安慶銅礦井下分散供氣的嘗試與經驗

葉海舟

(銅陵有色金屬集團公司安慶銅礦, 安徽懷寧縣 246131)

安慶銅礦井下分散供氣的嘗試與經驗

葉海舟

(銅陵有色金屬集團公司安慶銅礦, 安徽懷寧縣 246131)

介紹了安慶銅礦馬頭山礦體井下供氣方式的試驗研究情況,總結了采用分散供風的注意事項。在試驗基礎上確定了用螺桿式空壓機實現井下分散供氣的方案。分散供氣具有投資少、節能、氣源質量好、機動靈活等優點。

井下分散供氣;螺桿式空壓機;活塞式空壓機;節能

安慶銅礦已經大規模開采20多年,主礦體剩余礦量已經大大減少,隨著向周邊及深層的探測,在主礦體西面幾千米外發現了一個相對獨立的新礦體——馬頭山礦體。馬頭山礦體的邊緣距離主礦體邊緣約3000m,埋藏深度-395～-555m,銅金屬量僅幾萬噸。由于馬頭山礦體規模不大,單獨為馬頭山礦體的開采再建一套風、水、電及提升系統,顯然投入巨大、經濟性差。通過從主礦體井下巷道掘進平巷與馬頭山礦體相連,借用主礦體原有的風水電及提升系統,有效地利用主礦體開采的主要設施、設備,可節省大量投資。通過可行性論證,最終采用井下聯通方式作為馬頭山礦體的開采方案。

1 新礦體開采壓氣供應存在的問題

安慶銅礦井下鑿巖設備都以壓縮空氣作為驅動動力。原主礦體開采時采用集中供氣方式,在地表空壓機房集中安裝了5臺2D12-100/8大型活塞式空壓機,通過管網向井下所有氣動設備提供壓縮空氣。經過多年的使用,空壓機早已嚴重磨損老化,供氣能力明顯下降;同時供氣管網經過多年使用,銹蝕情況嚴重,多處破損漏氣,內部管徑變細阻力增加,造成井下供氣經常出現氣量、氣壓不足,導致氣動設備效率降低。如果從主礦體的邊緣處供氣管網再加接幾千米的管道向馬頭山礦體開采區輸送壓縮空氣,顯然壓力會再度大幅下降,根本不能驅動氣動設備。

2 解決問題的方法

供氣系統的解決方案有兩個,一是在馬頭山地表就近再建一個空壓機房,二是采用井下分散供氣系統。再建地表空壓機房成本高、投入大、周期長;采用井下分散供氣系統沒有成熟的經驗,技術難度較大,存在一定的風險。最終決定試驗采用井下分散供氣系統。

2.1 井下分散供氣試驗

2.1.1 使用活塞式空壓機的嘗試

為節約開支,加快試驗進度,首先采用就地取材的方法進行試驗。

2009年初,利用一臺礦山基建時留下的小型活塞式空壓機,加裝底架和車輪后改裝成移動式空壓機,運到馬頭山礦體井下為幾臺YT24氣動鑿巖機供氣。經過幾天的試驗,發現存在兩大問題:一是溫度過高,開機后溫度急劇上升,一個多小時后,壓縮機機殼溫度高達50℃以上,即使將出氣管改為長鐵管放進水溝中進行冷卻,鑿巖機溫度還是高得工人無法操作;二是壓縮空氣中含油量過大,現場空氣中油霧彌漫,污染嚴重,讓人難以忍受。

分析這次試驗失敗的原因有:活塞式空壓機內部摩擦大,發熱多;井下環境溫度高、空間狹小,壓縮機的熱量無法及時散發,造成溫度不斷上升;高溫使機內潤滑和冷卻機油大量氣化進入壓縮空氣,隨壓氣排出混入空氣中,造成污染。由于這兩個問題無法解決,這種方法被迫停止。

2.1.2 使用螺桿式空壓機的嘗試

查閱相關資料發現,螺桿式空壓機具有結構好、效率高、噪音低、振動小、發熱少、氣體含油低等諸多優點[1]。顯然螺桿式空壓機比活塞式空壓機更適合井下現場供氣的要求,但國外螺桿機價格太高,因投資額度限制,無法選購。據調查,經過十多年的發展,國內螺桿式空壓機的制造技術已相對成熟,基本可以滿足使用要求。2009年年中,通過與上海一制造商協商合作,將一臺OG185F固定式螺桿空壓機按照礦山的要求改裝成移動式空壓機進行試用。OG185F的供氣能力額定34m3/min,0.7MPa,實際供氣能力可達38m3/min,0.7MPa;馬頭山礦體使用最多的鑿巖機是YT24型氣動鑿巖機,其工作氣壓為0.4～0.63MPa,耗氣量為4m3/min[2]。試驗時,1臺空壓機最多同時為9臺YT24型氣動鑿巖機提供動力,供3個作業面同時操作使用。試驗表明:空壓機氣壓穩定、供氣量充足、溫度正常,現場噪聲小、環境好,試驗效果令人滿意。

2.2 供氣方式的定型與推廣

經過一年時間的試驗、摸索、驗證,最終確認應用螺桿式空壓機進行井下分散供氣。2010年開始全面實施推廣,購置4臺OG185F型螺桿空壓機(單臺供氣能力34m3/min,0.7MPa),2臺OG75F型螺桿空壓機(單臺供氣能力13m3/min,0.7 MPa),為YT24、YT28型氣動鑿巖機以及G10、G20型風鎬等各種中、低風壓的氣動設備提供動力;另外購置2臺AEP1060型螺桿空壓機(單臺供氣能力22m3/min,1.4MPa),為Simba261、T150、MG100等高氣壓鉆機采場作業提供中高氣壓的氣源。到2010年底,馬頭山礦體的井下各種大小氣動設備的動力壓氣供應問題得到完美解決。

3 井下分散供氣的優勢

(1)節省投資。安慶銅礦馬頭山礦體如果采用地表集中供氣方案,需要在馬頭山礦體上方地表新建空壓機房一座,至少需要資金200萬元;新增3臺100m3/min(0.7MPa)大型活塞式空壓機,需資金240萬元;為高氣壓鉆機提供中高氣壓動力,需要增加供氣能力4.7m3/min(1.4MPa)的VW4.7/5-16型增壓機(巷道容許的最大機型)6臺,此項投資120萬元;新管網的鋪設需要向下鉆約500m深的鉆孔,再在礦體內部鋪設立體供氣管網,打孔與鋪設管網至少需要投資200萬元;總投資需要約760萬元。而采用分散供氣系統,實際投資僅為148.5萬元,僅直接投資就節省了610萬元左右。

(2)降低能耗。除了節省大量投資外,實際每年還節省了大量的電能。活塞式空壓機效率低,而且長長的管網損耗大,3臺大型活塞式空壓機和6臺增壓機的總耗電功率為2190kW,而分散供氣的8臺螺桿式空壓機總耗電功率為1260kW,三班制作業年工作時間4000h,井下分散供氣方案每年可節省電能372萬度。

(3)節省配件和人工費用。螺桿式空壓機故障率低,實際用于維修的配件費、人工費等都比活塞式空壓機大幅度降低。

(4)操作簡單。螺桿式空壓機由于采用微電腦控制,實現了開機后自動運行,不用氣時自動停機,既節能省電,又不需要操作工長時間值守。

4 幾點經驗

經過2009～2011年3a的試驗、摸索和分析,總結了井下分散供氣系統的幾點經驗,供同行參考。一是要采用螺桿空壓機,否則難以解決溫度過高的問題;二是要選用風冷式空壓機,不能用水冷式,因井下水中礦物質含量高,易結垢;三是空壓機應布置在通風良好的采場或較大的巷道,并使空壓機散熱風扇的風向與井下空氣流動方向一致,使空壓機產生的熱量即時被井下氣流帶走;四是空壓機與供氣管之間不宜采用剛性連接,加接幾米長的橡膠鋼絲軟管可以大大減小震動噪音。

[1]SullairCorporation.螺桿式空壓機技術手冊[R].臺北:Sullair Corporation,2008.

[2]天水風動機械有限公司.氣腿式鑿巖機[R].天水:天水風動機械有限公司,2003.

[3]申 林.空壓站冷卻水循環系統改造[J].礦山機械,2011(5):122-123.

2012年6月我國十種有色金屬產量322萬t

據國家統計局公布的最新數據顯示,2012年6月份,全國規模以上工業增加值同比實際增長9.5%(以下增加值增速均為扣除價格因素的實際增長率),比5月份回落0.1個百分點。從環比看,6月份,規模以上工業增加值比上月增長0.76%。1～6月份,規模以上工業增加值同比增長10.5%。分行業看,6月份,41個大類行業中有40個行業增加值保持同比增長。其中,黑色金屬冶煉和壓延加工業增長9.5%。分產品看,6月份,471種產品中有321種產品同比增長。其中,十種有色金屬322萬t,日均產量10.7萬t,同比增長5.8%;較5月增加了17.6萬t,環比增長了5.79%;上半年累計產量為1769萬t,較去年同期增長了6.7%。

2012-03-13)

葉海舟(1968-),男,安徽桐城人,工程師,從事設備管理工作。