一种地下矿山通风系统及风量分配方法技术方案

本发明专利技术提供一种地下矿山通风系统及风量分配方法，解决地下矿山多中段同时采矿通风问题。本发明专利技术构建的一种矿井通风系统，以盘区作为最小通风单元；利用专用回风平巷作为盘区回风平巷，利用不担负主要功能的平巷作为盘区主进风平巷，盘区回风平巷通过盘区回风斜巷与各采矿分段平巷连通；在盘区进风平巷内设置有风流净化装置和降温热交换装置，净化降温处理入风风流；形成具有隔离污浊空气与新鲜空气功能的矿井通风系统。在所构建的通风系统中，本发明专利技术提出两种盘区风量分配方法。方法一：通过控制各盘区内回风斜巷的断面尺寸，平衡各盘区风量；方法二：通过在回风斜巷与回风平巷联系的盘区回风石门内设置智能调节风窗，调节各盘区通风量。

A ventilation system and air distribution method for underground mine

【技术实现步骤摘要】
一种地下矿山通风系统及风量分配方法
本专利技术涉及一种地下矿山通风系统及风量分配方法，尤其一种地下矿山的隔离式盘区通风系统及风量分配方法，属于采矿

技术介绍
金属、非金属地下矿山的井下需风工作面呈现“点多、面广”的特征，特别是有色金属地下矿山的同时采矿中段越来越多，有的多达十几个中段同时采矿通风。在传统通风工艺方法中，多中段同时回采通风往往带来新鲜风与污风串联问题(矿井通风安全问题)，即当上、下中段同为生产中段时，下部中段采矿作业产生的污浊空气进入上部中段生产平巷、污染上部中段的新鲜风流，出现井巷内粉尘浓度大、有毒有害气体长时间滞留井下，威胁矿工生命安全。多中段同时采矿通风的通风安全问题是对传统通风工艺方法的挑战。传统通风工艺方法以中段作为分风单元，中段长度少则几百米、多则上千米，回风风路长、井下通风排烟时间久；中段进风利用本中段运输平巷，中段回风利用上部废弃中段运输平巷，使用通风构筑物如风门、密闭墙隔离污浊空气与新鲜空气，矿井通风管理工作繁重；中段内各采场自然分配风量严重不均衡，当采场内使用通风局扇强制通风时，又引起相邻采场风流反向、污风循环等一系列问题。在传统矿井通风系统中，为应对多中段同时采矿通风问题，使矿井通风满足安全生产要求，矿山安全管理一般采取：一、减少井下各中段同时通风采场数量，同时通风采场布置呈“台阶”状、采用后退式回采，避免上下相邻采场同时回采通风，极大限制了井下回采计划和采场排产。二、加强通风监测，延长井下通风时间、降低井下空气中有毒有害气体及粉尘含量，导致回采作业时间被挤占、降低了单个采场的回采时间和生产能力。三、采用风门隔离新鲜风与污风，在中段平巷内设置新鲜风与污风的隔离风门，该风门要随中段端部回采采场更替频繁移动设置，造成了通风管理工作困难、繁重。四、间隔布置生产中段，即同时采矿中段在垂向上间隔布置、使每个中段处于单中段采矿通风状态，导致井下开拓井巷工程量增加、开拓投资增大、采矿准备时间延长。此外，对于深井地下矿山为应对高井温问题需要设置井下降温热交换装置和空气净化装置，传统通风工艺方法的新鲜空气由中段运输平巷进入采场，在中段运输巷道内设置降温热交换装置和空气净化装置严重影响井下中段运输作业，同时中段运输作业也破坏了降温及空气净化系统的密闭性，造成冷量损失、空气净化效果不佳。本专利技术中，多中段同时通风采矿是指大于等于2个中段同时通风采矿。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种地下矿山通风系统及风量分配方法，以解决地下矿山多中段同时生产通风问题。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种地下矿山通风系统，用于N个中段的同时生产通风，每个中段划分为H个盘区，各盘区内设有生产分段平巷，其中，N、H均为不小于2的正整数；包括进风井和回风井，各中段的顶部设有与进风井连通的主进风平巷，同一中段的各盘区内分别设有与该中段顶部的主进风平巷连通的斜坡道；各中段的下方设有回风平巷，各斜坡道与其所在盘区内的生产分段平巷连通，各盘区的两端分别设有与该盘区的生产分段平巷连通回风斜巷，所述回风斜巷与所述回风平巷连通，所述回风平巷与回风井连通；同一中段内，各相邻盘区的同一水平的生产分段平巷互不连通。可选地，利用专用回风平巷作为盘区回风平巷，利用不担负主运输功能的平巷作为盘区的主进风平巷，回风平巷通过回风斜巷与各生产分段平巷连通；可选地，在回风斜巷与回风平巷联系的盘区回风石门内设置智能调节风窗，调配盘区通风量；可选地，在回风斜巷与非生产分段平巷联系的盘区回风石门内设置密闭墙或风门，避免通过非生产分段平巷漏风；可选地，在主进风平巷内设置有风流净化装置和降温热交换装置，净化或降温处理入风风流。本专利技术的地下矿山通风系统，以盘区作为最小分风单元(通风单元)，盘区内包含若干个采场(需风工作面)；通过主进风平巷、斜坡道、回风斜巷、回风平巷的合理设置，形成各盘区相互独立(上下相邻、左右相邻的各盘区均相互独立)，各盘区通风量可智能调节控制、盘区内风路自然分配新鲜风给各采场需风工作面，入风风流可净化降温处理的、具有限制污浊空气与新鲜空气串联功能的隔离式通风系统。进一步地，同一中段内，各相邻盘区的同一水平的生产分段平巷通过风门隔断。进一步地，回风井井口处安装有主扇风机。进一步地，所述盘区的高度为中段高度，盘区的宽度为矿体宽度，盘区长度为L＝n1NpLa，其中：La为采场沿矿体走向的长度(单位：m)；n1为正整数；NP为运输设备有效覆盖的采场个数；可选地，所述运输设备包括铲运机、运矿卡车；式中，Lm为运输设备的经济合理运输距离(单位：m)；Lj为沿走向运输平巷与采场的间距(单位：m)；Lc为采场垂直矿体走向的长度(单位：m)。进一步地，所述采场分布于生产分段平巷附近，并与生产分段平巷连通，具体可参考现有地下采矿技术采场分布情况。进一步地，将N个中段由上至下依次记为第1中段、第2中段、……、第N-1中段和第N中段；第M中段顶部的主进风平巷位于第M-1中段内；第M-1中段的盘区的回风平巷位于第M中段内，其中，M为不小于2且不大于N的正整数。进一步地，所述回风斜巷与回风平巷之间通过盘区回风石门连通，所述盘区回风石门内设有智能调节风窗。可选地，盘区内设有与斜坡道连通的运输巷道。优选地，各盘区内，斜坡道设置在相应盘区的中央位置。可选地，作为盘区中央进风道的斜坡道可利用盘区管道井、通风人行天井等代替；盘区两端回风斜巷可以利用管道井、泄水井等兼做，盘区上部的主进风平巷可以利用不担负主运输功能的平巷兼做，盘区下方的回风平巷是可将下部中段采矿平巷选择作为专用回风平巷。本专利技术中，根据采矿工艺时空特征，即采矿巷道在时间上使用的先后顺序和井巷工程在空间上布置形式，选取采矿工艺要求最晚使用的、距离生产分段平巷较近的采矿平巷，提前将其掘进完成形成专用回风平巷。进一步地，对于回风平巷的选择：1)优选对下部中段回采不影响或影响时间短、影响时间滞后的采矿平巷；2)选择下部中段生产后期使用的采矿平巷，使本中段和下中段同时进行采矿作业或同时作业时间较长；3)选择距离本段平巷距离较近的采矿平巷，减少回风斜巷(回风上山)的井巷工程量。可选地，对于进风平巷，根据采矿工艺时空特征及地质环境，选取采矿过程中最早完成采矿作业的、不担负主要生产功能和任务的、没有有毒气体挥发、没有地下涌热水地段的、距离生产分段平巷较近的平巷，优先选择已通风冷却1年以上的平巷。进一步地，对于主进风平巷的选择：1)优先选用没有采矿作业、不担负生产功能任务的废弃平巷，或者选用中段最早完成采矿作业的平巷，避免或减少采矿作业和其它功能任务影响主进风平巷内的新鲜风流的风质；2)优选已经通风冷却1年以上的平巷；3)选择的主进风平巷应避开有毒气体挥发、地下涌热水等对新鲜风风质有影响的地段。可选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下矿山通风系统，用于N个中段的同时采矿通风，每个中段划分为H个盘区，各盘区内设有生产采矿平巷(4)，其中，N、H均是不小于2的正整数；包括进风井(7)和回风井(8)，其特征在于，各中段的顶部设有与进风井(7)连通的主进风平巷(3)，同一中段的各盘区内分别设有与该中段顶部的主进风平巷(3)连通的斜坡道(5)；各中段的下方设有回风平巷(2)，各斜坡道(5)与其所在盘区内的生产分段平巷(4)连通，各盘区的两端分别设有与该盘区的生产分段平巷(4)连通的回风斜巷(6)，所述回风斜巷(6)与所述回风平巷(2)连通，所述回风平巷(2)与回风井(8)连通；同一中段内，各相邻盘区的同一水平的生产分段平巷(4)互不连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种地下矿山通风系统，用于N个中段的同时采矿通风，每个中段划分为H个盘区，各盘区内设有生产采矿平巷(4)，其中，N、H均是不小于2的正整数；包括进风井(7)和回风井(8)，其特征在于，各中段的顶部设有与进风井(7)连通的主进风平巷(3)，同一中段的各盘区内分别设有与该中段顶部的主进风平巷(3)连通的斜坡道(5)；各中段的下方设有回风平巷(2)，各斜坡道(5)与其所在盘区内的生产分段平巷(4)连通，各盘区的两端分别设有与该盘区的生产分段平巷(4)连通的回风斜巷(6)，所述回风斜巷(6)与所述回风平巷(2)连通，所述回风平巷(2)与回风井(8)连通；同一中段内，各相邻盘区的同一水平的生产分段平巷(4)互不连通。


2.根据权利要求1所述的地下矿山通风系统，其特征在于，所述盘区的高度为中段高度，盘区的宽度为矿体宽度，盘区长度为L＝n1NpLa，
其中：
La为采场沿矿体走向的长度；
n1为正整数；
NP为运输设备有效覆盖的采场个数；



式中，
Lm为运输设备的经济合理运输距离；
Lj为沿走向运输平巷与采场的间距；
Lc为采场垂直矿体走向的长度。


3.根据权利要求1所述的地下矿山通风系统，其特征在于，将N个中段由上至下依次记为第1中段、第2中段、……、第N-1中段和第N中段；第M中段顶部的主进风平巷(3)位于第M-1中段内；第M-1中段的盘区的回风平巷(2)位于第M中段内，其中，M是不小于2且不大于N的正整数。


4.根据权利要求1所述的地下矿山通风系统，其特征在于，所述回风斜巷(6)与回风平巷(2)之间通过盘区回风石门(14)连通，所述盘区回风石门(14)内设有智能调节风窗(12)。


5.根据权利要求1所述的地下矿山通风系统，其特征在于，所述进风井(7)与主进风平巷(3)连通的，所述主进风平巷(3)内设有空气净化装置和降温热交换装置。


6.一种地下矿山的风量分配方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘代威，畅文生，
申请(专利权)人：长沙有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43