深井开采工作面通风.doc

深井开采工作面通风与降温技术研究摘要：对国内外深热矿井掘进工作面通风与降温技术进行了理论分析与研究，结合冬瓜山铜矿的具体开采条件，确定了掘进工作面强化通风与降温实施方案。关键词：深并开采；掘进工作面；强化通风；降温Abstract：The deep hot shaft driving place ventilation and cooling technique at home and abroad were researched and analysed theoreticallyEnforced ventilation and cooling plan for driving place were confirmed according to the specific mining condition of Donguashan Copper MineKey words：deep shaft mining；driving place；enforced ventilation；cooling1概述冬瓜山铜矿床是我国有色金属矿山首例埋藏深度超过千米，且矿体均赋存于热害区的特大型高硫铜矿床。矿区年平均气温162，夏季年平均气温274，最高气温达402。冬瓜山铜矿特殊的开采条件(深井、高温、高硫矿床)决定了设计的井下通风系统除了要满足向井下供给足够的新鲜风流、有效地排出炮烟和粉尘外，还要排出井下各种热源放出的热量，从而保证井下采矿生产达到安全规程的要求，为井下作业人员创造一个比较安全、舒适的作业环境。因此。必须重视冬瓜山井下的通风问题，以确保冬瓜山铜矿能够顺利实现投产、达产的生产目标。冬瓜山铜矿床的开拓系统已经基本形成。包括冬主井(书5，6m)、冬副井(66。5m)、专用进风井(书6。9m)、冬辅助井(巾45m)、大团山副井(巾56m)及冬瓜山专用回风井(巾74m)等共六条竖井以及主斜坡道(670875m)和一875m主运输水平的环形运输巷，采区包括一670、一730、一790、一850m中段和一875m运输水平，各中段之间通过斜坡道联络。目前三条主要回风巷中一790m总回风巷和一850m l。总回风巷已经投入使用，850m 2+总回风巷及部分采区回风联络巷正在施工。根据矿体赋存条件。采用大直径垂直深孔落矿以及上向中深孑L落矿阶段空场嗣后充填的采矿方法段计年产量330万t。根据攻关“深井高温高应力矿床采矿方法研究”的阶段性研究成果，冬瓜山铜矿床沿走向划分盘区，宽度lOOm，盘区长度为矿体水平厚度。盘区之间暂留隔离矿柱(宽18m)，采场方向沿矿体走向长度为78m(尾砂充填采场)或82m(胶结充填采场)，宽度18m，采用“隔一采一”的匿采顺序，鄹先采矿房，圜采结束后照蔽结充填，再采矿校，回采结束后用尾砂充填。2局部通风方案的确定21掘进巷遭的基本参数和作韭条体(1)掘进巷道的断面形状为三心拱形(墙高30m，拱高10m)，断殛蘧积27。24m2，最大长度100m，宽度72m，坡度lO。(2)一次爆破的最大装药量154kg；采用乳化油炸药，爆破后产生的有毒有害气体量80Lkg。(3)采用的柴油铲运视的最大宽度为205m功率为112kW：采用的电动凿岩台车的功率为60kW，其最大宽度为19m。(4)避免爆破过程中“飞石”打坏局扇通风风筒的安全距离为15m。(5)每个循环遴尺为253。Om。22掘进工作面所需风量的确定(1)按排炮烟的要求，计算工作面所需的风量。壶予所握进巷道豹长度不大。所以采用单一鹾入式局扇通风的通风方式。单一压入式通风的掘进工作面所需的风量按下式计算：=型XLoS一E式中：p工作面所需的风量，m3s；专门排炮烟通风的时间。s：规程觏定为30分钟，即为l 800秒：A一次爆破的炸药量，为154kg；毛。厂一巷道长度，为安全起觅按lOOm计纂；S巷道断面积，为2724m2。将有关数据代人后，得到Q=揣V154xlOOx2724=6。84m3s故按排炮烟的要求计算得出工作面需风量为684m3s。(2)按排尘风速的要求，计算工作所霉风量，计算公式如下：Q=VS式中：y排尘风速，规稷规定为0。25ms：s巷道的断面积，为2724m2。将已知数据代入后得：Q=O250x27。24=6。8 1mTs故按排尘风速的要求，计算得工作面所需风量为681m3s。(3)按柴油铲运机的功率要求。计算工作面的需风量。按规程规定，以同时作业的柴油铲运机每马力功率每分铮供风量3m3为依据进行计算。由予柴油铲运机的功率为112kW，故此项计算风缝为：Q=112x罂x3=761m3s。，oU在以上三种计算风量方法所得结果中。以按柴油铲运机功率计算得出的风量为最大，故以此风量Q=7。61m3s为工作蕊所需的风璧。23风筒的类型选择和直径确定鉴于巷通掘进过程中一次爆破的炸药药量(154、106kg)以及盘碴用紫油铲运枧的功率(112kW)均很大致使按规范计算得出的工作面需风量包括爆破后专门进行排炮烟通风的需风量和正常作业时蓑基柴羲垂铲运枧蓬气的需砜黧均为很大，所以，要求使用大赢径风筒向工作面导入新风并排出污风f因为风筒的风阻与风筒直径的5次方成反比，故要求强篱的童径应尽量大。但鉴于撼进巷邀的宽度，尤其是穿脉巷道的宽度有限(毛断面的宽度为4551)而柴油铲运机的最大净宽度f205m1又比较大，这就使缛选焉飙簿酶直径不麓太大，否则作监过程中，风筒极易被柴油铲运机碰撞而遭损坏；另外在压抽混合式通风条件下，压入式风筒和抽出式风筒必须在阏一段巷邀(长度不褥小于lOre)进行布置，吊挂的困难也极大。因此，在受到巷道宽度限制的条件下，无法考虑采用更加经济的直径照大的风筒。只能兼顾各方面的要求，尽可麓选取大一些的风篱。在矿山给定的各种有关参数条件下，经多次反复运算、对比的结果表明。最终确定使用直径为800mm的风筒怒比较合理的。在麓部通风中，戚筒是主要的导熙装置。按制作材料的不同，风筒可以分为柔性风筒与剐性风简两大类型。鉴于柔性风筒具有的装拆、运搬耱存放都比较方便；重量轻连接程吊挂较方的优点；无论在国内还是在国外的金属矿井生产中，柔性风筒得到了广泛的应用。随着科技的进步，我国市场上出现了一种扇尼龙与阻燃材料经热合工艺制作而成的柔性风筒。它具有温度测试点无针鼹、无粘缝的特点，因丽不存在针眼漏风和粘缝漏风的问题；采用工程塑料专门制成的拉链进行风篱=常间的接头连接，比其他柔性风筒原有任何一种风筒节与节阏的接头连接方法都简便、快捷。且能保证接头连接处的牢固可靠：拉链拉紧后，具有防止拉链缝隙漏风的装置，有效降低了风筒节间连接处的漏风；每节长度(10m)内，带有60个钢圈的负压风筒可以充当抽出式风筒使用。因此，在设计方案中，确定选择这种用尼龙和阻燃材料经热合工艺制成的风筒。24局扇选型根据局扇的供风量和局扇的全压计算结果：局扇供风量Qf=8m3s，局扇全压H。=9014Pa，然后以局扇供风量仇和局扇全压皿的具体数据为依据，根据JK系列矿用局部扇风机的主要技术参数(性能)，选取JK401NO75型局扇。该型号局扇与直径08m的尼龙阻燃拉链连接的风筒配套使用，可以保证局扇运行后，满足工作面所需风量的要求，同时保证局扇运行的高效状态。25单一压入式通风方案的布置压人式局扇I(DJK50一N07对旋局扇)安装在54线穿脉巷道(风源巷道)内，5214采场出矿巷道5的上风侧。局扇轴心线到巷道底板间的垂直距离为lm，局扇与巷道侧壁间的距离为01m。压人式风筒与局扇出风口相连。整条压入式风筒沿54线穿脉巷道一5214*采场出矿巷道一52线穿脉巷道敷设，见图1所示。随着掘进工作面的向前推进，及时用短节风筒接长整条风筒，并始终保持风筒末端(即风筒出风口)到掘进工作面间的距离为18m，以避免工作面放炮时“飞石”打坏风筒。风筒通过锚杆、拉筋、吊挂铁丝进行现场安装、吊挂和定位。通-850m中段总回风道昌_o图1 52线穿脉巷道掘进工作面局扇通风最终布置示意图1一压人式局扇(DJK50一N07)；2一拉筋(8号铁丝)；3一风源巷道(54线穿脉巷道)；4一压人式风筒(直径800mm)；55214采场出矿巷道；65212采场出矿巷道；7一风筒直角拐弯处带钢圈的风筒；8掘进巷道(52线穿脉巷道)；9、10、1l一温度和湿度测试点3局部通风主要参数测定及指标分析现场测定时，使用数字温(湿)度计测定温度和湿度，用水银温度计测定温度，用量程为030ms的热电风速仪测定风速。31风量(风速)测定及其相关指标的计算(1)局扇风量(压人式风筒进风口风量)：由于现场条件下无法直接测出局扇的风量所以根据现场试验的实际情况和具体条件，采取了“首先在与局扇出风侧直接相连接的风筒(第1节压人式风筒)上距离局扇出风口2m处开-Ib孑L然后将热电风速仪的测杆插入风筒内，控制测杆的位置使热球在风筒内沿水平方向的风筒直径上移动，在这条直线f水平直线)上测定10个点的风速，取每个测点读数记录的平均值作为风筒的断面平均风速”的测定方法。进行3次测定的结果证明，每次测定时，“热球”处于水平直线上各个测点位置时，读数很稳定。然后根据3次测定的读数记录。先计算出每次测定风速的平均值。作为该次测定的风筒断面平均风速，最后计算出3次测定的断面平均风速的平均值(208ms)作为风筒的断面平均风速。风筒直径为800mm。风筒的断面积为0502 7mz，故测定风量p=05027x208=1046m3s。鉴于局扇出风侧与头一节压人式风筒之间的连接比较牢靠而且很严密，连接处的漏风完全可以忽略不计。故测定风量也就等于局扇风量，即局扇风量Q=lO46m3s。(2)压入式风筒出风口风量：由于!贝4定前做了必要的准备工作故测定时风筒安装和吊挂的状况较好，为风筒出风口风量测定提供了比较正常的条件，所以实测时热电风速仪的读数都比较稳定。最后，根据3次测定的读数记录。用同样的方法计算出3次测定的风筒出风口的断面平均风速的平均值(197ms)作为风筒出风口的断面平均风速。故风筒出风口风量q=o5027x197=99m3s。(3)有效风量率：单一压入式通风情况下，有效风量率m)是指压入式风筒出风121的风量与局扇风量(即风筒进I：1风量)之比的百分率。将上述相关数据代入下式得：叼2器1002器现946式中Q出口和Q进。分别表示风筒出风口风量与风筒进风口风量。有效风量率越大，表示风筒在导风的全程中漏失的风量越小；有效风量率越小表示风流(下转第48页)在沿风筒全程f从风筒进风口到风筒出风口的全部长度)流动过程孛，漏失的缀量越多。32空气温度和相对湿度的测定为了测定掘进工作面和52线穿脉巷道内不同缝点的空气温度袈湿凄。在该巷道蠹雍置了三个有代表性的测点，如图1所示，9表示掘进工作面附近的测点：10表示52线穿脉慧道与52一l妒采场嫩矿巷遘交汇处酶测点：l l表示52线穿脉巷道与52一l采场出矿巷道交汇处的测点。在局扇停止运行筠局扇正常运行并在工作面附近空间充分洒水这黼种不同条件下，分别测定三个浏点处空气的温度和湿度，测定结果见表1。衰1空气漫度毒滠魔测定缝桊在54线穿脉内局扇进风日旁测得的空气温度为25同时还测得该横断筒内断蕊中心点的风速为14rrds。33分辑与评绘(1)风筒的有效风量为946表酸，局扇风量经过总长为147m的风筒流动后，绝大部分都从风筒出疆射毽i嚣到达了握进工佟莲附近的空阖。输送风量的效率很高。说明所使用的风筒在输送风流过程中，风量的漏失程度小，即漏风小。其原因是这种风篱经过高温热会工艺裁成，放无针眼、无针缝，不存在沿程漏风。同时，经过现场试验应用证明，用工程塑料制成的专用拉链进行风筒之间的接头连接后，薅节风篱连接处熬强度足够，澡风也小，接头处的拉链没有发生过任何问题。所以这种风筒安装、吊挂、节与节阀的连接以及存放、运搬都比较方便，有接广攘值。(2)根据表l，从局扇停开与局扇正常运行并在工作面附近空间充分洒水这两种不同条件下，对空气温度、澄度的测定数据进行对毙分析可以看出，在无柴油铲运机运行的情况下，实际到达掘进工作蕊的风量为99m3s，实现了强化通风，再加上对工俸嚣附近空闻送行了院较充分的洒永，可使工作嚣的气温降低24。4结论(1)试验研究表明：首次在我国金属矿山的局部通风中，采用大直径(800ram)风筒进行强化通风试验并将强力局襄(功率鸯2x15kW酶对旋局康)造成的大风量(1046mffs)有效地输送到工作面。(2)在冬瓜山铜矿局部通风中首次采用尼龙与爨燃材料经热合工艺铡终磊成鹣无铮眼、光粘缝柔性风筒且接头连接采用工程塑料专门制成的拉链。连接方法简便、快捷，且能保证接头连接处的牢固蜀靠；拉链拉繁后，具蠢防止拉链缝隙漏风的装置，有效降低了风筒的漏风有效风量率达946。值得推广。(3)试验j舞究表鼹：握进俸监嚣洒水既可超蘩降温、防尘作用，又能改善作业环境，提高工人的工作效率，应坚持在工作面及其附件巷道内经常洒水并形成捌发。【参考文献】【1】钢陵有色众厘(集团)公司，铜都镧韭冬瓜啦瞩矿，中钢集团马鞍出矿由研究院。中南大学，江舀理工大学等“十五”圈家科技攻关课题攻关成果专题报告“深井开采通风降瀛与节能控制技术研究”【剃，2006，(3)万方数据通风与降温技术研究作者：袁世伦，Yuan Shilun作者单位：铜陵有色金属(集团)公司技术中心,安徽,铜陵,244001刊名：中国矿山工程英文刊名：CHINA MINE ENGINEERING年，卷(期)：2007，36(2)被引用次数：1次参考文献(1条)1.铜陵有色金属(集团)公司.铜都铜业冬瓜山铜矿.中钢集团马鞍山矿山研究院.中南大学.江西理工大学十五国家科技攻关课题攻关成果专题报告深井开采通风降温与节能控制技术研究2006相似文献(1条)1.学位论文胡汉华金属矿矿井热害控制技术研究2007随着矿产资源的不断开发，我国的浅表矿床及开采技术条件相对简单的矿床储量不断消耗，迫使大多数矿山转入深部或复杂矿床的开采。深部矿床开采的技术难点主要集中在三个方面：即深部地压(岩爆)预测与控制技术、井下热害控制技术以及强化开采技术集成。井下热害控制技术在我国深井开采技术中占有很重要的地位。本论文的研究内容和得出主要结论如下：1.通过大量文献研究，发现制定高温矿井热害治理方案时，一般需要研究的内容包括：常规通风方案、通风网络优化、气候预测和热环境评价。如果热环境评价结果证明采用常规通风方法不能解决热害治理问题，则依矿井热害严重程度，顺序考虑加强通风、循环通风、个体防护、局部降温和集中制冷。在我国金属矿山中，目前热害最为严重的地点是掘进作业面。最为严重的时期是矿井丌拓时期。2.矿井开拓时期的巷道掘进，是每一个深热矿井都会遇到的最困难的排热通风问题。通过对独头巷道排热通风规律的研究，从理论和实验上解决掘进作业面排热通风量的确定问题。理论上，独头巷道排热通风在制冷与加大风量通风之间存在最优方案。在大多数高温掘进工作面，最优排热通风量均小于排烟排尘风量。由于加大风量通风的同时加大了围岩与空气间的热湿交换。掘进工作面加大风量通风只能改善人体的