负压通风方式多井筒防冻措施.pdf

第 6 5 卷第 6 期 有 色 金 属 矿山部分 2 0 1 3 年 1 1 月 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． 1 6 7 1 - 4 1 7 2 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 2 4 负压通风方式多井筒防冻措施 于 广鹏 ， 邸 冬 巴彦 淖尔 西部铜 业有 限公 司 ， 内蒙古 临河 0 1 5 0 0 0 摘要 通过预热机组对进入井筒冷风进行预热 ， 灵活 调整全 矿通风 系统 ， 同时合理 控制进 风风量 ， 辅 助管理 技术手段对 多井筒 的进风 风量及温 度进 行有 效监控 ， 避 免冬季井 筒 出现 大规模 结冰现象 ， 从而 有效保 障全 矿井筒 的安全运行 。 关键词 高寒 ； 多井筒 ； 预热 ； 控 制； 防冻 中图分 类号 T D 7 2 7 文献标志码 A 文章编号 1 6 7 卜4 1 7 2 2 0 1 3 0 6 0 0 9 1 0 4 M u l t i - s h a f t a n t i - f r e e z i n g u s i n g n e g a t i v e p r e s s u r e v e n t i l a t i o n me t h o d YU Gu a ng p e ng，DI Dong B a y a n Nu r W e s t e r n Co p p e r Co ．，Lt d ． ，L i n h e I n n e r M o n g o l i a 0 1 5 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e c o l d a i r e n t e r i n g i n t o s h a f t i s p r e h e a t e d b y p r e h e a t i n g u n i t ，a n d t h e v e n t i l a t i o n s y s t e m i n t h e wh o l e mi n e i s a d j u s t e d f l e x i b l y ．Us i n g a p r e h e a t e r t O c o n t r o l t h e a i r i n t a k e r a t e a n d t e mp e r a t u r e t O h e a t u p a n d y e n t i l a t e t h e wh o l e s h a f t n e t wo r k ．Th i s m e t h o d p r e v e n t s t h e s h a f t n e t wo r k f r o m f r e e z i n g i n wi n t e r ，wh i c h p r o v i d e s a s a f e r wor k pl a c e ． Ke y wo r d s e x t r e me l y c o l d ；mu l t i s h a f t ；p r e h e a t ；c o n t r o l ；a n t i f r e e z i n g 获各琦铜矿位 于内蒙古 自治 区巴彦淖尔市境 内狼 山山脉 中段 北麓 ， 矿 区范 围属 内蒙古 高原地 带 ， 平 均海 拔 2 0 0 0 m， 冬 季最 低 温 度 为 一3 6 ℃ ， 封冻 期 为 十月 至来 年五 月 ， 冰冻 期 长 。全 矿 通 地 表 的井 筒 总 计 1 3条 ， 国 内罕见 ， 所有 井筒 均有 出水 ， 且 出水点 较浅 最浅 4 0 m左 右 ， 特别是采用负压通风方式 并 不利 于冬 季 井筒 防冻 。 自 2 0 0 9年 以来 全 矿 共 发 生 3次严 重 的井筒结 冰事 故 ， 其 中 1 主井 结 冰冰 块 脱落 砸坏 井筒 钢 梁 及箕 斗 尾 绳 ， 造 成 直 接 经济 损 失 5 O万 ， 停 产 4天 ； 1 副 井井 筒 结 冰 冰块 脱 落 重伤 一 人 ， 造成 直 接 经 济 损 失 6 0 0万 元 ； 3 主 井 井 筒 结 冰融化后冰块脱落致使罐道钢梁和动力电缆被砸坏 脱 落 ， 造成 直接 经济 损失 5 0万 元 ， 停 产 3 0天 。可见 井筒结 冰 对 矿 山生 产 的影 响 主要 集 中 在 以下 几 方 面 1 成 为冬季 安全 生产潜 在 的重大 安全 隐患 ； 2 事 故 造成 的直接经 济 损失 惨 重 ； 3 出现 安 全 事 故后 的 停产及设备维护保养等造成的间接经济损失严重 。 如何 保 障冬季 井筒 提升 安全成 为诸 多 同类矿 山企 业 所 面临 的难 题 。获 各 琦 铜 矿 通 过 近 两 年 时 间 的 摸 作者简介 于广鹏 1 9 8 6 一 ， 男 ， 助理 工程师 ， 安全 工程专业 ， 主要从 事矿井 通风工作 。 索 ， 总结 出了一套成熟的经验技术 ， 具体主要是通过 合 理调 配全 矿通 风系统 ， 控 制井筒 进风 风量 ， 对进入 井 筒 的冷风 进行 预 先加 热 ， 并 辅 助 管理 技 术 手段 对 井下通风设施及进风温度进行实时监管 ， 有效地解 决 了冬 季井 筒结 冰这一 难题 。 1工 程技 术措 施 工 程技 术方 面 主要 采用 通风 控制 与冷风 预热相 结 合 ， 但在 实际操 作 中难免 也会产 生一 定 的负影 响 ， 特别 是在 控制井 筒 进 出风 量 后 ， 井 下 主 要生 产 中段 面 临着进 风量不 足 的问题 ， 治理 及 改 进 措施 在 后续 中会详细阐述。 1 ． 1通风 技术 措施 1 在 进 入 霜 冻 期 之 前 将 全 矿 通 风 系统 调 整稳 定 ， 结合实际需求同时根据安全规程中的要求， 箕斗 井不 应作 为进 风井 [ 2 - 3 3 ， 确定 1 、 2 、 3 副 井 井筒 ， 3 进风井 ， 千米主副斜井进风 ， 投入使用 的两条提 升 主井 出风 。稳定 风机运 转频 率保证 井筒 进 出风在 冬 季期 间不会 出 现反 复 ， 同时 也 为预 热 空 调机 组 的 使用提供稳定的通风环境， 具体运转频率要结合 自 身矿山井下生产需风量核定后再进行确定 ； 优化全 矿通风网络 ， 特别是控制副井与回风井连通的短路 有 色 金 属 矿山部分 第 6 5 卷 风 流 ， 进一 步降低 副井 进 风风 量 ， 清 理进 风 通 道 ， 降 低进 风阻力 提高进 风量 。全 矿通风 系统详 见 图 1 。 2 控 制井 筒 进 出风 风 量 。对 1 、 2 、 3 副 井 ， 主 副斜井 的风量 进 行控 制 主要 采 用 增 阻调 节 ， 具 体 措施 为在 地表及井 下 车场构 筑大量 的风 门 。井塔 楼 车场 使用 电动卷 帘 门 ， 由于副 井 连通 中段 较 多且 有 大量的提升任务 ， 造成井下个别中段风 门无法及时 关 闭同时 再加上 漏 风 的 因素 ， 当进 风 量 过 大造 成 井 筒温 度过低 时 ， 就 需 要关 闭地 表 电动 门来 控制 井 筒 进风 量 j 。井 下 各 中段 车 场均 采 用 木 质 平 开 门 ， 每侧 车场 安装两 道 风 门 ， 当一 侧 开启 时 另 一侧 风 门 处 于关闭 状忿 ， 确保 井 筒 不会 出现 大 量进 风 。主井 在井底粉矿回收硎室 、 破碎硐室、 人行检修通道进行 封 闭安装 风 门。选 择合 适 的地 点 安 装 反风 风 机 ， 反 风 风机选 择合适 型 号 一 台 即可 ， 目前 获各 琦 铜矿 主 要在人行检修通道的风门墙体上安装一台反风风机 ， 风机型号 为 D J K 5 0 一 N Q 7电机功 率 2 1 5 k W ， 在冬 季结冰期来 临前将 风机开启 ， 主井调整 为 出风 状态 即 可 ， 反风风机应保持 2 4 h 运 转 ， 全矿 通风设 施 布置情 况见 图 1 。冬 季 主要 井 筒进 出风及 风 量参 数_ 2 详 见 表 J 。 1 千米 主斜 井； 2一 千米 副斜 井 ； 3 4 风 井； 4 1 风J f ； 5 1 副井； 6 1 主井 ； 7 3 主井； 8 3 副井 ； 9 3 风井 ； 1 0 斜坡道； 2 主井 ； 1 2 2 副井； 1 3 2 风井 图 1 获各 琦 铜 矿 通 风 系统 示 意 图 Fi g ．1 Ve n t i l a t i o n n e t wo r k i n Huo g e qi Co p pe r M i ne 表 1 冬季井筒进 出风及实测风 量参数 Ta b l e 1 M e a s u r e d a i r i n t a k e a nd s up pl y r a t e i n wi n t e r 1 ． 2预 热技术措 施 全 矿 井 口预 热 采用 加 热 炉 和地 温 预 热 两 种 方 式 。预热 设备 主要采 用昆 山台佳机 电有 限公 司生产 的 TZ K 1 2 O 、 4 0 、 3 2三种 型号 的 空调 预热 机 组 ， 空 调预 热机组 性能参 数及 使用 地点 详情 见 表 2 。采 用 的加 热方式 有两种 1 冷 热风 在井筒 内混合 ； 2 冷 热风 在井 口房 内混合 。斜坡道 由于 与露天采 场贯通 且风 道较 长 ， 其冬 季采 用地温 预热入 风流技术 。 表 2 空调预热机组性能参数及使用地点详情 Ta bl e 2 Pr e - he at e r s p e c i f i c a t i o n pa r a m e t e r s a nd l oc a t i o n 第 6期 于广鹏等 负压通风方式 多井筒 防冻措施 预热 机组 工作模 式 为 锅 炉房 将 高 温水 蒸气 送 至 预热 机组 内的预 热散 热 片 ， 冷 风 由进 风 口进入 预 热机组后经预热盘管加热再 由离心风 机送入 出风 口， 预热 后 的新 鲜 暖 风最 终 进 入 井 筒 到达 井 下 。预 热 机组 结构 简 图见 图 2 。 经 过 两 年 的使 用 及对 预 热参 数 的测 定 ， 基 本掌 握 了预热 空 调 机 组 在 锅 炉 蒸 汽 压 力 达 到 1 ． 5 MP a 时所 能满 足不 同环 境 下 的井 筒 进 风 量 ， 预 热 空 调机 组 不 同环境 下性 能参 数详 见表 3 、 表 4 。 上述 数据分 为 两类 ， 一 类 为理论 数据 ， 另一 类 为 实际使用数据 ， 实际使用数据 由在使用过程 中对实 进风 量及 预热后 的温 度 实 测后 再 进 一 步 推算 得 来 ， 此数 据具 有实 际参 考意义 。 预热 温度 之所 以选 择两 个 数 据 ， 主要 在 于 5℃ 为低温作业临界点 ， 在实际参数选择包括预热设备 选型上建议混合温度设定为 5℃ ； 预热混合温 度 2℃为专 业 书籍 中的建议 温度Ⅲ 。 图 2预 热 空调 机 组 结 构 简 图 Fi g ． 2 Pr e - he at e r d e s i g n 表 3蒸汽预热 空调机 组不 同环境 下性能 参数 ／ m s - 1 Tab l e 3 St e a m pr e - he a t e r s p e c i f i c a t i o n s i n v a r i o u s d ut i e s 2 管理措施 2 ． 1管理 办法 的制定 与考 核 无论多么完善的措施方案如果管理不到位也很 难发挥出最大的效果 ， 特别是 目前获各琦铜矿井下 生 产主要 外包 给 4家合 作单 位 ， 管理较 为繁 杂 ， 处理 问题互相 推 诿 。因此 针 对 这 一 实 际情 况 ， 决 定 将 上 述 措施方 案 调整 到位 后 ， 将 现 场 管 理 责 任全 部 下 放 到 相关合 作 单位 上 。 为此 制 定 了 不 同地 点 、 不 同场 合井筒防冻管理考核 办法 ， 进一步 明确合作单位 的 职责与义务 ， 将每一个环节每套设备都要确定第一 责 任人 ， 不 同地点 预 热 后 的温 度 数 据 要 定期 进 行 测 定 上报 ， 测定 后 的数 据 作 为各 家 合 作 单 位最 终 结 算 时 考核 项 目， 同时对 于 冬 季期 间表 现 好 的单 位 给予 一 定程度 的奖励 。 2 ． 2温 度检 测报 警仪 的使 用 获各琦铜矿采用青岛佳奇电子设备有限公司生 产 的温 湿度 报警记 录仪 ， 设 备 型号 J QA 一 1 0 5 8 G。该 设备具备温湿度检测数据存储 以及短信报警功能 ， 可 同时向 8部手机 发送 检 测 报警 数 据 ， 发 送 短信 可 分为定时短信和报警短信两类 ， 定时短信每 1 0 h发 送一次 ， 报警短信报警值设置在 4 ℃ ， 而上述 的短信 发送频率以及报警值都 可 以结合实际需要灵活调 整 ， 技术 管理 人员 足 不 出户 就 可 以实 时掌 握 井筒 温 度 ， 不必每天频繁到各井筒进行检查测定 。 3 备 用 方 案 在 考 虑 全 矿 防寒 防冻 方 案 时一 定 要 有 备 用 方 有 色 金 属 矿山部分 第 6 5 卷 案， 即当设备出现故障 ， 井下或地表通风设施损坏以 及其他 不可 预知 的因素造 成现有 防护措 施无 法满足 井筒 安全 生产 时 ， 就应 该 立 即采 取 备用 方 案 。 目前 获各琦 铜矿 确定 的备 用 方案 为 在 主 要 的进 风 副井 以及 提升 主井备 用 多套 电热柜 ， 地 表 井 塔楼 出入 口 安装 电热空气幕 ， 地表车场廊道加装煤炉箱 。当出 现极端天气时预热设备出现故障后备用方案开始运 行 ， 同时要求当井筒 内温度达到结冰临界温度 时停 止提升 ， 只可上下人 ， 待井筒温度恢复正常后提运再 开始运转 。 4 费用投入 费用投 入包含 固定物 资投入 及设 备运行 费用 。 固定物资投入包含棉帘、 电热空气幕、 电子温度 计 、 红 外线 温度计 、 物理 温度计 、 电暖 气 、 车场 廊道延 长 、 候 罐室 扩建 、 地 表 电动 门、 井 下风 门 、 煤 、 钢板 、 局 扇共计 l 3 类 ， 合计 投入 费用 l o l 万 元 。 预热设备运行费用合计 3 0 2万元。 两项 费用合计 4 0 3万元 。与上 述发生 的事故 所 造成 的经济损失对比， 投入费用具有较高的回报率。 5 结论与建议 1 防止井 筒结 冰 主要 从 两 方 面着 手 ， 其 一就 是 控 制井筒 进风 ， 关键 点 在 于地 表 以及 中段 的 通风 设 施 ； 其二 进行 空气预 热 ， 这 是 防止 井筒进 风 的最关键 一 环 。这两 方面工 作做 到没有漏 洞就 可 以确 保井筒 冬季期 问 的安全生 产 。 2 无论是 在预热 机组选 型设计 过程 中还是 在 日 常监测 管理 中 ， 井筒 混 合 后 的进 风 温度 最 低设 置 在 2℃都不 够可靠 ， 建议最 低温 度为 5℃ ， 低于 5℃属 于低 温作业 ， 管理 人员 及 预 热设 备 选 型设 计 人员 一 定要 考虑这 一点 。 3 管理办法要 到位 ， 现场管理单位和个人要明 确责任和义务。井简温度监控设备必不可少 ， 同时 要有可靠的备用方案 ， 防止设备设施故障短时间内 井筒 出现结 冰 。 参 考 文 献 吴 超 ， 王文才 ， 王海 宁， 等． 矿井通风与空气 调节 [ M] ． 长沙 中 南大学出版社 ， 2 0 0 8 2 0 0 2 5 5 ． 江西理工大学 ．巴彦淖尔西部铜业有限公 司获各 琦铜矿通风 系统测定报告[ R ] ．赣州 ， 2 0 0 7 1 3 9 1 4 9 ． 国家安全生产监督管理总局 ．AQ 2 0 1 3 2 0 0 8 ．金属非金属地 下矿山通风安全技术规范E s 3 ．北京 煤炭工业出版社 ，2 0 0 9 6 8 ． 王海宁 ．矿井风流流动与控 制[ M] ．北京 冶金工业 出版社 ， 2 0 0 7 6 3 6 6 ． 龚开福 ， 唐小权 ．锦丰地 下矿 通风参 数优化 与风机节能 分析 [ J ] ．有色金属 矿山部分 ， 2 O l 1 ， 6 3 5 3 2 3 5 ． 高启波 ， 赵兴福 ．长距离巷道掘进通风技术研究及其在金川矿 山中的应用[ J ] ．有 色金属 矿山部分 ，2 O l 2， 6 4 4 6 3 6 6 ． 袁梅芳 ， 袁永忠 ， 刘伟强 ， 等 ．峪耳 崖金矿冬季竖井防冻通风系 统研究 E J ] ．金属矿山．2 0 1 2 1 1 1 2 9 1 3 0 ． 国家安全生产监督管理总局 ．G B ／ T1 4 4 4 0 ～1 9 9 3低温作 、l 分 级E s 3 ．北京 中国标准出版社， 2 0 0 4 2 4 ． 罗 勇 ．Y型通风 沿空留巷巷道 支护试验研究 [ J _ ．有 色金属 矿山部分 ， 2 0 1 1 ， 6 3 2 4 O 一4 6 ． 上接 第 8 5页 导企业优化安全投资结构和提高企业安全投资决策 水平 提供 了科学依 据 。 2 由于影响安全投资与事故损失的因素太多， 而且 有些 因素无 法定 量 分 析 ， 采 用灰 色 系统 理 论 可 以有效地解 决安 全经 济科学 中 的不 确定性 问题 。 3 本 文 的计 算 中采用 灰 色 欧几 里 德关 联 度 ， 综 合 考虑 比较 数 列 与 参 考 数 列 在 各 点 的 灰 色 关 联 系 数 ， 比较灰色关联系数平均值和波动值对关联度的 影响， 在一定程度上弥补灰色平均关联度的不足， 使 灰色关 联计 算 的结 果更合 理 。 参 考 文 献 [ 1 ] 罗 云 ．安全经济学E M3 [ 2 ] 李 祥 ， 汪 莉 ， 贺耀荣， 等 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 安全投资经 济分析与效益评价[ J ] 中国安全科学学报 ，2 0 0 5 ， 1 5 3 2 6 2 9 ． [ 3 3 侯立峰 ， 何学秋 ．安全投资决策优化模 型E J ] ．中 国安全科 学 学报 ， 2 0 0 4 ， 1 4 1 O 2 9 3 2 ． E 4 3 罗春红 ， 谢贤平 ．安全投资与安全效益的预测及关联分析[ J ] ． 工业安全与环保， 2 0 0 7 ， 3 3 8 5 6 5 8 ． E 5 3 谢正文 ， 胡汉华 ．灰色关联分析在安全投资方案选择 中的探讨 [ J ] ．工业安全与环保 ，2 0 0 5 ， 3 1 1 5 1 5 3 ． [ 6 ] 邓聚龙 ．灰理论基础E M] ．武汉 华 中科技大学 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 7 ] 邓聚龙 ．灰色 系统基本方 法[ M] ．武汉 华中科 技大 学出版 社 ， 2 0 05 ． E 8 3 刘思峰， 党耀 国， 方志耕， 等 ．灰色系统理论及其应用[ M] ．北 京 科学出版社 ，2 O 1 O ． E 9 3 杨 珊， 陈建宏 ．隧道爆破振 动影 响因素的灰色关 联分析E J 3 ． 中国安全科学学报 ， 2 0 1 1 ， 2 1 6 6 5 7 1 ． E l o 3 赵艳林 ， 韦树英 ， 梅 占馨 ．灰色欧几 里德 关联E J ] ．广西大 学 学报 自然科 学版 ，1 9 9 8 ， 2 3 1 1 o 1 3 ．