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红山铁矿通风系统简化设计
2019-05-17
矿井现多采用三级机站压抽混合式通风系统,风压分布均衡,通风系统漏风少,采用 风机进行分风,风量调节灵活可靠,有效风量率高。但对中小地下矿山建设需要而言,三级机站通 风系统机站和风机数量多,工程量大,工程投资相对较大,后期管理及运行成本相对较高。红山铁 矿根据自身产能、井巷布置特点,以减少工程投资及后期运营费用为目的,对通风系统进行简化设 计,在工程投资、后期运营费、通风效果 3个方面进行对比分析,结果表明,简化设计方案,满足通风 需要,虽然通风效果及风量调节相较于原设计方案有所不足,但其工程投资减少 217.85万元,运营 费用减少 82.7万元/a,较好地控制了工程投资及运营成本,创造了良好...
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 红山铁矿通风系统简化设计 齐朝鹏ꢀ 马有力ꢀ 张小涛 ( 河钢集团迁安红山铁矿有限公司) ꢀ ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 矿井现多采用三级机站压抽混合式通风系统,风压分布均衡,通风系统漏风少,采用 风机进行分风,风量调节灵活可靠,有效风量率高。 但对中小地下矿山建设需要而言,三级机站通 风系统机站和风机数量多,工程量大,工程投资相对较大,后期管理及运行成本相对较高。 红山铁 矿根据自身产能、井巷布置特点,以减少工程投资及后期运营费用为目的,对通风系统进行简化设 计,在工程投资、后期运营费、通风效果 3 个方面进行对比分析,结果表明,简化设计方案,满足通风 需要,虽然通风效果及风量调节相较于原设计方案有所不足,但其工程投资减少 217. 85 万元,运营 费用减少 82. 7 万元/ a,较好地控制了工程投资及运营成本,创造了良好的经济效益。 关键词ꢀ 矿井通风系统ꢀ 二级机站ꢀ 经济效益 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 056 ꢀ ꢀ 红山铁矿矿体总体形态为一不对称的向斜构造 统投资较大的原设计三级机站通风系统,开展了简 化设计与经济效益分析研究。 形态,向斜东翼发育完整,西翼发育较差,剖面矿体 形态似弯月形或镰刀形。 矿区范围内矿体沿走向分 布南北走向长为 984 m,工程控制长度为 900 m;东 翼矿体沿倾斜延伸 100 ~ 300 m,西翼矿体沿倾斜延 伸 40 ~ 150 m。 铁矿石储量为 3 279. 39 万 t,生产铁 矿石 100 万 t/ a。 红山铁矿采用中央并列式主、副竖 井开拓运输方案,主要开拓工程有主井、副井、回风 井、采区斜坡道和其它辅助工程。 主井位于矿体下 盘,井筒净直径为 4. 5 m,担负井下矿石的提升任 务,井下设ꢁ425 m 卸矿水平,不设破碎。 副井位于 矿体下盘,副井井筒净直径为 6 m,担负岩石、井下 作业人员、材料、大件设备的提升、下放任务,兼作进 风井和安全出口。 回风井位于矿体下盘,井筒净直 径为 4 m,负责矿山污风的排放,井筒内设梯子间, 兼作安全出口。 采区斜坡道连接各分段巷道,方便 井下无轨设备上下。 1 ꢀ 通风系统原设计方案 红山铁矿井下所需风量主要按照采矿工作面、 掘进工作面和硐室等排尘所需最小风速条件进行计 算;按照井下同时工作的最多人数和同时作业的柴 油设备数,计算所需风量进行比较验算。 根据计算 3 结果,红山铁矿矿井总风量为 126. 10 m / s,万吨耗 3 风量为 1. 26 m / s。 原设计采用三级机站压抽混合式通风系统,地 表新鲜风流自副井进入井下,经副井石门和天井等 进入地下生产作业面,清洗工作面后,污风经回风平 巷、回风井排至地表。 设置主扇风机 6 台,总能耗为 8 64 kW,井下出矿巷道、穿孔凿岩和巷道掘进等工 作面为独头作业,设计选用 JK58-1No. 4、JK58-2No. 型局扇通风。 井下粉矿回收巷、水泵硐室、变电硐 4 室、炸 药 发 放 站 等 采 用 局 扇 通 风。 井 巷 工 程 量 红山铁矿属于中型地下矿山,其中通风系统采 用压抽混合式三级机站设计方案,通风设备多,管理 复杂,前期建设工程量大,投资较大。 在铁矿石价格 持续较差的情况下,如何更好地减少工程投资及运 营费用,完成早投产、早出矿、早盈利的目标,是矿山 建设任务的重中之重。 由此,针对红山铁矿通风系 3 为 6 078. 949 m ,工程投资 519 万元,后期运营费用 约 263 万元。 原通风系统示意见图 1。 原三级机站 方案井下风机配置情况见表 1。 2 ꢀ 通风系统简化设计方案 针对原三级机站设计方案工程量大、投资多、运 营费用高的缺点,红山铁矿根据矿体赋存条件、井巷 布置情况、采矿方法等,以减少工程投资及后期运营 费用为目的,对通风系统进行了简化设计。 ꢀ ꢀ 齐朝鹏(1988—),男,工程师,064409 河北省唐山市迁安市夏官 营镇。 1 89 总第 600 期 现代矿业 2019 年 4 月第 4 期 图 1ꢀ 原三级机站方案通风系统示意 表 1ꢀ 原三级机站方案风机配置 机站参数 风机参数 机站 位置 风量 数量/ 台 容量/ kW 数量 负压 / Pa 型号 3 / 个 / (m / s) 工作 备用 合计 单容 75 总容 ꢁ ꢁ 350 m 副井联络道 400 m 副井联络道 1 1 3 1 36. 4 75 481. 1 1 215. 7 606. 4 K40-8-No20 DK40-8-No23 K40-8-No18 DK40-8-No23 1 1 3 2 1 1 3 2 75 Ⅰ 级机站 级机站 2×110 37 220 111 440 Ⅱ Ⅲ ꢁ300 m 天井联络道 41. 17 126. 2 级机站 ꢁ300 m 回风井联络道 1642. 9 2×110 ꢀ ꢀ 对原设计方案所设置的三级机站进行功能分 取消原有Ⅰ级机站,使用风窗代替,将原设计三级机 站简化为二级机站。 简化设计Ⅰ级机站设置在矿体 南北终端回风天井联络道,原设计Ⅲ级机站作为简 化设计的Ⅱ级机站。 简化设计风机配置见表 2。 析。 原设计 I 级机站设置在副井联络道风机硐室 内,主要用于控制进入井下各中段风量,提供部分风 3 压。 红山铁矿设计矿井总风量为 126. 10 m / s,各中 段分配风量较小,完全可以由风窗进行控制。 因此, 表 2ꢀ 简化设计方案风机配置 机站参数 风机参数 机站 位置 风量 数量/ 台 容量/ kW 数量 负压 / Pa 型号 3 / 个 / (m / s) 工作 备用 合计 单容 总容 74 Ⅱ Ⅲ 级机站 ꢁ300 m 天井联络道 2 1 41. 17 126. 2 606. 4 K40-8-No18 2 2 2 2 37 级机站 ꢁ300 m 回风井联络道 1 642. 9 DK40-8-No23 2×110 440 ꢀ ꢀ 根据红山铁矿设计采矿方法中由中部向两翼逐 步回采的顺序( 图 2),重新规划通风网络、风流线 路。 地表新鲜风流自副井进入井下,经副井石门和 进风巷道至沿脉巷道并沿路清洗一侧独头采矿工作 面,然后在Ⅰ级风机作用下污风经矿体南北终端回 风天井回风至ꢁ300 m 总回风中段,在Ⅱ级风机作用 下经回风井排至地表。 由此简化设计方案Ⅰ级机站 只需要 2 台主扇风机,取消设置在矿体中部的一台 主扇风机。 图 2ꢀ 矿体回采顺序 析,矿井污风集中于回风井联络道进行回风,其断面 2 为 9. 13 m ,产生的阻力最大。 通过使用矿井通风 2 软件进行模拟,将回风井联络道由 9. 13 m 扩大至 对简化设计方案进行安全性及可行性研究论 证。 由于简化设计取消了一级机站,造成两级主扇 风机需要克服的风阻增加,因此,需降低整个通风系 统通风阻力。 经过对整个通风系统的阻力分布的分 2 9 . 63 m ,即可使两级主扇风机能力满足需要克服的 阻力要求。 各生产中段由中部向两翼的风流线路。 在一定程度上形成了作业面污风串联,通风效果有 一定降低。 根据采矿方法及矿体回采充填顺序,各 1 90 ꢀ ꢀ 齐朝鹏ꢀ 马有力等:红山铁矿通风系统简化设计ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 生产中段通风风流线路为充填作业—出矿作业—凿 岩作业,污风串联对整个生产影响并不严重,但在生 产工作中应采取更加严格生产组织,增加炮后排烟 时间及放炮作业人员撤离措施,以确保生产安全。 简化设计方案通风系统见图 3。 图 3ꢀ 简化设计方案通风系统 3 少 332 kW,主要工程量减少 1 995. 632 m ,工程投 3 ꢀ 方案对比分析 红山铁矿完成对通风系统简化设计后,从工程 资 减 少 217. 85 万 元, 后 期 运 营 费 用 减 少 82. 7 万元/ a。 虽然简化设计方案通风效果有所 降低,但在符合相关法律法规及规程、满足各项安全 标准的条件下,简化设计方案有更加显著的经济效 益,可以减小红山铁矿工程建设负担。 投资、后期运营费、通风效果 3 个方面与原设计三级 机站方案进行对比分析,见表 3。 ꢀ ꢀ 根据对比分析结果,简化设计方案相较原三级 机站设计方案,风机配置数量减少 3 台,风机功耗减 表 3ꢀ 通风系统方案经济效益对比 风机配置 可比风机 可比投资 可比运营费 通风效果 可比工程量 数量 功耗 / 万元 / (万元/ a) 开凿量 主要材料量 3 通风方案 长度 / 台 / kW 3 / m (混凝土) / m / m 7 846 514 471. 56 6 078. 949 688. 35 519. 00 263 压抽混合通风,灵活可调,通风效 果较好 原三级机站 风机固定,污风有一定串联,通风 效果中等 简化二级机站 4 333. 7 4 083. 317 442. 61 301. 15 180. 3 4 ꢀ 结ꢀ 语 在现代矿山设计中,多采用三级机站通风系统 的通风系统简化设计,将原三级机站设计简化为二 级机站设计,经过详细对比分析,简化设计方案有效 减少了工程量、工程投资及后期运营费用,在供给侧 改革及矿业经济形势较为低迷的形势下,可达到早 投产、早盈利,完成建设有竞争力矿山的目标任务, 并产生了良好经济效益,有一定的推广价值。 设计,追求良好的通风效果。 但在矿业经济持续低 迷的形势下,对中小型地下矿山来说,对于追求完美 的通风效果而忽略生产成本,难以提高自身的竞争 力。 红山铁矿作为中型地下矿山,积极研究自身矿 山特点,开展设计优化研究工作,提出适合自身条件 (收稿日期 2019-02-08ꢀ 责任编辑ꢀ 何ꢀ 伟) ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ 造,2011(24):113-114. ( 上接第 162 页) [ 4]冯ꢀ 琨. 螺杆式空压机在露天矿山穿孔机上的使用[J]. 西北煤 炭,2008,6(3):58-59. [ 2]ꢀ 李明帅,闫永超. L200-09W 型螺杆空压机的维护保养[ J]. 机 械与电子,2007(22): 367. [ 3]梁正禄,喻茂霞. 螺杆空压机的维护与保养[ J]. 设备管理与改 (收稿日期 2019-03-14ꢀ 责任编辑ꢀ 何ꢀ 伟) 1 91
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