深溜井卸礦高壓氣流粉塵治理技術(shù)研究

劉偉強(qiáng) 姚銀佩 王志 李印洪 譚浪浪

摘 要：地下礦山礦石一般采用中段卸礦，經(jīng)主溜井匯集后集中提升至地表。隨著礦山開(kāi)采的延伸，多中段溜井卸礦作業(yè)時(shí)，礦石極速下落形成沖擊氣流并帶有粉塵，由下部中段的支岔溜井噴出，嚴(yán)重影響了下部中段的作業(yè)環(huán)境。文章分析了深溜井放礦高壓氣流的原理及影響因素，總結(jié)了礦山對(duì)沖擊氣流粉塵治理的三種綜合措施。

關(guān)鍵詞：溜井卸礦；高壓氣流；粉塵；綜合治理

前言

礦山井下礦石運(yùn)輸一般采用多中段分別卸礦，經(jīng)主溜井匯集后集中提升至地表。溜井卸礦作業(yè)時(shí)，松散的礦石在井筒內(nèi)極速下落，致使井筒內(nèi)下部空氣急劇壓縮，形成高壓氣流，由下部中段的支岔溜井沖出，甚至形成暴風(fēng)。氣流含有大量的粉塵，嚴(yán)重污染了卸礦后巷，并且部分污風(fēng)可能擴(kuò)散進(jìn)入生產(chǎn)巷道影響礦山生產(chǎn)。近些年來(lái)，俄羅斯上茲吉特礦、加拿大Panel礦、云錫馬拉格礦、紅透山銅礦、凡口鉛鋅礦、安慶銅礦等國(guó)內(nèi)外礦山開(kāi)展了深溜井放礦粉塵治理研究[1]，取得了一些成效。

礦山一般采用密閉封堵下部支岔溜井的方法，將粉塵密閉在井筒內(nèi)，阻止風(fēng)流的溢出，再配合噴水降塵的方式。還有一些礦山，將卸礦時(shí)各支岔溜井沖出的高壓氣流用風(fēng)機(jī)排入回風(fēng)巷道，或凈化合格后送入風(fēng)源井巷。但這些方法對(duì)于深井多中段開(kāi)采的礦山來(lái)說(shuō)，主溜井卸礦高差大，產(chǎn)生的沖擊氣壓大，溜井中段支岔多，封堵工作多，且影響中間中段的生產(chǎn)工作，增加了通風(fēng)系統(tǒng)壓力，且除塵效果差。研究深溜井沖擊氣流產(chǎn)生規(guī)律，優(yōu)化和改造溜井防塵工藝是改善井下作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)礦山安全、環(huán)保生產(chǎn)的需要。

1 深溜井沖擊氣流產(chǎn)生原理

礦山采用溜井轉(zhuǎn)運(yùn)礦石，轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備將礦石卸入溜井時(shí)，受到井筒壁的制約，礦石在下落過(guò)程中將壓縮礦石下部井筒內(nèi)的空氣，形成類(lèi)似于活塞推動(dòng)進(jìn)程，礦石利用自身的重力對(duì)下部空氣的做功，壓縮空氣具有了動(dòng)壓，形成高壓風(fēng)流，下落的破碎礦石含有大量的粉塵，氣流會(huì)帶著粉塵由下部支岔溜井沖出，進(jìn)入卸礦硐室，然后擴(kuò)散開(kāi)來(lái)。隨著礦山開(kāi)采深度的增加，礦山主溜井高差甚至超過(guò)三四百米，若無(wú)防護(hù)措施，主溜井井筒內(nèi)空氣急劇被壓縮，產(chǎn)生的高壓氣流，包含著粉塵順著支叉溜井像暴風(fēng)一樣沖出，造成卸礦硐室附近區(qū)域嚴(yán)重污染，甚至沿著礦石運(yùn)輸巷道進(jìn)入入風(fēng)源井巷或者采場(chǎng)作業(yè)面，造成新鮮風(fēng)流污染，因此，溜井卸礦粉塵成為了井下塵源之一[2]。

2 深溜井高壓氣流粉塵的影響因素

深溜井卸礦時(shí)產(chǎn)生的高壓氣流沖擊粉塵受礦石性質(zhì)、卸礦方式、卸礦量和卸礦高度的影響，對(duì)于一個(gè)礦山來(lái)說(shuō)，礦石性質(zhì)和卸礦方式基本相同，則卸礦量和卸礦高度的溜井沖擊粉塵的主要影響因素[3]，對(duì)其分析如下。

2.1 卸礦量對(duì)高壓氣流的影響

沖擊氣壓隨單次卸礦量的增大而增大，單次卸礦量越大，礦石對(duì)溜井井筒的封堵效果越好，礦山下落形成的沖擊氣壓越明顯，帶出的沖擊粉塵越多。

單次卸礦量取決于礦山采用的搬運(yùn)設(shè)備，如礦車(chē)、鏟運(yùn)機(jī)、卡車(chē)等，采用大型卸裝設(shè)備一般會(huì)形成較高的沖擊氣流。

2.2 卸礦高度對(duì)高壓氣流的影響

沖擊氣流隨卸礦高度增大而增大，卸礦高度增加，礦石在井筒內(nèi)下落行程增加，帶起的風(fēng)速越大，激起風(fēng)塵量越大。

深溜井設(shè)計(jì)時(shí)一般按中段劃分，各中段設(shè)有支岔溜井，為中段卸礦的需要，所以礦山中段設(shè)置越高，支叉溜井卸礦高度越高，形成越高的沖擊氣流。

3 除塵綜合治理措施

3.1 密閉封堵，抽風(fēng)排塵

上部中段卸礦時(shí)，下部各中段的支岔溜井井口的沖出風(fēng)塵問(wèn)題，可密閉井口和石門(mén)方向，在另一側(cè)抽出式排塵，即可在支岔溜井口設(shè)置自動(dòng)密閉裝置，礦車(chē)進(jìn)入卸礦時(shí)，打開(kāi)溜井口，其他時(shí)間為關(guān)閉狀態(tài)，并在與主石門(mén)巷道的交匯處安裝一電動(dòng)風(fēng)門(mén)，礦車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)開(kāi)啟，其他時(shí)間為關(guān)閉狀態(tài)，隔斷高壓氣流風(fēng)塵污染風(fēng)源風(fēng)質(zhì)，同時(shí)卸礦巷另一側(cè)設(shè)置風(fēng)機(jī)，將污風(fēng)壓入回風(fēng)巷[4]。

3.2 細(xì)霧噴灑降塵

為達(dá)到良好的降塵除塵效果，減少污風(fēng)的形成，及污風(fēng)污染范圍，在溜井口和石門(mén)方向設(shè)計(jì)噴霧裝置，可沿巷道壁一周內(nèi)設(shè)置噴頭，形成水霧，形成隔斷，在這里形成飽和水霧區(qū)，有效的捕集到高壓氣流帶出的粉塵，污風(fēng)在此得到凈化，可減少二次污染。

3.3 卸壓井分風(fēng)降壓

考慮礦巖穩(wěn)固性和工程費(fèi)用，在主溜井一側(cè)約6～10m處開(kāi)鑿一條與之平行的卸壓井，根據(jù)中段高度的不同在每隔15-20m，施工水平聯(lián)絡(luò)巷與主溜井貫通。礦石在溜井內(nèi)下落時(shí)，礦石上部為負(fù)壓，礦石下部為正壓，通過(guò)平行的卸壓井和聯(lián)絡(luò)巷使正負(fù)壓力區(qū)貫通，可實(shí)現(xiàn)溜井封閉區(qū)域內(nèi)空氣循環(huán)，對(duì)正壓力區(qū)卸壓，大大降低沖擊氣流的危害[5]。

在卸壓井上部將沖擊氣流集中抽出，并采用多級(jí)凈化措施，如大空間自然沉降、濕式噴淋除塵、干霧降塵、碳式吸附等方式，使風(fēng)流達(dá)到風(fēng)源風(fēng)質(zhì)要求，可作為新鮮風(fēng)流進(jìn)入工作面使用，既達(dá)到了溜井高壓氣流粉塵治理的目的，又增加了礦山通風(fēng)的有效風(fēng)量。

卸壓井分風(fēng)降壓，結(jié)合風(fēng)流凈化措施，在很多礦山得到應(yīng)用， 值得注意的是循環(huán)風(fēng)的利用要保證凈化質(zhì)量，氣流中的有毒有害氣體和粉塵都要達(dá)到要求，實(shí)踐證明，此方案是處理高溜井卸礦高壓氣流粉塵比較有效的方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著礦山開(kāi)采深度的增加，礦山主溜井卸礦高度增大，針對(duì)也隨之產(chǎn)生高壓氣流粉塵問(wèn)題，文章分析了深溜井放礦高壓氣流的原理及影響因素，總結(jié)了礦山對(duì)沖擊氣流粉塵治理的行之有效的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]李政.坑下礦山高溜井漏風(fēng)及粉塵污染控制技術(shù)研究[J].有色金屬（礦山部分），2006，58（5）：42-45.

[2]楊凱，呂淑然.銅興公司卸礦溜井沖擊性粉塵治理研究[J].有色金屬（礦山部分），2013，65（2）：68-70.

[3]吳國(guó)珉，劉金明，吳超.溜井放礦沖擊氣流的分析與污染控制措施[J].采礦技術(shù)，2007，7（4）：40-41+43.

[4]趙鵬.云錫溜井防塵措施研究[J].工業(yè)安全與防塵，1989（3）：1-3.

[5]石長(zhǎng)巖.紅透山銅礦卸礦溜井系統(tǒng)防塵工藝技術(shù)綜述[J].有色礦冶，2005，21（5）：10-12.

作者簡(jiǎn)介：劉偉強(qiáng)（1963-），男，高級(jí)工程師，主要從事礦山安全和通風(fēng)技術(shù)的研究工作。