矿区多级机站通风系统优化设计案例.doc

某矿区多级机站通风系统优化设计XX山铜矿XXX矿体于l980年建成投产，设计生产规模l000t／d，实际生产能力500t／d，目前主要在-220m和-250m中段开采。1990年曾对通风系统进行改造，改造后通风系统为多风机串并联二级机站通风系统。当时通风系统改造依据的XXX矿床生产能力为500t／d。根据XX铜矿未来总体规划，为保证老区3000t／d的生产能力，须对XXX矿区进行改造，改造后的生产能力为l500t／d，其中XXX矿体上部(-280m中段以上)仍维持500t／d的生产能力，XXX矿体深部(-3l0～-520m)的生产能力为1000t／d。因此，XXX矿区的通风系统也要重新进行设计和改造.l现有通风系统及初步评价XXX矿体现有的通风系统为多风机串并联通风系统。混合井、措施井进风，在-l90m、-220m中段回风道分别安装一台l8kw和llkW系列风机作抽出式运行。-l90m中段风机型号为FSB35-l4，设计风量25.5m3／s；-220m中段风机型号为FSB40-ll，设计风量l1．8m3／s。在XXX回风井井口安设两台55kW的FSB-l6型风机，设计风量43.8m3／s，有效静压273．6Pa。经测定，目前XXX矿体各作业点的风速、风质基本符合要求。XXX装置效率低，为l6.7％，原因是由于生产不断变化，通风网路也发生了变化，导致现有的通风网路与原来设计选用的风机不匹配，造成风机运行不稳定，能量消耗大。2通风优化设计原则及通风方式选择通风优化设计原则：尽量利用现有井巷工程，以缩短基建工期，减少投资；要求通风效果好，通风成本低；根据XXX铜矿具体情况，设计尽可能采用抽出式通风方式；为便于管理，要求风机数量尽可能少，风机外部尺寸尽可能小且噪音低。XXX深部主要矿段分布在混合井和XXX回风井之间。根据通风设计原则和矿区现有的开拓通风系统，初步确定仍利用XXX风井回风。由于XXX矿体埋藏较深，回风倒段次数多(4次倒段)，XXX深部矿体同时开采中段多(5个中段同时开采)，大主扇集中通风不利于风流控制，深部矿体通风十分困难，同时大主扇集中通风能耗大，通风成本高因此，确定XXX矿体的通风系统仍为多风机串并联的通风方式，即XXX矿体由大团山副井进风，-3l0m中段以上由措施井、混合井进风，污风由XXX风井倒段回风。3通风优化设计方案初选在对XXX铜矿整个通风系统充分凋查了解的基础上，根据大团山副井进风量的不同和XXX矿体各中段装机地点的不同，对XXX矿体通风系统提出了4个优化设计方案进行计算机模拟解算。其中方案l设装机点5处，大团山副井进风量按最大进风量计算(-460m中段考虑40m3／s，-520m中段以下考虑l00m3／s进风量)。为避免混合井进风污染风源，把混合井作为可调通道处理，限制其进风量为l8m3／s。其方案的要点见表1。4方案模拟解算及优选对初选的4个方案作计算机模拟解算。模拟解算程序通过目标函数的建立可以对复杂通风设计中的问题进行自动处理：独立回路圈划、风量模拟、自然风压和漏风处理、迭代计算、阻力调节计算、风机优选、最大最小风阻线路查寻等。目标函数功耗最小，功耗是时间的函数，应从服务年限来平衡优化基建投资与年经营费用之间的关系。解算出的各方案技术经济指标见表2。分析4个通风设计方案及其具体网路解算结果可知：方案I的地表风机需要克服的通风阻力很大，这是由于XXX风井多次倒段，造成回风段通风阻力过大，而这部分通风阻力主要由地表风机承担，这样，地表风机选型比较困难，增大压差又势必增加通风成本。另外，该方案所需风机较多，风机分布地点较多，现场管理有一定困难。方案2是在-250m中段总回风道并联两台风机以克服-250m以下的回风阻力，整个通风网路比方案1增加了一级机站，从解算结果来看，技术经济指标都比方案一好。方案3是在-280m中段总回风道设立一级机站克服-280m以下通风阻力。该方案所需风机最少，经济指标最好，但对XXX深部的风流控制能力较差，解算结果XXX深部的局部风流紊乱。另外，经过计算机对方案3多次模拟解算，发现整个系统风路相互影响较大，风压分配不均匀，系统风机易处于不稳定运行状态，总风量尤其是深部开采所需风量很难达到设计要求。方案4是在方案2的基础上，考虑大团山副井不再承担冬瓜山前期开采的部分进风而作的一种参考方案，解算结果说明，由于进风段的压差较低，XXX矿体的通风效果更好，通风成本更低。综合比较技术经济指标，结合矿山的实际情况，推荐方案2为最佳方案并进行实施，实施后通风效果良好。方案2通风示意图见图1。5结语(1)采用多级机站通风能够解决深部矿体开采通风困难及多中段同时回采通风效果不好等缺点。(2)多级机站通风因装机地点多且分散，给管理带来一定困难。另外，随生产变化，风机调节虽然很灵活，但调节不好易造成