薩熱克銅礦通風系統(tǒng)調(diào)控研究

朱先艷(大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦,湖北 黃石435122)

1 前言

薩熱克銅礦采用單翼對角式抽出式通風系統(tǒng),+2 903m 斜坡道是進風通道、回風通道是主回風井,全礦校核總風量170m3/s,礦井總負壓為1 048Pa。礦山地表主風機是防爆抽出式對旋軸流式FBCDZ 系列,采用彎掠組合正交型三維扭曲葉片技術(shù),主通風機其型號為FBCDZ—12—No36。該 風機運行工況點:風量Q=170m3/s,靜壓Pst=1 100Pa(一臺電動機工作時);共有3臺電動機,2 臺工作,一臺備用。單翼通風,采場較長,為巷道型采場,新鮮風流從運輸巷到經(jīng)采區(qū)斜坡道到達分段巷道,再經(jīng)出礦進路或鑿巖巷,清洗采場污濁空氣后,經(jīng)回風天井進入上中段回風巷,在上中段回風充填巷道經(jīng)回風井抽出地表。對于局部通風困難的采場,采用15kW 輔助通風機通風。采切工程大部分已經(jīng)形成通風系統(tǒng)的區(qū)域,配直徑600mm 的膠質(zhì)阻燃風筒通風。巷道獨頭掘進距離一般不超過200m,選用15kW 局部通風機予以加強通風;對于開拓巷道在距離超過200m 而小于400m 獨頭掘進的,采用局部通風機壓入式通風方式,選用2×15kW 局部通風機必要時接力通風;距離超過400m 的獨頭巷道必要時采用混合式通風。經(jīng)5年運行后,發(fā)現(xiàn)此通風系統(tǒng)存在一些問題,滿足不了現(xiàn)有作業(yè)面通風條件。

2 原通風系統(tǒng)存在的問題

原來作業(yè)場所通風條件不理想,主要存在問題有以下幾點:

(1)薩熱克銅礦實際深部通風明顯存在不足的問題。經(jīng)實測約65% 的風量從斜坡道的中上部2 730m 中段及以上回流到回風井,中下部風量明顯不足,特別是2 700m 分段以下風量分配較少,最下兩個分段得到的新鮮風流小到風速儀測量時沒法顯示,甚至污風在局部通風機的作用下形成回旋風流。

(2)從地表進入井下的新鮮風量分配沒有達到初步設計的要求,有的分段風量過大,有部分新鮮風短路進入了回風井,而部分作業(yè)面新鮮風量供應不足,炮煙產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵不能得到及時排除,排污風時間過長;斜坡道的下部,裝運車輛排出的尾氣油煙和粉塵稀釋不及時(流動速度慢)導致此區(qū)域工作的人員呼吸感到有所不適,常期在這樣作業(yè)環(huán)境中會引發(fā)職業(yè)病。

(3)回風巷道和回風井不能及時施工和貫通。由于礦體產(chǎn)狀的變化的原因,在實際中,考慮到巷道對應關(guān)系,有的回風巷道和回風井無法施工,造成有些分段的污風只能從采空區(qū)或者管纜井排出,造成污風竄流,污染了上部分段附近采場和掘進作業(yè)面,容易引起炮煙中毒,造成生產(chǎn)安全事故。

(4)局部通風不合理。風筒過小,風筒沒延伸到規(guī)定要求,破損漏風嚴重。

(5)通風構(gòu)筑物現(xiàn)場監(jiān)管不力。隨意開關(guān)風門,出現(xiàn)了該開的沒開,該關(guān)的沒關(guān)的現(xiàn)象。

(6)采掘充填嚴重失調(diào),造成風流短路。有兩個分段共有6 個采場約有100km3沒有充填,風流到此采空區(qū)便短路,前面掘進面幾乎沒有風流,只能用局部通風機解決,若掘進面多,滿足不了通風要求,掘進受阻。

3 通風系統(tǒng)調(diào)控研究

薩熱克銅礦為了改善當前通風不良狀況,防止污風短路、漏風、紊流、滯流、串流、反流,保證井下作業(yè)人員能呼吸新鮮空氣,減少裝運車輛產(chǎn)生尾氣、炮煙產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵危害,保護作業(yè)人員身體健康,創(chuàng)造舒適作業(yè)環(huán)境,提高勞動的生產(chǎn)效率,實施了通風系統(tǒng)局部調(diào)控措施。

3.1 通風方式

有單翼通風、雙翼通風。具體劃分為+2 805m至地表單翼對角式通風;+2 790～+2 640m 分段、中段間單翼+ 雙翼對角式通風,其中+ 2 790～+2 730m 東西部主礦體回采結(jié)束了[1]。

3.2 通風系統(tǒng)調(diào)控措施

初步設計,將現(xiàn)有的從地表直通2 700m 分段的措施井,通過2 700m 分段的一段平巷延伸到2 640m分段,使新鮮空氣可以到達最需要的地方,2 700m以下的通風情況將會得到改善。但原措施豎井完成了加快基建使命后,由于地壓過大,造成井筒嚴重變形,又因年久沒維護,現(xiàn)無法作為進風井使用,已將地表和與之聯(lián)通的馬頭門永久封閉。

1)總風量校核

總風量計算有按生產(chǎn)能力、排除柴油設備廢氣,按設備功率及工作系數(shù)、下井最大班人數(shù)計算、產(chǎn)塵設備(工作面)排塵風量,按礦井中同時工作的產(chǎn)塵設備或工作面數(shù)給定排除粉塵、工作面排塵風速,按工作面斷面大小及額定風速所需的風量4 種方法,根據(jù)實際情況,取最大值。

(1)按生產(chǎn)能力計算所需風量:生產(chǎn)能力1 150kt/a,供風量0.13m3/kt·s,所需總風量為149.5m3/s。

(2)排除柴油設備廢氣,按設備功率及工作系數(shù)計算所需風量見表1。

表1 設備功率及風量

(3)按下井最大班人數(shù)計算所需風量:《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》中供風量應不小于每人4m3/min,下井最大班人數(shù)158 人,所需總風量為10.53m3/s。

(4)產(chǎn)塵設備(工作面)排塵風量,按礦井中同時工作的產(chǎn)塵設備或工作面數(shù)給定排除粉塵計算所需風量見表2。

表2 主要采礦設備及硐室需風量計算礦井總風量

取漏風系數(shù)K=1.3,按產(chǎn)塵設備(工作面)排塵風量計算,礦井總需風量=118.1×1.3=153.5m3/s。

經(jīng)4 種方式計算,取其所需最大總風量為153.5m3/s。依據(jù)薩熱克銅礦的初步設計,其主通風機型號為FBCDZ—12—No36,還是能滿足今后生產(chǎn)通風要求。

2)增補分段回風井

因礦體向東傾伏且角度緩分布面積大,在2 670～2 730m 分段間多設計一條充填井和一條充填回風井,保證東端回采時污風有回風路。

3)風路設計

開拓、采切工作面局部通風:短距離采用壓入式或抽出式通風;長距離采用混合式通風。當開拓掘到有回風井、充填井、管纜井時,應先掘能,解決回風問題。

回采分段風路:分段分為東、西兩翼,新鮮風流從回采一分段一翼進入鑿巖巷,流經(jīng)采空區(qū)污風回到上分段進入回風井,再到五分段,最后到主回風井。

3.3 通風構(gòu)筑物

回采結(jié)束分段,不使用的溜井、措施井永久封閉,回風井、充填回風井安裝風門,在上中段聯(lián)絡道內(nèi)安裝帶風窗的風門;在回采分段,為保證風流風向一致,在東西兩翼安裝風門,不使用的溜井、充填井安裝臨時風門,后又需使用溜井拆除臨時風門[2]。2 670m 水倉需新鮮風流,在8 線溜井倒段聯(lián)絡道安裝能調(diào)節(jié)的風門。通風構(gòu)筑物如圖1所示。

3.4 風流控制設施現(xiàn)場管理

風流控制設施有通風構(gòu)筑物、主通風機及設施、局通風機及風筒、風速監(jiān)測點、線路及儀器[3]。調(diào)度室每天有人到現(xiàn)場巡查,檢查通風、監(jiān)測線路,及時封堵廢棄巷道、采空區(qū)和維修通風設施[4];發(fā)現(xiàn)工作面風速達不到要求,立即反饋,與通風監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)核實,開閉風門、調(diào)節(jié)風窗,保證工作面風量。

3.5 研究效果

所需最大總風量153.5m3/s,風機運行風量Q=170m3/s,設計通風系統(tǒng)的有效風量率為90.3%。按單翼、雙翼對角式通風,經(jīng)風路網(wǎng)絡模擬計算,采場、鑿巖巷風速達1～1.5m/s;分段巷道風速達2.5～3.2m/s;進風巷道風速達10.5～12.2m/s;回風巷道風速達9.62～10.56m/s,達到《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》通風要求,需在實際中應用驗證和調(diào)節(jié)。

4 結(jié)論

(1)既有單翼又有雙翼對角式通風。+2 730～+2 640m 分段因當回采東部結(jié)束前,西部接著回采,就由單翼變?yōu)殡p翼對角式通風。

圖1 薩熱克通風系統(tǒng)研究示意圖

(2)進行風量校核。從生產(chǎn)能力、排除柴油設備廢氣,按設備功率及工作系數(shù)、下井最大班人數(shù)計算、產(chǎn)塵設備(工作面)排塵風量校核,證明現(xiàn)有通風系統(tǒng)能滿足以后生產(chǎn)所需通風要求。

(3)風路設計簡單,只要采充平衡,封堵廢棄巷道,不存在污風短路、漏風現(xiàn)象。

(4)通風監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場巡檢相結(jié)合,能及時封堵廢棄巷道、采空區(qū)和維修通風設施。

(5)在主回風巷道內(nèi)安裝調(diào)節(jié)風窗,解決殘采和零星礦體回采時有一定風量。

通過薩熱克銅礦通風系統(tǒng)調(diào)控研究,滿足了《金屬非金屬礦山安全規(guī)程》通風要求,礦山井下作業(yè)人員能呼吸新鮮空氣,減少裝運車輛產(chǎn)生尾氣、炮煙產(chǎn)生的有毒有害氣體和粉塵危害,保證礦山井下作業(yè)人員有良好的工作環(huán)境,確保礦山能夠安全高效地生產(chǎn)。