斜坡道通风方案(09-4-23赵修改).doc

龙首矿贫矿开发辅助斜坡道通风钻孔施工方案一、工程概况：1.1、工程简介龙首矿贫矿资源开发和利用是金川集团公司重点技术改造项目之一，龙首矿辅助斜坡道工程是该项目的一部分。该工程（图号为C1068-109JJ改-03），主要包括辅助斜坡道硐门、辅助斜坡道、错车道等，设计工程量为2666.343m/56008.337m3，支护量为6367.876m3，具体量见设计图C1068-109JJ改-03，断面及支护型式等具体见图C1068-109JJ改-05、06、07；措施工程量为167m/8331m3。综上所述，龙首矿辅助斜坡道工程总量:2833.343m/64339.34m3。斜坡道主体穿过大理岩、花岗岩、绢云绿泥石英片岩、斜长角闪岩等，开挖围岩类别为、级围岩，其中以级围岩为主，节理发育，完整性差。1.2、工程地质条件该工程地理上位于阿拉善台块的南部边缘的隆起区。金川矿区位于隆起区边缘，经历了自吕梁运动以来多期构造运动作用和岩浆入侵作用，尤其是区域性深大F1断裂的长期性、继承性活动，形成以北西构造体系为主导，断裂极为发育的地质构造特征，工程地质条件极为复杂。该地区属于温带大陆性气候，海拔1600m以上，气候干旱，降雨稀少，年平均降雨量仅170mm，年蒸发量1700mm。年平均气温10.7，冬季时间长。1.3、设置通风措施的原因：1.3.1、该斜坡道主巷道长2551.343m，独头掘进，由于受标准段净断面尺寸4.6m3.9m的限制，开挖断面为19.317m2，净断面面积为15.67m2。因此只能采用600风筒压入式通风，通风阻力大。1.3.2、硐内通风阻力大，炮后排烟时间长，施工作业空气环境恶劣，直接影响施工人员健康和安全。1.3.3、硐内通风阻力大，通风不能达到快速、通畅，硐内施工机械设备和人员效率低。1.4、拟设置通风措施的作用：由于该斜坡道主巷道长2551.343m，独头掘进，只能采用600风筒压入式通风，通风阻力大，拟设置通风措施，解决下列问题：1.4.1、减少硐内通风阻力，保证硐内通风快速、通畅。1.4.2、改善硐内施工作业空气环境，确保工程施工人员健康和安全，提高机械设备效率。1.4.3、减少掌子面单循环排烟时间，加快施工掘进速度。二、斜坡道施工通风存在的主要问题2.1、在斜坡道施工中产生的有害物质有：伴随施工产生的和爆破后产生的气体、内燃机械排放的气体以及粉尘等。该斜坡道采用光面爆破开挖、无轨运输系统出渣。一次爆破的炸药量大，爆破后有害气体发生量大；内燃机械在巷道作业，排放的有害气体污染全巷道，巷道内温度危害日渐显露。2.2、巷道内的需风量，按稀释爆破产生炮烟的风量、稀释铲运机和运输车辆排放气体的风量以及排尘所需的风量，取其最大值在加上巷道内作业人员所需的通风量而得。巷道开挖断面达到19. 317m3，需要的新鲜风量大；独头通风距离长，主巷道全长2551.343m，需要的新鲜风量大；加之采用无轨运输出渣，施工通风需风量为无轨运输内燃机械需风量所控制，对独头巷道施工而言是非常难于实现的。2.3、通风管路沿程阻力大。该斜坡道有两处急转弯，增加了风筒阻力；目前公司引进的风筒通常每节长度为10m，造成了风筒之间接茬处漏风系数加大，增加了风压损失；加之，巷道净断面为：4.6m3.9m（宽高），而矿运机械斯特尔卡车外形高为2.6m，而把风筒悬挂在巷道正拱顶考虑，风筒直径为600mm，悬挂高度100mm200mm，风筒与卡车的距离为600mm500mm的安全距离，风筒布置困难，斯特尔卡车经常刮坏风筒，也增加了风压损失。因此，选择合理的通风方案，对施工龙首矿贫矿开发辅助斜坡道尤为必要，并为我公司施工长距离独头巷道提供技术参考。三、通风方案选择：3.1方案一:采用大功率通风机配合长风筒混合式通风 按巷道内同时施工的最多人数、一次性爆破所需要排除的炮烟和内燃机械设备总功率分别计算，取其中最大值作为控制风量。3.1.1 按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不得小于4m3/min，考虑工作面同时工作人数，n=10人。按作业面人数为10人计算风量：Q=4m3/minn=4m3/min10=40 m3/min=0.67 m3/s3.1.2 独头工作面污浊空气的成分主要是爆破后的泡烟及各种作业工序所产生的粉尘，故局部通风所需风量是以排出泡烟和粉尘作为计算依据： 按排出泡烟计算风量 Q = Q 压入式通风风量，m3/s。t 通风时间， s。A 一次爆破炸药消耗量，Kg。A=97Kg。L0 独头巷道长度，m。L0=100m（最长距离计算）S 巷道断面面积，m2。S=19.317m2（巷道断面面积）计算： Q = = 4.569 m3/s3.1.3 按排尘风速计算风量： Q = 排尘风速，一般取0.150.25m3/sS 巷道断面面积，m2。 Q = 0.2519.317 Q = 4.83 m3/s =289.8 m3/min 3.1.4 按单位功率风量指标计算风量，所需风量按同时作业台数，每马力每分钟供风量3 m3。所需风量：（按辅助斜坡道月进尺60m/月，日进尺2.0m/日，日出毛石量70m3， Qs = N=N1f1+N2f2+N3f3 Qs 矿井排除柴油设备废气需风量，m3/s。 qs柴油设备单位功率风量指标， 4.08 m3/Kw.min N矿井内各种柴油设备作业时间比例计算的功率总数。KW。 N1、N2、 N3各种柴油设备额定功率，KW。6m3铲运机=202KW。斯特尔卡车=203KW。f1、f2、 f3工作时间系数，即设备在井下每小时作业时间百分比。% 。12小时工作制6m3铲运机2/12小时。斯特尔卡车1/12小时N = N1f1+N2f2+N3f3 = 202+203= 50.58 KW Qs = = = 3.44 m3/s = 206 m3/min根据上述计算得出： Qmax= 4.83 m3/s =289.8 m3/min为最大工作面需风量。3.1.5局扇供风量与风压计算：按排尘风速计算局扇供风量：Qmax= 4.83 m3/s =289.8 m3/min3.1.6 局扇供风量 由于风筒存在漏风，局扇供风量 Qf = Qs 局扇供风量，m3/s。Q0风筒末端风量，m3/s。 风筒漏风风量备用系数可用百米漏风率来表示。=L风筒长度m。风筒百米漏风率。柔性风筒百米漏风率：风筒直径D=600mm，每节风筒长度L=10m，多反边接头百米漏风率=0.03（查采矿手册表33-12）。= =4.55压入式局扇供风量：Qf = =4.554.83 m3/s =21.98 m3/s3.1.7 风筒风阻R R=R1+R2+R3 = = 137.14 R 风筒风阻，。R1 风筒摩擦风阻，。R3 风筒接头局部风阻，。L 风筒长度，m。D 风筒直径，m。n 风筒接头数。s 风筒断面积，m2。a 风筒摩擦阻力系数。 风筒接头的局阻系数。 风筒拐弯局阻系数。查图33-46得。;查图33-46得。;查图33-46得。;3.1.8 风机风压 = 71652 Pa柔性风筒百米漏风率：风筒直径D=600mm，每节风筒长度L=100m，多反边接头百米漏风率=0.003（查采矿手册表33-12）。= =1.08压入式局扇供风量：Qf = =1.084.83 m3/s =5.22m3/s3.1.9 风筒风阻R R=R1+R2+R3 = = 137.14 R 风筒风阻，。R1 风筒摩擦风阻，。R3 风筒接头局部风阻，。L 风筒长度，m。D 风筒直径，m。n 风筒接头数。s 风筒断面积，m2。a 风筒摩擦阻力系数。 风筒接头的局阻系数。 风筒拐弯局阻系数。查图33-46得。;查图33-46得。;查图33-46得。;3.1.10 风机风压 =148.327.25= 4040.9 Pa根据Qmax=21.98 m3/s =1318.8 m3/min和，和查局扇特性曲线选定255KW YBF225S-4局扇一台。结论：根据计算，如从硐口架设压入式风机，压入距离为2600m，风筒选用风筒直径D=600mm，每节风筒长度L=10m，完全满足不了混合式通风需要。如风筒选用直径D=600mm，每节风筒长度L=100m，根据Qmax=21.98 m3/s =1318.8 m3/min和，和查局扇特性曲线选定255KW，配用电机YBF225S-4局扇一台进行压送风；同时选用同型号风机和风筒进行吸出式混合通风，理论计算能满足通风需要，但大功率风机与小直径风筒不配套，风筒直径应选择D=1000mm1200mm。FBD系列隔爆型压入式对旋轴流局部通风机型号配用电机功率KW风量(m3/min)风压(Pa)长(mm)直径(mm)10YBF225S-42*55900150011005000420010073.2:通风钻孔与压入式风机联合通风方案3.2.1根据上述计算得出： Qmax= 4.83 m3/s =289.8 m3/min为最大工作面需风量.3.2.2局扇供风量与风压计算：按排尘风速计算局扇供风量：Qmax= 4.83 m3/s =289.8m3/min 3.2.2.1 斜坡道口至1#通风钻孔段（L=663.825m）计算该段局扇供风量 由于风筒存在漏风，局扇供风量 Qf = Qs 局扇供风量，m3/s。Q0风筒末端风量，m3/s。 = 风筒漏风风量备用系数可用百米漏风率来表示。=L风筒长度m；压入式通风有效射程 Le = 45 =17.822.3m风筒百米漏风率。柔性风筒百米漏风率：风筒直径D=600mm，每节风筒长度L=10m，多反边接头百米漏风率=0.03（查采矿手册表33-12）。= =1.24压入式局扇供风量：Qf = =1.244.83 m3/s =5.99 m3/s =359 m3/min风筒风阻R R=R1+R2+R3 = = 25.59 R 风筒风阻，。R1 风筒摩擦风阻，。R3 风筒接头局部风阻，。L 风筒长度，m。D 风筒直径，m。n 风筒接头数。s 风筒断面积，m2。a 风筒摩擦阻力系数。 风筒接头的局阻系数。 风筒拐弯局阻系数。查图33-46得。 风机风压 =（26.26+7.6）24.503=1215 Pa根据Qmax=5.99 m3/s =359 m3/min和，和查局扇特性曲线选定222KW FBD局扇一台。得出结论：222KW轴流式风机，配备D=600mm风筒能满足所需风量。3.2.2.2 1#通风钻孔至3#通风钻孔段（L=1110m）计算该段局扇供风量。点至点斜长998.843m，点至3#通风钻孔斜长80.770m，再加上30m掘进安全距离，该段斜坡道总长为1110m。1#钻孔空深111.776m。因为是钻孔中套钢管，该段无漏风，故漏风段风筒L为1110m。由于风筒存在漏风，局扇供风量 Qf = Qs 局扇供风量，m3/s。Q0风筒末端风量，m3/s。 = 风筒漏风风量备用系数可用百米漏风率来表示。=L风筒长度m；压入式通风有效射程 Le = 45 =17.822.3m风筒百米漏风率。柔性风筒百米漏风率：风筒直径D=600mm，每节风筒长度L=10m，多反边接头百米漏风率=0.03（查采矿手册表33-12）。= =1.5压入式局扇供风量：Qf = =1.54.83 m3/s =7.24 m3/s =434 m3/min风筒风阻R R=R1+R2+R3 = = 60.75 R 风筒风阻，。R1 风筒摩擦风阻，。R3 风筒接头局部风阻，。L 风筒长度，m。D 风筒直径，m。n 风筒接头数。s 风筒断面积，m2。a 风筒摩擦阻力系数。 风筒接头的局阻系数。 风筒拐弯局阻系数。查图33-46得。 风机风压 =3664 Pa根据Qmax=5.99 m3/s =359 m3/min和，和查局扇特性曲线选定222KW FBD局扇一台。得出结论：222KW轴流式风机能满足所需风量。1、局扇供风量：Qf Qf= = =1.03Qf=1.034.95=5.1m3/s =306m3/min2、局扇风压hf 该段L=1090+111.776L=1202(m) R= =45.2+18.7+17.9=81.8 hf=（1.0381.8+=（84.3+7.47）4.952=2248Pahf=2248 Pa该段垂管不漏无接头，但内径只有305mm, 仍考虑只增加0.25;两段弯道=900，第三段=1600，它们分别取为1.2和2.5。根据Qf=306 m3/s，hf=2248 Pa，选择222KWFBD局扇一台3.2.3、3#通风钻孔至号点段858m点至点斜长938.683m, 点至3#钻孔80.770m;3#钻孔深238.6m（即垂直段高）工作面所需风量Q0=4.95 m3/s=297 m3/min1、局扇供风量Qf Qf = （1） = （2） =1.026 代入（1）式及Qf=1.0264.95=5.08 m3/s=305 m3/min 2、局扇风压hf （3）R= =41.3+36.6=77.9代入（3）式Hf=(=(79.9+7.47)4.952=2141Pa风筒长度L=858+239L=1097m同B中情况一样，仍增加0.25，共有三个拐弯，角度1=2=9003=1380，3分别取1.2、1.2和2.5。根据Qf =305 m3/min，hf=2141Pa，从特性曲线上选择222KWFBD局扇一台。四、保证良好通风效果的措施长距离、小断面、无轨运输、独头巷道通风方式的好坏，是巷道正常掘进的重要因素，为此应该保证如下措施：5.1、 降低风阻：5.1.1、在保证设施和人员安全运行间隙的其前提，要尽量选择断面大的风筒。5.1.2、弯道风筒要求保持较大的曲率半径。5.1.3、风筒悬挂力求平、直、紧、稳。5.2、减少甚至杜绝风筒漏风5.2.1、尽量增加每节风筒的长度，减少风筒接头数，随着工作面的前进的短段风筒，积累到足够长度时，按即时更换长风筒。5.2.2、要选择科学的接头方法，如多反边接头，配合适宜的黏合剂，确保接头质量。5.2.2.1选择密封优良的风筒，及时粘布风筒上的漏洞，并保证粘补质量。5.2.2.2尽量减少人与设备给风筒造成的损伤。5.2.2.3降低了风筒的风阻，减少甚至杜绝了漏风。局扇就会将足够的新鲜风送到工作面，保证施工的需要。五、技术经济指标比较6.1、技术指标比较表技术比较表序号技术指标采用大功率风机配合长风筒混合式通风通风钻孔与压入式风机联合通风1施工难度受断面及无轨运输限制，无法并列摆设2条风筒进行混合式通风。容易。2安全性风筒被无轨运输设备破损率高，人员施工极不安全。安全性高。3可操作性大功率风机与小断面风筒不匹配，技术可操作性不大。技术可操作性强。4施工工期与主巷道掘进施工互相干扰，严重影响主巷道掘进工期可平行作业，对主巷道掘进工期影响不大。5预期通风效果不理想，达不到预期效果。能在开挖面有效形成循环风，保证开挖面新鲜空气的供给，效果较好。6.2经济指标比较表经济指标比较表序号经济指标采用大功率风机配合长风筒混合式通风通风钻孔与压入式风机联合通风1社会经济不好好2实际经济208万元 万元六、方案选择及结论通过以上计算、分析、比较，采用通风钻孔与压入式风机联合通风效果最好，投资相对较小，是一个最技术可行、最经济合理、最理想的通风方案，建议优先考虑。七、通风钻孔专项施工方案辅助斜坡道工程为独头掌子掘砌，加之又采用大型无轨设备施工，因此通风显得尤为重要。根据以往斜坡道施工的经验和教训，龙首矿辅助斜坡道采用通风钻孔压入式通风方式，选用BDJ60-11N06A矿用防爆对旋轴流式局扇(222KW)通过325mm*10mm通风钻孔连接风机，再通过风机压入600胶质风筒通风，污风通过斜坡道自然排除。其中，压入式风筒连续密闭延伸至距工作面约10m处。随着斜坡道掘进的进行，在11#错车硐室、24前85m，（具体钻孔坐标附表一）附近地表相对应的位置分别打两条400的垂直通风钻孔，共4条，下入325mm*10mm通风管，用800#油井水泥固井，通过安装风机解决长距离通风问题。通风钻孔参数 钻孔编号设计位置孔 口 坐 标孔深（m）XYZ1错车硐室7497.2375478.5071820.645111.7762#错车硐室7502.2375478.5071820.645111.7763#24号点前80米7720.3755516.8091809.787238.5934#24号点前85米7722.0885521.5071810.523240.0791、施工准备：根据现场实际情况，六条通风钻孔，其中1#、2#、3#、4#通风钻孔，距斜坡道硐口较远，位于群山之间。为此，需准备挖掘机、康明斯、铲运机等重型铲土设备，开辟三条简易公路，便于钻孔设备拉运，边开挖边修路，直至通风钻孔地点。1、四通：（1）通路。4条钻孔两两在一起。1#、2#通风钻孔，距硐口约1500m，通风钻孔处地势平缓，位于采石场后方800m处。其中通往采石场简易公路已形成，即可利用。只需修建从采石场到1#、2#通风钻孔800m长简易公路。简易公路宽4m，高差按0.5m计算。工程量约为1600m。3#、4#通风钻孔，位于龙首矿混合井后1000m处的山洼之间，钻孔位置地势平缓。需修建一条从混合井通往3#、4#通风钻孔简易公路，简易公路沿干枯河沟修建。全长1000m，宽4m，高差按0.5计算，工程量约为2000m。（2）通风、水、电。需从混合井到1#、2#钻孔钻场与3#、4#钻孔钻场中间，接50mm2高压电缆1000m，并安装100KVA变压器（6KV/380V）进行降压，电缆挖沟埋设，挖沟量为10000.30.4120（m3）。从变压器至1#和2#钻孔钻场铺设25电缆200m，从变压器至3#和4#钻孔钻场铺设25电缆200m，从斜坡道口至5#、6#钻孔铺设25 mm2电缆200m。从混合井到1#和2#钻孔钻场铺设1寸PE管1200米2条，通风、水之用（压力3-4mpa），其它钻场可移动使用。2、钻场修建 1#和2#钻孔，钻场基本平整，钻场剥离量为20*10*0.5100（m）,，钻塔基础200mm素砼浇注，工程量为8*15*0.224（m）。3#和4#钻孔，钻场剥离量为25*10*3750（m）,钻塔基础200mm素砼浇注，工程量为8*15*0.224（m）。为保证工期，加快进度，修建施工机具上山道路和毛石运输道路。爆破后的毛石采用挖掘机和装载机联合作业，将毛石装至翻斗车内，由翻斗车沿修好的施工出毛道路拉至堆毛的山谷内。爆破时做好安全警戒和安全防护措施，严格遵守爆破安全规程。3、定向井开挖，埋设定向管 开挖4个定向井，直径2m,深6m,工程量为113（m），埋设6根6米长426*9的普通钢管，充填水泥浆量为86 m。4、循环系统 每个钻场开挖3个池子， 3.4*2.4*1.7*9124.85（m），四周及底部200mm素砼浇注,支护量为43.83m。开挖3个循环槽20*0.5*0.35*310.5（m），两侧及底部100mm素砼浇注,支护量为6m。5、硐内风机安装措施工程量： 因1#、2#、3#、4#通风钻孔位于龙首矿混合井后方的群山之中，风机安装在地表不便于管理，加之动力线路长距离铺设增加了措施量，为此，特将风机安装在斜坡道主巷道内。只需要对通风钻孔处的巷道进行挑高2m，便于安装风机，挑高长度5.15m，共计增加措施工程量200.6m3。（具体措施工程量附图）6、措施工程量统计见下表龙首矿辅助斜坡道通风钻孔措施工程量统计表序号工 程名 称长（m）宽（m）深（m）数量（个）工程量（m）支护形式支护厚（mm）支护量（m）1简易公电160011203通风、水12004修建钻场251031850开挖素砼浇注200725挖定向井2441136埋设定向管44867挖池子3.42.41.79124.8520043.838挖循环槽200.50.35310.510069总计7018207.837.钻孔施工工艺的确定7.1开挖浅井,埋设42696000定向管,配备 SPS400型水源钻机和BW-850泥浆泵，用400三牙轮钻头一径到底。7.2钻具组合：以钻头、变丝、扶正器、钻铤及8910mm钻杆组成。7.3施工实际孔深及下通风管规格6条通风钻孔应打到设计孔底坐标为准，下入32510的普通钢管（采用35120管箍连接），并用800#油井水泥进行固井。8.正常钻进工艺及注意要点8.1钻塔、钻机、泥浆泵等设备设施按规范安装。安装完毕，经过严格检查验收合格后方可开孔钻进。8.2钻具结构与组合：主要目的是保证钻具的导向稳定性，靠钻铤重量实现钻头垂直向下钻进的能力。钻具组合基本如下结构：钻头+变丝接头（亦可为扶正器的变丝接头）+203钻铤1根及400扶正器1个+203钻铤1根及400扶正器1个+203钻铤2根及400扶正器1个+203钻铤2根及400扶正器1个+203钻铤1根及176钻铤1根+变丝接头接89钻杆+主动钻杆。扶正器装排的原则是大的排下面，小的排上面，下密上疏。8.3牙轮钻头选取 选用400三牙轮钻头一径到底。8.4钻进参数：8.4.1钻压：用钻铤实现孔底加压，为孔内安全起见，确定钻压为常规偏少的2/3左右，即8T左右即可。为防止孔斜，钻具“中和点”应在全部钻具长度的3/4处（减压1/4），这样钻头实际钻压约为6T左右（由拉力表反映）。8.4.2转速：为保证钻孔垂直度与安全，正常钻进开2速（60转/分）。特殊及异常情况开1速。8.4.3泵量：为及时排出孔内泵粉、泵屑及保证泥浆上返速度，BW850型泥浆泵应全泵量供水，否则上返速度过低难以保证孔内清洁。同时泥浆黏度和比重必须给予保证（黏度不小于25秒，比重1.10）8.5泥浆质量：为保证3钻进工艺的实施，顺利排除岩粉、岩屑，以提高泥浆黏度和比重为首，配方大致为：土水碱广谱附壁剂（GSP）=181000.50.10.50.4(比重比)。泥浆性能控制：比重1.101.12，黏度2326秒、失水量810ml/30分钟、含砂量PH=910。并每班坚持检查测试其性能指标，加强维护管理，每天清理循环系统12次，坚持少换、勤换泥浆。8.6钻头寿命与提钻间隔：三牙轮钻头在本矿区基性及超基性岩中，预计寿命在80m/只左右。但在较低钻进参数的情况下，钻头寿命将有所下降。在本矿钻进，一般规定钻进30m左右或时间做多为两天，必须提钻一次。8.7加强钻孔孔斜的检测工作，原则上每50m测量一次孔斜。8.8为保证泥浆液柱平衡地层压力，提钻时应向孔内“回灌”泥浆，停钻时间较长时，必须把泥浆灌满钻孔。8.9修理设备或因其它故障，不能将钻具停留孔底，应将钻具提出孔外，或至少提至安全孔段。8.10当发现进尺突然变快，泥浆漏失量突然加大时可能附近有地下工程，或较大的断层，或较大的裂隙，应果断提钻后再查明原因。否则，可能会出现塌孔埋钻事故。8.11钻进中控制进尺速度，保证孔内岩粉岩屑的浓度，不能过多指标，即孔内要相对清洁。每班（8小时）进尺最高不得超过10m。泥浆的排量，压力要保持在最佳工作状态，不得带病强行钻进。8.12必须