大型复杂矿井通风系统优化研究

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1、第一章绪论第一章绪论随着我国经济社会的不断向前推进，矿业在我国经济发展中的作用也十分突出。现在，矿产开采范围随经济的发展不断扩大。然而，矿产是不可再生资源，为高效开采井下资源，矿井开采深度、开采范围不断的延伸给井下安全生产带来很多的问题，特别是[1]矿井通风问题。为此，对存在通风问题的矿井进行有效合理的优化改造必不可少。1.1研究背景与意义1.1.1研究背景我国各行各业对矿产资源行业的依赖性不断加强。而且，在未来相当长的一段时间[2]内，采矿业的基本作用不仅不会被削弱，将变得越来越重要。因此，经济的快速发展为矿业的发展提供了非常重要的动力。为了最求矿山的利益，很多矿山不断地通

2、过扩产扩能来满足社会对矿石的需要。伴随着采矿工艺不断的进步，采矿设备越来越先进，很多矿山经过多年的开采，并开始逐步向深部延伸，生产能力也不断扩大，井下生产布局不断的变化，开采条件也变得越来越复杂，井下热害和通风困难等问题也随之显现。尤其是很多矿山早期开采的不规范及其他不利因素，导致矿井的通风出现种种难题，如难以及时稀释并排出矿内因爆破和大型无轨设备而产生的炮烟、矿尘、有毒有害气体、放射性气体及大量设备尾气等。诸多问题不仅不利井下工作面环境，危及工作人员的身心健康，而且影响劳动生成效率。矿井通风网络具有工作面的特殊性、工作地点的动态性和通风的随机性等特性，并是一个多部分、多设施

3、可修和非线性的网络系统，因此对通风网络进行改造及稳定性分[3]析是非常必要的。优化矿井通风系统是由一个定性与定量相结合，联系，相互制约的[4]多因素综合考虑的复杂决策问题。矿井通风网络改造结果应得到三个目标：一是提高作业棉的环境质量，有效保障矿井通风网络的稳定性和可靠性，确保全矿的安全生产；二是提升通风网络的技术性，为适应先进采矿技术的发展，应用更多高科技含量的采矿[5]设备等；三是减少通风费用，为企业创造经济效益，三者必须齐头并进。同时，需综合考虑通风网络、动力和构筑物等因素的影响。1万方数据第一章绪论1.1.2研究意义本文基于广西某特大型锡矿为研究对象，该矿现有22000

4、00吨/年的生产能力。该矿区地处江南地带，出露地层从泥盆系至三迭系，矿体总厚度为七千米，总共含有三个矿##体，分别称为细脉带、91矿体、92矿体。其中，505m中段上部的细脉带矿体开采已基本完毕。现有的主要开采中段有305m至505m中段之间的10个中段及分层，同时还在回采细脉带部分分层的残余矿体。从现场调查结果看，该矿通风网络十分复杂，存在诸多问题，主要体现在以下几方面：1）多矿体多中段多分层同时开采，通风网络复杂，中段分风困难随着矿山的不断扩产扩能，形成多矿体同时开采的格局，井下作业面逐渐分散，也不断的形成多中段和多分层同时开采，从而导致通风网络不断复杂化，中段分风困难。

5、2）开拓系统深部延伸，通风线路长阻力大开采工作的不断推进，矿井深度也不断增加，从而导致整个矿井的通风阻力不断增大，并且自然风压作用也不断加大，势必造成通风困难。3）井下围岩不稳定及空区较多，通风网络系统（回风巷道）难以维护由于地质条件的特殊性，井下围岩不稳定，以及早期开采规划不合理和采用的采矿方法较多，大部分采区没有及时充填，形成的空区较多，从而导致回风系统难以维护并且大部分空区垮落；细脉带也基本垮落并贯通至地表，细脉带以下中段的垮落面积也不断扩大，通风网络系统难以维护。4）井下民窿较多，构筑物破坏严重，中段风流调节困难由于早期存在民众盗采，导致很多或明或暗的民窿；井下构筑物

6、设置较多且不合理、破坏严重，导致中段风流控制十分困难。5）井下较多无轨设备运行，风流调节难度大采矿场采用大量的无轨设备以及从主斜道下放较多的各种皮卡车及运输机，其无轨设备排放的尾气对井下的新鲜风流造成很大污染，从而导致难以调控风流。综合上述问题，只有科学、合理、有效的解决全矿进风量不足，风量分配不均、风流短路、中段风流调控困难、盘区风流不足等问题，才能满足全矿在此复杂条件下的通[6]-[7]风需求。为井下输送充足的新鲜风，及时快速地排出污风，从而保证井下各作业点[8]-[9]的风流指标达到安全规程所规定的要求，为井下创造一个安全、舒适的作业环境。因此，本课题的研究具有重要的现

7、实意义。2万方数据第一章绪论1.2国内外研究现状1.2.1国外通风系统优化技术研究国外对矿井通风系统优化研究具有很长的历史，早在16世纪就出现过描述矿井通风的相关文字，并出现了第一部有关采矿的著作《矿冶全书》；十七世纪，人民为预防矿井瓦斯爆炸事故，就曾采用火炉通风；在十八世纪，英国人J.J.阿特肯训发表了《矿井通风原理》，其中就论述了风量与风压降的相互关系以及提出了通风阻力的核算公式。根据相关研究成果可知，科研人员通过对矿井通风网络分析来展开对新矿井的通风[10]系统设计、风机选型以及老矿井的通风网络的