安庆铜矿井下分散供气的尝试与经验

叶海舟

(铜陵有色金属集团公司安庆铜矿, 安徽怀宁县 246131)

安庆铜矿井下分散供气的尝试与经验

叶海舟

(铜陵有色金属集团公司安庆铜矿, 安徽怀宁县 246131)

介绍了安庆铜矿马头山矿体井下供气方式的试验研究情况,总结了采用分散供风的注意事项。在试验基础上确定了用螺杆式空压机实现井下分散供气的方案。分散供气具有投资少、节能、气源质量好、机动灵活等优点。

井下分散供气;螺杆式空压机;活塞式空压机;节能

安庆铜矿已经大规模开采20多年,主矿体剩余矿量已经大大减少,随着向周边及深层的探测,在主矿体西面几千米外发现了一个相对独立的新矿体——马头山矿体。马头山矿体的边缘距离主矿体边缘约3000m,埋藏深度-395～-555m,铜金属量仅几万吨。由于马头山矿体规模不大,单独为马头山矿体的开采再建一套风、水、电及提升系统,显然投入巨大、经济性差。通过从主矿体井下巷道掘进平巷与马头山矿体相连,借用主矿体原有的风水电及提升系统,有效地利用主矿体开采的主要设施、设备,可节省大量投资。通过可行性论证,最终采用井下联通方式作为马头山矿体的开采方案。

1 新矿体开采压气供应存在的问题

安庆铜矿井下凿岩设备都以压缩空气作为驱动动力。原主矿体开采时采用集中供气方式,在地表空压机房集中安装了5台2D12-100/8大型活塞式空压机,通过管网向井下所有气动设备提供压缩空气。经过多年的使用,空压机早已严重磨损老化,供气能力明显下降;同时供气管网经过多年使用,锈蚀情况严重,多处破损漏气,内部管径变细阻力增加,造成井下供气经常出现气量、气压不足,导致气动设备效率降低。如果从主矿体的边缘处供气管网再加接几千米的管道向马头山矿体开采区输送压缩空气,显然压力会再度大幅下降,根本不能驱动气动设备。

2 解决问题的方法

供气系统的解决方案有两个,一是在马头山地表就近再建一个空压机房,二是采用井下分散供气系统。再建地表空压机房成本高、投入大、周期长;采用井下分散供气系统没有成熟的经验,技术难度较大,存在一定的风险。最终决定试验采用井下分散供气系统。

2.1 井下分散供气试验

2.1.1 使用活塞式空压机的尝试

为节约开支,加快试验进度,首先采用就地取材的方法进行试验。

2009年初,利用一台矿山基建时留下的小型活塞式空压机,加装底架和车轮后改装成移动式空压机,运到马头山矿体井下为几台YT24气动凿岩机供气。经过几天的试验,发现存在两大问题:一是温度过高,开机后温度急剧上升,一个多小时后,压缩机机壳温度高达50℃以上,即使将出气管改为长铁管放进水沟中进行冷却,凿岩机温度还是高得工人无法操作;二是压缩空气中含油量过大,现场空气中油雾弥漫,污染严重,让人难以忍受。

分析这次试验失败的原因有:活塞式空压机内部摩擦大,发热多;井下环境温度高、空间狭小,压缩机的热量无法及时散发,造成温度不断上升;高温使机内润滑和冷却机油大量气化进入压缩空气,随压气排出混入空气中,造成污染。由于这两个问题无法解决,这种方法被迫停止。

2.1.2 使用螺杆式空压机的尝试

查阅相关资料发现,螺杆式空压机具有结构好、效率高、噪音低、振动小、发热少、气体含油低等诸多优点[1]。显然螺杆式空压机比活塞式空压机更适合井下现场供气的要求,但国外螺杆机价格太高,因投资额度限制,无法选购。据调查,经过十多年的发展,国内螺杆式空压机的制造技术已相对成熟,基本可以满足使用要求。2009年年中,通过与上海一制造商协商合作,将一台OG185F固定式螺杆空压机按照矿山的要求改装成移动式空压机进行试用。OG185F的供气能力额定34m3/min,0.7MPa,实际供气能力可达38m3/min,0.7MPa;马头山矿体使用最多的凿岩机是YT24型气动凿岩机,其工作气压为0.4～0.63MPa,耗气量为4m3/min[2]。试验时,1台空压机最多同时为9台YT24型气动凿岩机提供动力,供3个作业面同时操作使用。试验表明:空压机气压稳定、供气量充足、温度正常,现场噪声小、环境好,试验效果令人满意。

2.2 供气方式的定型与推广

经过一年时间的试验、摸索、验证,最终确认应用螺杆式空压机进行井下分散供气。2010年开始全面实施推广,购置4台OG185F型螺杆空压机(单台供气能力34m3/min,0.7MPa),2台OG75F型螺杆空压机(单台供气能力13m3/min,0.7 MPa),为YT24、YT28型气动凿岩机以及G10、G20型风镐等各种中、低风压的气动设备提供动力;另外购置2台AEP1060型螺杆空压机(单台供气能力22m3/min,1.4MPa),为Simba261、T150、MG100等高气压钻机采场作业提供中高气压的气源。到2010年底,马头山矿体的井下各种大小气动设备的动力压气供应问题得到完美解决。

3 井下分散供气的优势

(1)节省投资。安庆铜矿马头山矿体如果采用地表集中供气方案,需要在马头山矿体上方地表新建空压机房一座,至少需要资金200万元;新增3台100m3/min(0.7MPa)大型活塞式空压机,需资金240万元;为高气压钻机提供中高气压动力,需要增加供气能力4.7m3/min(1.4MPa)的VW4.7/5-16型增压机(巷道容许的最大机型)6台,此项投资120万元;新管网的铺设需要向下钻约500m深的钻孔,再在矿体内部铺设立体供气管网,打孔与铺设管网至少需要投资200万元;总投资需要约760万元。而采用分散供气系统,实际投资仅为148.5万元,仅直接投资就节省了610万元左右。

(2)降低能耗。除了节省大量投资外,实际每年还节省了大量的电能。活塞式空压机效率低,而且长长的管网损耗大,3台大型活塞式空压机和6台增压机的总耗电功率为2190kW,而分散供气的8台螺杆式空压机总耗电功率为1260kW,三班制作业年工作时间4000h,井下分散供气方案每年可节省电能372万度。

(3)节省配件和人工费用。螺杆式空压机故障率低,实际用于维修的配件费、人工费等都比活塞式空压机大幅度降低。

(4)操作简单。螺杆式空压机由于采用微电脑控制,实现了开机后自动运行,不用气时自动停机,既节能省电,又不需要操作工长时间值守。

4 几点经验

经过2009～2011年3a的试验、摸索和分析,总结了井下分散供气系统的几点经验,供同行参考。一是要采用螺杆空压机,否则难以解决温度过高的问题;二是要选用风冷式空压机,不能用水冷式,因井下水中矿物质含量高,易结垢;三是空压机应布置在通风良好的采场或较大的巷道,并使空压机散热风扇的风向与井下空气流动方向一致,使空压机产生的热量即时被井下气流带走;四是空压机与供气管之间不宜采用刚性连接,加接几米长的橡胶钢丝软管可以大大减小震动噪音。

[1]SullairCorporation.螺杆式空压机技术手册[R].台北:Sullair Corporation,2008.

[2]天水风动机械有限公司.气腿式凿岩机[R].天水:天水风动机械有限公司,2003.

[3]申 林.空压站冷却水循环系统改造[J].矿山机械,2011(5):122-123.

2012年6月我国十种有色金属产量322万t

据国家统计局公布的最新数据显示,2012年6月份,全国规模以上工业增加值同比实际增长9.5%(以下增加值增速均为扣除价格因素的实际增长率),比5月份回落0.1个百分点。从环比看,6月份,规模以上工业增加值比上月增长0.76%。1～6月份,规模以上工业增加值同比增长10.5%。分行业看,6月份,41个大类行业中有40个行业增加值保持同比增长。其中,黑色金属冶炼和压延加工业增长9.5%。分产品看,6月份,471种产品中有321种产品同比增长。其中,十种有色金属322万t,日均产量10.7万t,同比增长5.8%;较5月增加了17.6万t,环比增长了5.79%;上半年累计产量为1769万t,较去年同期增长了6.7%。

2012-03-13)

叶海舟(1968-),男,安徽桐城人,工程师,从事设备管理工作。