銅綠山礦通風(fēng)系統(tǒng)全局耦合優(yōu)化研究

戴宏輝

(大冶有色銅綠山礦， 湖北 大冶市 435101)

0 引 言

地下礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)是發(fā)展和建設(shè)社會(huì)物質(zhì)文明的關(guān)鍵和基礎(chǔ)。而地下礦產(chǎn)資源開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的有毒有害氣體、粉塵等需及時(shí)排出地表，否則，不僅影響井下的安全生產(chǎn)，而且危害礦工的身體健康和生命安全[1]。隨著礦產(chǎn)資源開(kāi)采范圍不斷向下延伸和服務(wù)年限增長(zhǎng)，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變動(dòng)、線路增長(zhǎng)、阻力增大、能耗嚴(yán)重、熱害顯現(xiàn)等問(wèn)題日益突出，造成通風(fēng)系統(tǒng)降低或失去預(yù)定功能[2]。因此，對(duì)金屬礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)提出了越來(lái)越高的要求。

銅綠山銅鐵礦是大冶有色金屬公司的主力礦山和老礦山，設(shè)計(jì)采礦石量132萬(wàn)t/a。露天已采完Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體，地下開(kāi)采Ⅲ、Ⅳ號(hào)礦體也相繼進(jìn)入殘采階段，目前重心逐漸移向深部的Ⅺ號(hào)新礦體開(kāi)采[3-4]。因此，銅綠山礦的通風(fēng)系統(tǒng)也異常復(fù)雜，幾次移動(dòng)風(fēng)機(jī)安裝位置。特別2010年以后，銅綠山銅鐵礦深部工程正式建成投產(chǎn)，深部開(kāi)采的通風(fēng)系統(tǒng)與原來(lái)的通風(fēng)系統(tǒng)必然存在相互影響，導(dǎo)致深部工作面通風(fēng)更加困難，通風(fēng)管理難度增加。為了解決采礦需風(fēng)量和通風(fēng)阻力增加與通風(fēng)機(jī)能力的矛盾，改善工作面通風(fēng)效果，有必要開(kāi)展深部開(kāi)采通風(fēng)系統(tǒng)與現(xiàn)有上部通風(fēng)系統(tǒng)整體優(yōu)化的研究。

因此，開(kāi)展銅綠山銅鐵礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)全局耦合優(yōu)化研究，對(duì)確保深部工程安全生產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 通風(fēng)系統(tǒng)概況

銅綠山礦采用中央主井、盲主井、混合井、副井，兩翼風(fēng)井開(kāi)拓方式[5]。斜坡道輔助開(kāi)拓，不通地表，在階段運(yùn)輸巷道之間掘進(jìn)一條起聯(lián)絡(luò)作用的斜坡道。開(kāi)拓系統(tǒng)布局基本決定了通風(fēng)系統(tǒng)為中央進(jìn)風(fēng)兩翼抽風(fēng)方式。采礦方法主要以分段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法和上向水平分層充填采礦法為主。

目前銅綠山礦井中老系統(tǒng)與混合井系統(tǒng)(Ⅺ號(hào)礦體)同時(shí)生產(chǎn)。老系統(tǒng)最低生產(chǎn)中段為-725 m，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2500 t/d。-245～-365 m中段主要回收難采采場(chǎng)、頂?shù)字?、零星礦體等；-425，-485 m采場(chǎng)布置全面鋪開(kāi)。-545，-605 m中段正在進(jìn)行開(kāi)拓。混合井系統(tǒng)為深部找礦重大成果，于2010年6月啟動(dòng)開(kāi)拓工程基建，2014年10月投產(chǎn)，最低生產(chǎn)中段為-965 m，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力2000 t/d。-725，-665 m目前已形成多個(gè)采場(chǎng)。-785，-845 m中段正在進(jìn)行開(kāi)拓。

老系統(tǒng)采用中央進(jìn)風(fēng)、兩翼抽風(fēng)的通風(fēng)方式[6]。進(jìn)風(fēng)井為礦體上盤(pán)的新主井、新副井和礦體下盤(pán)的管纜井。在-305 m以下深部主要由新主井、新副井和輔助斜坡道進(jìn)風(fēng)。南翼污風(fēng)由-245 m中段南主扇經(jīng)老主井抽出；北風(fēng)井已延深至-425 m，北翼污風(fēng)由-245，-365 m北主扇壓入北風(fēng)井排出，北風(fēng)井與各中段聯(lián)絡(luò)巷由風(fēng)門(mén)控制，減少循環(huán)風(fēng)流。新鮮風(fēng)流從新副井等流入，按通風(fēng)構(gòu)筑物調(diào)整后的通風(fēng)阻力大小自然分配風(fēng)量，分別經(jīng)各中段石門(mén)、斜坡道、運(yùn)輸巷道、穿脈，然后進(jìn)入采場(chǎng)，經(jīng)采場(chǎng)天井至上或下中段穿脈、運(yùn)輸平巷；與該中段新鮮風(fēng)流混合后，進(jìn)入本中段采場(chǎng)，再經(jīng)采場(chǎng)天井至上或下中段穿脈、運(yùn)輸平巷；如此逐中段上或下行通風(fēng)至主回風(fēng)中段平巷、回風(fēng)石門(mén)和南、北回風(fēng)井排出地表[5]。

混合井系統(tǒng)采用對(duì)角式通風(fēng)方式，混合井進(jìn)風(fēng)，東回風(fēng)井回風(fēng)。生產(chǎn)前期在-605 m中段回風(fēng)井附近布置了1臺(tái)主通風(fēng)機(jī)。

為了直觀反映礦井井巷間的連接關(guān)系及風(fēng)流路線，生成礦井通風(fēng)系統(tǒng)可視化模型至關(guān)重要。Ventsim三維通風(fēng)仿真系統(tǒng)具有良好的可視化效果，且兼容DXF 數(shù)據(jù)，用戶可以快速利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行三維通風(fēng)系統(tǒng)建模，并可將模型直接輸出到AutoCAD形成通風(fēng)立體圖[9]。因此，利用銅綠山礦中段平面圖以及深部工程相關(guān)圖紙、資料信息，運(yùn)用Ventsim通風(fēng)系統(tǒng)軟件，構(gòu)建了銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)可視化模型，如圖1所示。

圖1 銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)可視化模型

2 通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)定

在對(duì)銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查的同時(shí)，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵通風(fēng)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定。測(cè)定的結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)測(cè)定數(shù)據(jù)

目前，銅綠山礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)只有3臺(tái)主扇，第一臺(tái)安裝在IV號(hào)礦體-245 m中段北回風(fēng)石門(mén)中，型號(hào)為DK45-8-No.19，兩段動(dòng)輪可同時(shí)運(yùn)行和分別運(yùn)行；第二臺(tái)安裝在III號(hào)礦體-245 m中段回風(fēng)石門(mén)硐室中，型號(hào)為DK45-8-No.19，兩段動(dòng)輪可同時(shí)運(yùn)行和分別運(yùn)行；第三臺(tái)主扇安裝在IV號(hào)礦體-365 m中段北回風(fēng)石門(mén)中，型號(hào)為DK45-6-No.20，兩段動(dòng)輪可同時(shí)運(yùn)行和分別運(yùn)行。對(duì)礦井主扇工況的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 銅綠山礦通風(fēng)系統(tǒng)主扇性能測(cè)定數(shù)據(jù)

3 通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)及問(wèn)題分析

從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、分析和實(shí)踐情況可知，銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)是共用進(jìn)風(fēng)段而用風(fēng)段、回風(fēng)段又相對(duì)獨(dú)立的中央進(jìn)風(fēng)兩翼抽出式排風(fēng)的對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次變動(dòng)，系統(tǒng)復(fù)雜，通風(fēng)線路長(zhǎng)，通風(fēng)效果欠佳。加上深部工程的推進(jìn)，深部通風(fēng)與原有通風(fēng)系統(tǒng)存在相互牽制。同時(shí)由于主礦體周邊的小礦體連續(xù)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致局部通風(fēng)線路長(zhǎng)，斷面小，阻力大，調(diào)控設(shè)施多，且沒(méi)有形成有效的通風(fēng)回路。具體問(wèn)題分列如下：

(1) 多中段同時(shí)作業(yè)和混聯(lián)通風(fēng)方式，形成并聯(lián)通風(fēng)結(jié)構(gòu)，雖在風(fēng)流質(zhì)量符合要求的情況下，總風(fēng)量和作業(yè)面風(fēng)量相對(duì)較大，但用風(fēng)段漏風(fēng)和污風(fēng)串聯(lián)嚴(yán)重，各采場(chǎng)風(fēng)量分布不均，風(fēng)流短路現(xiàn)象嚴(yán)重(管纜井本來(lái)是上部通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)井，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)管纜井風(fēng)流方向反向)，不善的通風(fēng)構(gòu)筑物管理影響大，上游作業(yè)產(chǎn)塵對(duì)后續(xù)用風(fēng)點(diǎn)風(fēng)流質(zhì)量影響極大，特別是爆破作業(yè)和反風(fēng)情況下，經(jīng)常出現(xiàn)風(fēng)流污染物超標(biāo)狀態(tài)，作業(yè)人員工作環(huán)境差。

(2) 各中段風(fēng)量沒(méi)有合理分配。由于采用集中進(jìn)風(fēng)，分區(qū)回風(fēng)，各用風(fēng)區(qū)段阻力不一致，導(dǎo)致實(shí)際需風(fēng)量和分配的風(fēng)量不一致。

(3) 主扇風(fēng)機(jī)動(dòng)力方向紊亂，風(fēng)機(jī)效率低。一方面，風(fēng)流短路形成循環(huán)風(fēng)流，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)在大風(fēng)量區(qū)域運(yùn)行。另一方面，如北風(fēng)井兼做提升井，人行頻繁，關(guān)閉風(fēng)門(mén)不利于作業(yè)，導(dǎo)致風(fēng)門(mén)常開(kāi)，-305 m中段出現(xiàn)污風(fēng)回流的局面。

(4) 各中段風(fēng)量調(diào)節(jié)難度大。各中段的風(fēng)量調(diào)節(jié)，以風(fēng)門(mén)為主，此調(diào)節(jié)方法是一種增阻的調(diào)節(jié)方法，調(diào)節(jié)范圍有限，并以犧牲有效總風(fēng)量為代價(jià)。

(5) 井下通風(fēng)構(gòu)筑物較多，但通風(fēng)管理不到位。調(diào)查發(fā)現(xiàn)風(fēng)門(mén)是控制銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流方向和防止風(fēng)流短路的關(guān)鍵措施，通風(fēng)管理不到位導(dǎo)致風(fēng)門(mén)處于錯(cuò)誤的狀態(tài)。

(6) 局部巷道垮塌嚴(yán)重。由于巷道垮塌，-305 m中段倒段南風(fēng)井無(wú)法到達(dá)。巷道垮塌對(duì)風(fēng)流控制帶來(lái)一定的難度。

(7) 北風(fēng)井是全礦井污風(fēng)的主要排放口之一，但由于周邊小礦體的開(kāi)采，該井同時(shí)用作廢石提升井，井內(nèi)安裝的罐籠導(dǎo)致風(fēng)流阻力急劇增大，有效風(fēng)量減少。

(8) 北部區(qū)域多風(fēng)機(jī)并聯(lián)作業(yè)，整個(gè)礦區(qū)的風(fēng)量增加有限；而南部在-245 m中段只布置一個(gè)風(fēng)機(jī)。

(9) 主扇機(jī)站處于主回風(fēng)段，值班人員長(zhǎng)期處于污風(fēng)中，有害身體健康。

4 全局優(yōu)化方案

針對(duì)銅綠山礦分期建設(shè)和淺深部同時(shí)回采的現(xiàn)狀，若采用統(tǒng)一通風(fēng)的方式，無(wú)法有效對(duì)用風(fēng)點(diǎn)的風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致南翼通風(fēng)困難。采用分區(qū)通風(fēng)的客觀條件不成熟。從開(kāi)拓工程布局來(lái)看，整個(gè)進(jìn)風(fēng)井筒布置在礦體中部，北風(fēng)機(jī)和回風(fēng)井布置在礦體的兩側(cè)，這決定了銅綠山通風(fēng)系統(tǒng)宏觀構(gòu)建的大格局。依據(jù)用風(fēng)部分通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和采掘規(guī)劃布局，以工作面為服務(wù)核心，將用風(fēng)部分復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)路，劃分建設(shè)成若干個(gè)相互獨(dú)立、適應(yīng)生產(chǎn)工作面變化的通風(fēng)單元，用風(fēng)部分網(wǎng)路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、又經(jīng)常隨生產(chǎn)變化而導(dǎo)致分風(fēng)調(diào)控。因此，選擇單元通風(fēng)方式作為銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化的宏觀構(gòu)建方案。提出全局通風(fēng)布局方案列表進(jìn)行比較，見(jiàn)表3。

表3 銅綠山全礦通風(fēng)布局方案比較

從表3可看出，考慮改善通風(fēng)效果和提高井下大氣環(huán)境等因素，方案3最優(yōu)。因此，銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)全局布局方案采用方案3。配套的機(jī)械通風(fēng)動(dòng)力分為三級(jí)：一級(jí)風(fēng)機(jī)為-245 m南、-245 m北主扇、-365 m北主扇，-365 m東主扇(從東風(fēng)井回風(fēng))，-605 m主扇。二級(jí)風(fēng)機(jī)為各需要增大風(fēng)量的中段中設(shè)置的不帶風(fēng)墻集污輔扇，三級(jí)風(fēng)機(jī)為作業(yè)面的壁扇、局扇。根據(jù)銅綠山實(shí)際生產(chǎn)情況，可將通風(fēng)系統(tǒng)分為北翼單元(IV號(hào)礦體)、南翼單元(Ⅲ號(hào)礦體)、深部單元(Ⅺ號(hào)礦體)。并對(duì)各單元通風(fēng)需配套生產(chǎn)進(jìn)一步優(yōu)化。

4.1 北翼單元(IV號(hào)礦體)通風(fēng)優(yōu)化

北翼單元是目前礦山主開(kāi)采的IV號(hào)礦體，生產(chǎn)中段主要有-425 m中段和-365 m中段，-305 m中段回采底柱，-245 m中段和-155 m中段進(jìn)行殘采和周邊小礦體的開(kāi)采。主要采礦方法為水平分層充填法和分段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ǎ蓤?chǎng)數(shù)量相對(duì)較多。根據(jù)需風(fēng)量計(jì)算發(fā)現(xiàn)目前此單元的通風(fēng)能力是滿足生產(chǎn)需求的，這是由于近些年，銅綠山礦將IV號(hào)礦體作為主開(kāi)采礦體，因此通風(fēng)系統(tǒng)配備也偏向于北翼單元。因此，通風(fēng)優(yōu)化工作只需在通風(fēng)線路各關(guān)鍵位置加風(fēng)門(mén)等有效構(gòu)筑物，這里不再做詳細(xì)贅述。

4.2 南翼單元(Ⅲ號(hào)礦體)通風(fēng)優(yōu)化

根據(jù)生產(chǎn)需求，南翼將從-185 m中段到-845 m中段均有回采作業(yè)或開(kāi)拓作業(yè)，12個(gè)主要中段需要通風(fēng)，還有深部溜破、提升系統(tǒng)需要通風(fēng)，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)將相當(dāng)復(fù)雜。

按各期開(kāi)采設(shè)計(jì)及通風(fēng)研究結(jié)果，分-605 m以上(南翼)和-605 m以下(南翼深部)兩個(gè)單元來(lái)進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，-605 m以上又分-605，-545 m中段投產(chǎn)前后二個(gè)階段來(lái)布置通風(fēng)方案。第二階段只提方案，待需要使用前再作通風(fēng)設(shè)計(jì)。

4.2.1 第一階段

在-245 m中段南沿利用現(xiàn)有主風(fēng)機(jī)不變；在-365 m中段新增一臺(tái)主扇向東回風(fēng)井排風(fēng)；-425 m到-365 m中段間倒段通風(fēng)井直徑達(dá)到3 m，在-425 m中段倒段通風(fēng)井前增加一臺(tái)輔扇，無(wú)風(fēng)墻增壓通風(fēng)。此時(shí)-365 m中段采場(chǎng)下行通風(fēng)，按有分段平巷區(qū)域采場(chǎng)的采礦方法，需要分段平巷南端掘進(jìn)一個(gè)回風(fēng)井，便于采場(chǎng)污風(fēng)下行到-365 m中段主回風(fēng)巷。在-245 m中段和-365 m中段進(jìn)風(fēng)段設(shè)置風(fēng)門(mén)，防止風(fēng)流短路，形成漏風(fēng)。見(jiàn)圖2。

圖2 第一階段南翼單元通風(fēng)

4.2.2 第二階段

在-245 m中段南沿利用現(xiàn)有主風(fēng)機(jī)不變；由于東回風(fēng)井通風(fēng)能力限制，不能有3臺(tái)主扇同時(shí)向其排風(fēng)，第一階段-365 m主扇撤到-485 m中段，在-485 m中段向東回風(fēng)井排風(fēng)；-305 m到-365 m中段間倒段通風(fēng)井直徑達(dá)到3 m，在-365 m中段倒段通風(fēng)井前增加一臺(tái)輔扇，無(wú)風(fēng)墻增壓通風(fēng)，此輔扇由第一階段-425m中段輔扇轉(zhuǎn)移至此。-545 m中段采場(chǎng)上行通風(fēng)到-485 m主扇，-605 m中段下行通風(fēng)到-605 m主扇。此時(shí)-485, -605 m中段采場(chǎng)下行通風(fēng)，按有分段平巷區(qū)域采場(chǎng)的采礦方法，需要分段平巷南端掘進(jìn)一個(gè)回風(fēng)井，便于采場(chǎng)污風(fēng)下行到-485，-605 m中段主回風(fēng)巷。在-245， -305， -485 m中段進(jìn)風(fēng)段設(shè)置風(fēng)門(mén)，防止風(fēng)流短路，形成漏風(fēng)。在-545，-605 m中段近回風(fēng)段設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，控制通過(guò)風(fēng)量。見(jiàn)圖3。

4.3 深部單元(Ⅺ號(hào)礦體)通風(fēng)優(yōu)化

銅綠山礦Ⅺ號(hào)礦體開(kāi)采工程主要開(kāi)采-605中段以下礦體。根據(jù)設(shè)計(jì)先回采-725，-665 m中段，同時(shí)開(kāi)拓-785，-845 m中段，再開(kāi)拓回采-905，-965 m中段。將-785，-845 m中段投產(chǎn)前后分為第一階段和第二階段。

圖3 第二階段南翼單元通風(fēng)

4.3.1 第一階段深部通風(fēng)方案

第一階段為-605 m兩個(gè)中段回采，-845 m兩個(gè)中段開(kāi)拓，需風(fēng)重點(diǎn)為-605 m兩個(gè)中段。上部通風(fēng)整改未結(jié)束時(shí)兼顧-485 m中段南回采，也是通風(fēng)重點(diǎn)，即有3個(gè)重點(diǎn)需風(fēng)中段。

從混合井進(jìn)風(fēng)，主要經(jīng)-725 m中段運(yùn)輸平巷、斜坡道、分段平巷到達(dá)各采場(chǎng)、掘進(jìn)工作面，污風(fēng)經(jīng)采場(chǎng)充填天井到上中段回風(fēng)巷，經(jīng)倒段回風(fēng)井到-605中段的風(fēng)機(jī)，污風(fēng)從東回風(fēng)井排出地表。溜破系統(tǒng)及混合井下部各水平通風(fēng)，由混合井進(jìn)風(fēng)，經(jīng)破碎硐室、皮帶道和粉礦回收巷分別到達(dá)電梯井、專用回風(fēng)井巷，污風(fēng)經(jīng)-605中段風(fēng)機(jī)，從東回風(fēng)井排出。在-605 m中段混合井車場(chǎng)附近設(shè)置風(fēng)門(mén)，防止風(fēng)流短路，形成系統(tǒng)漏風(fēng)；在-665 m中段混合井車場(chǎng)附近、-725 m中段回風(fēng)段及-605 m中段6穿前設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，在-605 m中段專用回風(fēng)巷設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗，控制通過(guò)風(fēng)量。見(jiàn)圖4。

4.3.2 第二階段深部通風(fēng)方案

第二階段為-605 m兩個(gè)中段回采基本結(jié)束，-845 m兩個(gè)中段投產(chǎn)，需風(fēng)重點(diǎn)轉(zhuǎn)入-845 m兩個(gè)中段。此時(shí)-605 m中段回采仍未結(jié)束，也是通風(fēng)重點(diǎn)，即有3個(gè)重點(diǎn)需風(fēng)中段。

從混合井進(jìn)風(fēng)，主要經(jīng)-725 m中段運(yùn)輸平巷、斜坡道、分段平巷到達(dá)各采場(chǎng)、掘進(jìn)工作面，污風(fēng)經(jīng)采場(chǎng)充填天井到上中段回風(fēng)巷，經(jīng)倒段回風(fēng)井到-605 m中段的風(fēng)機(jī)，污風(fēng)從回風(fēng)井排出地表。

同時(shí)兼顧-605 m中段南回采，由新副井進(jìn)風(fēng)-545 m中段進(jìn)風(fēng)，此時(shí)-605 m中段采場(chǎng)下行通風(fēng)，按有分段平巷區(qū)域采場(chǎng)的采礦方法，需要分段平巷南端各掘進(jìn)一個(gè)回風(fēng)井，便于采場(chǎng)污風(fēng)下行到-605 m中段主回風(fēng)巷，經(jīng)-605 m中段的風(fēng)機(jī)，污風(fēng)從東回風(fēng)井排出地表。

溜破系統(tǒng)及混合井下部各水平通風(fēng)，由混合井進(jìn)風(fēng)，經(jīng)破碎硐室、皮帶道和粉礦回收巷分別到達(dá)電梯井、專用回風(fēng)井巷，污風(fēng)經(jīng)-605 m中段風(fēng)機(jī)，從東回風(fēng)井排出。

在-605 m中段混合井車場(chǎng)附近設(shè)置風(fēng)門(mén)，防止風(fēng)流短路；在-725 m中段混合井車場(chǎng)附近、-785 m中段混合井車場(chǎng)附近、-665 m中段回風(fēng)段、-845 m中段回風(fēng)段及-605 m中段6穿前設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，在-605 m中段專用回風(fēng)巷設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗，控制通過(guò)風(fēng)量。

5 優(yōu)化方案網(wǎng)絡(luò)解算

根據(jù)優(yōu)化后的銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算，得到網(wǎng)絡(luò)解算數(shù)據(jù)。由于解算數(shù)據(jù)量大，本文只給出主要風(fēng)路的網(wǎng)絡(luò)解算數(shù)據(jù)，見(jiàn)表4。從表4可知，每個(gè)井筒和中段的需風(fēng)量，風(fēng)機(jī)型號(hào)和工況，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。

6 結(jié) 論

(1) 對(duì)銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查，并對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)主要風(fēng)路參數(shù)和主扇工況進(jìn)行了測(cè)定；并深入分析了目前銅綠山礦井通風(fēng)中存在的問(wèn)題。

(2) 在銅綠山各中段平面圖以及深部工程的相關(guān)圖紙、資料信息的基礎(chǔ)上，利用Ventsim通風(fēng)系統(tǒng)軟件，構(gòu)建了銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)可視化模型；并結(jié)合實(shí)測(cè)輸入各風(fēng)路的參數(shù)和環(huán)境參數(shù)，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化提供了直觀和有效依據(jù)。

(3) 提出了多種通風(fēng)系統(tǒng)全局優(yōu)化方案，確定銅綠山礦井通風(fēng)系統(tǒng)最優(yōu)方式為單元獨(dú)立通風(fēng)方式；并配套三級(jí)通風(fēng)動(dòng)力：一級(jí)風(fēng)機(jī)為-245 m南、-245 m北主扇、-365北主扇，-365 m東主扇(從東風(fēng)井回風(fēng))，-605 m主扇。二級(jí)風(fēng)機(jī)為各需要增大風(fēng)量的中段中設(shè)置的不帶風(fēng)墻集污輔扇，三級(jí)風(fēng)機(jī)為作業(yè)面的壁扇、局扇。

(4) 針對(duì)銅綠山3個(gè)通風(fēng)單元，從系統(tǒng)多因子多單元相互影響和牽制的分析角度出發(fā)，耦合優(yōu)化了各通風(fēng)單元的通風(fēng)方案；并在確定最終優(yōu)化方案后，進(jìn)行了通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)解算，給出了具體各風(fēng)路的需風(fēng)量、風(fēng)機(jī)型號(hào)和工況，為現(xiàn)場(chǎng)施工提供了數(shù)據(jù)依據(jù)和指導(dǎo)。

表4 銅綠山礦主要風(fēng)路網(wǎng)絡(luò)解算數(shù)據(jù)

備注：各中段數(shù)據(jù)為中段進(jìn)風(fēng)量

參考文獻(xiàn)：

[1]程 哲.大型銅礦通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究與應(yīng)用[D].南昌：江西理工大學(xué), 2011.

[2]王從陸.非災(zāi)變時(shí)期金屬礦復(fù)雜礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性及數(shù)值模擬研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué),2007.

[3]肖艷芬.銅綠山銅鐵礦二期工程回顧[J].采礦技術(shù),2011,11(5):24-25,46.

[4]吳 偉.銅綠山礦三期工程設(shè)計(jì)與建設(shè)[J].采礦技術(shù),2011,11(2):1-3,5.

[5]李含明.銅綠山銅鐵礦深部開(kāi)拓運(yùn)輸方案研究[J].礦業(yè)快報(bào),2009(7):114-116.

[6]謝本賢.銅綠山銅鐵礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造設(shè)計(jì)研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué),2002.

[7]Stewart C.: Ventsim VisualTMUser Guide, Ventsim Software by Chasm Consulting,2009(S):199.