河东金矿井下深部通风系统优化设计.pdf

吴冷峻王春生河东金矿井下深部通风系统优化设计 河东金矿井下深部通风系统优化设计 吴冷峻1 陈宜华1 汪俊1王春生2 王建国2 刘明林2 1 马鞍山矿山研究院马鞍山2 4 3 0 0 42 河东金矿招远2 6 5 4 0 0 摘要根据河东金矿采矿水平向下延伸及深部矿体远离中央系统的情况，通过增加东西采区回风井、 扩大进风井断面、优选系统风机以及计算机通风网络解算，提出深部多级机站通风系统优化方案，预测了 通风效果。 关键词深部延伸，多级机站，网络解算，通风效果 1 概述 山东招金矿业股份有限公司河东金矿 简称河东金矿 井下矿体采用竖井和斜井联合开拓系统，多中 段同时作业，采矿方法采用上向分层尾砂充填法，进路采矿，中段高度4 0 m ，矿山生产能力为1 8 2 0 万 t ／a 。目前，- 1 8 0 m 、- 2 2 0 m 为主要生产出矿中段，- 2 6 0 m 为采准中段，准备采场，- 3 0 0 m 为掘进探矿中段， 1 5 3 线有一个采场。- 3 4 0 m 中段正进行开拓掘进工作。 河东金矿现采用多级机站通风系统，在专用进风井北风井- 1 8 0 m 、- 2 2 0 m 联络巷设有两级机站串联运行， 各装备l 台风机，风机型号分别为K 4 0 - 6 - N Q l 3 、K 4 0 - 8 - N Q l 6 ，装机容量分别为1 8 ．5 k W 、2 2 k W ；在一8 0 m 回 风巷设有回风机站，装备l 台K 4 0 - 6 - N 口1 8 风机，装机容量9 0 k W 。 2 现有通风系统存在问题 经过多年开采，河东金矿井下工程结构较为复杂，残留井巷较多。主要进风井北风井的断面较小，且 经过多次倒段，随着采矿中段向下延深，通风阻力加大，已不能满足作业中段的通风需要，而主要回风井 南风井又与提升斜井相通，回风风路不畅。 测定结果表明，现有通风系统存在以下问题 1 系统回风段漏风严重由于残留井巷较多，- 1 4 0 m 以下作业中段经西区回风斜坡道的回风量只有 2 4 ．1 0 m 3 ／s ，仅占总回风量的4 2 ．5 ％，- 1 4 0 m 以上各水平包括- 8 0 m 回风机站附近联巷，存在严重的漏风和循 环风流问题。 2 进风井通风阻力大北风井从地表延深到一3 0 0 m 中段以下，中间经过多次倒段，且一5 0 m 一一2 5 m 之间断面不足3 m 2 ，有的倒段平巷间存在渣石，进风井通风阻力很大，一1 8 0 m 、- 2 2 0 m 两级风机串联运行也 只有进风量2 0 ．8 0 m 3 ／s ，与竖井进风量基本持平。再要增加北风井的进风量，其能力有限。 3 进风机站运行效率低三级机站装置条件较差，平均效率只有3 0 9 6 ，两级进风机站的运行效率分 别只有7 ％和3 1 ％，所能克服的进风段阻力仅为1 8 5 P a ，这也是北风井进风量不足的原因之一。 4 矿井总需风量不足进入- 1 4 0 m 、- 1 8 0 m 、- 2 2 0 m 、- 2 6 0 m 和- 3 0 0 m 等作业中段的风量共计3 2 ．3 6m 3 ／s ， 实际进到采场的风量更少。按照目前作业采场数量和生产产量，进入各作业中段的总风量为4 0 _ 4 5m 3 ／s ， 矿井总需风量欠缺1 0 。1 5 m 3 ／s 。 5 一3 0 0 m 中段及以下采区通风条件差。- 3 0 0 m 中段及以下采区远离中央系统，西区到1 3 0 线左右， 东区到2 2 2 线左右．最远距离在5 0 0 ．6 0 0 m ，采区通风问题更加突出，采区无法形成贯穿风流，采场只能采 取局部通风方式，作业条件较差。 3 深部通风系统设计范围 根据矿体赋存条件和井下通风要求，设计的井下深部通风系统应满足- 3 0 0 m 中段、一3 4 0 m 中段、- 3 8 0 m 中段采矿作业通风要求，采区范围从东区2 2 2 线到西区1 3 0 线。 4 矿井总风量 ‘矿业快报增刊2 0 0 5 年8 月 一般说来，按排尘计算的风量大于排炮烟风量，故矿井总风量采用排尘风量计算。河东金矿年产能力 为2 0 万t 左右，井下深部矿区有- 3 0 0 m 、- 3 4 0 m 、- 3 8 0 m3 个采掘中段，按井下同时作业采场1 6 个计算， 每个作业采场排尘风量取1 ．5 2 ．0 m 3 ／s ，则实际需风量为2 4 - - 3 2 m 3 ／s ，考虑系统风量分配不均及内、外部 漏风等因素，漏风系数取1 ．4 0 。因此，矿井总风量为3 4 - ，4 5 m 3 ／s ，设计值取4 0 m 3 ／s 。 5 通风系统方案 由于主竖井和提升斜井存在冬天防冻问题，不能用作进风考虑，深部通风方案仍以北风井作为专用进 风井。南风井为主要回风井，整个通风系统将形成进风、采区、回风3 级机站形式。 根据深部矿体赋存条件和井巷开拓特点，河东金矿井下深部通风系统有两种不同类型的方案可供选 择，即①现有通风网络不变，通过加大风机容量，达到系统风量要求；②对通风网络进行优化，扩大进风 井断面，减少系统装机容量，满足系统通风要求。下面具体介绍这两种方案 方案 1 ①进风。北风井作为专用进风井，进风机站为两级串联形式，分别设置于- 1 8 0 m 、一3 0 0 m 进风联巷， 风机型号均选K 4 0 - 4 - N n l 5 ，叶片角度2 9 。，功率1 1 0 k W ； ②采区通风。在东区2 2 2 线、西区1 3 0 线各布置一条回风天井与三个中段相通，回风井直径均为 中2 ．5 m ，在- 2 6 0 m 回风水平两端各设一级回风机站，风机型号均选K 4 0 6 一№1 3 ，叶片角度2 9 。，功率1 8 ．5 k W ， 各中段采场作业污风及炮烟分别从东、西回风井上至1 ] - 2 6 0 m 回风水平； ③回风水平。- 2 6 0 m 为回风水平，总回风经过一2 6 0 m 一一8 0 m 盲竖井、斜坡道至- I J - 8 0 m 水平再到总回风机 站，需施工一座风桥以绕过- 8 0 m9 5 1 运输大巷； ④总回风机站。设于一8 0 m 回风斜坡道，风机型号选K 4 0 6 一№1 8 ，叶片角度2 6 。，功率9 0 k W ． ⑤通风构筑物。- 2 6 0 m 中段以上已结束采矿作业的各中段与进风井、主竖井、盲竖井的联巷，一2 6 0 m 向下的斜坡道口等均应构筑风门或风墙，以防止短路漏风，- 8 0 m 中段通往付家矿区的运输大巷、一l l O m 提 升斜井联络巷可采用空气幕隔断风流。 方案 2 ①进风。北风井作为专用进风井，整个进风断面全部扩大，从现有的4 ．8 m 2 左右扩大到8 ．8 m 2 左右， 在- 3 0 0 m 进风联巷设置一台进风机站，风机型号K 4 0 - 6 - N n l 8 ，叶片角度2 6 。，功率9 0 k W ②采区通风、回风水平、总回风机站以及通风构筑物同方案 1 。 对方案 1 、 2 两种方案进行技术经济比较。见表l 。 表1 通风方案比较 从总体经济效益来看，相对于方案 1 来说，方案 2 虽然要一次性多投入井巷工程费3 6 万元 按1 5 0 元／m 3 计算 。但通风能耗每年比方案 1 少6 6 万k w h ，折合人民币3 3 万元 按0 ．5 元／k W h 电费计算 ，1 4 个月即可回收。 1 3 l 吴冷峻王春生河东金矿井下深部通风系统优化设计 综合比较结果，设计采用第 2 方案。 6 系统通风阻力 矿井通风阻力主要包括井巷摩擦阻力、局部阻力以及机站局阻，根据通风网络解算结果，优化设计 的河东金矿井下深部通风系统阻力为风机全压减去回风井出口动压损失，即 7 通风效果预测 根据河东金矿井下深部通风系统优化方案的网络解算结果，设计的通风系统可以达到以下效果 1 矿井总风量为4 3 m 3 ／S ，达到设计要求，可满足井下采矿生产的需要。 2 设计选取的K 4 0 6 №1 8 、K 4 0 6 N 0 1 3 风机能够满足系统通风的风量、风压要求，系统通风能耗 1 0 2 ．9 k W ，具有高效 风机平均运行效率7 6 ％ 、节能效果。 3 优化设计的通风系统一3 0 0 m 、- 3 4 0 m 、- 3 8 0 m 中段东、西采区每条进风巷供风量为5 ．2 7 。8 ．0 1 m 3 ／s ， 可满足各中段采场作业的通风需要。 4 主竖井出风1 ．2 5m 3 ／s ．解决了井口冬季防冻安全问题。提升斜井进风0 ．9 2 m 3 ／s ，是因为网络解 算将回风风路简化了．实际上- 8 0 m 以上回风风路比较复杂，且与提升斜井相通，- 8 0 m 回风机站排出的污 风一部分将从提升斜井排出地表，可解决提升斜井井口冬季防冻问题。 1 3 2 吴冷峻 1 9 6 9 一 ，男，硕士研究生，高级工程师，马鞍山矿山研究院安全环保研究所