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九頂山銅鉬礦井下通風系統(tǒng)阻力測定結果分析與對策措施

文檔作者：吳洋謝賢平周煜郭開先文檔來源： 1．昆明理工大學國土資源工程學院 2．彌渡縣九頂山礦業(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年03月19日
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第64卷第4期 有 色 金 屬(礦山部分) 2012年7月
doi：10．3969／J．issn．1671。4172．2012．04．019
九頂山銅鉬礦井下通風系統(tǒng)阻力測定
結果分析與對策措施
吳洋 ，謝賢平 ，周煜 ，郭開先
(1．昆明理工大學國土資源工程學院，昆明650093；2．彌渡縣九頂山礦業(yè)有限公司，云南彌渡675600)
摘要：以九頂山銅鉬礦為例，系統(tǒng)介紹礦井通風阻力的測定方法、測點布置及測定路線選擇，依據(jù)測定結果
對礦井通風系統(tǒng)進行合理性分析，并提出降低礦井通風阻力的對策措施。為降低通風電耗、減少通風費用、減少風
壓損失和保證礦井安全生產(chǎn)提供科學的理論依據(jù)。
關鍵詞：礦井通風；通風阻力測定；合理性；對策措施；九頂山銅鉬礦
中圖分類號：TD72 文獻標識碼：B 文章編號：1671—4172(2012)04—0067—04
Analysis and countermeasure to testing results of underground
ventilation resistance in Jiudingshan Cu—Mo Mine
W U Yang ，XIE Xianping ，ZH OU Yu。，GUO Kaixian
(1_Faculty of Land Resources Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China；
2．Midu County Jiudingshan Mining Industry Co．，Ltd．，Midu Yunnan 675600，China)
Abstract：The measuring method of mine ventilation resistance，the layout of the measuring points，and the op—
timization of the measuring route are systematically introduced by taking Jiudingshan Cu—Mo Mine for example．The
determination results of ventilation resistance are rationally analyzed，and a conclusion of the resolution of the de—
crease of ventilation resistance is obtained．The analysis and countermeasures mentioned in this paper provide scien—
tific basis for the decline of the ventilation energy cost，expenses，and pressure loss and also provide reliable guaran—
tee for the safety of mine production．
Key words：mine ventilation；ventilation resistance testing；rationality；countermeasure；Jiudingshan Cu—Mo
M ；ne
1 概述
九頂山銅鉬礦位于祥云、彌渡、大理三縣交界
處，屬彌渡縣紅巖鄉(xiāng)所轄。廣(通)一大(理)鐵路及
楚大高速公路從礦區(qū)南側通過。礦區(qū)距離大理市
30 km，距離彌渡縣城28 km，交通方便。礦山開采
方式為地下開采，平硐開拓。礦區(qū)面積1．492 km。。
設計開采地段為銅鉬礦體，礦區(qū)范圍內礦山開采以
12號勘探線為界，12號勘探線以西開采至2 615 rn
標高，12號勘探線以東至2 570 1TI標高，兩標高以
上礦體基本采完。設計每天采選礦石量1 500 t。
礦山目前有4個生產(chǎn)中段，分別是2 615 ITI、2 570
作者簡介：吳洋(1986 )，男，碩士研究生，安全管理與工程專業(yè)，主
要研究方向為礦井通風。
m、2 54O rn和2 480 ITI。
建立、健全和完善礦井通風系統(tǒng)是使九頂山銅
鉬礦順利達標達產(chǎn)，實現(xiàn)安全、高效、低成本開采的
重要保障條件之一。初步設計的礦井通風系統(tǒng)僅僅
是框架性的，采用的技術方案是抽出式統(tǒng)一通風方
式。彌渡縣九頂山礦業(yè)有限公司建立后，礦山重視
安全生產(chǎn)，重視井下通風系統(tǒng)的建設，經(jīng)過三年多的
努力，目前建立了抽出式機械通風系統(tǒng)。但井下通
風系統(tǒng)的持續(xù)建立、實施和完善過程中還存在諸多
技術和管理問題，主要體現(xiàn)在：1)礦井通風系統(tǒng)建立
的問題(建立整個礦區(qū)合理有效的通風系統(tǒng)，充分利
用閑置風機及其擴散器)；2)礦井風流的穩(wěn)定性問題
(污風循環(huán)、炮煙濃度高等)；3)礦井通風網(wǎng)絡結構的
合理性問題(充分利用現(xiàn)有坑道和出口，少打專用通
風井巷，通風布局合理、能夠緊密結合采礦生產(chǎn)的動
68 有 色 金 屬(礦山部分) 第64卷
態(tài)變化等)；4)風機安裝運轉的可靠性問題(閑置風
機的安裝利用，風機、輔扇、局扇的長時間運轉不出
故障，風機安裝位置的合理性等)；5)礦井通風調節(jié)
設施的可靠性問題(風門、風墻、風硐、導風板、空氣
幕、風橋等通風構筑物的布置問題等)；6)礦井通風
節(jié)能的問題(礦井通風系統(tǒng)是礦山的耗電大戶之一，
通過優(yōu)化調節(jié)技術措施，節(jié)能效果將是明顯的)；7)
礦井通風技術測試、管理、規(guī)劃、改造等問題。
礦井通風系統(tǒng)是否優(yōu)良往往影響井下作業(yè)環(huán)境
的好壞(高溫、高濕、粉塵濃度、炮煙濃度、無軌設備
的尾氣等)和礦井勞動生產(chǎn)效率的高低。九頂山銅
鉬礦井下巷道錯綜復雜，支護密集，部分井巷斷面
小。由于井巷圍巖破碎、松軟、變形大，導致建立完
善的井下通風系統(tǒng)難度很大。
圍繞上述問題，昆明理工大學和彌渡縣九頂山
礦業(yè)有限公司于2010年4月合作開展相關課題研
究。本文是該課題第一階段的部分成果。
2 井巷通風阻力測試
2．1 目的和意義
根據(jù)礦井通風的能量方程式可知，風流沿井巷
流動時，任何一段井巷的通風阻力，在數(shù)值上等于該
段井巷始末兩個斷面上風流的絕對靜壓差、位壓差、
動壓差三者之和。這個結論是進行礦井通風阻力測
試的理論根據(jù)。
井巷風阻是反映通風特性的重要參數(shù)。通過測
量各種類型井巷的通風阻力和風量，經(jīng)數(shù)據(jù)分析確
定標準風阻值以及標準摩擦阻力系數(shù)值，為礦井通
風的標準化技術管理提供可靠數(shù)據(jù) ]。
2．2 測試方法
礦井通風阻力測量方法包括氣壓計法和傾斜壓
差計法，兩種方法各有優(yōu)缺點。氣壓計法簡便省時，
但測量精度較差，測試結果易受儀器質量、大氣壓
力、通風網(wǎng)絡瞬變性及井巷標高變化等因素影響l3]。
傾斜壓差計法的測量精度較高，但收、放膠皮管的工
作量較大，很費時_4 ]。因此，在實際測量中，應根
據(jù)礦井通風線路長短、測點布置的多少來決定具體
的阻力測量方法。根據(jù)九頂山銅鉬礦現(xiàn)場實際情
況，本課題綜合選用以上兩種方法。
1)傾斜壓差計法
1 皮管；2 靜壓管；3 傾斜壓差計；4 三角架
圖l 傾斜壓差計測量布置圖
Fig．1 The measuring arrangement of inclined manometer
傾斜壓差計法測量布置圖見圖1，巷道中① 處
跟② 處兩測點分別放一根靜壓管(或皮托管)。靜壓
管位置大體平行放在巷道中心，尖部迎風，管水平軸
與風向平行；然后在② 點后大于10 m處放穩(wěn)傾斜
壓差計，管內兩酒精面相齊，使U 形管傾角為 度；
而后使用兩根內徑3～4 mm 長短不同的膠皮管把
兩根靜壓管與壓差計u 形管的兩個開口分別連接
起來，這時可以發(fā)現(xiàn)U形管內的兩個酒精面會有一
段傾斜的距離，此傾斜的酒精柱長度即為壓差計的
讀數(shù) ，而后把所測數(shù)據(jù)和兩測點的周界、凈段面
積、兩測點問的距離、井巷支護方式、形狀、名稱等記
錄到阻力測量表中 ]。此刻所得的壓差計讀值即為
兩側點之間的靜壓差和位壓差之和(勢能差)。于是
可以得出兩斷面間通風阻力h 一 的測算式 ：
h1 2—9．8h Csin +101 ／2一ID2 ；／2 (1)
式中，h 一傾斜壓差計讀值，ITtm；C一壓差計的
精度校正系數(shù)； 一酒精的密度；ID 、10 ～井巷測段始
末點密度，kg／m。；V 、 一井巷測段始末點風速，
m／=。上式同樣適用于風流向下的傾斜巷道和水平
巷道。將測試路線上各段風路的通風阻力矗 、
矗 。、 。一 、?相加，便可求得全礦的通風阻力值。
根據(jù)測試記錄與計算的結果，在方格紙上以井
巷的累計長度為橫坐標，以通風阻力為縱坐標，將通
風阻力的變化情況繪制成一條曲線，如圖2所示。
第4期 吳洋等：九頂山銅鉬礦井下通風系統(tǒng)阻力測定結果分析與對策措施 69
這樣可以更加醒目地表明礦內通風阻力的變化情
況。
、
醫(yī)
距離／m
圖2 井巷通風阻力沿程變化圖
Fig．2 The diagram of lane ventilation
resistance and length
2)氣壓計法
氣壓計法測量選用東方測控技術研究所研制的
CZC5便攜式多參數(shù)測定儀，見圖3。該測定儀測定
原理概括為：先測出測段巷道的風速、干濕溫度、前
后測點的靜壓差等參數(shù)，然后再計算兩點的通風阻
力。
CZC5便攜式多參數(shù)測定器技術指標：絕對壓
力500～1 350 hPa，誤差±0．4 hPa；差壓一800～
800 hPa，誤差±0．1 hPa；溫度一10～40。C，誤差±
0．5℃ ；濕度4o ～ 90 RH，誤差±3 RH；濕度
1O ～98 RH，誤差±5 RH；風速0．2～20 m／s
(可擴展)，誤差±2 。
圖3 CZC5便攜式多參數(shù)測定儀
Fig．3 CZC5 portable multi-parameter resistance apparatus
操作方法：首先定位兩臺礦井通風阻力測定儀
器，一臺位于基點的作用是監(jiān)測大氣壓變化；一臺隨
身攜帶 則是按各自設定的路線逐步前行測量，每
到達一個測點后，待儀器穩(wěn)定再記錄讀數(shù)(靜壓差)
與時間，同時測量出巷道斷面、風速與干溫濕度等參
數(shù)。氣壓計法就是通過氣壓計測出測點間的絕對靜
壓差，再加上動壓差和位壓差，以計算通風阻力。井
巷兩斷面之間的通風阻力按式(2)計算。
一h ( ，)+ h。( ，)+ h ( ) (2)
式中，h? 井巷始末測點間通風阻力，Pa；
h 一井巷始末斷面靜壓之差，Pa；h 井巷始
末斷面位壓之差，Pa；h 一井巷始末斷面速壓之
差，Pa。
從進風井口測點到風機前風硐內測點之間的全
礦井通風阻力h，等于任意一條風路線上各分支通
風阻力之和，即：h一>：^ ，。在礦井通風體系中，
為衡量礦井通風的難易程度，采用了一個假想的概
念，即等積孔，其定義為：假定在一個無限的空間有
一薄板，在薄板上開一面積為A 的孔，當孔口通過
的風量等于礦井風量Q，孔口兩側的靜壓差等于礦
井通風阻力h，這個虛擬孔即為等積孔 ]。等積孔
的面積A與礦井通風阻力的平方根成反比，與礦井
總風量Q成正比，計算公式為：
A一1．19Q／V~ (3)
式中，A一礦井通風等積孔面積，m。；Q一礦井
總風量，m。／s；^一礦井通風總阻力，Pa。等積孔大
的礦井通風容易，反之就困難。等積孑L與礦井通風
阻力之間的關系見表1 E 73。
表1 等積孔面積與礦井通風阻力關系
Table 1 Relationship of equivalent orifice area
and the mine ventilation resistance
2．3 準備工作和注意事項
1)圖紙資料準備
實測之前需要收集礦井開拓開采平面圖、礦井
通風系統(tǒng)圖。了解井下通風設備布置和設施的排布
情況、生產(chǎn)作業(yè)情況、風機運轉、巷道規(guī)格、井下漏風
狀況和自然通風情況等資料。
2)儀器設備準備
實測之前所有儀表設備要進行系數(shù)校對。所需
配備的儀器如下：傾斜壓差計，高原用空盒氣壓表，
機械式風速表，電動通風干濕表，皮尺、鋼卷尺，膠皮
7O 有 色 金 屬(礦山部分) 第64卷
管若干，其它零星器材。 3)礦井等積孔面積測定結果。礦井等積孔面積
3)人員組織與分工
為便于分工協(xié)作，提高工作效率，可把測量人員
分為井上氣象組、井下測壓組、測風(斷面)組等，由
1人統(tǒng)一指揮。
4)測試注意事項
首先，壓差計的膠皮管接頭處連接要嚴密，不能
有不牢靠的漏氣現(xiàn)象；其次，要防止水和其他雜物進
入管內，防止因外部原因導致?lián)p壞膠皮管；最后，當
壓差計液面波動幅度較大難以讀數(shù)時，可以在膠皮
管內放上一個棉花球，從而減小波動，便于讀數(shù)。
本課題測試路線和測點布置既考慮了全礦通風
系統(tǒng)的整體性、各水平局部通風系統(tǒng)的真實性，也考
慮了九頂山銅鉬礦未來可能存在的通風技術問題和
處理數(shù)據(jù)的要求等諸多因素。測試組織嚴密，對人
員安排、現(xiàn)場分工、測試路線、測點布置、測試儀器、
測試工藝、通信聯(lián)絡等各個環(huán)節(jié)都做了較周密的安
排。
本次測試范圍廣、持續(xù)時間長、參與人員多、使
用儀器多。為了保證測試工作正常進行和測試精
度，在出坑口后所有儀器設備務必檢查，保證第二天
下井就能使用。
2．4 井巷通風阻力測點布置與測定線路
九頂山銅鉬礦井下開采的開拓方式為平硐開
拓，礦井通風為抽出式通風。根據(jù)上述情況，在四中
段2 540 m 回風平巷出口安裝了1臺1 風機，
K40—4一№12，37 kW；在五中段2 480 m回風平巷
出口安裝了1臺2 風機，K4O一4 №11，30 kw。
為了掌握這兩個中段的通風阻力分布情況，對這兩
個中段的通風阻力進行了測定。通風阻力測點布置
與測定線路，和井巷風速測定一致，并同時進行。
1)測定路線的選擇原則_8]。能夠反映礦井通風
系統(tǒng)特征；路線較長且包含有較多井巷類型和支護
形式；沿主流風流方向且便于測定。
2)測點布置原則 ]。能夠控制主要井巷和工作
面的阻力分布情況；在風流分匯點之前、局部阻力較
大點前后和典型巷道的首末位置設置測試點；測試
點前后無雜物、風流穩(wěn)定、易于標高。
2．5 通風阻力測定結果與系統(tǒng)阻力分布
2．5．1 通風阻力測定結果
1)礦井通風阻力測定結果。礦井通風總阻力為
435．62 Pa。
2)礦井自然風壓測定結果。礦井自然風壓為
9．48 Pa
A一(1．19×13．29)／435．62 ／ 一0．758 m 。
2．5．2 系統(tǒng)阻力分布
1)四中段2 540 m 通風系統(tǒng)
四中段2 540 m通風系統(tǒng)的分風段阻力柱形圖
見圖4。井巷通風阻力沿程變化圖見圖5。
250
200
150
商
葚100
唰
S0
0
■占總阻力的百分比 0鼬黼 辮
麓通風阻力值，Pa 蕊豳l霾 l
‘豳 融 』ll i
熏 ■ 墨 l
1 ． 霹．
進風段阻力 用風段阻力 回風段阻力
圖4 四中段2540m通風系統(tǒng)的分風段阻力柱形圖
Fig．4 The bar chart of ventilation resistance at
diffc rent sections in the fourth lane at 2540 m level
P — ，
／ 一
／
．／
／
／
／
loo 2O0 300 400 500 600 700 800 900
距離／m
圖5 四中段2540m 井巷通風阻力沿程變化圖
Fig．5 The variation diagram of ventilation resistance
and length in the fourth lane at 2540 m level
2)五中段2 480 m通風系統(tǒng)
五中段2 480 m通風系統(tǒng)的分風段阻力柱形圖
見圖6。井巷通風阻力沿程變化圖見圖7。
3 合理性分析及降低通風阻力采取的
措施
3．1 合理性分析
礦井等積孔面積是反映礦井通風難易程度的一
個重要標志_7]，該礦礦井等積孔面積為0．758 m 。
等積孔面積小于1 m 說明礦井通風阻力等級為大
阻力，礦井通風較難。礦井通風系統(tǒng)阻力測量精度
的相對誤差均小于5 ，符合精度要求。
(下轉第78頁)
刪珊 蝴猢㈤ ∞0
R蠱醫(yī)贈
78 有 色 金 屬(礦山部分) 第64卷
緩沖爆破等。3)對邊坡上有張裂隙的地方用柔性物
料(如黏土)及時充填密封，防止雨水進入裂隙中。
不要使用灰漿或混凝土充填張裂隙，以防形成危險
水壓。4)平時加強對邊坡的監(jiān)測監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)隱患必
須及時處理，確保施工安全。5)在生產(chǎn)上，按計劃有
條理進行開采，嚴格按照開采順序及推進方向進行。
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參 考 文 獻
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(上接第7O頁)
翟 l 霾
■占通總風阻力值百分，Pa比 ll
i l I
— — 量 霎 l I 黧 l
進風段阻力 用風段阻力 回風段阻力
圖6 五中段2 480 m通風系統(tǒng)的分風段阻力柱形圖
Fig．6 The bar chart of ventilation resistance at different
sections in the fifth lane at 2 480 m level
一
／ ／ ／
一／
／ ’
／
／ ／
一／
36o 6( ) 1 400
距離／m
圖7 五中段2 480 m井巷通風阻力沿程變化圖
Fig．7 The variation diagram of the ventilation resistance
and the length in the fifth lane at 2 480 m level
3．2 降低通風阻力的措施
1)支護方式。盡量選擇摩擦阻力系數(shù)值較小的
支護方式，如錨噴、砌碹等。對于服務年限較長的回
風井巷，要盡量選擇砌碹的支護方式。
2)井巷斷面。要盡可能地減少巷道長度，廢棄
和不用的巷道要進行封閉處理。盡量使用圓形、拱
形等周長較小的井巷斷面，保證足夠大的斷面，要在
風筒或通風機的入風口安裝集風器。加強日常通風
是通風管理的重點，是確保通風安全的有效手段_g]。
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