夏甸金礦多機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)研究

寶海忠 姜 云 王亞坤 居偉偉

(1.招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦;2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

夏甸金礦多機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)研究

寶海忠1姜 云1王亞坤1居偉偉2

(1.招金礦業(yè)股份有限公司夏甸金礦;2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

夏甸金礦采用分區(qū)抽出式通風(fēng)系統(tǒng)，隨著開采深度增加及產(chǎn)量的提升，礦井總風(fēng)量及回風(fēng)斷面嚴(yán)重不足，并存在污風(fēng)循環(huán)問(wèn)題。為解決通風(fēng)問(wèn)題并健全完善井下通風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測(cè)及分析、總風(fēng)量核算、風(fēng)機(jī)線路及機(jī)站合理優(yōu)化等研究，并進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)解算和比較分析，確定了通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)方案，保證了井下通風(fēng)系統(tǒng)的合理運(yùn)行，解決了深部通風(fēng)困難等問(wèn)題，滿足了實(shí)際生產(chǎn)需要。

深部通風(fēng) 污風(fēng)循環(huán) 網(wǎng)絡(luò)解算

夏甸金礦位于招遠(yuǎn)市夏甸鎮(zhèn)西北2.5 km處，礦區(qū)至附近村鎮(zhèn)有簡(jiǎn)易公路相通。礦山始建于1981年，1984年正式投產(chǎn)，現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)4 000 t/d?，F(xiàn)已探明的地質(zhì)儲(chǔ)量為3 200多萬(wàn)t，金屬量為105 t，年產(chǎn)黃金6.25 t。目前礦山轄設(shè)3個(gè)礦區(qū)、1個(gè)選礦廠、2個(gè)輔助生產(chǎn)車間和15個(gè)職能部門，生產(chǎn)主要集中于7#礦區(qū)-451(18中)～-652 m(24中)各中段,其中20中段以上產(chǎn)量約30萬(wàn)t/a。礦井整體采用豎井、盲豎井及斜井聯(lián)合開拓方式，分為主井、7#和北耩3個(gè)礦區(qū)，主要開拓工程均位于礦體下盤。開拓系統(tǒng)井筒參數(shù)見(jiàn)表1。礦山采用上向水平分層充填采礦法和無(wú)底柱分段崩落采礦法。上向水平分層充填采礦法開采5 m厚以上的礦體，所占比例為70%。對(duì)于厚度小于5 m的礦體采用無(wú)底柱分段崩落采礦法開采，所占比例為30%。

表1 開拓系統(tǒng)井筒參數(shù)

1 原通風(fēng)系統(tǒng)

礦井原采用北耩明豎井、7#明豎井和主混合井進(jìn)風(fēng)，西風(fēng)井和明斜井回風(fēng)的單翼對(duì)角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。具體通風(fēng)線路見(jiàn)圖1。機(jī)站布置及運(yùn)行狀況見(jiàn)表2。

圖1 原通風(fēng)線路

表2 通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)站布置及運(yùn)行狀況

通過(guò)井下通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀進(jìn)行了檢測(cè)，得出各井筒進(jìn)、回風(fēng)量結(jié)果，見(jiàn)表3。

表3 開拓系統(tǒng)各井筒進(jìn)、回風(fēng)量統(tǒng)計(jì) m3/s

進(jìn)風(fēng)主混合井北耩明豎井7#明豎井回風(fēng)明斜井西風(fēng)井11.3517.1511.7834.915.37

根據(jù)井下通風(fēng)系統(tǒng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在以下問(wèn)題：

(1)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)測(cè)總風(fēng)量為40.28m3/s，不能滿足4 000t/d規(guī)模通風(fēng)安全需要。根據(jù)4 000t/d初步設(shè)計(jì)要求，礦井總風(fēng)量應(yīng)達(dá)到247m3/s,風(fēng)量嚴(yán)重不足。

(2)明斜井?dāng)嗝鏋?.55m2，西回風(fēng)井?dāng)嗝鏋?m2，礦井總回風(fēng)斷面為10.55m2。根據(jù)《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》要求,專用回風(fēng)井風(fēng)速不得超過(guò)15m/s，礦井最大回風(fēng)量不得超過(guò)158.25m3/s，現(xiàn)有系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)的礦井總風(fēng)量要求。

(3)7#礦區(qū)12中段和17中段K40-4№14風(fēng)機(jī)額定功率為132kW，風(fēng)機(jī)回風(fēng)量范圍應(yīng)在35.7～67.2m3/s，實(shí)測(cè)2臺(tái)風(fēng)機(jī)回風(fēng)量分別為34.91m3/s和28.85m3/s，均未在風(fēng)機(jī)特性曲線正常工作范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)性能偏低。

(4)7#礦區(qū)20中回風(fēng)量為59.85m3/s，上到17中、16中后為43.67m3/s，其間污風(fēng)循環(huán)量達(dá)16.18m3/s。主井礦區(qū)主混合井底進(jìn)風(fēng)機(jī)站風(fēng)量為34.99m3/s，通過(guò)運(yùn)輸巷進(jìn)入7#礦區(qū)風(fēng)量為17.01m3/s，循環(huán)風(fēng)量達(dá)17.98m3/s。污風(fēng)循環(huán)及機(jī)站風(fēng)流循環(huán)問(wèn)題嚴(yán)重。

(5)礦井采用多中段同時(shí)生產(chǎn)，主要生產(chǎn)中段集中在18中—24中，依靠風(fēng)門對(duì)風(fēng)量進(jìn)行分配調(diào)節(jié)。1#豎井17中、20中石門未設(shè)置風(fēng)門，導(dǎo)致污風(fēng)循環(huán)到24中；部分風(fēng)門設(shè)置效果較差，存在漏風(fēng)現(xiàn)象。

(6)通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)站設(shè)置達(dá)9個(gè)，風(fēng)機(jī)型號(hào)多達(dá)4種，機(jī)站風(fēng)機(jī)相互間不匹配，如12中機(jī)站90kW風(fēng)機(jī)制約了該回風(fēng)風(fēng)路前、后機(jī)站的132kW風(fēng)機(jī)通風(fēng)效果。

2 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀檢測(cè)和安全生產(chǎn)計(jì)劃，為解決通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，開展了礦井通風(fēng)系統(tǒng)研究，包括總風(fēng)量計(jì)算、通風(fēng)網(wǎng)路優(yōu)化以降低通風(fēng)阻力、深部主要生產(chǎn)中段通風(fēng)量合理分配及整體通風(fēng)系統(tǒng)改造方案等內(nèi)容[1]。

2.1 礦井總風(fēng)量

根據(jù)計(jì)算，礦井需風(fēng)量為182.78m3/s，結(jié)合在生產(chǎn)變動(dòng)時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整不及時(shí)帶來(lái)的風(fēng)量不均衡因素，礦井風(fēng)量應(yīng)在計(jì)算需風(fēng)量基礎(chǔ)上乘以風(fēng)量備用系數(shù)[2-3]，計(jì)算得出井下需要的礦井總風(fēng)量為246.75m3/s。最終確定礦井總風(fēng)量為247m3/s。

2.2 通風(fēng)方案

(1)方案一。為解決總回風(fēng)斷面嚴(yán)重不足的問(wèn)題，將7#礦區(qū)明豎井(8.038m2)、二期盲豎井(8.64m2)和2#豎井(10.17m2)凈斷面刷大到23.75m2。+5m中段二期盲豎井與7#明豎井聯(lián)巷、-230m中段2#豎井與二期盲豎井聯(lián)巷凈斷面刷大到23.75m2。將16、17中段作為回風(fēng)水平，16、17中段2#豎井聯(lián)巷凈斷面刷大到11.88m2，在-385～-615m521線和553線新掘2條回風(fēng)井，凈斷面為12.56m2(φ4 m)。主井礦區(qū)至7#礦區(qū)24中段運(yùn)輸巷新掘一條運(yùn)輸巷，凈斷面為7 m2。見(jiàn)圖2。

圖2 通風(fēng)系統(tǒng)方案一

(2)方案二。在不影響正常生產(chǎn)且解決回風(fēng)斷面問(wèn)題的基礎(chǔ)上，新掘一條從地表至-417 m中段回風(fēng)斜井，凈斷面為16.56 m2。主井礦區(qū)至7#礦區(qū)24中段運(yùn)輸巷新掘一條運(yùn)輸巷，凈斷面為7 m2。在采區(qū)-385～-615 m 521線和553線新掘2條回風(fēng)井，凈斷面為12.56 m2(φ4 m)。見(jiàn)圖3。

圖3 通風(fēng)系統(tǒng)方案二

(3)方案三。在方案二的基礎(chǔ)上，將明斜井作為回風(fēng)井，7#明豎井作為進(jìn)風(fēng)井。通風(fēng)系統(tǒng)通過(guò)主混合井、明豎井和7#明豎井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)斜井、明斜井回風(fēng)。見(jiàn)圖4。

2.3 通風(fēng)方案的確定

根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模擬解算結(jié)果對(duì)3種方案進(jìn)行比較分析，見(jiàn)表4。經(jīng)綜合分析、對(duì)比論證，確定夏甸金礦通風(fēng)系統(tǒng)方案三為最佳。

2.4 機(jī)站設(shè)置

(1)12中段回風(fēng)斜井平巷設(shè)置2臺(tái)DK40-8-№23(2×132 kW)風(fēng)機(jī)并聯(lián)，葉片安裝角度為35°/30°，采用有風(fēng)墻形式安裝。

圖4 通風(fēng)系統(tǒng)方案三

表4 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案對(duì)比分析

(2)12中段主井礦區(qū)盲豎井聯(lián)巷設(shè)置一臺(tái)DK40-8-№23(2×132 kW)風(fēng)機(jī)，葉片安裝角度為35°/30°，采用有風(fēng)墻形式安裝。

(3)16中段回風(fēng)巷523線和551線各設(shè)置一臺(tái)K40-6-№19(110 kW)風(fēng)機(jī)，葉片安裝角度為32°，采用有風(fēng)墻形式安裝。

(4)17中段風(fēng)巷523線和551線各設(shè)置一臺(tái)K40-6-№19(110 kW)風(fēng)機(jī)，葉片安裝角度為32°，采用有風(fēng)墻形式安裝。

2.5 通風(fēng)工程及構(gòu)筑物

(1)通風(fēng)工程。新掘一條從地表至-417 m中段回風(fēng)斜井，凈斷面為16.56 m2，長(zhǎng)951.34m，工程量為20 464 m3；主井礦區(qū)至7#礦區(qū)24中段運(yùn)輸巷新掘一條運(yùn)輸巷，凈斷面為7 m2，工程量約為2 878 m3；-385～-615 m分段521線和553線各施工一條回風(fēng)井，凈斷面為12.56 m2，直徑為4 m，長(zhǎng)232 m，工程量為5 828 m3。

(2)通風(fēng)構(gòu)筑物。12中段盲斜井聯(lián)巷西側(cè)運(yùn)輸巷設(shè)置2道風(fēng)門；20中段521線回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置一道風(fēng)窗；20中段552線回風(fēng)井聯(lián)巷設(shè)置一道風(fēng)窗。

2.6 優(yōu)化方案解算結(jié)果

通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案解算結(jié)果見(jiàn)表5。

3 實(shí)施效果

2013年10月優(yōu)化方案實(shí)施完畢，系統(tǒng)通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的的運(yùn)行已基本穩(wěn)定，對(duì)技改后通風(fēng)系統(tǒng)效果進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果顯示，礦井總回風(fēng)量為267.14 m3/s，其中回風(fēng)斜井風(fēng)量為186.21 m3/s，明斜井風(fēng)量為80.93 m3/s。礦井總進(jìn)風(fēng)量為261.38 m3/s，其中明豎井風(fēng)量為137.21 m3/s，主混合井風(fēng)量為75.19 m3/s，7#明豎井風(fēng)量為48.98 m3/s?？傦L(fēng)量能夠滿足現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)要求(設(shè)計(jì)風(fēng)量247 m3/s)。

表5 通風(fēng)系統(tǒng)方案計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)解算結(jié)果

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)夏甸金礦在進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和改造時(shí)，應(yīng)保證通風(fēng)線路斷面能夠滿足通風(fēng)風(fēng)量且不超過(guò)安全規(guī)程規(guī)定風(fēng)量，使礦井總風(fēng)量達(dá)到設(shè)計(jì)，解決礦井總風(fēng)量嚴(yán)重不足的問(wèn)題。

(2)在進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型時(shí)，要注意風(fēng)機(jī)性能的相互匹配，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，解決井下污風(fēng)循環(huán)問(wèn)題，選用3臺(tái)DK-12-№38(2×132kW)風(fēng)機(jī)能夠有效保持風(fēng)壓平衡，使風(fēng)機(jī)高效節(jié)能運(yùn)行，提高礦井通風(fēng)系統(tǒng)有效風(fēng)量率。

(3)夏甸金礦深部-230 m以下風(fēng)量增大到261.38 m3/s，通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案效果明顯，通過(guò)加大井下通風(fēng)量可以解決高溫礦井熱害的問(wèn)題，對(duì)于改善深井高溫礦井作業(yè)環(huán)境具有重大意義。

[1] 支學(xué)藝.礦井通風(fēng)與防塵[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2] 陳宜華，孫豁然.礦井多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究[J].金屬礦山，2008(1):121-124.

[3] 陳喜山，喬海濤，郭曉芳，等.回風(fēng)側(cè)多級(jí)機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J].金屬礦山，2005(9):54-58.

2014-10-11)

寶海忠(1977—)，男，礦長(zhǎng)助理，科長(zhǎng)，工程師，265418 山東省招遠(yuǎn)市夏甸鎮(zhèn)。