不行人的提升斜井兼做回風(fēng)井的研究與應(yīng)用

邱亞力

(湖南有色冶金勞動保護研究院,湖南長沙 410014)

不行人的提升斜井兼做回風(fēng)井的研究與應(yīng)用

邱亞力

(湖南有色冶金勞動保護研究院,湖南長沙 410014)

文章介紹利用不行人的提升斜井兼做回風(fēng)井,采用引射技術(shù)在康家灣礦1#提升斜井回風(fēng)的應(yīng)用,通過風(fēng)機實際運行效果和通風(fēng)系統(tǒng)測定數(shù)據(jù)說明1#斜井回風(fēng)成功。

提升斜井;引射技術(shù);高壓風(fēng)機;回風(fēng)

隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā),進入深部開采的礦山越來越多。國內(nèi)大部分有色金屬、黃金、化工等礦山都已進入深部開采。例如遼寧紅透山銅礦從+430 m開始現(xiàn)已開采到-827 m,開采深度達到1 257 m,湘西金礦的開采深度也接近1 000 m,水口山康家灣礦的開采深度也達到500 m。隨著礦井的不斷延伸,開采深度的增加,通風(fēng)線路在延長,阻力加大,能耗增高。新鮮空氣可以沿提升、運輸系統(tǒng)進入各中段,大部分礦井只有一條回風(fēng)線路(回風(fēng)井、巷),因開采的延伸或產(chǎn)量的增大,通風(fēng)的矛盾日益加劇,污風(fēng)很難排出地表。一個礦山開采到一定的深度,再重新掘一個回風(fēng)系統(tǒng),一是投入大,另一個是施工相當(dāng)困難,工期也長,故一般礦山不會再重新建回風(fēng)系統(tǒng)。所以尋找或利用不行人的提升井兼做回風(fēng)井是搞好礦井通風(fēng)的新課題和研究發(fā)展方向。

經(jīng)過幾年的理論研究和現(xiàn)場試驗,采用引射新技術(shù)用于箕斗提升斜井,既不影響箕斗提升礦石,又能解決深部開采的回風(fēng)難題。這一引射技術(shù)已成功應(yīng)用于水口山康家灣。

1 康家灣礦井下通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 一期、二期探采工程通風(fēng)系統(tǒng)介紹

康家灣礦區(qū)位于常寧縣境內(nèi),礦區(qū)面積為11.8 km2,屬于中型礦山,是水口山有色金屬有限責(zé)任公司的下屬生產(chǎn)單位。該礦于1987年正式開始建設(shè), 1989年投入試生產(chǎn)。目前該礦已達到45萬t/a的生產(chǎn)能力。康家灣礦井下通風(fēng)系統(tǒng)是在“以控為主、探采結(jié)合”的建設(shè)方針下逐步形成的,一期探采工程礦井總回井位于礦區(qū)北部119勘探線2#斜井,主扇安裝在2#斜井口作地表抽出式;二期探采工程實施后采用安裝在9300雙巷的兩臺18.5 kW輔扇并聯(lián),利用9300雙巷向水口山鉛鋅礦回風(fēng),位于礦井北端的斜坡道以及中部的副井作為進風(fēng)井,構(gòu)成對角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。

1.2 深部三期探采工程實施通風(fēng)系統(tǒng)

礦井三期探采工程的開采范圍主要為十二、十三、十四、十五中段的Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ四個主礦體群。根據(jù)康家灣礦井下的實際情況,繼續(xù)利用一期、二期開采的通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足三期開采的通風(fēng)需求,經(jīng)測定:從副井和斜坡道進風(fēng)線路暢通,阻力小,只有385 Pa,而9300巷道回風(fēng)到地表全長約5 000 m,回風(fēng)阻力特別大,目前國內(nèi)外沒有這種高壓風(fēng)機。若全部利用2#斜井回風(fēng),因風(fēng)量需求大,斷面小,阻力高,難以達到良好的通風(fēng)效果,經(jīng)濟上不合算,所以必須還得建立一個回風(fēng)系統(tǒng)。如果從地表新掘?qū)Ｓ没仫L(fēng)井垂直深度450 m,專用回風(fēng)道長1100 m,總投資需要540萬元,施工期至少要兩年,更重要的是影響生產(chǎn)。根據(jù)礦山這一特殊性,水口山康家灣礦采用技術(shù)方案招標(biāo),湖南有色冶金勞動保護研究院組織科研人員參與投標(biāo),采用中央進風(fēng)兩翼回風(fēng)的中央對角抽出式通風(fēng)方案,即副井、斜坡道作為井下開采掘進風(fēng)巷,1#斜井、2#斜井作為井下開采回風(fēng)井;其中:1#斜井為箕斗提升井,每年提升礦石量為15～18萬t,還擔(dān)負(fù)九中段以下礦體開采的回風(fēng),主扇安裝在1#斜井井底-284 m標(biāo)高,主扇型號為DK40 -6No21(對旋軸流式);主扇葉片安裝角度為32°/30°(1#電機葉輪葉片角/2#電機葉輪葉片角);主扇功率為2×200 kW。

2 風(fēng)機引射理論的原理

風(fēng)機引射原理和引射器通風(fēng)方法的原理是一樣的,都是利用空氣為動力,經(jīng)過風(fēng)機的作用以較高的速度流動。在風(fēng)機作用的風(fēng)流前方巷道(1#斜井底部)形成負(fù)壓區(qū)而吸入周圍(斜井與九中段繞道)的空氣;防止1#斜井風(fēng)流引射不成功或反風(fēng),必須嚴(yán)格控制好風(fēng)機出口風(fēng)硐和1#斜井的夾角。經(jīng)過理論研究和多次實驗數(shù)據(jù)表明夾角必須控制在7°～12°,同時將風(fēng)機采用變頻調(diào)與通風(fēng)網(wǎng)路及斜井很好匹配。

3 主扇安裝位置和需要解決的問題

3.1 主扇安裝位置

1#主扇安裝在井下1#斜井底部九中段上-284 m標(biāo)高風(fēng)機硐室,風(fēng)機硐室通過回風(fēng)下山與九中段回風(fēng)道連通,風(fēng)機硐室出口與1#斜井夾角控制在7°～12°(見圖1)。這樣既不影響箕斗提升,又可將九中段以下的污風(fēng)通過1#斜井排出地表。

3.2 存在的問題與解決措施

經(jīng)研究分析該研究應(yīng)用主要存在以下問題:

1.1#斜井底部放礦人員的新風(fēng)供給問題。

2.井筒內(nèi)提升鋼絲繩防腐問題。

3.放礦溜井的漏風(fēng)問題。

4.箕斗下放時產(chǎn)生沖擊氣流,導(dǎo)致斜井底部反風(fēng)問題。

圖1 九中段1#主扇安裝位置和1#斜井相對位置示意圖

針對以上問題,采取如下措施:

1.1#斜井放礦人員的新風(fēng)用2.2 kW小型局扇和風(fēng)筒從294-2巷道壓入其工作場所。

2.井筒內(nèi)提升鋼絲繩的防腐:一方面要求生產(chǎn)廠家生產(chǎn)耐腐蝕性的,另一方面是采取周期性給提升鋼絲繩加潤滑劑防腐。

3.放礦溜井中保持一定的礦石,不能放空,防止短路漏風(fēng)和打壞振動放礦漏斗。

4.在斜井與九中段的繞道內(nèi)設(shè)置風(fēng)門或小型輔扇(5.5 kW)往上壓風(fēng),起風(fēng)幕阻止和隔斷風(fēng)流作用。

從主扇的運行效果看,只有在箕斗下放產(chǎn)生沖擊氣流時才會導(dǎo)致1#斜井底部短時間間歇的反風(fēng);在箕斗停止運行和上升狀態(tài)時都不會產(chǎn)生反風(fēng),而且從實測的風(fēng)量數(shù)據(jù)看由1#斜井引射九中段繞道的風(fēng)量為1～3 m3/s。

4 1#斜井主扇測定和實際運行效果

從實際測定的通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析,1#斜井在箕斗停止運行時的總風(fēng)量為69.29 m3/s,1#斜井在箕斗上升時的總回風(fēng)量為67.54 m3/s,九中段風(fēng)機出風(fēng)口風(fēng)量為66.25 m3/s,說明1#斜井九中段繞道引射的風(fēng)量為1.29 m3/s。只有在箕斗下放時產(chǎn)生的沖擊氣流才會導(dǎo)致1#斜井九中段繞道短時間間歇的反風(fēng),對斜井上部回風(fēng)沒有影響,此時1#斜井總回風(fēng)量為65.3 m3/s,九中段風(fēng)機入風(fēng)口風(fēng)量為69.29 m3/ s,說明1#斜井九中段繞道循環(huán)風(fēng)量為3.99 m3/s。如果在斜井九中段繞道內(nèi)按要求做好密閉工作,防止漏風(fēng),就難以產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)。

5 結(jié) 語

引射技術(shù)用于910 m長箕斗提升斜井既回風(fēng)又提升礦石,在我國有色礦山是首次研究應(yīng)用成功,這一技術(shù)可以推廣到不行人的串車提升斜井、豎井、箕斗井及一些專用回風(fēng)道的回風(fēng)。在不違背安全的前提下,技術(shù)上是可行的,經(jīng)濟上也是合算的,所以引射技術(shù)應(yīng)用于礦井通風(fēng)是有推廣實用價值,既能解決通風(fēng)又不影響提升礦石,達到了提高通風(fēng)效果和節(jié)約能源的目的。

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Abstract:This paper introduced that using the hoist inclined shaft with no pedestrian’s cater to the return air shaft,the ejector technology was used in 1#hoist inclined shaft of Kangjiawan mine.Through the fan actual effect and ventilation system measure,the data indicates that 1#inclined shaft return air is successful.

Key words:hoist inclined shaft;ejector technology;high-pressure blower;return air

The Study and Application of Hoist Inclined Well with No Pedestrian’s Cater to the Return Air Shaft

QIU Ya-li
(Hunan Labor Protection Institute of Nonferrous Metals,Changsha410014,China)

TD724

A

1003-5540(2011)04-0008-02

2011-06-10

邱亞力(1962-),女,工程師,主要從事工礦通風(fēng)防塵研究工作。