不行人的提升斜井兼做回风井的研究与应用

邱亚力

(湖南有色冶金劳动保护研究院,湖南长沙 410014)

不行人的提升斜井兼做回风井的研究与应用

邱亚力

(湖南有色冶金劳动保护研究院,湖南长沙 410014)

文章介绍利用不行人的提升斜井兼做回风井,采用引射技术在康家湾矿1#提升斜井回风的应用,通过风机实际运行效果和通风系统测定数据说明1#斜井回风成功。

提升斜井;引射技术;高压风机;回风

随着矿产资源的开发,进入深部开采的矿山越来越多。国内大部分有色金属、黄金、化工等矿山都已进入深部开采。例如辽宁红透山铜矿从+430 m开始现已开采到-827 m,开采深度达到1 257 m,湘西金矿的开采深度也接近1 000 m,水口山康家湾矿的开采深度也达到500 m。随着矿井的不断延伸,开采深度的增加,通风线路在延长,阻力加大,能耗增高。新鲜空气可以沿提升、运输系统进入各中段,大部分矿井只有一条回风线路(回风井、巷),因开采的延伸或产量的增大,通风的矛盾日益加剧,污风很难排出地表。一个矿山开采到一定的深度,再重新掘一个回风系统,一是投入大,另一个是施工相当困难,工期也长,故一般矿山不会再重新建回风系统。所以寻找或利用不行人的提升井兼做回风井是搞好矿井通风的新课题和研究发展方向。

经过几年的理论研究和现场试验,采用引射新技术用于箕斗提升斜井,既不影响箕斗提升矿石,又能解决深部开采的回风难题。这一引射技术已成功应用于水口山康家湾。

1 康家湾矿井下通风系统现状

1.1 一期、二期探采工程通风系统介绍

康家湾矿区位于常宁县境内,矿区面积为11.8 km2,属于中型矿山,是水口山有色金属有限责任公司的下属生产单位。该矿于1987年正式开始建设, 1989年投入试生产。目前该矿已达到45万t/a的生产能力。康家湾矿井下通风系统是在“以控为主、探采结合”的建设方针下逐步形成的,一期探采工程矿井总回井位于矿区北部119勘探线2#斜井,主扇安装在2#斜井口作地表抽出式;二期探采工程实施后采用安装在9300双巷的两台18.5 kW辅扇并联,利用9300双巷向水口山铅锌矿回风,位于矿井北端的斜坡道以及中部的副井作为进风井,构成对角抽出式通风系统。

1.2 深部三期探采工程实施通风系统

矿井三期探采工程的开采范围主要为十二、十三、十四、十五中段的Ⅰ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅶ四个主矿体群。根据康家湾矿井下的实际情况,继续利用一期、二期开采的通风系统不能满足三期开采的通风需求,经测定:从副井和斜坡道进风线路畅通,阻力小,只有385 Pa,而9300巷道回风到地表全长约5 000 m,回风阻力特别大,目前国内外没有这种高压风机。若全部利用2#斜井回风,因风量需求大,断面小,阻力高,难以达到良好的通风效果,经济上不合算,所以必须还得建立一个回风系统。如果从地表新掘专用回风井垂直深度450 m,专用回风道长1100 m,总投资需要540万元,施工期至少要两年,更重要的是影响生产。根据矿山这一特殊性,水口山康家湾矿采用技术方案招标,湖南有色冶金劳动保护研究院组织科研人员参与投标,采用中央进风两翼回风的中央对角抽出式通风方案,即副井、斜坡道作为井下开采掘进风巷,1#斜井、2#斜井作为井下开采回风井;其中:1#斜井为箕斗提升井,每年提升矿石量为15～18万t,还担负九中段以下矿体开采的回风,主扇安装在1#斜井井底-284 m标高,主扇型号为DK40 -6No21(对旋轴流式);主扇叶片安装角度为32°/30°(1#电机叶轮叶片角/2#电机叶轮叶片角);主扇功率为2×200 kW。

2 风机引射理论的原理

风机引射原理和引射器通风方法的原理是一样的,都是利用空气为动力,经过风机的作用以较高的速度流动。在风机作用的风流前方巷道(1#斜井底部)形成负压区而吸入周围(斜井与九中段绕道)的空气;防止1#斜井风流引射不成功或反风,必须严格控制好风机出口风硐和1#斜井的夹角。经过理论研究和多次实验数据表明夹角必须控制在7°～12°,同时将风机采用变频调与通风网路及斜井很好匹配。

3 主扇安装位置和需要解决的问题

3.1 主扇安装位置

1#主扇安装在井下1#斜井底部九中段上-284 m标高风机硐室,风机硐室通过回风下山与九中段回风道连通,风机硐室出口与1#斜井夹角控制在7°～12°(见图1)。这样既不影响箕斗提升,又可将九中段以下的污风通过1#斜井排出地表。

3.2 存在的问题与解决措施

经研究分析该研究应用主要存在以下问题:

1.1#斜井底部放矿人员的新风供给问题。

2.井筒内提升钢丝绳防腐问题。

3.放矿溜井的漏风问题。

4.箕斗下放时产生冲击气流,导致斜井底部反风问题。

图1 九中段1#主扇安装位置和1#斜井相对位置示意图

针对以上问题,采取如下措施:

1.1#斜井放矿人员的新风用2.2 kW小型局扇和风筒从294-2巷道压入其工作场所。

2.井筒内提升钢丝绳的防腐:一方面要求生产厂家生产耐腐蚀性的,另一方面是采取周期性给提升钢丝绳加润滑剂防腐。

3.放矿溜井中保持一定的矿石,不能放空,防止短路漏风和打坏振动放矿漏斗。

4.在斜井与九中段的绕道内设置风门或小型辅扇(5.5 kW)往上压风,起风幕阻止和隔断风流作用。

从主扇的运行效果看,只有在箕斗下放产生冲击气流时才会导致1#斜井底部短时间间歇的反风;在箕斗停止运行和上升状态时都不会产生反风,而且从实测的风量数据看由1#斜井引射九中段绕道的风量为1～3 m3/s。

4 1#斜井主扇测定和实际运行效果

从实际测定的通风系统数据分析,1#斜井在箕斗停止运行时的总风量为69.29 m3/s,1#斜井在箕斗上升时的总回风量为67.54 m3/s,九中段风机出风口风量为66.25 m3/s,说明1#斜井九中段绕道引射的风量为1.29 m3/s。只有在箕斗下放时产生的冲击气流才会导致1#斜井九中段绕道短时间间歇的反风,对斜井上部回风没有影响,此时1#斜井总回风量为65.3 m3/s,九中段风机入风口风量为69.29 m3/ s,说明1#斜井九中段绕道循环风量为3.99 m3/s。如果在斜井九中段绕道内按要求做好密闭工作,防止漏风,就难以产生循环风。

5 结 语

引射技术用于910 m长箕斗提升斜井既回风又提升矿石,在我国有色矿山是首次研究应用成功,这一技术可以推广到不行人的串车提升斜井、竖井、箕斗井及一些专用回风道的回风。在不违背安全的前提下,技术上是可行的,经济上也是合算的,所以引射技术应用于矿井通风是有推广实用价值,既能解决通风又不影响提升矿石,达到了提高通风效果和节约能源的目的。

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Abstract:This paper introduced that using the hoist inclined shaft with no pedestrian’s cater to the return air shaft,the ejector technology was used in 1#hoist inclined shaft of Kangjiawan mine.Through the fan actual effect and ventilation system measure,the data indicates that 1#inclined shaft return air is successful.

Key words:hoist inclined shaft;ejector technology;high-pressure blower;return air

The Study and Application of Hoist Inclined Well with No Pedestrian’s Cater to the Return Air Shaft

QIU Ya-li
(Hunan Labor Protection Institute of Nonferrous Metals,Changsha410014,China)

TD724

A

1003-5540(2011)04-0008-02

2011-06-10

邱亚力(1962-),女,工程师,主要从事工矿通风防尘研究工作。