礦山供風(fēng)系統(tǒng)改造與節(jié)能措施研究

宇小梅 王存剛

摘要：空壓機(jī)是礦山的耗能大戶，通過改進(jìn)壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，一般可節(jié)能20%～50%，所取得的節(jié)能效果大大超過提高電動(dòng)機(jī)效率所產(chǎn)生的節(jié)能。因此，開展壓風(fēng)系統(tǒng)改造研究對(duì)提高礦山經(jīng)濟(jì)效益意義重大，我國礦山通風(fēng)系統(tǒng)并不完善，但只要能不斷深入對(duì)該項(xiàng)目的探索，同時(shí)總結(jié)先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和方法，我國礦山系統(tǒng)的改造和升級(jí)一定會(huì)更加普及化和科學(xué)化，隨著安全生產(chǎn)的不斷落實(shí)和開展，我國的能源生產(chǎn)行業(yè)一定能取得更大的發(fā)展，從而更好地促進(jìn)現(xiàn)代化建設(shè)。

關(guān)鍵詞：供風(fēng)方式；空壓機(jī)；節(jié)能降耗

中圖分類號(hào)：TR23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）20-0455-01

前言：

金礦的設(shè)計(jì)采選能力為5000t/d，使用豎井、斜井加斜坡道綜合起來進(jìn)行開采，采礦的法子大多使用的是大直徑深孔采礦法。到現(xiàn)在為止，該金礦在設(shè)備采用方面大多選用的是壓縮空氣的設(shè)備與氣動(dòng)工具，選用氣動(dòng)工具主要是由于金礦的作業(yè)面多而散，用氣量非常大；而選用壓縮空氣的氣具是地表空壓機(jī)與井下空壓機(jī)站提供的，這兩個(gè)機(jī)站存在10臺(tái)國產(chǎn)的機(jī)器與8臺(tái)國外進(jìn)口的先進(jìn)空壓機(jī)，空壓機(jī)出風(fēng)口的壓力平均為0.6MPa。近些年來，金礦到達(dá)低端時(shí)，出現(xiàn)的問題都是比較嚴(yán)重的，供氣壓力比較低的狀況，最終造成N個(gè)用氣點(diǎn)的用氣量不能及時(shí)供給，與此同時(shí)，管網(wǎng)系統(tǒng)井下閥門并不能輕易被操作，最后變成只提供氣體但是控制不住的現(xiàn)狀。到底該怎么樣使用氣量，也是科研部門至今都在攻克的問題，下面讓我們具體分析一下。

1 礦山的大致情況

該礦山屬于小型礦山，盡管原先采用的自然通風(fēng)方式在該煤礦淺部的安全開采中發(fā)揮了重要作用，但自然風(fēng)的風(fēng)力強(qiáng)弱和風(fēng)向在很大程度上都是由大氣環(huán)境決定，而大氣環(huán)境并不穩(wěn)定，其變化非常復(fù)雜，因而無論是在季節(jié)變化還是晝夜交替中，自然風(fēng)的風(fēng)壓和風(fēng)向的變化都非常明顯。因此，隨著礦井開采活動(dòng)的深入化，用于礦井通風(fēng)的風(fēng)力必然會(huì)減弱，通風(fēng)效率也會(huì)大大降低，從而造成礦井深處溫度高、濕度大、供氧不足等問題，這必然形成安全隱患，對(duì)礦井的安全生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。隨著由通風(fēng)不暢而帶來的一系列安全問題的不斷增多和日益嚴(yán)重，對(duì)原有的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改造和優(yōu)化勢(shì)在必行，減少對(duì)傳統(tǒng)自然通風(fēng)的依賴，采用先進(jìn)的技術(shù)手段進(jìn)行人工通風(fēng)，這不僅能使礦井的安全生產(chǎn)得到有效保障，還能積極響應(yīng)國家提出的可持續(xù)發(fā)展要求，從而促進(jìn)“兩型”社會(huì)的建設(shè)。

2 金礦供風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

（1）供風(fēng)系統(tǒng)：該金礦至今的供風(fēng)系統(tǒng)都是為地面站全礦集中供風(fēng)的，在地上設(shè)置了集中壓縮空氣站，讓其可以經(jīng)過官網(wǎng)對(duì)整個(gè)金礦的各個(gè)工作點(diǎn)供氣，該供風(fēng)系統(tǒng)存在這么多年，有其科學(xué)性、合理性、專業(yè)化。

（2）設(shè)備的運(yùn)營現(xiàn)狀：該金礦分析井下的不同生產(chǎn)時(shí)段對(duì)于風(fēng)力的需求狀態(tài)，空壓機(jī)在依據(jù)這些需求數(shù)據(jù)來調(diào)整自己的運(yùn)行時(shí)間，配合其需風(fēng)狀態(tài)。當(dāng)?shù)V井的出產(chǎn)量到達(dá)高峰期時(shí)，我們就要確保每天都有8-10臺(tái)空壓機(jī)在一同運(yùn)行，大約要給全礦供給600-800m3/min的風(fēng)量，只有這樣才能確保礦井的正常作業(yè)需求。并且還要進(jìn)行三班倒的運(yùn)行機(jī)制，確保供風(fēng)點(diǎn)可以提供足量的風(fēng)力，并且要依據(jù)平時(shí)的用電量狀態(tài)，盡可能的調(diào)整在高峰期空壓機(jī)運(yùn)行的時(shí)間與數(shù)量，做到節(jié)約高效的效果。

（3）整個(gè)礦山的需風(fēng)作業(yè)點(diǎn)的位置分散現(xiàn)狀：地面空壓機(jī)房形成的風(fēng)量僅僅一點(diǎn)點(diǎn)是送達(dá)到地表卸礦站、充填站和選礦廠等地上需要風(fēng)力的地方，大多還是用到井下鑿巖機(jī)、裝巖機(jī)、潛孔鉆機(jī)、混凝土噴漿機(jī)、風(fēng)壓裝藥器、風(fēng)鎬、出渣等鉆井設(shè)備。最近幾年該礦井下的用風(fēng)點(diǎn)大多集中散落在中段的巷道掘進(jìn)面和各生產(chǎn)采場(chǎng)的鑿巖面。

（4）該金礦供風(fēng)系統(tǒng)所具備的的供風(fēng)能力及所花費(fèi)的成本：按照礦井現(xiàn)在的供風(fēng)管網(wǎng)的布局，我們可以通過把壓風(fēng)系統(tǒng)輸送到金礦井下每個(gè)中段作業(yè)面的風(fēng)量、風(fēng)壓做出一些比較科學(xué)的計(jì)算，最終測(cè)算結(jié)論顯示該礦風(fēng)量風(fēng)壓都不可以充分滿足井下所需風(fēng)力供給量。通過測(cè)算可以得出，每0.007MPa的壓力降，就需要耗損0.7%的功率。金礦井下如果按1MPa壓力損失測(cè)量的話，就要比平時(shí)多損耗100%的功率。10臺(tái)空壓機(jī)10a平均產(chǎn)氣量是二千三千萬m3，單位成本則是0.6元/m3。

（5）金礦供風(fēng)系統(tǒng)存在的問題：空壓機(jī)的排氣量發(fā)生供需矛盾，供氣能力逐年降低，主供氣線路安排的也是較長，沿程阻力耗損極大，；深入開采井下作業(yè)面也要全面展開進(jìn)行，用氣量與用氣點(diǎn)將必定日漸增長，井下氣動(dòng)設(shè)備也在老化，急需更新?lián)Q代，井下作業(yè)的工效逐年降低，但耗氣量卻在連年增長，井下管道設(shè)備線路老化，閥門根本無法緊關(guān)，更加嚴(yán)重的是其失去了閥門應(yīng)具備的功效，在作業(yè)的過程中漏風(fēng)漏氣的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，地表空壓機(jī)機(jī)房的作業(yè)與井下用氣管理方面有時(shí)根本無法連接，存在一定程度的脫節(jié)現(xiàn)象。

3 供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改革的可行性方案分析

國內(nèi)外礦山供風(fēng)方式大多選擇地面站全礦集中供風(fēng)、地面站分區(qū)域供風(fēng)、井下站分區(qū)域供風(fēng)、地面與坑下站分區(qū)域供風(fēng)幾種，而其中的供氣的管理方式則主要是集中管理與分散管理兩種方案。集中供氣與分散供氣各有優(yōu)劣，分析如下：

（1）礦區(qū)內(nèi)管線配比：分散管理可以降低管理的成本，分散管理的管線尤為短小、壓降也是比較低的、氣源損失的也很少，這樣在出現(xiàn)問題維護(hù)時(shí)的成本就會(huì)降低，投入的成本是很客觀的。但集中管理卻恰恰相反，相對(duì)的，它需要投入的成本也是挺高的；

（2）該金礦工作范圍內(nèi)的空氣配比情況：整個(gè)礦山對(duì)于空氣需求變動(dòng)極大時(shí)，關(guān)閉空壓機(jī)來對(duì)礦山內(nèi)空氣進(jìn)行調(diào)整，這樣可以有利于資源的優(yōu)化配置。當(dāng)金礦內(nèi)空氣的耗損比較多并且氣源需求占有一定量時(shí)，這種方法同樣可以采用。

空壓機(jī)控制力度的角度：礦山本身能夠用人力操作氣源的供給，當(dāng)然還可以還可以多機(jī)以電氣連鎖控制自動(dòng)調(diào)節(jié)氣源的需求，進(jìn)行統(tǒng)一供風(fēng)。

4 結(jié)語

第一，可動(dòng)性的空壓機(jī)是要緊挨著中心，這樣的礦山鉆井設(shè)備在搬動(dòng)方面就是十分便利的，相對(duì)應(yīng)的氣壓也是相當(dāng)穩(wěn)定的，并且其還處于井下作業(yè)的下風(fēng)向，這樣就可以躲避開移動(dòng)空壓機(jī)所散出的熱氣流轉(zhuǎn)到井下作業(yè)人員的工作區(qū)域去。

第二，移動(dòng)空壓機(jī)的位置大部分都在空置的角落中，這樣就大大節(jié)省了基建投資，使得投入成本降低。

第三，礦井每個(gè)季度可以節(jié)省出維護(hù)成本大約八萬元，一年僅電費(fèi)也可省八到九萬元，這使得礦井的運(yùn)營成本大大減少。

第四，移動(dòng)供風(fēng)就是便捷高效，他可以及時(shí)的改動(dòng)供氣線路，避免因?yàn)榫€路問題造成的損失，并且有效的提升了用氣壓力水平。

第五，適宜的改動(dòng)了供風(fēng)的時(shí)間段，大大提升了供風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，讓供風(fēng)系統(tǒng)發(fā)揮更大的功效。

第六，要因地制宜的改變供風(fēng)方式，結(jié)合實(shí)際情況，調(diào)整管理模式，這樣對(duì)于節(jié)能降耗是極其有利的。

參考文獻(xiàn)

[1]謝紅良.分中段供壓風(fēng)與節(jié)能效果研究[J].有色冶金節(jié)能，2017（06）.

[2]任立民.良莊煤礦-350水平壓風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)改造[J].山東煤炭科技，2016（09）.

[3]張森，陳開巖.基于突變級(jí)數(shù)法的礦山通風(fēng)系統(tǒng)方案優(yōu)選[J].煤炭技術(shù)，2017（03）.

[4]王燕杰等.礦山通風(fēng)系統(tǒng)方案優(yōu)選[J].煤炭技術(shù)，2016（10）.

[5]杜書有.淺議加強(qiáng)礦山水平壓風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)安全管理與措施[J].吉林勞動(dòng)保護(hù)，2017（S1）.