望 一 [ J ] ． 现代矿 业， 2 0 0 9 2 3 3 3 7 ． [ 2 ] 罗主平， 刘建华， 李生奇． 高压辊磨机作业对矿石后续碎磨性 影响研 究[ J ] ． 现代矿业 ， 2 0 1 0 4 5 6 - 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