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南温河钨矿井下区域受控循环通风技术应用的安全保障研究

文档作者: 李锦峰 谢贤平 郭宁        文档来源: 1.昆明理工大学国土资源工程学院 2.云南金诚信力合矿山工程设计院有限公司
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第28卷第6期 2012年12月 有色矿冶 NoN —FERR0US M G AND M ETALLURGY Vo1_28.№ 6 December 2012 文章编号:1007—967X(2012)06—0014—05 南温河钨矿井下区域受控循环通风技术应用的安全保障研究 李锦峰 ,谢贤平 ,郭 宁 (1.昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;2.云南金诚信力合矿山工程设计院有限公司,昆明650217) 摘要:受控循环通风技术安全高效运行的前提和基础是能够对系统内各个参数进行有效的监测 监控,从而确保循环区的安全运行,进而有效扼制循环区事故的发生。南温河钨矿一采选 厂1 232 m中段针对矿山目前出现的通风问题,提出应用受控循环通风新技术来解决这些 问题的构想,为了确保该技术的安全、高效运行,本文就循环系统中需要进行监测监控的 目标参数提出了要求,并根据南温河钨矿循环系统的特殊性,增加了一些监控参数,弥补 了《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范》中对使用柴油设备时井下有毒有害气体 n 监测监控的空缺。 关键词:受控循环通风技术;无轨运输;监测监控;安全 中图分类号:TD72 文献标识码:A 0 前言 受控循环通风技术是二十世纪六、七十年代在 英国兴起的一项通风新技术,旨在通过合理利用净 化后的污风,提高作业面的有效风量率,改善井下作 业面环境条件。大量研究表明,矿井通风能耗与矿 井入风量的立方成正比¨J。对于一定的通风网络, 风量增加一倍,能耗就可增加八倍。所以该技术的 应用,可以有效减少矿井人风量,减少矿井通风能 耗,提高矿山经济效益。云南文山麻栗坡紫金钨业 集团有限公司南温河钨矿针对矿山目前第一采选厂 1 232 m中段南翼现有的通风能力不足、采空区漏 风、局扇布局混乱等问题,提出利用经过人为的、有 意识的监测、控制的循环风来解决井下通风问题的 构想。 对循环风进行监测监控是应用该项技术的前提 和基础保障,本文结合国务院2010年7月19日《关 于进一步加强企业安全生产工作的通知》国发 [2010]23号、《国家安全监管总局关于印发金属非 金属地下矿山安全避险“六大系统”安装使用和监 督检查暂行规定的通知》安监总管[2010]168号、 《国家安全监管总局关于切实加强金属非金属地下 矿山安全避险“六大系统”建设的通知》安监总管 [2011]108号和国家安全生产监督管理总局2011 年9月1日实施的《金属非金属地下矿山监测监控 系统建设规范(AQ2031—2011)》等文件的学习,就 南温河钨矿循环风监控系统的特殊性,指出了矿山 监控的目标和方向,以期为矿山实践该项技术提供 参考。 1 循环风引起的安全问题及控制措施 1.1 循环风系统引起的安全问题 (1)风机突然停止 当循环风机出现故障突然停止时,循环区域内 的有毒有害气体浓度会陡增,这增加了区域作业的 危险性,可能会引发中毒、爆炸等事故;同时,当主扇 突然停止时,导致新鲜风流供给不足,也可能引发相 应的安全问题。 (2)循环区火灾 当循环工作面或回风巷发生火灾时,火灾会产 生大量的CO、烟雾等,这些气体会随循环风进入工 作面进风巷,造成事故的恶化或二次事故的发生。 (3)循环风机的噪声 循环风机的运行过程中,如不加以控制风机噪 声,会对风机运行附近作业人员的健康造成影响,引 发安全问题。 (4)循环系统监测预警失效 循环区监测预警系统就像人的鼻子,它可以及 时发现系统中有毒有害气体的超标情况,为矿山决 策提供技术保障,一旦其失效,可能会引发诸多安全 问题。 收稿日期:2012—07—25 作者简介:李锦峰(1987~),男,云南曲靖人,工学硕士,安全技术及工程专业,研究方向为矿井通风。 第6期 李锦峰等:南温河钨矿井下区域受控循环通风技术应用的安全保障研究 15 1.2 循环风事故预防措施 循环通风系统运行不好会引发安全问题,这非 但不能为矿山带来效益,还可能会造成矿山经济损 失,因此,实施该项技术过程中,需在进行系统综合 分析的基础上,采取如下措施加以预防,保证系统运 行安全。 (1)确保循环风机供电系统稳定,采用双电机、 双电源供电,并严格实行风、电、有毒有害气体浓度 闭锁; (2)安装循环风机消声器; (3)应在循环通风区内建立可靠的火灾报警控 制系统; (4)应用受控循环通风时,需在系统中安设必 要的降尘装置,依据循环系统合理选择相应的装置, 确保工作区粉尘浓度符合安全规程; (5)为避免炮烟循环运行,放炮时应停止循环 风机工作; (6)无论采用何种组合形式的区域性受控循环 通风系统,均应在循环横巷中安设正反向风门,当循 环风流通过时,风门打开。循环风机停转时,风门关 闭,以防风流短路; (7)循环横巷需尽量远离用风地点。一方面有 利于粉尘自然沉降,也有利于工作面热量传递到岩 层中; (8)加强机电设备的维修,保证循环通风区内 机电设备完好; (9)应有可靠的避灾路线,一且发生事故(特 别是明火火灾)能保证矿工安全撤离循环通风区; (1O)加强受控循环通风技术实践应用前的技 术论证工作,必要的现场试验可以有助于其提前发 现问题; (1 1)监测点需严格按照设计要求进行布置安 装,监测监控设备需购买满足国家标准的,监测工作 需按照操作规范进行,确保监测工作的准确性; (12)不应过份强调受控循环通风是解决井下 风量不足、粉尘、高温等问题的唯一选择,它不能代 替常用的通风系统,而只是改善通风,一旦循环风机 关闭,主风流必须能使用风地点的空气质量合乎规 程要求 。 2 循环风安全监测监控 有效的控制井下区域受控循环通风系统,不但 不会影响主扇的运行效果,只要监控措施得当,其在 很大程度上可以减少进风量,实现矿井通风节能与 井下环境改善。随着我国井下监测监控设备的进一 步开发与研究,能对区域受控循环通风系统实施连 续监控,为该技术的实践应用创造了必要的前提条 件。 2.1 受控循环风安全监测监控系统建设的目的及 意义 2010年,国发[2010]23号文指出“煤矿、非煤 矿山要制定和实施生产技术装备标准,安装监测监 控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自 救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备, 并于3年之内完成。逾期未安装的,依法暂扣安全 生产许可证、生产许可证” ,这拉开了我国金属非 金属矿山井下监测监控系统建设的序幕,为受控循 环通风技术的广泛应用带来了技术支撑。 井下循环风的控制是指对循环系统内的各项参 数按照设计要求进行合理控制,主要表现在对循环 风流大小的控制(对循环风机的监控)、外来新风流 大小的控制以及异常情况的安全控制。对这些参数 的控制可以确保工作面O 、CO 和有毒有害物的浓 度、温度、风速满足安全生产;同时对于循环区出现 火灾等异常情况,可以利用安全控制装置进行及时 控制,避免灾害的扩散,减少矿山事故损失¨ ,因 此,只有对循环风进行合理有效监控,才能确保受控 循环通风技术使用的安全性 J。通常情况下使用 监测监控系统会为企业提高本质安全,但是如果监 控无效的话反而会为企业带来安全隐患,这就要求 监控装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速 曲 ; 监控中心能适时反映监控场所各项浓度的真实状 态,当出现浓度超限时,能够及时切断工作场所的电 源,迫使停止循环通风,必要时需要停止采掘作业活 动;要制定循环通风事故应急预案,当浓度超限和各 类异常现像出现时能够迅速做出反应,采取正确的 应对措施,使事故得要有效控制。 2.2 受控循环风安全监测监控系统建设要求 结合国家安全生产监督管理总局201 1年9月 1日实施的中华人民共和国安全生产行业标准《金 属非金属地下矿山监测监控系统建设规范(AQ2031 — 2011)》,针对受控循环通风技术应用的实际情 况,本文提出了矿山实施受控循环通风系统监测监 控系统的一些要求,当然,对于不同的矿山,要求需 做有针对性的调整。 2.2.1 对系统的要求 (1)有瓦斯威胁的金属非金属矿井必须装备矿 井安全监控系统; 16 有色矿冶 第28卷 (2)矿井安全监控系统必须24 h连续运行; (3)接人安全监控系统的各类传感器应符合 AQ6201—2006的规定,稳定性应不小于15 d; (4)矿井安全监控系统传感器的数据及状态应 传输到地面主机,针对采用受控循环通风的矿山,其 监测监控系统必须与全矿山监测监控系统能够融 合; (5)矿井必须按矿用产品安全标志证书规定的 型号选择监控系统的传感器、断电控制器等关联设 备,严禁对不同系统间的设备进行置换; (6)集团化的矿井必须实现本集团矿井安全监 控系统联网; (7)各矿安全监测数据能够上传到集团公司和 省安全监察局,矿级安全监测中心要密切管理维护 好上传通信网络,不能发生无故中断现象; (8)具有循环系统内各项参数的模拟监测,可 以实现系统内设备的开停,循环风门的开合操作; (9)系统能够对监测数据进行保存备份; (10)系统宜具有网络通信功能,以便于矿领导 及上级主管部门对监控信息的利用 。 2.2.2 对监控设备的要求 矿井安全监控设备必须工作稳定、性能可靠,严 禁由于设备在设计、制造中的隐患引起事故或危及 人身安全。用于监测监控的电缆,必须使用专用型 号,禁止与其他电缆共用,同时,一旦该电缆出现故 障,需能够通过其他方式了解循环系统的运行情况, 以便决策。 3 南温河钨矿循环通风系统监测监控 系统目标 文山麻栗坡紫金钨业集团有限公司南温河钨矿 的前身为原麻栗坡县金荣矿业有限公司南温河乡南 秧田钨矿 J。该矿第一采选厂1 232 m中段地下开 采系统采用“平硐+斜坡道”开拓方法,运输方式为 无轨运输。 3.1 南温河钨矿监控系统建设的特殊性 《金属非金属地下矿山监测监控系统建设规范 (AQ2031—2011)》对矿山井下无柴油设备运行时的 有毒有害环境监测做出了明确规定,还对监测设备 的安装布置做出了明确说明,但是,对于采用无轨运 输的矿山,在执行建设规范过程中,对有毒有害气体 的监测浓度标准出现了分歧,具体表现如下: 3.1.1 金属非金属矿山矿山安全规程 金属非金属矿山矿山安全规程(GB16423— 2006)第6.4.1.3条中说明“井下作业地点的空气 中,有害物质的接触限值应不超过GBZ 2的规 出"[9] ^匕 O 查阅中华人民共和国卫生部2007年11月1 Et 实施的中华人民共和国国家职业卫生标准《工作场 所有害因素职业接触限值第1部分:化学有害因素 (GBZ 2.1—2007)》后发现,该标准对于工作场所有 害因素职业接触限值做出了规定,对于采用柴油设 备产生的甲醛和丙烯醛在空气中的容许浓度也有规 定,如表1所示。 表1 工作场所空气中化学物质容许浓度 序号中文名— 备注 注:0EIJs——职业接触限值,指劳动者在职业活动过程中长期反复 接触,对绝大多数接触者的健康不引起有害作用的容许接触水平; PC—TwA——时间加权平均容许浓度,即以时间为权数规定的8 h 工作日、40 h工作周的平均容许接触浓度;PC—sTEL——短时间接 触容许浓度,即在遵守PC—TWA前提下容许短时间(15 min)接触 的浓度;MAC—— 最高容许浓度,工作地点、在一个工作日内、任何 时间有毒化学物质均不应超过的浓度。 3.1.2 冶金地下矿山安全规程 该规程对井下有、无柴油设备时,有毒有害气体 的浓度做出了规定:第5.1.3条“井下作业地点(无 柴油设备的矿井),有毒有害气体的浓度不得超过 表3—2的规定”。第5.1.5条“使用柴油机设备的 矿井,井下作业地点有毒有害气体的浓度,应符合表 3—2规定”¨ 。 表2 矿山井下有毒有害气体浓度表 参数 标准[(mg/m )/ppm] 备注 3.1.3 金属非金属地下矿山监测监控系统建设规 范 第6期 李锦峰等:南温河钨矿井下区域受控循环通风技术应用的安全保障研究 17 该规范对井下有毒有害气体的浓度做出了如下 规定,见表3。 表3 矿山井下有毒有害气体浓度表 参数 标准[(mg/m )/ppm] 备注 3.1.4 《矿井风流流动与控制》一书 该书为冶金工业出版社2007年出版,该书第 27页“矿内空气中有毒有害气体的允许浓度”一节 这样写道: 表4 矿内空气中有毒有害气体最大允许浓度 ” 参数 标准[(mg/m )/ppm] 备注 3.2 南温河钨矿监控系统建设目标 表5 南温河钨矿循环通风系统监测监控目标汇总表 监控对象 监控参数 监控目标 建设要求 粉尘浓度小于0.5 mg/m 无特殊要求 一氧化碳浓度 24 ppm 传感器眶顶板应不大于0.3 m 二氧化氮浓度 2.5 ppm 传感器距底板应不高于1.6 m 新鲜风流硫化氢浓度 6 ppm 传感器距底板应不高于I.6 m 进风巷道二氧化硫浓度 5.3 ppm 传感器距底板应不高于1.6 m 温度 低于28℃ 传感器距顶板应不大于0.3 m 甲醛0.44 ppm 无特殊要求 堕堕壁 : 丝££竺 堑 垦 粉尘浓度小于2 mg/m 无特殊要求 回采工作面氧气浓度 大于20% 无特殊要求 二氧化碳浓度小于0.5% 无特殊要求 基于《金属非金属地下矿山监测监控系统建设 规范))AQ2031—2011未对有柴油设备运行的矿山 有毒有害气体允许浓度做具体的要求,本文在充分 参考我国现有法规的基础上,提出矿山采用受控循 环通风技术过程中,其监测监控系统需要达到的建 设目标,此目标以《金属非金属地下矿山监测监控 系统建设规范》为基础,该规范中没有考虑的,以 《金属非金属矿山矿山安全规程》中的要求进行建 设。 析,得出的结论为:循环风安全运行的前提和基础是 对循环区进行有效的监测监控; (2)基于我国现有规程、规范、著作对于井下有 柴油设备运行时的有毒有害气体最大允许浓度的标 准不统一,造成该项技术运用过程中,对于监控参数 的设定存在分歧,本文对于标准的解读为以《金属 非金属地下矿山监测监控系统建设规范》为基础, 该规范中没有考虑的,以《金属非金属矿山矿山安 全规程》中的要求进行建设; (3)本文对南温河钨矿提出受控循环通风监测 监控系统需要达到的目标,是依托于南温河钨矿目 前已经编制完成《文山麻栗坡紫金钨业集团有限公 司南温河钨矿南秧田矿区井下监测监控系统、井下 人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水 施救系统和紧急避险系统设计研究报告》¨ 。由于 矿山应用受控循环通风技术及建设六大系统的紧迫 性,针对矿山的实际情况,文中提出了“南温河钨矿 循环通风系统监测监控目标”,该目标是基于循环 区安全运行的基础上提出的,同时其对于全矿监测 监控系统建设而言,也具有借鉴意义; (4)循环通风技术应用的安全保障还有:建立 必要的循环风管理制度、明确循环通风系统中各个 岗位职责、建立循环风管理台账和报表、建立循环风 系统操作规程、编制循环风系统应急预案、将循环风 管理纳入重点工程管理范畴等。只有在技术、管理 上对该项技术的实际应用提供安全保障,才能确保 其发挥自身优势,保障矿山安全、高效、经济运行。 参考文献: [1] 安树峰.矿井井下循环风的利用与控制[J].西部探矿工程, 2005,(5):211—213. 4 小结 (1)通过对应用循环风引起的安全问题展开分 谢贤平,李怀宇.受控循环通风方法的研究与应用[J].有色矿 冶,1995,11(1):36—41,47. 国务院.关于进一步加强企业安全生产工作的通知(国发 [2010123号)[S].2010. 祝启坤.井下循环风的控制与利用[J].武汉化工学院学报, 1998,(2):34—38. 王君.通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位一把煤矿瓦 斯治理攻坚战扎实有效地推向深入[J].煤炭安全,2008,(9): 插1一插3. 李继水.高瓦斯薄煤层开采安全管理技术的探讨与应用[J]. 山东煤炭科技(2011年薄煤层开采专刊),2011:174—176. 孙继平.2001年版《煤矿安全规程》关于通风安全监控装备要 求和设备要求等的修订情况[J].工矿自动化,2002(5):41— 44. 刘杰.南温河钨矿通风系统井巷断面动态优化与通风节能 的研究[D].昆明:昆明理工大学硕士学位论文,2011. (下转第21页) 第6期 宫锐等:系统可控循环风技术在红透山矿的应用实践 牛保炉,苗惠东.可控循环风的发展与研究现状[J].煤矿安 全,2002(12):18—2O. 陈开岩.矿井通风系统优化理论及应用[M].徐州:中国矿业 大学出版社,2003. [5] 鹿广利.大区域可控循环风应用实践[J].煤炭科学技术,2000 (7):5—7. The Application of Controllable System Circulating Air Technology in Hongtoushan M ine GONG Rui,SHI Chang—yan (China Nonferrous Hongtoushan Fushan Mining Group Co.,LTD,Fushun 113321,China) Abstract:The Hongtoushan mine has been exploited for more than fifty years,the depth of the exploitation has get more than 1 300 meters,due to the strong ventilation system resistance、the unreasonable network structure、the strong pressure of the natural wind、the low capacity of the system expansion,leading to the deep and remote locations flow not smooth,poor working environment,affects the benign operation of mining production to a certain extent. Therefore,the technology of system circulating air was propose to adopt:first to transform the goaf、the roadway and the patio of shallow abandoned areas,adds a set of parallel air return air path and supplemented by some purifying means on this basis,such as spraying and adsorption,control standard gas to release and into the general air;matching to take multi—point gas monitoring and throttle remote control and other technical measures,to en— sure that the system operation is safe,reliable and efficient.Practice shows that the system operation,has been achieved a significant breakthrough in technology and gets a remarkable effect. Key words:controllable circulating wind;goaf;purification;remote monitoring ≯ \0 ‘ 、 (上接第l7页) [9] 国家质量监督检验检疫总局.金属非金属矿山安全规程 (GB16423—2006)[S].2006. [10] 中华人民共和国卫生部.工作场所有害因素职业接触限值第 1部分:化学有害因素(GBZ 2.1—2007)[S].2007. [11] 冶金工业部,中国有色金属工业总公司,劳动部.冶金地下矿 山安全规程[S].1990. [12] 国家安全生产监督管理总局.金属非金属地下矿山监测监控 ) ) 系统建设规范(AQ2031—2011)[S].2011. 王海宁.矿井风流流动与控制[M].北京:冶金工业出版社, 20o7. 云南倚天绿色能源科技有限公司.文山麻栗坡紫金钨业集团 有限公司南温河钨矿南秧田矿区井下监测监控系统、井下人 员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和 紧急避险系统设计研究报告[R].昆明:2012. Safety and Security Study on Application of Regional Controlled Circulation VentilationTechnol f 1.Faculty ofLand Resource E es for Nanwenhe River Tungsten Underground M ining LI Jin—feng ,XIE Xian—ping ,GUO Ning
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