金属矿山通风系统优化及深井制冷系统经济性分析
发布时间：2021-07-06 09:25
黄金生产对经济发展具有重要意义,近年来各国对黄金的需求量不断提高,随着浅层黄金资源开采殆尽,深井采矿技术越来越受到人们关注。随着矿山开采深度的增加,地压增大、岩温增高,矿山提升、排水、支护、通风等方面面临的技术困难也随之增大。其中,热害问题是制约深井开采的关键,其直接影响矿井生产效率和人员设备安全。本文以对山东某金矿的实地调研与测试为基础,首先对矿井开采的最小单位独头采场内空气的流动与降温特性进行模拟分析,提出并验证了新的评价标准:PMV（Predicted Mean Vote,预测平均评价）、PPD（Predicted Percentage Dissatisfied,预计不满意百分率）和空气龄在独头采场环境评价中的作用,并以此为基础研究了充填回风井、风管截面大小以及双风管通风结构的通风效果。其次,简化并建立了多独头采场串联通风模型,通过数值模拟的方法对实际采用的无充填回风井通风模式和充填回风井单独回风模式进行流动和降温特性的比较研究,根据研究结果提出充填回风井辅助回风模式并应用矿用空气幕对其进行通风效果优化。最后,纯通风模式下深井新风温度会出现高于环境设定温度的情况,导致通风无法达到...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２国内典型矿山开采深度??从图１．１、图１．２『４冲可以看出，世界釆矿大国南非最大开采深度达到４０００??
第１章绪论??聚于同一条分巷（中段巷或专用回风巷）后排至总回风井，最后在风机作用下排??至地面。??地面?通Ｉ，井?斜＾道???中段?ｒ—一－—－－—Ｉ??Ｎｔ?二丨＝：ｌｉ?ｔ｜??？?＊?？丨?＿?＿??？?／?—？？?｜??Ｉ?－??－？ｒｍｉ．?－?－?ｎｒＴ－Ｌ?Ｔｒｔ?????１??回风蛸二Ｉ?二?Ｉ??＼?，?一－?—／?．—?回风井??Ｉ?二?分酸??ＩＩ??＞中段巷??图１．３金属矿山井下结构与通风模型??工作面指采场开采工作的最前沿，是井下人员集中工作的地方，也是深井中??需要控制环境参数的重要区域，目前对工作面通风的研宄多集中在采煤工作面通??风方式和独头掘进工作面通风方式上。煤矿和金属矿山工作面的开采结构不同，??煤矿的开采多采用回采的方式，其工作面通风方式不是本文的研宄内容。金属矿??山的开采则多是独头采场的开采方式，其工作面开采模型与独头掘进工作面相对??应，只是独头采场模型的开采深度往往比独头掘进工作面模型要短。??独头掘进工作面通风一般采用局部风机驱动的通风方式，局部通风方法一般??又可分为压入式通风、抽出式通风和混合式通风。压入式通风是指通过设置在掘??进巷道外的局部风机将主风道中的气流沿风筒引入工作面，之后在自然风压的作??用下流出掘进巷道。压入式通风可以使用柔性风筒，风筒出口空气射流有效射程??大，工作面风速大有利于工作人员的热舒适性且更容易排出污风。但缺点是自然??风压的作用使得所排出的污风在巷道中随风流扩散蔓延，降低了除工作面外其他??区域的空气品质。采用压入式通风时，吸风口应设在上风侧。??５??
山东大学硕士学位论文??Ｉ?Ｉ???？４??４??＜???８?Ｉ?＼压入式风机??图１．４压入式通风示意图??抽出式通风是指利用局部风机经风筒抽出掘进工作面气流的通风方式。与压??入式通风相比，抽出式通风工作面产生的粉尘不易向其它巷道扩散，排出速度快。??缺点是风流由风筒末端吸入，有效吸程小，且局部风机设置在掘进巷道的乏风中，??通过局部风机风流不够清洁导致风机安全性能较差。另外，抽出式通风不能使用??柔性风筒而必须使用硬质风筒，导致通风成本升高且适应性较差。釆用抽出式通??风时，排风口应设在下风侧。??｜＾抽出式风机??１?Ｆｉ?Ｉ??Ｉ?｜??图１．５抽出式通风示意图??混合式通风是同时使用压入式风机和抽出式风机的通风方式，通过调整通风??参数它可以兼有压入式通风和抽出式通风的优点，但缺点是通风设备较多，通风??成本高，占据空间大且管理比较困难。混合式通风中最常用的是长压短抽式混合??通风，相关研究［２２］表明，该通风方式具有更好的控尘特性。并且长压短抽式通风??可结合气幕防尘技术形成附壁旋流通风＾２５』，进一步提高粉尘控制效果。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Implementing a DIKW model on a deep mine cooling system[J]. Jan Gabriel Pretorius,Marc John Mathews,Philip Maré,Marius Kleingeld,Johann van Rensburg. International Journal of Mining Science and Technology. 2019(02)
[2]深部固体资源开采评述与探索[J]. 李夕兵,周健,王少锋,刘冰. 中国有色金属学报. 2017(06)
[3]黄金矿山深部热害问题分析与控制[J]. 李书强,马明辉,李玥霄,张旭. 采矿技术. 2017(02)
[4]浅析我国黄金矿山下向胶结充填采矿法的技术进步[J]. 张世泽,单立海,刘锦州. 世界有色金属. 2016(21)
[5]综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究[J]. 张大明,马云东,罗根华. 安全与环境学报. 2016(04)
[6]新城金矿深部热环境分析及围岩温度测试[J]. 刘凯,朱兆文,朱万成,刘洪磊,侯晨. 金属矿山. 2016(06)
[7]地下黄金矿山复杂难采二步资源大规模采矿技术[J]. 杨刚,尹晓灿. 世界有色金属. 2016(06)
[8]矿井空气幕隔断巷道风流影响因素分析及实验[J]. 蒋仲安,罗晔,牛伟. 采矿与安全工程学报. 2013(01)
[9]掘进巷道热环境与通风效率数值模拟研究[J]. 向立平,王汉青. 安全与环境学报. 2012(01)
[10]循环型矿用空气幕出口风速对隔断风流效果影响的数值模拟[J]. 赵玲,蒋仲安. 矿业安全与环保. 2011(04)
硕士论文
[1]二道沟金矿深井开采可控循环通风系统研究[D]. 严鹏.中南大学 2013
本文编号：3267982
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２国内典型矿山开采深度??从图１．１、图１．２『４冲可以看出，世界釆矿大国南非最大开采深度达到４０００??
第１章绪论??聚于同一条分巷（中段巷或专用回风巷）后排至总回风井，最后在风机作用下排??至地面。??地面?通Ｉ，井?斜＾道???中段?ｒ—一－—－－—Ｉ??Ｎｔ?二丨＝：ｌｉ?ｔ｜??？?＊?？丨?＿?＿??？?／?—？？?｜??Ｉ?－??－？ｒｍｉ．?－?－?ｎｒＴ－Ｌ?Ｔｒｔ?????１??回风蛸二Ｉ?二?Ｉ??＼?，?一－?—／?．—?回风井??Ｉ?二?分酸??ＩＩ??＞中段巷??图１．３金属矿山井下结构与通风模型??工作面指采场开采工作的最前沿，是井下人员集中工作的地方，也是深井中??需要控制环境参数的重要区域，目前对工作面通风的研宄多集中在采煤工作面通??风方式和独头掘进工作面通风方式上。煤矿和金属矿山工作面的开采结构不同，??煤矿的开采多采用回采的方式，其工作面通风方式不是本文的研宄内容。金属矿??山的开采则多是独头采场的开采方式，其工作面开采模型与独头掘进工作面相对??应，只是独头采场模型的开采深度往往比独头掘进工作面模型要短。??独头掘进工作面通风一般采用局部风机驱动的通风方式，局部通风方法一般??又可分为压入式通风、抽出式通风和混合式通风。压入式通风是指通过设置在掘??进巷道外的局部风机将主风道中的气流沿风筒引入工作面，之后在自然风压的作??用下流出掘进巷道。压入式通风可以使用柔性风筒，风筒出口空气射流有效射程??大，工作面风速大有利于工作人员的热舒适性且更容易排出污风。但缺点是自然??风压的作用使得所排出的污风在巷道中随风流扩散蔓延，降低了除工作面外其他??区域的空气品质。采用压入式通风时，吸风口应设在上风侧。??５??
山东大学硕士学位论文??Ｉ?Ｉ???？４??４??＜???８?Ｉ?＼压入式风机??图１．４压入式通风示意图??抽出式通风是指利用局部风机经风筒抽出掘进工作面气流的通风方式。与压??入式通风相比，抽出式通风工作面产生的粉尘不易向其它巷道扩散，排出速度快。??缺点是风流由风筒末端吸入，有效吸程小，且局部风机设置在掘进巷道的乏风中，??通过局部风机风流不够清洁导致风机安全性能较差。另外，抽出式通风不能使用??柔性风筒而必须使用硬质风筒，导致通风成本升高且适应性较差。釆用抽出式通??风时，排风口应设在下风侧。??｜＾抽出式风机??１?Ｆｉ?Ｉ??Ｉ?｜??图１．５抽出式通风示意图??混合式通风是同时使用压入式风机和抽出式风机的通风方式，通过调整通风??参数它可以兼有压入式通风和抽出式通风的优点，但缺点是通风设备较多，通风??成本高，占据空间大且管理比较困难。混合式通风中最常用的是长压短抽式混合??通风，相关研究［２２］表明，该通风方式具有更好的控尘特性。并且长压短抽式通风??可结合气幕防尘技术形成附壁旋流通风＾２５』，进一步提高粉尘控制效果。??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Implementing a DIKW model on a deep mine cooling system[J]. Jan Gabriel Pretorius,Marc John Mathews,Philip Maré,Marius Kleingeld,Johann van Rensburg. International Journal of Mining Science and Technology. 2019(02)
[2]深部固体资源开采评述与探索[J]. 李夕兵,周健,王少锋,刘冰. 中国有色金属学报. 2017(06)
[3]黄金矿山深部热害问题分析与控制[J]. 李书强,马明辉,李玥霄,张旭. 采矿技术. 2017(02)
[4]浅析我国黄金矿山下向胶结充填采矿法的技术进步[J]. 张世泽,单立海,刘锦州. 世界有色金属. 2016(21)
[5]综掘工作面压入式风筒出口有效距离研究[J]. 张大明,马云东,罗根华. 安全与环境学报. 2016(04)
[6]新城金矿深部热环境分析及围岩温度测试[J]. 刘凯,朱兆文,朱万成,刘洪磊,侯晨. 金属矿山. 2016(06)
[7]地下黄金矿山复杂难采二步资源大规模采矿技术[J]. 杨刚,尹晓灿. 世界有色金属. 2016(06)
[8]矿井空气幕隔断巷道风流影响因素分析及实验[J]. 蒋仲安,罗晔,牛伟. 采矿与安全工程学报. 2013(01)
[9]掘进巷道热环境与通风效率数值模拟研究[J]. 向立平,王汉青. 安全与环境学报. 2012(01)
[10]循环型矿用空气幕出口风速对隔断风流效果影响的数值模拟[J]. 赵玲,蒋仲安. 矿业安全与环保. 2011(04)
硕士论文
[1]二道沟金矿深井开采可控循环通风系统研究[D]. 严鹏.中南大学 2013
本文编号：3267982
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