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        某鎢礦井下通風(fēng)系統(tǒng)方案優(yōu)選

        2022-12-17 08:03:02郁富林
        世界有色金屬 2022年18期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        郁富林

        (江西滸坑鎢業(yè)有限公司,江西 吉安 343205)

        隨著地表礦產(chǎn)資源的日益減少,礦井深部開采已成為必然趨勢(shì),然而隨著礦井生產(chǎn)重心的下移,原有通風(fēng)系統(tǒng)的合理性將受到破壞,礦井通風(fēng)系統(tǒng)必須不斷完善,以改善通風(fēng)效果[1-2]。由于歷史原因,部分金屬礦山在轉(zhuǎn)向深部開采的過程中面臨著通風(fēng)系統(tǒng)維護(hù)越來越困難、采掘工作面上供風(fēng)量不足等問題,嚴(yán)重威脅了作業(yè)人員的生命健康,綜上所屬,隨著開采向深部推進(jìn),開展礦井通風(fēng)優(yōu)化具有重要意義[3-5]。本次研究針對(duì)某鎢礦井下通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題,對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,以提高井下通風(fēng)效率。

        1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

        采掘重心往下推進(jìn)過程中,由于深部礦脈整體向西南方向偏移,導(dǎo)致下部通風(fēng)系統(tǒng)與現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)存在錯(cuò)位,同時(shí)由于盜采通風(fēng)系統(tǒng)遭到不同程度的破壞,基于現(xiàn)場調(diào)查、測(cè)定,發(fā)現(xiàn)該通風(fēng)系統(tǒng)主要存在以下問題。①井下風(fēng)量不足,主扇風(fēng)機(jī)與井下通風(fēng)風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不匹配,風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè)功率偏低,井下通風(fēng)阻力較大;②風(fēng)量分配不均,部分中段出現(xiàn)風(fēng)流停止甚至出現(xiàn)風(fēng)流反向;③通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不完善,多數(shù)中段回風(fēng)巷道不完整,利用部分沿脈巷道作為回風(fēng)道;④通風(fēng)構(gòu)筑物不健全,采空區(qū)、風(fēng)機(jī)機(jī)站、部分天井漏風(fēng)嚴(yán)重,沖刷作業(yè)面新鮮風(fēng)量不足。

        2 礦井通風(fēng)優(yōu)化方案

        目前井下主要作業(yè)中段為-60m、-110m和-160m三個(gè)中段,為通風(fēng)主要中段,優(yōu)化考慮上部中段低品位礦回收作業(yè),并兼顧未來-160m中段以下礦體開采時(shí)的通風(fēng),需風(fēng)量Q=59.3m3/s

        在滿足通風(fēng)要求的前提下,盡可能利用已有的通風(fēng)井巷,控制專用通風(fēng)井巷的工程量。以形成運(yùn)行穩(wěn)定可靠、管理方便的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。針對(duì)該鎢礦通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在的問題,設(shè)計(jì)選用了下列兩種可行的通風(fēng)方案。

        2.1 技術(shù)方案一

        方案設(shè)計(jì)思路:在梳理原有的上部通風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,新掘進(jìn)289m中段161穿至410m水平運(yùn)輸巷通風(fēng)斜井,優(yōu)化機(jī)站設(shè)置并完善通風(fēng)構(gòu)筑物,改進(jìn)通風(fēng)效果。

        2.1.1 優(yōu)化通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)巷道

        (1)新掘+289m中段至410水平斜井,-60m中段307穿至-10m中段308穿通風(fēng)井,并梳理西區(qū)+190m中段至+289m中段主回風(fēng)井和回風(fēng)巷,清理風(fēng)井和回風(fēng)巷內(nèi)垮落廢石、積水等,形成有效的通風(fēng)回路。新掘進(jìn)通風(fēng)井?dāng)嗝嬉姳?。

        表1 通風(fēng)井?dāng)嗝?/p>

        (2)刷大部分風(fēng)井?dāng)嗝?,具體見表2。

        表2 斷面刷大位置

        (3)貫通-110m中段304副穿30沿與305穿風(fēng)井,在-110m中段304副穿30沿處掘進(jìn)風(fēng)橋與305穿貫通,服務(wù)-110m中段304穿、304副穿和303穿回風(fēng);考慮未來-160m以下中段通風(fēng),另掘新風(fēng)井,或者在-160m中段掘回風(fēng)道,-160m下部中段污風(fēng)排到-160m中段回風(fēng)巷道,然后集中排向上部風(fēng)井。具體位置見表3。

        表3 掘進(jìn)位置

        (4)針對(duì)-110m和-160m兩中段東區(qū)通風(fēng),方法一:利用原有的東區(qū)-60m中段至290m通風(fēng)井,在-110m中段東端新掘貫通-60m中段通風(fēng)井,排出污風(fēng);方法二:在不掘進(jìn)通風(fēng)井時(shí),安裝輔扇,將東區(qū)的污風(fēng)經(jīng)回風(fēng)道排到本中段西端風(fēng)井,嚴(yán)格按照后退式回采順序,避免污風(fēng)串聯(lián)。

        2.1.2 優(yōu)化通風(fēng)機(jī)站設(shè)置和主扇選型

        西區(qū)風(fēng)井作為深部中段的主要回風(fēng)井,機(jī)站設(shè)置盡量放在西區(qū)接近深部中段,結(jié)合礦井風(fēng)量和全礦風(fēng)阻,考慮原有風(fēng)機(jī)型號(hào)FS150-52.5(K40-4-NO.14)風(fēng)量和風(fēng)壓,在主回風(fēng)路上-10m中段回風(fēng)巷增設(shè)DK40-6-NO.18(90*2kW)風(fēng)機(jī)。

        2.1.3 通風(fēng)構(gòu)筑物及其他措施

        強(qiáng)化井下通風(fēng)構(gòu)筑物管理,能夠有效進(jìn)行井下風(fēng)流調(diào)控,使得新鮮風(fēng)流最大程度沖刷工作面,滿足排煙、排塵需要,主要有以下措施:

        (1)加強(qiáng)風(fēng)機(jī)硐室門和風(fēng)機(jī)自身的密閉,控制風(fēng)機(jī)硐室漏風(fēng)、降低風(fēng)機(jī)內(nèi)部風(fēng)量循環(huán)等,提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。

        (2)西區(qū)40m及以上中段主風(fēng)井石門增設(shè)風(fēng)墻,防止漏風(fēng)。+90m及以上中段2#副井完善密閉風(fēng)門。

        (3)回采結(jié)束中段增設(shè)密閉風(fēng)門、密閉風(fēng)墻等構(gòu)筑物,并加強(qiáng)通風(fēng)構(gòu)筑物管理。

        (4)加強(qiáng)深部中段作業(yè)管理,未作業(yè)的穿脈應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)密閉,并加強(qiáng)構(gòu)筑物管理。

        (5)-10m中段回風(fēng)巷作為深部中段主要集中回風(fēng)巷道,清理回風(fēng)巷風(fēng)墻,回采結(jié)束的漏斗,形成雙回路通風(fēng),降低通風(fēng)阻力。

        2.2 技術(shù)方案二

        考慮原有回風(fēng)系統(tǒng)回風(fēng)線路較長,主回風(fēng)井布置在穿脈內(nèi)或穿脈間,容易造成風(fēng)流短路,部分中段風(fēng)井受破壞較嚴(yán)重,恢復(fù)耗時(shí)耗材,同時(shí)289m中段回風(fēng)巷道較長且部分在采空區(qū)內(nèi),風(fēng)流管理較為困難?;谏鲜鼍聦?shí)際情形,提出新掘通風(fēng)井,風(fēng)井布置位置考慮未來開拓中段布置情況,由深部中段貫通到地表,采用對(duì)角抽出式通風(fēng)方式,降低通風(fēng)線路長度,簡化整體通風(fēng)網(wǎng)絡(luò),有效改善深部通風(fēng)。

        2.2.1 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

        考慮整個(gè)深部中段礦脈整體向西南方向偏移,上部中段與深部中段錯(cuò)位較大,考慮原有風(fēng)井?dāng)嗝娌蛔愕榷嘁蛩厍闆r,規(guī)劃一條新風(fēng)井能有效解決未來通風(fēng)難題,措施如下。

        (1)西部掘進(jìn)新風(fēng)井:基于目前考慮可在-160m中段309穿脈往西附近掘進(jìn)直徑3米的回風(fēng)井至地表,作為深部的獨(dú)立回風(fēng)井,減少回風(fēng)線路長度,降低通風(fēng)阻力,有效提高深部進(jìn)風(fēng)量,根本上解決目前深部中段新鮮風(fēng)不足,風(fēng)流調(diào)節(jié)困難問題。

        (2)深部部分中段掘回風(fēng)道和回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道:深部-160m中段和-60m中段掘新的回風(fēng)道;-110m要貫通回風(fēng)道;-60m、-110m和-160m中段掘回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道。

        2.2.2 優(yōu)化通風(fēng)動(dòng)力系統(tǒng)

        (1)將型號(hào)DK40-6-NO18主扇安裝在新掘進(jìn)的深部專用風(fēng)井地表口,作為全礦主扇,形成主輔扇聯(lián)合通風(fēng)方式。

        (2)優(yōu)化輔扇位置,在深部中段回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道安裝15kW型號(hào)K40-6-NO12輔扇,輔助深部中段風(fēng)流分配。

        (3)恢復(fù)東區(qū)190m中段風(fēng)機(jī),東區(qū)在殘采作業(yè)時(shí),適當(dāng)開啟風(fēng)機(jī)。

        (4)140m中段、-10m中段和90m中段機(jī)站風(fēng)機(jī)撤銷。

        2.2.3 完善通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)置及管理

        (1)結(jié)合礦山作業(yè)現(xiàn)狀特點(diǎn),在通風(fēng)網(wǎng)路中安設(shè)有效的通風(fēng)構(gòu)筑物,以調(diào)控好井下通風(fēng)效果。

        (2)對(duì)上部中段空?qǐng)鲞M(jìn)行密閉。

        (3)加強(qiáng)對(duì)通風(fēng)構(gòu)筑物的管理,尤其是關(guān)鍵分風(fēng)點(diǎn),及時(shí)調(diào)整相關(guān)構(gòu)筑物開、閉狀態(tài)。

        3 礦井通風(fēng)方案比選

        3.1 實(shí)施工期

        技術(shù)方案一和技術(shù)方案二,基于礦山當(dāng)前具備的技術(shù)條件,都具有可操作性。技術(shù)方案一施工難度小、工期短,技術(shù)方案二施工難度大、工較長,具體方案主要措施對(duì)比見表4。

        表4 技術(shù)方案對(duì)比

        3.2 工程量

        技術(shù)方案實(shí)施措施不同,工程量不一樣,經(jīng)濟(jì)投入有差異,見表5。

        表5 工程量比較

        通過對(duì)比發(fā)現(xiàn),技術(shù)方案一設(shè)計(jì)刷大斷面,施工復(fù)雜,影響正常生產(chǎn)作業(yè),技術(shù)方案二工程量大。

        3.3 投資費(fèi)用

        兩方案初期投資費(fèi)用見表6,技術(shù)方案二中設(shè)計(jì)新掘進(jìn)通風(fēng)井,回風(fēng)聯(lián)絡(luò)道,初期投資最大。

        表6 初期投資費(fèi)用

        后期通風(fēng)費(fèi)用根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況計(jì)算,井下每天供通風(fēng)時(shí)間約10小時(shí),電費(fèi)0.6元/kw,一年使用約330天,兩方案均為53.46萬元。

        3.4 方案優(yōu)選

        通過方案工期長短、工程量和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比,發(fā)現(xiàn)方案一投資最少、掘進(jìn)工程量相對(duì)少,但技術(shù)方案一由于需要恢復(fù)上部中段破壞嚴(yán)重的主回風(fēng)井,清渣工作量較大。技術(shù)方案二雖能兼顧未來深部通風(fēng),但資金投入較大。綜合考慮多方因素考慮,選用方案一進(jìn)行礦區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造,方案能在有效資金基礎(chǔ)下,盡量減少對(duì)生產(chǎn)影響,能盡快、盡早恢復(fù)當(dāng)下通風(fēng)系統(tǒng),滿足當(dāng)下通風(fēng)需求。

        4 結(jié)論

        (1)通過對(duì)某鎢礦井通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)查與測(cè)定,明確該礦的通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀,在對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后,發(fā)現(xiàn)其存在著通風(fēng)動(dòng)力不足、通風(fēng)構(gòu)筑物與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)不完善等問題。

        (2)對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)提出了兩種技術(shù)方案,并從工期、工程量、經(jīng)濟(jì)性對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)選,最終選擇技術(shù)方案一作施工方案。

        (3)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不是一勞永逸的,隨著礦山開采的變化,當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足安全生產(chǎn)的需要時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造。

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