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多机并联增阻空气幕在龙首矿的应用
2011-08-03
在金川龙首矿对多机并联空气幕的增阻作用进行现场试验研究。结果表明,在主斜坡道的同一断面、巷道两侧硐室 内,用4 台风机并联组成的空气幕对斜坡道的进风流增阻起到了调节风窗的作用,当大气温度低于- 10 ℃时,主斜坡道的空气幕 全开,大气温度为0~ - 10 ℃时,开一侧空气幕,大气温度大于0 ℃时,空气幕不开,均可确保主斜坡道内的进风量小于50m3/ s ,有 效保护了新1 # 主井和新2 # 副井内的提升设备。
第 2 56 卷 第 2 期 0 0 4 年 5 月   有 色 金 属   May 2 0 0 4 Vol156 , No12   Nonferrous Metals 多 机 并 联 增 阻 空 气 幕 在 龙 首 矿 的 应 用 1 ,2 3 3 王 海 宁 ,姚 维 信 ,拜 生 学 ( 11 中 南 大 学 ,长 沙 410083 ;21 南 方 冶 金 学 院 ,江 西 赣 州 341000 ; 1 金 川 集 团 有 限 公 司 龙 首 矿 ,甘 肃 金 昌 737100) 3   摘 要 :在 金 川 龙 首 矿 对 多 机 并 联 空 气 幕 的 增 阻 作 用 进 行 现 场 试 验 研 究 。 结 果 表 明 ,在 主 斜 坡 道 的 同 一 断 面 、巷 道 两 侧 硐 室 内 ,用 4 台 风 机 并 联 组 成 的 空 气 幕 对 斜 坡 道 的 进 风 流 增 阻 起 到 了 调 节 风 窗 的 作 用 ,当 大 气 温 度 低 于 - 10 ℃ 时 ,主 斜 坡 道 的 空 气 幕 3 全 开 ,大 气 温 度 为 0~ - 10 ℃ 时 ,开 一 侧 空 气 幕 ,大 气 温 度 大 于 0 ℃ 时 ,空 气 幕 不 开 ,均 可 确 保 主 斜 坡 道 内 的 进 风 量 小 于 50m / s ,有 效 保 护 了 新 1 # 主 井 和 新 2 # 副 井 内 的 提 升 设 备 。 关 键 词 :采 矿 工 程 ;矿 井 通 风 ;并 联 空 气 幕 ;斜 坡 道 中 图 分 类 号 :TD826 ; TD862 文 献 标 识 码 :B文 章 编 号 :1001 - 0211 (2004) 02 - 0107 - 03   金 川 集 团 有 限 公 司 龙 首 矿 为 两 翼 进 风 中 央 回 风 # 效 压 力 设 计 空 气 幕 。 循 环 型 空 气 幕 增 阻 的 流 动 模 型 的 两 翼 对 角 抽 出 式 通 风 系 统 ,即 新 鲜 风 从 新 2 副 井 如 图 1 所 示 。 (主 进 风 井 ) 和 西 部 主 斜 坡 道 (辅 助 进 风 井 ) 进 入 井 下 , 污 风 由 位 于 中 央 下 盘 的 10 行 斜 井 排 出 地 表 。 全 矿 设 3 计 进 风 量 为 130m / s ,其 中 主 斜 坡 道 设 计 进 风 量 为 3 5 0m / s。 实 际 上 ,在 冬 季 由 于 自 然 风 压 的 作 用 ,主 斜 3 坡 道 的 进 风 量 增 大 ,有 时 高 达 130~ 150m / s ,使 得 多 # # 绳 卷 扬 箕 斗 提 升 的 新 1 主 井 和 新 2 副 井 成 了 回 风 井 ,这 样 不 仅 影 响 主 斜 坡 道 无 轨 设 备 的 运 行 ,而 且 污 风 对 井 筒 提 升 设 备 的 腐 蚀 严 重 ,影 响 安 全 生 产 。 矿 用 空 气 幕 是 由 高 效 低 噪 风 机 通 过 供 风 器 以 较 高 风 速 按 一 定 方 向 喷 射 出 来 的 一 股 扁 平 射 流 ,可 起 风 门 隔 断 风 流 、辅 扇 引 射 风 流 和 增 阻 调 节 风 窗 的 作 用 。 自 从 20 世 纪 50 年 代 ,前 苏 联 学 者 谢 别 列 夫 等 人 开 始 将 空 气 幕 引 用 到 矿 山 巷 道 中 ,国 内 外 学 者 对 空 气 幕 进 图 1 循 环 型 空 气 幕 增 阻 的 流 动 模 型 Fig. 2 Flow model for air curtain resistance2increase 当 循 环 型 空 气 幕 不 足 以 隔 断 巷 道 内 风 流 时 , 空 [ 1 - 4] 气 幕 射 流 Qc 和 巷 道 的 逆 向 过 流 Qg 流 入 控 制 体 Ⅰ - 行 了 大 量 试 验 研 究 ,并 在 生 产 实 践 中 广 泛 应 用 , Ⅰ ′和 Ⅱ - Ⅱ ′断 面 间 ,流 出 控 制 体 的 只 有 Qg ,空 气 但 用 多 机 并 联 空 气 幕 在 大 压 差 、大 断 面 巷 道 增 阻 减 少 风 流 的 报 道 较 少 。 因 此 ,开 展 用 多 机 并 联 空 气 幕 增 阻 减 少 主 斜 坡 道 进 风 量 的 试 验 研 究 ,在 主 斜 坡 道 采 取 风 流 控 制 措 施 以 减 少 其 在 寒 冷 季 节 的 进 风 量 ,对 确 保 矿 山 安 全 有 序 地 生 产 是 十 分 有 意 义 的 。 幕 所 在 巷 道 两 端 的 压 差 Δ Hf ( n) 与 空 气 幕 的 有 效 压 力 Δ H( n) 之 差 为 压 力 不 足 差 量 Hud ( n) , 如 式 (1) 和 式 (2) 所 示 。 Hud ( n) = Δ Hf ( n) - Δ H( n) (1) 2 Δ H ( n) = Δ Hf ( n) - ( R Ⅰ - Ⅱ Q g( n) [ 空 气 幕 增 阻 理 论 模 型 5 ] 2 1 + 2 manRcQg( n) ) / Z( n) (2) 假 设 巷 道 内 安 装 空 气 幕 后 不 改 变 矿 井 的 总 进 风 在 实 际 应 用 中 ,空 气 幕 的 有 效 压 力 小 于 巷 道 两 量 Q总 ,只 改 变 井 下 的 风 量 分 配 ,则 有 式 (3) 。 端 的 压 差 时 ,空 气 幕 起 增 阻 作 用 ,其 增 阻 效 果 用 阻 风 率 来 衡 量 。 在 进 行 增 阻 空 气 幕 的 设 计 时 ,一 般 依 据 阻 风 率 确 定 空 气 幕 所 需 提 供 的 有 效 压 力 ,再 根 据 有 Δ Hf ( n) = R1 ( Q总 - Qg( n) ) 2 (3) 于 是 可 得 多 机 并 联 空 气 幕 对 巷 道 风 流 的 阻 风 率 η z 的 表 达 式 为 式 (4) 。 收 稿 日 期 :2004 - 01 - 12 2 2 η z ( n ) = 100 % 阻 { [100 natm + n ( n - 1) m atb + 作 者 简 介 :王 海 宁 (1965 - ) ,男 ,安 徽 怀 宁 县 人 ,教 授 ,博 士 生 ,主 要 从 事 安 全 技 术 及 环 保 方 面 的 教 学 与 研 究 。 2 1/ 2 p ( bz ( n) ) 1/ 2} / { [100 natm2 - + bp + 2 bm nat ] 1 08 有 色 金 属 第 56 卷 n ( n - 1) m atb + bp + 2 bm nat ]1/ 2 + ( bz ( n) ) 1/ 2 2 2 仪 和 塔 尺 分 别 测 定 选 定 点 的 风 速 ( V ) 、巷 道 的 断 面 积 ( S) ,计 算 主 斜 坡 道 内 的 风 量 ,并 判 定 巷 道 风 流 的 方 向 ,用 进 风 量 的 变 化 值 、阻 风 率 及 风 流 的 方 向 来 评 价 空 气 幕 调 节 风 流 的 效 果 。 } ( 4) 式 中 : p - 安 装 空 气 幕 的 巷 道 与 其 并 联 巷 道 的 风 阻 比 , p = ( R Ⅰ - Ⅱ / R Ⅰ ) 1 ; t - 空 气 幕 回 流 风 阻 与 空 气 幕 并 联 巷 道 风 阻 之 比 , t = Rc/ R1 ; a - 风 量 比 系 数 ; b - 单 台 风 机 空 气 幕 与 多 台 风 机 空 气 幕 风 压 比 系 数 ; n - 风 机 台 数 ; z ( n) = 1 + cosθ / 2 K , K = S/ Sc , m = Qc/ Qg ;θ - 空 气 幕 出 口 安 装 角 ,°; S - / 2 21212   测 定 结 果 。 在 主 斜 坡 道 空 气 幕 的 下 风 侧 选 择 一 测 点 对 巷 道 内 风 流 进 行 测 定 ,测 定 时 ,主 斜 坡 道 内 无 汽 车 行 驶 ,具 体 结 果 如 表 1 所 示 。 表 1 主 斜 坡 道 风 量 及 风 流 方 向 测 定 结 果 Table 1 Measured results of volume and direction of air flow in brae tunnel 2 2 巷 道 断 面 积 ,m ; Sc - 空 气 幕 出 口 断 面 积 ,m 。 从 式 (4) 可 以 看 出 ,安 装 空 气 幕 后 巷 道 的 阻 风 率 与 空 气 幕 所 在 巷 道 的 风 阻 、空 气 幕 回 流 风 阻 、空 气 幕 出 口 断 面 积 、巷 道 断 面 积 、巷 道 过 风 风 量 、空 气 幕 风 量 、多 机 并 联 空 气 幕 中 单 台 空 气 幕 的 风 量 与 单 机 空 气 幕 的 风 量 比 、空 气 幕 并 联 台 数 等 因 素 有 关 。 空 气 幕 风 流 速 度 断 面 积 风 量 / (m 方s- 1) / % 3 阻 风 率 风 流 方 向 进 风 进 风 出 风 进 风 进 风 进 风 进 风 进 风 进 风 大 气 温 度 / ℃ 4~ 8 4~ 8 4~ 8 0 状 态 / (m方s - 1) 2128 0163 1100 3127 1151 015 / m 2 状 态 Ⅰ 状 态 Ⅱ 状 态 Ⅲ 状 态 Ⅰ 状 态 Ⅱ 状 态 Ⅲ 状 态 Ⅰ 状 态 Ⅱ 状 态 Ⅲ 1619 1619 1619 1619 1619 1619 1619 1619 1619 3815 1017 1619 5513 2515 8145 9415 5115 2415 - 7212 - - 5410 - 0 2 现 场 应 用 试 验 0 516 - - 10 - 10 - 10 2 11   空 气 幕 的 设 计 当 气 温 为 - 10~ - 20 ℃ 时 ,主 斜 坡 道 的 进 风 量 3105 1145 4515 7410 3 3 约 为 130m / s ,而 主 斜 坡 道 的 设 计 进 风 量 为 50m / s , 2 1213   结 果 分 析 。 从 测 定 的 结 果 可 以 看 出 ,当 大 气 2 断 面 积 为 16m ,坡 度 为 10 % ,因 此 要 达 到 设 计 要 温 度 为 4~ 8 ℃ 时 ,若 空 气 幕 全 开 ,则 空 气 幕 所 提 供 的 有 效 压 力 大 于 主 扇 在 主 斜 坡 道 内 形 成 的 负 压 ,使 风 流 流 向 主 斜 坡 道 口 ,此 时 ,主 斜 坡 道 成 了 回 风 道 。 若 开 一 侧 空 气 幕 ,则 空 气 幕 所 提 供 的 有 效 压 力 小 于 主 扇 在 主 斜 坡 道 内 形 成 的 负 压 ,风 流 流 向 井 下 ,此 时 ,空 气 幕 起 调 节 风 窗 的 作 用 ,阻 风 率 为 7212 %。 若 求 ,则 要 求 空 气 幕 的 阻 风 率 大 于 60 %。 依 据 式 (4) 和 现 场 的 实 测 的 风 流 静 压 值 ,计 算 空 气 幕 所 应 提 供 的 有 效 压 力 ,并 据 此 确 定 主 斜 坡 道 空 气 幕 为 4 台 风 机 并 联 组 成 ,其 中 风 机 的 型 号 为 K45 - 6 № 13 ,供 风 2 器 的 出 口 断 面 为 2 阻 0154m 。 空 气 幕 安 装 在 距 主 斜 坡 道 口 约 300m 处 的 硐 室 内 ,硐 室 分 布 在 巷 道 的 两 3 空 气 幕 全 关 ,则 主 斜 坡 道 内 的 进 风 流 为 3815m / s ,小 侧 ,如 图 2 所 示 。 3 于 设 计 的 进 风 量 50m / s。 当 大 气 温 度 为 0 ℃ 左 右 时 ,开 一 侧 空 气 幕 的 阻 风 率 达 54 % , 进 风 量 为 3 2 515m / s ,空 气 幕 全 开 时 ,主 斜 坡 道 的 进 风 量 则 很 小 。 当 大 气 温 度 为 - 10 ℃ 左 右 时 ,开 一 侧 空 气 幕 ,主 3 斜 坡 道 的 进 风 量 为 5115m / s ,空 气 幕 全 开 ,主 斜 坡 3 道 的 进 风 量 为 2415m / s , 比 空 气 幕 全 关 时 的 3 3 415m / s 减 少 70m / s ,阻 风 率 为 74 %。 可 见 ,当 大 9 气 温 度 低 于 - 10 ℃ 时 ,主 斜 坡 道 的 空 气 幕 应 全 开 ,当 大 气 温 度 为 0~ - 10 ℃ 时 ,可 开 一 侧 空 气 幕 ,当 大 气 温 度 大 于 0 ℃ 时 ,空 气 幕 可 以 不 开 。 这 样 ,在 寒 冷 气 # 图 2 龙 首 矿 空 气 幕 布 置 示 意 Fig. 2 Scheme of air curtain arrangement plan in Longshou Mine 候 条 件 下 只 需 正 常 运 转 空 气 幕 ,就 可 避 免 了 新 1 主 # 井 和 新 2 副 井 回 污 风 ,有 效 保 护 井 筒 内 的 设 施 ,同 时 也 确 保 矿 井 下 风 流 的 有 序 流 动 。 2 12   现 场 试 验 1211   研 究 内 容 及 方 法 。 采 用 对 比 试 验 的 方 法 ,即 3 结 论 2 在 状 态 I - 空 气 幕 关 、状 态 II - 开 一 侧 空 气 幕 、状 态 龙 首 矿 主 斜 坡 道 空 气 幕 的 现 场 试 验 结 果 表 明 : III - 两 侧 空 气 幕 全 开 三 种 不 同 状 态 下 用 热 球 风 速 (下 转 第 114 页 ,Continued on p. 114) 1 14 有 色 金 属 第 56 卷 参 考 文 献 : [ [ [ [ [ [ 1 ] 国 家 环 境 保 护 局 污 染 控 制 司 . 二 氧 化 硫 污 染 控 制 对 策 与 治 理 技 术 [ K]. 北 京 : 国 家 环 境 保 护 局 , 1996. 2 ] 日 立 制 作 所 株 式 会 社 , 巴 布 克 科 日 立 株 式 会 社 . 日 立 湿 式 石 灰 石 - 石 膏 法 脱 硫 设 备 [ K] , 1996. 3 ]《 胶 凝 材 料 学 》编 写 组 . 胶 凝 材 料 学 [ M]. 北 京 : 中 国 建 筑 工 业 出 版 社 , 1980 : 3 - 25. 4 ] 李 余 增 . 热 分 析 [ M]. 北 京 : 清 华 大 学 出 版 社 , 1987 : 12 - 129. 5 ] 徐 效 雷 . 德 国 烟 气 脱 硫 石 膏 的 情 况 介 绍 [J ]. 硅 酸 盐 建 筑 制 品 , 1996 , (2) : 43. 6 ] 陈 燕 , 岳 文 海 , 董 若 兰 . 石 膏 建 筑 材 料 [ M]. 北 京 : 中 国 建 材 工 业 出 版 社 , 2003. Properties of Gypsum Produced in Rapid Wet Desulphurizing Process from Off2gas of Thermal Power Plant GUA N Xiao2dong ( Beijing General Research Institute of Mining & Metallurgy , Beijing 100044 , China) Abstract The properties of the FGD gypsum produced in rapid wet desulphurizing process from thermal power plant off2gas is investigated by means of particle size analysis , DTA and XRD analysis. The results show that the me2 chanical and chemical properties and mineral composition of FGD gypsum are extremely similar to the natural gypsum , which provides the effective approach to FGD gypsum comprehensive utilization. Keywords : environmental engineering ; FGD gypsum ; comprehensive utilization ; rapid wet desulphurizing ; natural dihydrate gypsum ; Thermal Power Plant ( 上 接 第 108 页 Continued from p. 108) ( 1) 由 4 台 风 机 并 联 组 成 的 空 气 幕 可 以 起 调 节 风 窗 的 升 设 备 ;(2)可 以 通 过 改 变 空 气 幕 同 时 运 转 的 风 机 数 量 来 适 应 不 同 的 气 温 条 件 ; (3) 空 气 幕 安 装 在 主 斜 坡 道 两 侧 的 硐 室 内 ,不 影 响 行 人 和 运 输 ,且 维 护 量 小 。 作 用 ,在 寒 冷 冬 季 可 以 控 制 主 斜 坡 道 的 进 风 量 ,有 效 防 # # 止 新 1 主 井 和 新 2 副 井 成 为 回 风 井 ,保 护 井 筒 内 的 提 参 考 文 献 : [ [ 1 ] 徐 竹 云 , 周 焕 明 , 刘 家 盟 . 用 矿 用 空 气 幕 在 运 输 道 上 隔 断 风 流 [J ]. 金 属 矿 山 , 1990 , (2) : 9 - 12. 2 ] Guyonnaud L , Solliec C , Dufresne de Virel M , et al . Design of air curtains used for area continement in tunnels [J ]. Experi2 ments in Fluids , 2000 , 28 : 377 - 384. 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Under - 1 0 ℃ fans in both sides in working , at 0~ - 10 ℃ the fans in one side in working , and over 0 ℃ all fans of both 3 # # sides in rest , the air flow in main brae tunnel is insured less than 50m / s , and the equipments in the 1 and 2 new skip shaft are effectively protected in some extent. Keywords : mining engineering ; mine ventilation ; air curtain with parallel fans ; brae tunnel
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