2010, Vol. 24引用本文 |
| 某矿井通风系统优化设计改造研究 |  [PDF全文] |
2. 贵州开磷集团矿业总公司，贵州 开阳 550300
2. Guizhou Kailin Mining Group Co., Ltd., Kaiyang 550300, China
某矿位于贵州省中部乌江流域开发区，矿区属中-低山地貌类型，地质地形复杂.该矿多年来，采用锚杆护顶分段空场法的采矿方法，随着生产发展变化的要求，现正准备试用磷石膏充填采矿法[1].该矿主要采用主斜坡道和胶带斜井联合开拓方式，以形成860中段(已闭坑)、820中段(已闭坑，部分做排水使用)、750中段(仅有少量开采)、700中段(主要生产作业中段)和640中段(采准).矿石运输利用现有1号胶带斜井提升至地表，并掘原预留的2号胶带斜井至545 m标高与之接力提升，中段采用16~20 t进口坑内汽车运输，辅助运输将现有860中段辅助斜坡道延深.
1 矿山优化改造前通风系统现状 1.1 矿山生产现状矿山原有年设计生产规模80万t/a，计划生产规模达到120万t/a.矿井通风系统主要由主斜坡道进风和附加北辅斜井与胶带斜井进风，通过对该矿通风系统现场调查与测定后，经过分析得出，矿井总进风量114.4 m3/s，而主斜坡道与胶带斜井进风量达到65.04 m3/s，造成矿井进风量中达56 %以上的新鲜风流污染(由于主斜坡道大量重型汽车运行以及胶带斜井矿石提升)，并且系统漏风量达到34.92 m3/s，导致风机主扇装置效率低，有效风量偏低以及内部漏风严重等问题.据国内外矿山的生产实践经验[2-6]，针对矿山井下通风系统存在的问题进行优化设计改造，使通风系统达到矿山扩能所需的安全生产要求.
1.2 矿山通风系统现状该矿通风系统主要由主斜坡道、北辅斜井与胶带斜井进风，南、北回风井回风的中央进风两翼回风的对角抽出式通风系统.风流由主斜坡道、北辅斜井进入，经各中段的运输平巷，经盘区斜坡道进入分层平巷通过采场，排走工作面的烟尘，通过采场空区进入上一中段，由上一中段回风道进入回风井，污风最后由安装在地表(+940 m南风井井口)的DK40-6-No19矿用对旋式轴流风机和由安装在北风井侧+820 m中段的DK40-6-No19矿用对旋式轴流风机排至地表，功率为132×2 kW.
1.3 矿山通风系统存在的问题随着开采深度加深，生产能力扩大，矿山现已形成多盘区多分层多采场同时作业，通风阻力路线加长，加之原有采矿形成的大量采空区，致使现有矿山风机主扇运行效率难以满足正常生产的需要，通过对该矿通风系统进行现状调查以及对测定数据分析，矿井通风系统存在以下问题.
(1) 改造前北风井风机主扇的效率约为68.58 %，南风井风机主扇的效率约为63.78 %基本符合要求，但在冬天效率降低.
(2) 矿井进风风流污染严重.矿山总进风量为114.4 m3/s，主斜坡道进风41.92 m3/s，占总进风的29.03 %，胶带斜井进风23.12 m3/s，占总进风的16.01 %，半数以上的新鲜风流未达到需风作业面之前已经被汽车尾气和粉尘污染.
(3) 采场通风条件差.由于该矿岩石稳固性差，裸露矿体极易风化，导致上部结束回采中段运输巷垮塌现象严重而无法作为下一中段作业采场的回风通道，采场通风不畅，部分采场作业面有风流反向现象.
(4) 局部区域污风循环.各中段均有不少溜矿井与上下中段贯通，使其回采作业面污风从溜矿井漏入进风巷，以致进风巷的新鲜风流受到污染.
2 矿山通风系统优化设计改造 2.1 优化设计改造方案矿山通风系统优化改造前存在的诸多问题严重制约了矿山生产发展的需求，因此，对该通风系统进行优化设计改造已是迫在眉睫[7-8].通过与矿山相关部门多次讨论研究，确定该矿通风系统需新凿一专用进风斜井，可解决改造前通风系统存在的问题和长远发展的需要，并且针对矿山优化改造方案进行通风系统计算机仿真模拟，论证了该优化改造方案具有技术经济可行性.
具体优化改造方案：在主斜坡道附近新凿一专用进风斜井，专用进风斜井与各中段运输巷的联络石门相接，在中段联络石门巷道上(各需风中段)设置一级机站(为本中段压入式供风)，原有主斜坡道采取密闭措施，使其新鲜风流由专用进风斜井进入各需风中段的下盘，然后由下盘沿脉巷经盘区斜坡道进入到各分层沿脉巷道，然后由各分层穿脉巷道进入采场作业面，清洗工作面的污风由上一中段回风巷排入回风井，然后由主扇排出地表，形成中央专用进风斜井进风，南北两翼回风井回风的两翼对角式通风系统.
2.2 优化设计改造方案优缺点该通风系统优化设计改造具有以下的优缺点.有效地解决了矿井进入的新鲜风流污染问题；能够解决深部开拓带来的风流无法得到有效控制的问题；能够有效解决各中段的风量分配问题；有效地解决了采场漏风带来的一系列问题，因为在各中段进风联络石门设立的通风机站是大风量低风压的节能风机，风流在采场的绝对压力基本接近地表的大气压力，这时采场处于一种静压平衡状态，大大减少了采空区的漏风问题.但是该方案存在机站工程量大，购置风机数多，井巷工程量大等因素所带来的改造时间长，通风系统改造一次投入费用大，管理相对较为复杂等问题.
2.3 优化设计改造后通风系统的效果矿山通过对通风系统优化设计改造后，全矿井下通风效果得到明显的改善.首先，全矿通风系统总进风量为147.45 m3/s，比原来增加23.32 m3/s，主斜坡道采取空气幕阻隔措施，能满足矿山扩产到年生产能力为120万t的通风系统要求，避免了进风风质受到汽车尾气和粉尘污染的问题；其次，矿山通风能耗降低.专用进风斜井一级机站与南北风机(只开一段风机)串并联运行为矿山井下供风，南、北风机由原来两段运行变为一段运行，风机功率由2×132 kW降到132 kW，一级机站风机功率为55 kW，矿山年总通风能耗可降低517 492.8元；再次，通过在中段下盘运输巷道南、北回风井联络道安装调节风窗，有效控制盘区斜坡道风流，通过局扇压入式供风改善采场通风效果.
3 结论通风系统是一个不断变化的动态系统，再好的设计也不能一劳永逸.因此，矿山通过对通风系统优化设计改造后，在通过新凿专用进风斜井，采用一级机站与南北风机串并联运行，要不断地进行各种调节(诸如风机工况、安装位置及安装角度、废弃井巷的封闭等)，使其通风系统满足正常生产需风要求.
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