利用自然风压解决冬季井筒结冰问题

2012-11-16王清来杨成林

采矿技术 2012年6期

关键词：主井副井风井

王清来，杨成林

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 333002）

利用自然风压解决冬季井筒结冰问题

王清来，杨成林

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 333002）

我国南方部分纬度比较高的矿山冬季井筒季节性结冰是矿山的一个难题。以某矿山为例，在充分研究矿山实际情况的基础上，通过局部改造通风系统，利用自然风压使井筒在冬季少量回风，从而达到了井筒冬季不结冰的目的。并采用Ventsim软件进行计算模拟，取得了良好的效果。

季节性结冰；井筒防冻；自然风压；通风模拟

0 引言

我国南方部分纬度比较高的矿山，在冬季存在季节性井筒结冰现象，可能会产生冰柱坠落、防坠器失效、钢丝绳强度降低等危害，严重威胁着矿山的安全生产。而目前常用的井筒防冻技术主要有空气加热器预热与空气地温预热等空气预热方法［1］。空气加热器预热方法需设置空气加热装置与采取井口封闭等措施，能耗大，操作复杂［2］。而空气地温预热方法则需要矿山有用于空气加热的巷道，并设计合理的通风系统［3－5］。本文以某矿山为例，通过局部改造其通风系统，利用自然风压将井下少量热空气送至井口，从而解决该矿山冬季井筒结冰的问题。

1 矿山概况

某铜矿山坐落在长江下游以北地区，生产规模为30万t/a，矿体走向长度约2.3km，－365m标高以上采用主副罐笼竖井开拓，主副井分散布置在矿体中部，两个井筒的平面距离约为700m，矿体两端分别布置了北、东回风井。目前的生产中段主要为－245，－285，－325m 三个中段，－185m与－365m中段也有少量采掘工作。各井筒的地面标高分别为副井＋49.5m、主井＋106.6m、北回风井＋35.2m、东回风井＋39.6m。采矿方法为上向水平分层充填法。

由于深部开拓，矿山正在将主井延伸至－485 m中段，并改造主井为混合井，兼顾副井的功能。该工程即将竣工。

目前，矿山采用两翼对角抽出式通风。新鲜风流由中间主井与副井进入，经各中段运输巷道进入采掘工作面，洗涮工作面后的污风经采场充填井、人行天井回到上中段回风巷道，再由两翼北、东回风井集中排出地表。在北、东回风井－185m中段各设置了一台55kW K45－6－15风机。由于主、副井均为主要进风井，如果不采取相应措施，冬季冷风将导致这两个井筒大约有1个月时间的结冰。目前的解决方案为在副井石门均设置风门，冬季结冰的时候关闭风门，风机反转，使主井回风，副井基本不进风，不回风。矿山通风系统现状如图1所示。

图1 矿山通风系统现状示意

2 自然风压与系统改造

目前解决冬季井筒结冰的办法使得主井回风，人员活动在回风段，存在安全隐患，并且风机反风风量较小，不能完全满足矿山安全生产的需要。因此，矿山计划在主井改造成混合井后，寻找一种简单经济、效果良好的方法来解决冬季井筒结冰问题。在副井提升功能已由混合井承担的条件下，矿山只需保证混合井冬季不结冰便可。因此，对原通风系统进行了局部改造，利用原副井作为压入式专用进风井，北、东风井仍然为回风井，使混合井处在零压区。新通风系统如图2所示。

图2 新通风系统示意

由于混合井井口标高比北、东两回风井高，根据自然风压基本原理，夏季混合井内平均气温比其它井筒低，混合井将少量进风，反之，冬季混合井平均气温比其它井筒高，混合井将少量回风，从而使混合井冬季不结冰。

3 系统模拟

根据矿山通风设计，矿井总风量为70m3/s。考虑机站漏风与阻力后，风机设置如表1所示，其中3号风机可用已有风机。运用专业矿井通风软件Ventsim对新通风系统进行模拟。Ventsim软件可以实现网络解算，并通过考虑地温、大气温度、空气压缩等热交换因素准确计算矿井的自然风压。矿山主要通风井巷规格见表2，地温参数见表3。