盧海珠

(凡口鉛鋅礦， 廣東韶關(guān)市 512325)

凡口鉛鋅礦主井入風(fēng)流的綜合治理技術(shù)

盧海珠

(凡口鉛鋅礦， 廣東韶關(guān)市 512325)

礦山主井入風(fēng)流一般不能直接用于生產(chǎn)，受井下環(huán)境和設(shè)備安裝的影響，存在著凈化除塵的難題。介紹了凡口鉛鋅礦主井入風(fēng)流凈化除塵綜合治理方案，并對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

主井；風(fēng)流；除塵；粉塵濃度

1 概 述

凡口鉛鋅礦采用中央主、副井開拓，通風(fēng)系統(tǒng)為中央兩翼抽風(fēng)對(duì)角式。起初設(shè)計(jì)副井進(jìn)風(fēng)，主井為箕斗井，不進(jìn)風(fēng)，各中段采用風(fēng)門控制。隨著礦山開采規(guī)模的擴(kuò)大，開拓和采礦作業(yè)面增多，通風(fēng)風(fēng)量大，線路長，阻力大，管理難，綜合考慮到全礦需風(fēng)量大，短期很難開拓新的副井作為進(jìn)風(fēng)井的客觀條件，主井阻力小、斷面大、進(jìn)風(fēng)風(fēng)量較大，在一定條件下允許主井部分進(jìn)風(fēng)，補(bǔ)充井下作業(yè)所需風(fēng)量的要求。最終構(gòu)成了目前的通風(fēng)系統(tǒng)，即由位于礦床中部的老副井、新副井、斜坡道和小斜井以及獅嶺天井、主井進(jìn)風(fēng)，通過位于礦床兩翼的東風(fēng)井、老南風(fēng)井、新南風(fēng)井回風(fēng)，構(gòu)成中央對(duì)角抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。中段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)采用平行雙巷式通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。

依據(jù)我國礦山通風(fēng)安全規(guī)定[1]，主井一般不能進(jìn)風(fēng)，作為進(jìn)風(fēng)井時(shí)必須做有效凈化處理?；肪M(jìn)風(fēng)在提礦時(shí)必將粉塵混進(jìn)入風(fēng)流，影響入風(fēng)源風(fēng)質(zhì)。根據(jù)安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，礦井風(fēng)源中粉塵濃度不得超過0.5mg/m3，如果超過范圍，必須采用凈化措施降低粉塵濃度，以達(dá)到風(fēng)源風(fēng)質(zhì)要求。

凡口鉛鋅礦主井進(jìn)風(fēng)主要在－280m中段進(jìn)入中段盤區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)－280m中段主井進(jìn)風(fēng)情況，在封閉條件下的漏風(fēng)風(fēng)流含塵濃度達(dá)3.29mg/m3，超過了安全規(guī)程的規(guī)定值。因此，為了保證入風(fēng)流粉塵濃度達(dá)到安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)－280m中段的這一部分進(jìn)風(fēng)在進(jìn)入作業(yè)面之前進(jìn)行有效凈化，使粉塵濃度達(dá)到安全規(guī)程的要求，并能滿足井下生產(chǎn)對(duì)風(fēng)量的需求[2]。

2 除塵凈化技術(shù)及裝備

主井入風(fēng)凈化存在著風(fēng)量處理大、設(shè)備安裝空間小、凈化效率要求高等特點(diǎn)，常規(guī)除塵技術(shù)和裝備難以實(shí)現(xiàn)。目前主要采用方法有如下幾種:

(1)噴霧水幕法，重力、凝集力除塵，除塵效率≤50%；

(2)荷電水霧法，靜電力、重力除塵，除塵效率80%～90%；

(3)高壓靜電法，靜電力、慣性力除塵，除塵效率≥90%；

(4)濕式過濾法，慣性力、擴(kuò)散力除塵，除塵效率90%～95%；

(5)濕式振弦柵法，慣性力、擴(kuò)散力、重力除塵，除塵效率85%～90%；

(6)風(fēng)機(jī)噴霧、棒柵水膜法，重力、凝集力、離心力除塵，除塵效率85%～95%。

經(jīng)綜合考慮各種除塵方法的特點(diǎn)和效率[3]，以及各方法之間的銜接及兼容性，再結(jié)合凡口鉛鋅礦的具體條件，決定采用復(fù)合式除塵方案，即濕式噴淋、多級(jí)百葉窗式的慣性除塵方式，將多種除塵方式融合而成的高效除塵系統(tǒng)。

3 主井入風(fēng)流綜合治理方案

3.1 主井入風(fēng)流除塵方案

通過對(duì)不同除塵技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定了采取的主要除塵方式和除塵技術(shù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)具體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該方案共由3個(gè)模塊組成，按“凈化－加強(qiáng)凈化－除霧”思路進(jìn)行布置[4]。

第一個(gè)模塊采用PVC波形板材構(gòu)建一個(gè)慣性除塵器，為了增加對(duì)呼吸性粉塵的捕獲效率，在其中設(shè)置一定量的噴淋管，對(duì)整個(gè)慣性除塵器進(jìn)行濕式除塵，提高除塵效率。為了實(shí)現(xiàn)水膜除塵的效果，波形板材采用前傾一定角度放置，這樣氣流上升，與重力沉降方向相反，加快重力沉降作用，同時(shí)在水管噴淋過程中在板材之間形成水膜，含塵氣流在波形板材運(yùn)動(dòng)過程中，氣流發(fā)生上下擾動(dòng)，空氣與粉塵發(fā)生分離，粉塵間發(fā)生相互碰撞、團(tuán)聚，同時(shí)板材間的噴淋作用，在空氣中形成水霧，粉塵與水霧發(fā)生碰撞與粘附，這樣空氣中的粉塵通過重力沉降，粉塵之間、粉塵與水霧之間，粉塵與板材表面水膜之間發(fā)生碰撞、粘附團(tuán)聚作用，并被板材表面水膜流動(dòng)帶走。

第二個(gè)模塊采用與第一模塊相同形式，但減小板材間的間距，有效去除空氣中呼吸性粉塵，通過對(duì)含塵空氣進(jìn)行二次除塵，提高除塵粒徑范圍，提高除塵效率。

第三模塊主要作用為除霧脫水降塵，為了降低噴淋除塵中大量水霧進(jìn)入副井，造成空氣濕度大，惡化作業(yè)環(huán)境，由此模塊進(jìn)行除霧。含塵含霧的空氣通過波形板材構(gòu)建的狹小空間時(shí)，粉塵與水霧、粉塵與板材表面、水霧與板材表面之間發(fā)生慣性碰撞，水霧和粉塵粘附板材表面，并被清除，實(shí)現(xiàn)除霧、降塵的目的。

主井入風(fēng)流綜合治理設(shè)計(jì)方案布置如圖1。

圖1 主井入風(fēng)流綜合治理設(shè)計(jì)方案布置

3.2 凈化裝置中的噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)

噴林系統(tǒng)[5]主要組成有:鍍鋅管，3/4寸及2寸；水管聯(lián)接頭，3/4寸；水管閥門，2寸；其它還有三合板、混凝土、木板等。經(jīng)過計(jì)算和分析可知，須要達(dá)到凈化風(fēng)量為20m3/h，系統(tǒng)通風(fēng)阻力共有742.22 Pa，主井凈化系統(tǒng)供水量為14.9m3/h。其由以上各種材料組成一整套的主井風(fēng)源凈化裝置中的噴水系統(tǒng)，如圖2所示。

3.3 主要技術(shù)參數(shù)

通過對(duì)凡口鉛鋅礦井下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和實(shí)測(cè)，以及通過對(duì)主井空氣凈化系統(tǒng)的技術(shù)分析和理論計(jì)算，

主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖2 噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意

表1 主要技術(shù)參數(shù)

4 效果評(píng)價(jià)

主井入風(fēng)流通過復(fù)合凈化裝置后，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，根據(jù)不同時(shí)段不同時(shí)期進(jìn)行呼吸性粉塵濃度和凈化風(fēng)量監(jiān)測(cè)，呼吸性粉塵濃度在0.15～0.45mg/m3，滿足小于0.5mg/m3的安全規(guī)程所規(guī)定的要求，凈化風(fēng)量為15～20m3/s，達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的范圍和入風(fēng)流綜合治理的效果。

主井入風(fēng)流凈化裝置安裝后，對(duì)其進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)測(cè)算，根據(jù)凡口鉛鋅礦目前通風(fēng)系統(tǒng)的基本工作狀況，可初步計(jì)算出全礦通風(fēng)系統(tǒng)的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，具體計(jì)算結(jié)果約為61萬元/a，而主井空氣凈化裝置投入運(yùn)行后，其通風(fēng)運(yùn)行成本數(shù)據(jù)為45萬元/a，大大地降低了礦井通風(fēng)成本，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

5 結(jié) 論

(1)主井入風(fēng)流綜合治理后，有效地解決了井下需風(fēng)量，且滿足呼吸性粉塵濃度小于0.5mg/m3的國家所規(guī)定的風(fēng)源質(zhì)量的要求，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

(2)該項(xiàng)凈化裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝制作簡單方便，效果明顯，投資費(fèi)用低，使用管理費(fèi)用少，效益好，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]GB16423－2006.金屬非金屬礦山安全規(guī)程[S].

[2]暢文生.主井風(fēng)流凈化在凡口鉛鋅礦的應(yīng)用[J].礦冶工程. 2003，23(2):18-19，22.

[3]方 向.礦山主井風(fēng)流凈化及風(fēng)量控制技術(shù)研究[J].采礦技術(shù).2010.10(4):77-78.

[4]李 明，吳 超，李孜軍.金屬礦山主井進(jìn)風(fēng)流空氣凈化新裝置研制[J].中國礦業(yè)，2012，(Z1):577-579，582.

[5]盧海珠.噴霧降塵在凡口鉛鋅礦的應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)保. 2002，28(9):35-36.

2015-07-27)

盧海珠，廣東韶關(guān)人，工程師，主要從事礦井通風(fēng)、安全環(huán)保等方面研究，Email:85798735＠qq.com。