高海拔金属矿山矿井通风系统研究

发布时间：2018-10-19 14:04

【摘要】：矿井通风是地下矿山安全生产的重要保障。在高海拔地区,由于空气的密度、含氧量等参数是随着海拔高度的增加而降低,因此,高海拔矿井的通风与平原相比增加了许多特殊的要求。本文以国家“十二五”科技支撑计划,课题名称“西藏高海拔矿山开采安全保障技术研究(课题编号：2012BAB01B04)"为背景,在查阅国内外相关文献和研究成果的基础上,采用现场实测、对比分析、理论研究、数值模拟等手段,对高海拔金属矿山矿井通风系统进行了相应的理论研究。主要研究工作如下： (1)分析了目前矿区的气候特点与变化规律,确定了矿工在高原环境的缺氧程度；系统测量了矿山现有通风系统的相关参数,指出了当前存在的问题；采用最小二乘法曲线拟合技术对测定数据进行求解,推导出扇风机的特性曲线多项式,确定了扇风机的高原降效比率；通过气压计法测定了通风阻力,对矿井通风的难易程度进行了评价；计算出自然风压在全年、冬季和夏季一天之中的变化情况,明确了自然风压对矿井通风的影响；基于以上分析,提出了高原矿井整个通风系统的构建原则。 (2)针对高原井下作业环境的低压缺氧问题,测试了矿工由平原到达海拔4000m处不同时期的各项基础生理指标,采用SPSS软件分析了矿工的高原习服适应状态；通过对人体耐力生理指标的研究,建立了海拔高度、血氧饱和度与劳动负荷的相应公式；研究表明,矿工在经过习服适应之后可相应地减轻缺氧的程度,并以此确定了井下增压补氧的目标系数,可为改善井下低压缺氧的作业环境提供参考。 (3)为了缓解高原矿山井下作业时矿工的缺氧状况、提高劳动生产率,从理论上分析了采场局部增压的必要性和可行性,建立了采场局部增压试验模型,经过单因素试验和正交试验,研究了风机风压、正面阻力和风机风量对增压区内各分支平均压力、风量和风速影响的显著程度,并通过回归分析得到了采场局部增压效果的量化表述。 (4)全面分析了矿山建设规模、开拓系统和采矿方法,将整个通风系统工程划分为三个相对独立的通风单元；并从系统方案、通风方式、采场进路通风等方面进行了深入研究,分析了控制型分风网络的优化调控技术,提出了一切以工作面为服务核心,采用“以压为主,抽压结合的多级机站调控+单元式通风+局部增压”的组合调控方式,完成了高海拔地区大型地下金属矿山矿井通风系统的构建方案；并同时计算出整个通风系统理论需风量。 (5)基于系统构建方案和通风网络的优化调节,确定了矿井通风系统稳定性分析的关键分支,应用VENTSIM软件进行了大量模拟解算,量化分析了系统风流在进风段、用风段和回风段的分支风阻变化对关键分支的影响,并提出了相应对策。综合以上研究成果,按照给定的可调节点及调节措施,进行了全系统优化调节和通风网络模拟效果分析, 研究紧密结合高海拔矿山的生产实际,为西藏甲玛多金属矿的通风系统建设提供了有力的技术支持。
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【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD724

【参考文献】