不行人的提升斜井兼做回風井的研究與應用

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井的研究與應用

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井,采用引射技術在康家灣礦1#提升斜井回風的應用,通過風機實際運行效果和通風系統測定數據說明1#斜井回風成功。

提升斜井;引射技術;高壓風機;回風

隨著礦產資源的開發,進入深部開采的礦山越來越多。國內大部分有色金屬、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、運輸系統進入各中段,大部分礦井只有一條回風線路(回風井、巷),因開采的延伸或產量的增大,通風的矛盾日益加劇,污風很難排出地表。一個礦山開采到一定的深度,再重新掘一個回風系統,一是投入大,另一個是施工相當困難,工期也長,故一般礦山不會再重新建回風系統。所以尋找或利用不行人的提升井兼做回風井是搞好礦井通風的新課題和研究發展方向。

經過幾年的理論研究和現場試驗,采用引射新技術用于箕斗提升斜井,既不影響箕斗提升礦石,又能解決深部開采的回風難題。這一引射技術已成功應用于水口山康家灣。

1 康家灣礦井下通風系統現狀

1.1 一期、二期探采工程通風系統介紹

康家灣礦區位于常寧縣境內,礦區面積為11.8 km2,屬于中型礦山,是水口山有色金屬有限責任公司的下屬生產單位。該礦于1987年正式開始建設, 1989年投入試生產。目前該礦已達到45萬t/a的生產能力。康家灣礦井下通風系統是在“以控為主、探采結合”的建設方針下逐步形成的,一期探采工程礦井總回井位于礦區北部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,利用9300雙巷向水口山鉛鋅礦回風,位于礦井北端的斜坡道以及中部的副井作為進風井,構成對角抽出式通風系統。

1.2 深部三期探采工程實施通風系統

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。根據康家灣礦井下的實際情況,繼續利用一期、二期開采的通風系統不能滿足三期開采的通風需求,經測定:從副井和斜坡道進風線路暢通,阻力小,只有385 Pa,而9300巷道回風到地表全長約5 000 m,回風阻力特別大,目前國內外沒有這種高壓風機。若全部利用2#斜井回風,因風量需求大,斷面小,阻力高,難以達到良好的通風效果,經濟上不合算,所以必須還得建立一個回風系統。如果從地表新掘專用回風井垂直深度450 m,專用回風道長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。根據礦山這一特殊性,水口山康家灣礦采用技術方案招標,湖南有色冶金勞動保護研究院組織科研人員參與投標,采用中央進風兩翼回風的中央對角抽出式通風方案,即副井、斜坡道作為井下開采掘進風巷,1#斜井、2#斜井作為井下開采回風井;其中:1#斜井為箕斗提升井,每年提升礦石量為15～18萬t,還擔負九中段以下礦體開采的回風,主扇安裝在1#斜井井底-284 m標高,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 風機引射理論的原理

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

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標高風機硐室,風機硐室通過回風下山與九中段回風道連通,風機硐室出口與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通過1#斜井排出地表。

3.2 存在的問題與解決措施

經研究分析該研究應用主要存在以下問題:

1.1#斜井底部放礦人員的新風供給問題。

2.井筒內提升鋼絲繩防腐問題。

3.放礦溜井的漏風問題。

4.箕斗下放時產生沖擊氣流,導致斜井底部反風問題。

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用2.2 kW小型局扇和風筒從294-2巷道壓入其工作場所。

2.井筒內提升鋼絲繩的防腐:一方面要求生產廠家生產耐腐蝕性的,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,防止短路漏風和打壞振動放礦漏斗。

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

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

4 1#斜井主扇測定和實際運行效果

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

5 結 語

引射技術用于910 m長箕斗提升斜井既回風又提升礦石,在我國有色礦山是首次研究應用成功,這一技術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道的回風。在不違背安全的前提下,技術上是可行的,經濟上也是合算的,所以引射技術應用于礦井通風是有推廣實用價值,既能解決通風又不影響提升礦石,達到了提高通風效果和節約能源的目的。

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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,主要從事工礦通風防塵研究工作。