柴矿通风可行性论证.doc

赤峰柴胡栏子金矿北采区井下通风系统方案可行性论证（讨论稿）青岛理工大学矿业工程研究所2010.4目 录91.矿山概况1.1 矿山基本概况赤峰柴胡栏子金矿是山东黄金集团公司成功购并重组的矿山之一。该矿经购并重组后矿山发展迅速，创造出了可观的经济效益。矿区位于燕山北麓低山丘陵区，西北高而陡峻，南东低而平缓。山脊走向多呈北东南西向或近东西向，海拔标高1280850m，相对高差430m。气候区带处于北中温带，最高气温38，最低气温-30，年平均气温6.5。每年10月至翌年4月为冰冻期，最大冻土深厚1.8m。冬春秋季多西北风，一般风力57级，最大风速18.70m/s。年降水量405.30740mm，平均530mm，多集中在7、8、9月份，年蒸发量1782.02365.0mm，平均1983.0mm，降水量小于蒸发量，属半干旱大陆型气候区。金矿位于内蒙古自治区赤峰市松山区初头朗镇。地理坐标为:东经11828541182952;北纬421914421948。矿区东距赤峰市50km,至G111国道18km，距京通铁路三把火车站20km，交通较为方便，见交通位置图所示。 井下目前探明有五条矿体。其中，1号矿体赋存标高在810m水平以上，基本开采完毕，走向310，倾向SW，倾角6871，呈透镜状、脉状。矿体总体厚度0.715.55m，平均2.53m，Au品位1.6420.48g/t,平均6.36g/t。2号矿体为隐伏矿体，位于1号矿体的东南，走向315，倾向SW，倾角7075，矿体呈不规则透镜状、脉状产出。矿体长度75165m，最大斜深185m，矿体总体厚度0.654.46m，平均2.25m，厚度变化系数92.23 %，Au品位1.6720.41g/t,平均4.75g/t。3号矿体为隐伏矿体，位于2号矿体的南侧约1020m的距离，走向315,倾向SW，倾角6378，矿体呈薄脉状、扁豆状产出。矿体长度4590m，最大斜深195m，矿体总体厚度0.493.76m，平均2.15m，平均品位5.27g/t。4号矿体分布于11-17线之间，位于3号矿体西侧，成45角。为隐伏矿体，走向280,倾向SW，倾角变化较大，在3670之间，矿体呈不规则透镜状产出。矿体长度400m，最大斜深280m，矿体总体厚度0.7414.44m，平均4.18m，Au品位1.2520.14g/t,平均4.88g/t。5号矿体为隐伏矿体，位于4号矿体的东南，走向315，倾向225o，倾角3668，矿体呈脉状，长度155165m，最大斜深135m，矿体总体厚度2.109.08m，平均6.41m，平均品位6.14g/t。目前，矿山保有储量的80以上集中于4号矿体。矿山采用下盘两翼罐笼提升的竖井平峒联合开拓方式，1号竖井位于矿区的北部，井口标高+925m,井底 m；2号竖井位于矿区的南部，井口标高+915m,井底 m；另在1号竖井井口的北侧开拓有一条运输平峒。目前，从上到下共开拓出七个中段，各中段的标高分别为0中段（+925m）、一中段（+855m）、二中段（+850.72m）、三中段（+811.07m）、四中段（+770.68m）、五中段（+732.17m）、六中段（+697.97m）。阶段之间高度40m左右。矿山应用的采矿方法主要采用浅孔留矿法和全面法。浅孔留矿法主要用于矿体倾角大于60以上矿体的回采，采用平底出矿方式，采场长35m45m，高40m，根据现场情况留或不留顶柱。全面法主要用在倾角较缓，靠重力无法正常出矿的矿体的回采，采矿工艺和浅孔留矿法一样，需根据现场情况留出2.5m3m2.5m3m不规则的矿柱，支撑顶板。目前正在对于厚大矿体开展无底柱分段崩落采矿法的试验研究，提高回采效率。全年井下采掘总量24万吨，采矿量18万吨，黄金产量500。选矿日处理矿量550600吨/日，全年处理矿量18万吨。1.2 井下通风现状及存在问题目前，井下无机械通风系统，井下通风全凭自然风压作用来实现。原系统欲使新鲜的自然风流从2号竖井进入井下，污风从1号竖井排至地表，形成单翼对角式通风系统，见图1-1所示。 图1-1 原自然通风系统示意图经调查矿山原自然通风系统主要存在着如下问题：1、原系统自然通风不稳定风量不能满足生产要求由于自然通风受季节影响风流极其不稳定，不同季节的总风量变化极大，甚至于风流反向，因此，必将严重影响井下生产。另外，根据矿山每年18万吨的矿石产量()，取年产万吨矿石耗风量指标为计算，矿山所需的总风量应为： 但是从5月2日的实际观察可知，矿井的总排风量不到10 m3/s,远远小于该估算值，明显看出井下风量处在严重不足的状态，不能满足生产要求。2、原系统没有独立的排风井风流串联污染严重 由于原系统一直采用自然通风，基本上是利用有人工作业的井巷作为排风井，无独立的排风井巷。另外，采矿作业基本是哪有哪采，无合理的顺序。多中段无序的采掘作业，自然也无合理的中段通风网络，当生产规模扩大后，采场数量增加，污风串联十分严重。3、原系统入、排风井断面积过小难以通过所需的风量原自然通风系统只有1竖井（排风）和2竖井（入风）通达地表，两井的断面积均较小（1竖井5.198m2、2竖井7.02m2）。矿石年产量按目前的18万吨计算估计需风量应达到54m3/s以上（考虑漏风严重采用万吨矿石耗风量的上限指标）。如果仍只由2竖井入风，其井筒风速将达到7.71m/s。如果考虑管道、罐道等所占用的面积，风速将超过安全规程规定的8 m/s的风速。如果产量继续增加风速还将增大，将不符合安全规程规定。同理，负责排风的1竖井断面积只有5.2m2的断面积，按当前18万吨/年的产量的需风量（54m3/s）井筒排风速度已经达到了13.38m/s，由于有人员作业，因此远远超出了安全规程规定的最大风速。4、原系统采空区未能及时密闭漏风严重 因为原矿井的生产过程基本处在一个无序开采的状态，采空区、废旧井巷纵横交错，没有及时采取措施及时密闭，在采用机械通风系统时不及时处理必将形成严重的漏风现象，降低有效风量率，漏风严重将白白耗费电能。5、4、5矿脉独头开采无法通风矿山井下目前主要开采4和5矿体，而沿着两矿体没有形成通风回路，开采作业基本是在独头状态之下，因此无法将新鲜风流送到采场，只能是利用局扇循环利用污风，风流质质量势必很差。鉴于上述分析，矿区井下通风系统若有较大改观必须采用机械通风系统，同时，还必须对系统进行较大的改造，保证日益扩大的产量的需求。6、入风井淋水冬季冰冻严重由于柴胡栏子金矿所处赤峰地区冬季寒冷，加上井筒渗水，冬季冻井现象十分严重。若采用机械通风系统后通风量增大冻井现象将更加严重，急需采取入风预热措施加以解决。1.3 井下通风系统改造的基本技术条件矿井通风的技术条件主要有通风井巷的基本参数和井下同时作业的作业面数量或同时开动的钻机台数。矿井通风井巷的类型及参数见表1-1所示。表1-1 主要井巷工程规格及通风参数名 称规 格1竖井2竖井925m运输平峒脉外运输巷道穿脉沿脉巷道采场行人天井备 注长度（m）192.83217.1915052规格（m）2.263.002.602.702.002.302.002.302.002.001.501.502.001.60周长（m）10.5210.608.608.608.006.00、5.20面积(m2）5.207.024.604.604.002.25、3.20倾角（度）900900000000780支护及拱式木板支护局部喷锚局部喷锚局部喷锚局部喷锚局部喷锚井巷装备单层单罐笼单层单罐笼轨 道轨 道轨 道安全平台阻力系数（,Ns2/m4）0.04000.03600.00900.00900.00900.0400单位长风阻(R,Ns2/m8/m)29.9310-411.0310-47.9510-47.9510-44.4910-4210.710-463.4810-4注：表1中的阻力系数均从1991版采矿手册第6卷选取。井下同时作业钻机及其它需风地点的分布如表2所示。表1-2 井下同时作业钻机及其它需风地点分布 中 段作业面+925m+885m+851m+811m+771m+732m+698m小 计（台或处）采 矿433212台掘 进3322111台出 矿11114处需风峒室113处总 计30 从表2中可知，柴胡栏子北采区井下采场同时作业机台12台；掘进作业机台11台；需要独立供风的峒室2处，均为钻探峒室。共计30处同时作业的需风点。2.通风系统可行性方案论证矿井通风系统的合理性直接关系到井下通风效果的优劣，因此有必要结合矿山的具体情况进行多方案的论证，从技术上可行经济上合理筛选出最为合理的通风系统模式。对于柴胡栏子金矿井下一直采用自然通风的方式，并且井下工程较为混乱、全面开花，废旧巷道、采空区纵横交错，若采用大主扇集中通风的模式漏风问题将难以彻底解决。鉴于此种情况，在主要采用多级机站通风系统模式的基础上提出以下具体方案比较论证。2.1 方案一方案一是在多级机站的基础上，提出的最为完善，投入最多的方案。具体布置见图2-1所示。 图2-1 通风系统方案一示意图目前，矿山欲将老旧的1号竖井改为独立排风井的意向，为了解决矿井提升能力，势必要另行开凿一条提升井以满足矿石生产的要求。鉴于上述情况，结合通风的要求在本方案中建议设计在矿体的北端开凿一条提升盲竖井。一方面，解决将1号竖井改为独立排风井后提升能力不足的问题；另一方面，为矿井通风系统的形成提供一条入风通道，解决目前入风井断面小，风速过高不符合安全规程的问题。通风系统整体上采用回风侧二级机站的多级机站通风系统模式。新鲜风流分别从北翼+925m平峒盲竖井和南翼2号竖井进入井下，在风机、风门和密闭等通风构筑物的作用下新鲜风流进入入风中段，清洗作业地点后上、下行进入排风中段并排经排风井至地面，整体形成中间排风两翼进风的两翼对角式多级机站通风系统模式。中段通风网络采用上、下行的通风网络形式，避免作业地点之间的污风串联。按此方案可以彻底解决井下的通风问题。2.2 方案二方案二是在方案一基础上建立的以回风侧为主的二级机站通风系统模式。该方案主要是考虑矿体倾角较缓和尽量减少井巷工程量，北入风井采用斜井开拓防式，其它情况与方案一相同，将1号竖井改为独立排风井，新鲜风流由北端斜井和南端2竖井进入。其它情况不再复述。见图2-1所示。2.3 方案三考虑到临时应付目前矿山生产的实际情况，方案三仍然采用目前1、2号竖井承担提升任务。在入风方面考虑到只用2号竖井入风断面积严重不足的问题，将两竖井均作为入风井，降低入风风速减缓冻，满足安全规程规定。在排风方面借用1号竖井北端的平峒作为排风通路，在井下各中段4矿脉和其它矿脉的北端脉外开凿阶梯排风天井，使之与北部平峒相连接，形成独立的排风系统。 同时，将5号矿脉的脉外巷与4矿脉的脉外巷联通，至少应有1到两个中段联通，使5号矿脉开采时形成的污风有路可排。矿井中段通风网络仍然采用上下行间隔式，避免多中段多作业面开采时污风串联。即使采用方案三的形式，井下为了使自然通风系统向健全的机械通风系统转变，测的解决随着产量增加后的通风问题也必将投入一定量的工程，否则是难以满足矿井增产后的通风安全问题。方案三的通风系统见图2-2所示。 图2-2 通风系统方案三示意图2.4 三个方案的定性比较三个方案比较结果见表2-1所示。表2-1 各方案定性比较方 案 工 程 量 管理难易程度 功率消耗 入风井防冻工程时间 方案一 大 容易 较小 较易解决 较长 方案二 大 容易 较小 较易解决 较长 方案三 较大 较易 较大 较难解决 较短从以上分析可知，三方案各有利弊，方案一和方案二需要较长的