夕
・
・
才幸 幸口幸幸 夺幸 、 找务本国
外矿
峥峥 峥 峥峥峥尸
李
山南 金非矿 的深 部 开
长 春 采黄 研金究 所 吉 省林 黄 金公司
淑 兰
张宁兰
生% 一 2高 压
南
非 金 矿 一 般 开 深采度 在 ∀ !∀ ∀ 米以 下
际深 度,
,
一
般的 概 念是地 壳某地上
。
。西 深部水平 金 矿 已达 到地 表 以下 #∃ ∃ ∀米 的
实区的 垂 直压 力 随着 开 采深 度的 增加而 增加
现
在 正 向∀∀ 米 度 深进军 ,
,
最将终。
但
是更 主 要还 的 要看具 体 地 的质条 石重 量 件 54左右
,
例
如。
要 在
表 地 下 以 ∀∀ 进米行采 矿 作 业 % &图
∋化硫矿 在 采 中开支 不护 需要 支撑 上部 全 部 岩只
需 支 直接 覆 盖撑的 岩石 重
量随 着深 度增
题加
。 出现了 一 些 急 待 决 的解
,难
试
“
几 年近来 许多 学者 和 专 家 表 了发不 少有 对高 压、
一下在算
3
深 米
度“
,
,
假如岩 石的 容 重 为公斤6 厘米2
,“
关
深 部开 采 的 论文
高温
。、
、
线 路长
、
%
公 斤6 2 米压 强 则为 ∃5%公 6 斤 厘米2
。
这 三 个
主 要 方面 进 行 研究 和探 讨
解 决 这
三适舒
经
实际 上 木支 的 架 强度 仅为 % 7
应 该看 到 ,
,
个方 面 问题的 还 时须必 保证 安
济全合
。理
采 开度深 越
,深
引起 地 表
。
陷落 越
到小一 定程 度 地表 停 止继 续 陷 落
。
如果 要支撑 上 全部部的 岩石 重 量
木
架就支
会立
被压 刻碎可 能
的陀
亚尼内晰 (
,
同
理 在 地 层 深部钻 也孔是
。不
因为 钻 马 孔 会压上
。碎
当
开采向 深部水 进 展 时
,平
最
怕 可是的
即 某压力 区
,
发生 石 突岩 出
谓 岩 石所 突出
,
。泛 钾
加、
域岩 石 位 的能突 然 释放
’
生
继续 产 向深部
发丫
))伊 沙宜白港
艺以习】 米
#一‘!
∗
刃∀
术
…
展,
空
区上自 向 垂 下直距离 逐 渐 加
大
,,
这
样
深部 岩 石 积累和 储藏 了大量 位
能如 岩果
承石 受的 力应强 度超 过 了 允许 界 限
现突 然 放位释能 的 能可岩
石落
崩
,
,随
时 出
有释
放 的 能量通 过两
,盘 岩石突 然崩 落 示显出 来 海
平 面
不 上 盘会仅发 生
而且
边 帮。
,
甚 至盘下也 发 会生岩
,
大 洋
西 一! ∀ 心卜
一一一 一 一
一一
一 一
一 一旧# ∃ 力, %“韭# 卜 承
浮二 妙
叨来
石然 崩落
突
场上 声 米
一 般 圈石岩 突要出具 备两个条 件 第 一个 条 件岩弹石性小 容而 易破碎 当 岩 没 石 达
,有
图
南
各 非 区地黄金 开 采 实 深际
度∋
)&∋ (
到
弹 性 变 形时 就 使 碎破而 浮离 的
岩块所 积 的累 能位 很快 示显出来 置 有
关 。。
维 中 瓦特 斯特兰 特 东维 特瓦 特斯 兰 埃特 文德 区 地,
(
,
二 第个条件
,
,
岩 突石8
(
,
∗)
(
出 与
井田 的几 何 形 状有 关
即 工 作区和的布 ,
+,
∋
西远维 特瓦 特斯 兰 特 , 克 莱 克 多 普斯 地区 ,
在 应 力重
新 布 过 程分
。
高应 中 力
−区 /
.
(
就 会 引起岩石 突出
0
1
)(
奥 吉治 自由邦
兰。
南
非 的 生 实产 证践 了明这 两个 条 件是
岩
。
∃・
+
曰
口
石突出的 主要因
素脉
,。
大
多 岩数 石 突出 发 生在,
频率 也 显得 更 高应 力的作 用
象
。。
是但有时 岩因体 造潜构
含伏金石 英 脉 一的些 金 矿下 为 盘岩页,
。
通常 上盘为 石英
,
,
是就 在浅 部硫 化 矿 中 纽% 约城
石英是 一 种 强度高 而 性 脆
高在 力 应岩 页弹 性变
,
。
下
&− ∀ 米深 的平 ∋ 也 曾 发巷 生 岩 过石突 出
现%二∋ 商 采 热的下岩石
,!
岩的
石
岩页 性弹较好 而 强 度 差
,
作
用 下将产 生较大 的 性 弹变 形形
而 储藏 了 能位容 易发 生 岩石 突出
。
井 下工 区作主 要 源 热未
,
为石 易英 而 浮碎离
,
这 样
、
就空 气自 压身缩
人
和机 器
。
察 发观现岩 石突出 常
常尤 是其在 矩 形 矿柱
岩 的石温 度 随 着 深 度 增的加而增 加
。
图
是在残
留 矿 柱 发上生
生发
。
示表了 世 界上 不 地同 区 温度随 着 度 的深变
。
长 壁 作工面等 儿 何 形不状规 则 的 方地 更容易 弹性 理 论 认为应 力 高 发峰生 几在何
。形
化
状
变 突的 地 方% 凹 凸∋
飞
口
; 侧 : 翅
9
。 南非 岩的石 突 研究出工 作大 约 是在 & , − !
开始年 的。
此以 从后
。
,
人
们 在 对部深掘 进
巷道
周围 的岩 体状 况 了 的解和 石岩 出突机理 的
识认有 所 提高
力 布分规律
,
防 止
岩石 出 的突 要 主方 法
是,
尽
量 免 避 应高 区 力的出现 . 根 据巷 道周 围
为应 了确 保等应 力线 的 平 滑 有
时
则要 开 无采经 济 价值 废 的 .石通 过 子 电计
算机程序 分 析 准确 地 确 定 巷 道 周围 应 力 的
布分,
采用快 可 速 缩性 液压 柱
支
,,
使
高 力应区。
的
量能 慢缓 释的 放
避
岩免 突石出 ,
由
福 来 特 切威 尔 和德弗娄 蒂 两家 制克造
;
>一 的
、
吞厂制
作 的 快液速压 支
柱在
南非矿 业 会协试
,
6
一#
% 5
4 验 进室行 了 试验 之 后 于 , /&年第 次一 ! 在 ∀∃
∀米的 下井 进 了行 工 业试
验
45田
3
深 度
% 2米
每 个液压 支 柱
,
的 4
图
世 界各 地区
和南 非 局部 地
区成
为本0#兰 特!
∀ ∀ 1
。∀
在
过 去的!到 #年 中 ∀∀,
对。
深
度 增 加 岩和石 温 度增 加 情
∀况∀ ∀ 米深 部 采开实践 的统 计
石岩 突
图从
4
可中 以看 出
米
时
,,
南 非
虽好些
,然
但
出
生 的 频率 没 发 明 显 的有 年增逐 加象 的产 生
。果
这种
假
当深 超度过 3
石岩温 度仍然 超 过
,了
,
主要是 于由 对 岩 石突出 连 续 统 计
5℃
气
。。
只
巷道要一 开打
热
量 立 刻 给 传
空
,不够 及 人 们 经 常 究研并采 取 相 措应 施的 结 &,
34 5 年2
(3
尽管热 换 交速 随 时度间 的增长有 降 低 的,
趋势
67
,8
可 是
因 为 巷道 周围岩 庞体
大,
。空 升气
对 南一非 些金 矿 岩
,
石
温 。 然仍 在 续 继进行 的温度 相 平 衡 为止。
直到 露 暴 岩的石 和 空 气 ,
突 出作 了 统 计分 析
发 现
随 着 度深的 增 加
石岩 突出 的 能 性可 是直 线 升 的上
深
越度
压缩4
5由于
空气 自身 重量
・
井 空 气 流下将自
身
≅深
多
,
岩石 应 力
越 高,
,
高应 力 区 的 出 现 的
,就
压 缩
空 气自身 热受约 为 Α? % 千焦 耳6 。
储 藏 的,能 量 也就 越大
强 烈
的岩 突 石
出。
千
克 米 深 千 中2 维地区 的个某 金矿 米深 热 总共量 加∃
,
增≅
,
约在
。
也 会加
剧
损
也 失更就严
重
二,
此外
,
,
深部
岩5 百 万
瓦
。
比 浅 部石 的岩 石致 密 坚硬
能在 量释 放 以 释 放 量 的能
人
和 机 器 也是 井 工 作 区 主下 要热 源般 情 下
一况
前
,
岩
石 本身储 的 能藏 就 量多
繁
重 而 艰 苦 环境
的,
每 产人生 热
・
・
/
一9 119 191 1 1 9 1 1 191
量 约 −#∀ %瓦特 班 )
的∋金矿
,
。
为 浅部开 采
,
倍
。
Γ Η 430 Ι 73 ϑ于 &, !对南年
,
#图表 明中维 和奥 兰 吉 治自 由 邦二 区
四地 个主 热要 占总源热 量的 百 分
。
率非
−/ 个 矿金作 了计统 析 分 是量移 动 的岩 石 的量/均
度深& ∀ ∀ 米#
法,。
发 现
移动 空的
,
气
这倍些 矿山 的平
并 表明 热源 如何随 着深度 的 化 变 而化
变用通人 新 鲜空气 消来除 井 下 热 量的 方
&∀创∋
& ∀
∀ ∀
图
#
> ? ≅
盯Α:任
:−& ∀
∀
应该 是 新鲜 空 气量越 大 好
。
越,
但 是通 风ΓΗ
3
4 本的 身有 一个 经 合济理 的问 题
。“
Ι0
3
7
ϑ
认 这为 个经 济 界限是 每 & 采∀∀ ∀ 吨矿岩 所 量 需气空量
!为 米%) 秒∋ 根 据这 个 限极
,
值和
实 开际采 的 矿岩 及量 量热极 限约大在&/∀∀ 米
,
Γ
Η
3 4
Ι
0ϑ 7确定 3
了
兰 奥吉 治自 由 一 个 邦
金 矿的 济 经 合 深理 度
维中 区地 一的个 矿金开
。采
深度 极 限为! # ∀ ∀ 米
应 该 看 这到 种经 济分析 的 方 确法 定的
极,
!
∀ ∀
∀
! ∀−
∀#; ∀
限是
相 当 杂 的
复如矿 石量构
、 、
要 受 到 多许因素 影响的 动 费力
。、
,
深
度 %米∋
一
热
量
、井架 形 式 和结 。
人 工工资 等
,等
这些 因素 着随 采开 深度
∗
的 化变,
使经济 分析 更为 困
难南非
业协会矿 认
为
。
当 岩石 度温 为# 5 ≅
时
采 用空
气环 标循谁 风 晕是
当岩石 度 温 小 ≅ 左 右为时
。
够 星, 消 除井下
,
热量 的
般一标准
通
风 能 只 除消热量 的∀ Κ要 靠 致冷 业 水
作 消其 除 ∀余 Κ热 量,
5当岩石 温 上度升 到− ≅时
般一 的 标
,堆
&−∀
∀!∀∀ =
!
− ∀
∀度 深% ∋ 米洲一
,#
∀
∀通风 只 能供 给 # Κ的 冷却需要 量 ∀水能 供 !给 −
,Κ
冷却作
业
余 下− 冷Κ 却量 的 衡 平 过
。 通?
深 井各种 热 源占 总热 , 百分比
冷 空却 的 办气法 来 实 方现,
岩 石 温在 度 升 到 上−
≅左
右 较 深地
的。
∗
来 自
岩 石 的量热,
≅? Β 2 ∗ 空 气身 自压缩产 生 的热 量 , ∗2 ? Χ ΕΔ 器产机生 的 热 量 Β,ΔΦ
∗
部 冷全 却需要量 必 须 由 致作 业供冷给
,
其
中只 有 !∀ 来 自Κ却 冷作 水
业空获 得
气 ,,
∀Κ从 却冷
人产 生 的 热 量
。
余
下的 ∀ Κ 由 连续 冷 却 风 供通,
深度 显 明地影 响井下 工人 的 作效 工 率 以 所必须 减 工 少 区作内 的热
。
量给
下
。
确井 下保
工 。。
致冷 置装可 以 在 地 表
放
可也 以放 在井,
作人 员 适 宜 的 工作 境
环 以 于 的前 究研,
。
最
佳 的法方 向是
井
由于地 温 表度 井下比 温度低,
因 此 处热
下
采 通 入 新 区 鲜 气 以 减空 温 少 的度 增加 浅 部 开 采的 山
矿,
基
。理
较容 易
尤 其 是 化硫矿 的 开 采 。
,
地 冷表却
,,
采出矿
石
#装
置 比 下井冷 却装 效置率
高不 过
地 冷 表却
每
&∀ ∀ ∀ 需要吨 鲜 空 新 气约 &
为
米 ) 秒%∋
设置方 案冷 却 空 气 和 冷 水却 输 线送路 长
同
对于深 部 采开矿 山 来说
所 需
要 新鲜 空气 量
时
管 路 必须 抗由抵于 太 深 引起的 压高
,
这
是
・
,一
地表
设 方置 的案 最 缺大点
设 置 获 了得 优势,
。
工
作区 的 冷却盘管 井 等风
。
贵 的 制强 通风 热 交 换器 ,
在 放地表
也要 采取 措 施为#
∀∀
一1
。
&,
∀ 年来 以井下
一9
1
9
9
1
下
都进 了 行 大 量 的 试
通 过水 验 经泵 过 性挠管 送 到
井下
设 置的 点 缺需 昂
,
格要 的环 境训练
,力
使之 适 应 新 的 作 环工 境,
一
,9
。一
增 加
过 热 过潮对的 抵 抗 能
,
9
一
,1
例
如对 工 人进行 严
一
采
这 取个措 施
次 % 年)∋
在以设 置近 附掘 凿通
以 后
热 使中风 的 发 病次数 由& , −− 年 前 以
的要
采 用 无毒 冷却 剂 如 碳% 氟化合 物 ∋。
− #
下
。
次 % 年)∋ 下 到 &降 ,∃ 年 的 −/%三 ∋ 运 输% 提 升∋线 路 长
因 这个为缺 点 在现又 倾 向于 把冷却 装 置
对于 运
输除
了 岩 石带 来 量热 之 外
,
,
其 他 对的热 源 。
线 路
随 深着度 的 增而 增长加力的
人。 们 无是 为能
量尽 限 产 制生热 量 ,
通常井 下 中 心 却冷 装 置 服 务 上 下于高 差 −
米 为好
井∀下所 需 的 空 气量 的增 加 而增 加
, ,
,
通
阻 风 力 随距着
离
。个高这差 使冷 却 管 和 冷
。
因此 要 强加降 低 阻力 的研
却盘 管 的, 压 力 持 在 保易 于 管理 的 限 度 内 果 差高 大太
装 置却,
如
究
有
的 山矿已 把 罐道 作 成 流线 形了 由于 度 深 增 的加
,
,
可
在采 区以 内置设容 小 量冷的,
最 要 重 的 提升 钢是 丝
。
。过通水 环循 行热进处 理。
致 能冷力。
也绳随 着 加 长这 样 有效 提 重升 量就 减少 超过 界临深 度 时 有 效 升提重量将会 迅 速 下
降
为∀∀& 1 & ∀ 瓦 千图,
为 某
金 矿大 而 型 的 冷 却典 系
∗
统图
个 临这界 度 是深由 升提 统系身本 和 采矿 会协法
定 的 安全 程规规 定
。的
中标 出 温 度 的 热流和的 数 字具 有典型 代表
图− 介 的绍钢 丝
。绳
性
统
并描
了述二 下 系统
回 采工作 的面 却
冷直
径为
毫米
,
最
大允 许提升 高度& / ∀ ∀米为
通 风 的一般 系统
。.
却冷作 水 的 业最 革 新 近
系例 子
各种 升提 系 统的 比
较识 洁
神棋阁 全 岑 :
9Λ
—
气
嫂Ε
: 日Β
邝卿
、
」
、
:
盆
、
!
Λ
又
,
Λ 、Λ
、、Λ
#
、
玉
∀
∃%
、
、
、、
、
、、
提 深开度% 米 2
7
图
下井典 型 却冷 统系 的 中主要 设备
、图
各 5种提 开 系 统 的 提升 离 度 和7钢 丝 绳 直径 件 奄 米 为最 大 允 许 提 高升 度Α米 相 对允许 效 有载
,
,%
冷 却器 前的 3 应 ℃3 ℃为 ?
2盆∀
&, #
( ∋ )∗
)−
!
+
+
戈培
提升式机
,,
通。风 和 冷 却的 主 目的 是 要确保 下 井 舒
的工作 适环境。
几十 年
,来
南
非 业 协矿会 科
,学
布. 尔雷 绳多 提 机 +升 筒 式滚提 升机 0 图中 &, 应 以 图 注 为 准1/ !
、
、研
究 试验 室进 了行劳 动 生 率 产的研 究对 人
适 应新环境 的 力能和 人 们 在 过 热 的环 境下 作 所 能工 忍耐的 度限
,
主
要从 图 2中 以 看可 布出 雷 尔式 多 绳提 升系统 为 最 好 提 的 系统升
,
过、湿
南 布 雷尔非归 了 与
,纳
在
地表 和井
度深有 的 一 关些问题 之 后
于 3 245 年提 出
自
・
∀
,
然9 升 提 深度 钢 和 绳丝的 经 济 度长
关有。 。
9一
。
9
9
深过时需 要 附 盲设井 统 和系第
二一一
、
99
、
9
拓开 系
9统 9人员安 全 舒适和 的工作 环境 也是9 9容易 9件极不的
事情
。
第
三统 系
米南 单非 提 井升 的最 深大 度为 ! − ∀
,
∀
一
参
(
Ν,
一
文
Φ
5
考献Η
0
将 来 着随 科 技学 术 发的 展能
出现新 的 材料 代 替钢 丝绳
,
提
升绳索 可
Θ 57
ΠΜ
〔 & 《 5〕Η
7
ΗΟ 64 Η3Π 0 606
ϑΡ// 0
,
+
4
0ϑ
60
4
4
360ϑ
芳 香族如 有机 、
》Ρ ,
,
,&∃∃
Σ5
!
纤 维! 制成 绳的索
,
有高具强度
,
品质系 好
0 0 〔数 !〕 Β 6% 6 ϑ≅ 5
ϑ 3488
Θ
5 7
03Η
Ρ》 ,
,∃ ∃
&,
Σ5
Ρ
#
%比
钢丝 高绳∃ 倍 ∋将 会允许 单井 提 升 的 距
Φ
5
∀
&
Τ,
51
3
5
#〔〕 《 Ρ5( Ν ΧΣ
Ρ+ Π5 606 ϑ
05
≅
0
ϑ
34 8 》8
,&,
∃
,,
更离长 .当然 这 种 材 料的 索 绳 还 许有 多 题难急 待 解决。
、
Ρ
#Υ 〔 〕《 04
( 03
Η
(56
0
Η
Ρ≅ Ρ 5−
80
04Ο
34 刀4
4 50
ς
5 8 ( 606(
ϑ
%
四 结 语
为∋ 获得地 球 内 部 的矿物 资
,Β
。,438
Β
Η
Η
( 4 3
6Ρ
8
,Β6
0 3 Η4
Ω
3
Υ
Ο0
Β8
4
4Ν
源
,
掘
凿 的越深 难困 大越
,
要
保 证在 井下
,
Δ
0ϑ
》,& ,∃ #
Θ 04 − 〔〕 《五Β 宜 60 ϑΔ
ϑ6 4 54 3次& ,
∀
∀ 米∀
也许
在 将 ∀ ∀ 米∀ 深的度 采 矿
了
,
Τ
,# &1
保
确∀
,
%
上接第 # ∋页
度
,’
,
即Θ [ Θ
对
,则
根 %! 据 ∋ 式 可&以 看
出,
降低
’
’一
明
而
其 梯 度 的对绝 又值 于大” 、广 则对 流 乒 ” 2万 切 ≅‘ 1 1 Ψ1 ”,
’
对
流 扩散 的区气 将 温 随度 的增 高 加反 降
、
‘
’‘
砂 一
Ξ、
Ξ
’
,
’Ξ
‘‘
现象 必
然发 生
,
而 下 我们利 用%! &∋
。来
讨论
&
氏,
ϑ
‘
开、
,
‘
‘
二
,
户天 井
和竖 井 的 况情图 可看 出以,
,必 然 生发对 流现 象
。
其
大小取 决 于 岩壁 温
。度
&
∋ 天 井 对 流 扩散中区 的 风通 过程
∗从
与 风 风通流温 度之 有差自由 对 流
的
。相
,
反
,
如果 通 风 流
凤
对扩流 散区 的 气温 主要 取
决
的 ,温 度 反低于 岩 壁的 温度 在
矿 山实 际 中,
则
天里井是 会
于 与 岩不 石 热交的 换
流有对 关
其 才次 通风与风流 的
热时,
显 然Θ
ΖΘ
岩,
后
者的 况情 又是 经 常出,
但涡 流 扩 散区 的 气温 则相 反
它
主 取要
现的
一
之
,加
之 烟 中炮≅? 的 重比
小
。
,
汇常集 在
于决通风 流凤的温
大
度
, 而与岩壁 温 度 关系 不
天
井 掌头!
因此
造 成了夭 井 通 风困 难 原的因 ∗
即
Θ
。。
之Θ
风
。因此 造 对成流扩 散 的区
白
由对流 主 要 依靠 流 对区对 涡 流区 所 构成 温的度梯
如度果 用 来 通风 风流的温 度 超过 岩壁 温
∋
竖井 中对 流 扩 散区 的 通风 过程
。其
况情与 天井 相的 反 的石温度
,
果 风如流的 度温高 于
岩。
井竖 中就不 会 发 生 由对 自
流
夕
・
・
才幸 幸口幸幸 夺幸 、 找务本国
外矿
峥峥 峥 峥峥峥尸
李
山南 金非矿 的深 部 开
长 春 采黄 研金究 所 吉 省林 黄 金公司
淑 兰
张宁兰
生% 一 2高 压
南
非 金 矿 一 般 开 深采度 在 ∀ !∀ ∀ 米以 下
际深 度,
,
一
般的 概 念是地 壳某地上
。
。西 深部水平 金 矿 已达 到地 表 以下 #∃ ∃ ∀米 的
实区的 垂 直压 力 随着 开 采深 度的 增加而 增加
现
在 正 向∀∀ 米 度 深进军 ,
,
最将终。
但
是更 主 要还 的 要看具 体 地 的质条 石重 量 件 54左右
,
例
如。
要 在
表 地 下 以 ∀∀ 进米行采 矿 作 业 % &图
∋化硫矿 在 采 中开支 不护 需要 支撑 上部 全 部 岩只
需 支 直接 覆 盖撑的 岩石 重
量随 着深 度增
题加
。 出现了 一 些 急 待 决 的解
,难
试
“
几 年近来 许多 学者 和 专 家 表 了发不 少有 对高 压、
一下在算
3
深 米
度“
,
,
假如岩 石的 容 重 为公斤6 厘米2
,“
关
深 部开 采 的 论文
高温
。、
、
线 路长
、
%
公 斤6 2 米压 强 则为 ∃5%公 6 斤 厘米2
。
这 三 个
主 要 方面 进 行 研究 和探 讨
解 决 这
三适舒
经
实际 上 木支 的 架 强度 仅为 % 7
应 该看 到 ,
,
个方 面 问题的 还 时须必 保证 安
济全合
。理
采 开度深 越
,深
引起 地 表
。
陷落 越
到小一 定程 度 地表 停 止继 续 陷 落
。
如果 要支撑 上 全部部的 岩石 重 量
木
架就支
会立
被压 刻碎可 能
的陀
亚尼内晰 (
,
同
理 在 地 层 深部钻 也孔是
。不
因为 钻 马 孔 会压上
。碎
当
开采向 深部水 进 展 时
,平
最
怕 可是的
即 某压力 区
,
发生 石 突岩 出
谓 岩 石所 突出
,
。泛 钾
加、
域岩 石 位 的能突 然 释放
’
生
继续 产 向深部
发丫
))伊 沙宜白港
艺以习】 米
#一‘!
∗
刃∀
术
…
展,
空
区上自 向 垂 下直距离 逐 渐 加
大
,,
这
样
深部 岩 石 积累和 储藏 了大量 位
能如 岩果
承石 受的 力应强 度超 过 了 允许 界 限
现突 然 放位释能 的 能可岩
石落
崩
,
,随
时 出
有释
放 的 能量通 过两
,盘 岩石突 然崩 落 示显出 来 海
平 面
不 上 盘会仅发 生
而且
边 帮。
,
甚 至盘下也 发 会生岩
,
大 洋
西 一! ∀ 心卜
一一一 一 一
一一
一 一
一 一旧# ∃ 力, %“韭# 卜 承
浮二 妙
叨来
石然 崩落
突
场上 声 米
一 般 圈石岩 突要出具 备两个条 件 第 一个 条 件岩弹石性小 容而 易破碎 当 岩 没 石 达
,有
图
南
各 非 区地黄金 开 采 实 深际
度∋
)&∋ (
到
弹 性 变 形时 就 使 碎破而 浮离 的
岩块所 积 的累 能位 很快 示显出来 置 有
关 。。
维 中 瓦特 斯特兰 特 东维 特瓦 特斯 兰 埃特 文德 区 地,
(
,
二 第个条件
,
,
岩 突石8
(
,
∗)
(
出 与
井田 的几 何 形 状有 关
即 工 作区和的布 ,
+,
∋
西远维 特瓦 特斯 兰 特 , 克 莱 克 多 普斯 地区 ,
在 应 力重
新 布 过 程分
。
高应 中 力
−区 /
.
(
就 会 引起岩石 突出
0
1
)(
奥 吉治 自由邦
兰。
南
非 的 生 实产 证践 了明这 两个 条 件是
岩
。
∃・
+
曰
口
石突出的 主要因
素脉
,。
大
多 岩数 石 突出 发 生在,
频率 也 显得 更 高应 力的作 用
象
。。
是但有时 岩因体 造潜构
含伏金石 英 脉 一的些 金 矿下 为 盘岩页,
。
通常 上盘为 石英
,
,
是就 在浅 部硫 化 矿 中 纽% 约城
石英是 一 种 强度高 而 性 脆
高在 力 应岩 页弹 性变
,
。
下
&− ∀ 米深 的平 ∋ 也 曾 发巷 生 岩 过石突 出
现%二∋ 商 采 热的下岩石
,!
岩的
石
岩页 性弹较好 而 强 度 差
,
作
用 下将产 生较大 的 性 弹变 形形
而 储藏 了 能位容 易发 生 岩石 突出
。
井 下工 区作主 要 源 热未
,
为石 易英 而 浮碎离
,
这 样
、
就空 气自 压身缩
人
和机 器
。
察 发观现岩 石突出 常
常尤 是其在 矩 形 矿柱
岩 的石温 度 随 着 深 度 增的加而增 加
。
图
是在残
留 矿 柱 发上生
生发
。
示表了 世 界上 不 地同 区 温度随 着 度 的深变
。
长 壁 作工面等 儿 何 形不状规 则 的 方地 更容易 弹性 理 论 认为应 力 高 发峰生 几在何
。形
化
状
变 突的 地 方% 凹 凸∋
飞
口
; 侧 : 翅
9
。 南非 岩的石 突 研究出工 作大 约 是在 & , − !
开始年 的。
此以 从后
。
,
人
们 在 对部深掘 进
巷道
周围 的岩 体状 况 了 的解和 石岩 出突机理 的
识认有 所 提高
力 布分规律
,
防 止
岩石 出 的突 要 主方 法
是,
尽
量 免 避 应高 区 力的出现 . 根 据巷 道周 围
为应 了确 保等应 力线 的 平 滑 有
时
则要 开 无采经 济 价值 废 的 .石通 过 子 电计
算机程序 分 析 准确 地 确 定 巷 道 周围 应 力 的
布分,
采用快 可 速 缩性 液压 柱
支
,,
使
高 力应区。
的
量能 慢缓 释的 放
避
岩免 突石出 ,
由
福 来 特 切威 尔 和德弗娄 蒂 两家 制克造
;
>一 的
、
吞厂制
作 的 快液速压 支
柱在
南非矿 业 会协试
,
6
一#
% 5
4 验 进室行 了 试验 之 后 于 , /&年第 次一 ! 在 ∀∃
∀米的 下井 进 了行 工 业试
验
45田
3
深 度
% 2米
每 个液压 支 柱
,
的 4
图
世 界各 地区
和南 非 局部 地
区成
为本0#兰 特!
∀ ∀ 1
。∀
在
过 去的!到 #年 中 ∀∀,
对。
深
度 增 加 岩和石 温 度增 加 情
∀况∀ ∀ 米深 部 采开实践 的统 计
石岩 突
图从
4
可中 以看 出
米
时
,,
南 非
虽好些
,然
但
出
生 的 频率 没 发 明 显 的有 年增逐 加象 的产 生
。果
这种
假
当深 超度过 3
石岩温 度仍然 超 过
,了
,
主要是 于由 对 岩 石突出 连 续 统 计
5℃
气
。。
只
巷道要一 开打
热
量 立 刻 给 传
空
,不够 及 人 们 经 常 究研并采 取 相 措应 施的 结 &,
34 5 年2
(3
尽管热 换 交速 随 时度间 的增长有 降 低 的,
趋势
67
,8
可 是
因 为 巷道 周围岩 庞体
大,
。空 升气
对 南一非 些金 矿 岩
,
石
温 。 然仍 在 续 继进行 的温度 相 平 衡 为止。
直到 露 暴 岩的石 和 空 气 ,
突 出作 了 统 计分 析
发 现
随 着 度深的 增 加
石岩 突出 的 能 性可 是直 线 升 的上
深
越度
压缩4
5由于
空气 自身 重量
・
井 空 气 流下将自
身
≅深
多
,
岩石 应 力
越 高,
,
高应 力 区 的 出 现 的
,就
压 缩
空 气自身 热受约 为 Α? % 千焦 耳6 。
储 藏 的,能 量 也就 越大
强 烈
的岩 突 石
出。
千
克 米 深 千 中2 维地区 的个某 金矿 米深 热 总共量 加∃
,
增≅
,
约在
。
也 会加
剧
损
也 失更就严
重
二,
此外
,
,
深部
岩5 百 万
瓦
。
比 浅 部石 的岩 石致 密 坚硬
能在 量释 放 以 释 放 量 的能
人
和 机 器 也是 井 工 作 区 主下 要热 源般 情 下
一况
前
,
岩
石 本身储 的 能藏 就 量多
繁
重 而 艰 苦 环境
的,
每 产人生 热
・
・
/
一9 119 191 1 1 9 1 1 191
量 约 −#∀ %瓦特 班 )
的∋金矿
,
。
为 浅部开 采
,
倍
。
Γ Η 430 Ι 73 ϑ于 &, !对南年
,
#图表 明中维 和奥 兰 吉 治自 由 邦二 区
四地 个主 热要 占总源热 量的 百 分
。
率非
−/ 个 矿金作 了计统 析 分 是量移 动 的岩 石 的量/均
度深& ∀ ∀ 米#
法,。
发 现
移动 空的
,
气
这倍些 矿山 的平
并 表明 热源 如何随 着深度 的 化 变 而化
变用通人 新 鲜空气 消来除 井 下 热 量的 方
&∀创∋
& ∀
∀ ∀
图
#
> ? ≅
盯Α:任
:−& ∀
∀
应该 是 新鲜 空 气量越 大 好
。
越,
但 是通 风ΓΗ
3
4 本的 身有 一个 经 合济理 的问 题
。“
Ι0
3
7
ϑ
认 这为 个经 济 界限是 每 & 采∀∀ ∀ 吨矿岩 所 量 需气空量
!为 米%) 秒∋ 根 据这 个 限极
,
值和
实 开际采 的 矿岩 及量 量热极 限约大在&/∀∀ 米
,
Γ
Η
3 4
Ι
0ϑ 7确定 3
了
兰 奥吉 治自 由 一 个 邦
金 矿的 济 经 合 深理 度
维中 区地 一的个 矿金开
。采
深度 极 限为! # ∀ ∀ 米
应 该 看 这到 种经 济分析 的 方 确法 定的
极,
!
∀ ∀
∀
! ∀−
∀#; ∀
限是
相 当 杂 的
复如矿 石量构
、 、
要 受 到 多许因素 影响的 动 费力
。、
,
深
度 %米∋
一
热
量
、井架 形 式 和结 。
人 工工资 等
,等
这些 因素 着随 采开 深度
∗
的 化变,
使经济 分析 更为 困
难南非
业协会矿 认
为
。
当 岩石 度温 为# 5 ≅
时
采 用空
气环 标循谁 风 晕是
当岩石 度 温 小 ≅ 左 右为时
。
够 星, 消 除井下
,
热量 的
般一标准
通
风 能 只 除消热量 的∀ Κ要 靠 致冷 业 水
作 消其 除 ∀余 Κ热 量,
5当岩石 温 上度升 到− ≅时
般一 的 标
,堆
&−∀
∀!∀∀ =
!
− ∀
∀度 深% ∋ 米洲一
,#
∀
∀通风 只 能供 给 # Κ的 冷却需要 量 ∀水能 供 !给 −
,Κ
冷却作
业
余 下− 冷Κ 却量 的 衡 平 过
。 通?
深 井各种 热 源占 总热 , 百分比
冷 空却 的 办气法 来 实 方现,
岩 石 温在 度 升 到 上−
≅左
右 较 深地
的。
∗
来 自
岩 石 的量热,
≅? Β 2 ∗ 空 气身 自压缩产 生 的热 量 , ∗2 ? Χ ΕΔ 器产机生 的 热 量 Β,ΔΦ
∗
部 冷全 却需要量 必 须 由 致作 业供冷给
,
其
中只 有 !∀ 来 自Κ却 冷作 水
业空获 得
气 ,,
∀Κ从 却冷
人产 生 的 热 量
。
余
下的 ∀ Κ 由 连续 冷 却 风 供通,
深度 显 明地影 响井下 工人 的 作效 工 率 以 所必须 减 工 少 区作内 的热
。
量给
下
。
确井 下保
工 。。
致冷 置装可 以 在 地 表
放
可也 以放 在井,
作人 员 适 宜 的 工作 境
环 以 于 的前 究研,
。
最
佳 的法方 向是
井
由于地 温 表度 井下比 温度低,
因 此 处热
下
采 通 入 新 区 鲜 气 以 减空 温 少 的度 增加 浅 部 开 采的 山
矿,
基
。理
较容 易
尤 其 是 化硫矿 的 开 采 。
,
地 冷表却
,,
采出矿
石
#装
置 比 下井冷 却装 效置率
高不 过
地 冷 表却
每
&∀ ∀ ∀ 需要吨 鲜 空 新 气约 &
为
米 ) 秒%∋
设置方 案冷 却 空 气 和 冷 水却 输 线送路 长
同
对于深 部 采开矿 山 来说
所 需
要 新鲜 空气 量
时
管 路 必须 抗由抵于 太 深 引起的 压高
,
这
是
・
,一
地表
设 方置 的案 最 缺大点
设 置 获 了得 优势,
。
工
作区 的 冷却盘管 井 等风
。
贵 的 制强 通风 热 交 换器 ,
在 放地表
也要 采取 措 施为#
∀∀
一1
。
&,
∀ 年来 以井下
一9
1
9
9
1
下
都进 了 行 大 量 的 试
通 过水 验 经泵 过 性挠管 送 到
井下
设 置的 点 缺需 昂
,
格要 的环 境训练
,力
使之 适 应 新 的 作 环工 境,
一
,9
。一
增 加
过 热 过潮对的 抵 抗 能
,
9
一
,1
例
如对 工 人进行 严
一
采
这 取个措 施
次 % 年)∋
在以设 置近 附掘 凿通
以 后
热 使中风 的 发 病次数 由& , −− 年 前 以
的要
采 用 无毒 冷却 剂 如 碳% 氟化合 物 ∋。
− #
下
。
次 % 年)∋ 下 到 &降 ,∃ 年 的 −/%三 ∋ 运 输% 提 升∋线 路 长
因 这个为缺 点 在现又 倾 向于 把冷却 装 置
对于 运
输除
了 岩 石带 来 量热 之 外
,
,
其 他 对的热 源 。
线 路
随 深着度 的 增而 增长加力的
人。 们 无是 为能
量尽 限 产 制生热 量 ,
通常井 下 中 心 却冷 装 置 服 务 上 下于高 差 −
米 为好
井∀下所 需 的 空 气量 的增 加 而增 加
, ,
,
通
阻 风 力 随距着
离
。个高这差 使冷 却 管 和 冷
。
因此 要 强加降 低 阻力 的研
却盘 管 的, 压 力 持 在 保易 于 管理 的 限 度 内 果 差高 大太
装 置却,
如
究
有
的 山矿已 把 罐道 作 成 流线 形了 由于 度 深 增 的加
,
,
可
在采 区以 内置设容 小 量冷的,
最 要 重 的 提升 钢是 丝
。
。过通水 环循 行热进处 理。
致 能冷力。
也绳随 着 加 长这 样 有效 提 重升 量就 减少 超过 界临深 度 时 有 效 升提重量将会 迅 速 下
降
为∀∀& 1 & ∀ 瓦 千图,
为 某
金 矿大 而 型 的 冷 却典 系
∗
统图
个 临这界 度 是深由 升提 统系身本 和 采矿 会协法
定 的 安全 程规规 定
。的
中标 出 温 度 的 热流和的 数 字具 有典型 代表
图− 介 的绍钢 丝
。绳
性
统
并描
了述二 下 系统
回 采工作 的面 却
冷直
径为
毫米
,
最
大允 许提升 高度& / ∀ ∀米为
通 风 的一般 系统
。.
却冷作 水 的 业最 革 新 近
系例 子
各种 升提 系 统的 比
较识 洁
神棋阁 全 岑 :
9Λ
—
气
嫂Ε
: 日Β
邝卿
、
」
、
:
盆
、
!
Λ
又
,
Λ 、Λ
、、Λ
#
、
玉
∀
∃%
、
、
、、
、
、、
提 深开度% 米 2
7
图
下井典 型 却冷 统系 的 中主要 设备
、图
各 5种提 开 系 统 的 提升 离 度 和7钢 丝 绳 直径 件 奄 米 为最 大 允 许 提 高升 度Α米 相 对允许 效 有载
,
,%
冷 却器 前的 3 应 ℃3 ℃为 ?
2盆∀
&, #
( ∋ )∗
)−
!
+
+
戈培
提升式机
,,
通。风 和 冷 却的 主 目的 是 要确保 下 井 舒
的工作 适环境。
几十 年
,来
南
非 业 协矿会 科
,学
布. 尔雷 绳多 提 机 +升 筒 式滚提 升机 0 图中 &, 应 以 图 注 为 准1/ !
、
、研
究 试验 室进 了行劳 动 生 率 产的研 究对 人
适 应新环境 的 力能和 人 们 在 过 热 的环 境下 作 所 能工 忍耐的 度限
,
主
要从 图 2中 以 看可 布出 雷 尔式 多 绳提 升系统 为 最 好 提 的 系统升
,
过、湿
南 布 雷尔非归 了 与
,纳
在
地表 和井
度深有 的 一 关些问题 之 后
于 3 245 年提 出
自
・
∀
,
然9 升 提 深度 钢 和 绳丝的 经 济 度长
关有。 。
9一
。
9
9
深过时需 要 附 盲设井 统 和系第
二一一
、
99
、
9
拓开 系
9统 9人员安 全 舒适和 的工作 环境 也是9 9容易 9件极不的
事情
。
第
三统 系
米南 单非 提 井升 的最 深大 度为 ! − ∀
,
∀
一
参
(
Ν,
一
文
Φ
5
考献Η
0
将 来 着随 科 技学 术 发的 展能
出现新 的 材料 代 替钢 丝绳
,
提
升绳索 可
Θ 57
ΠΜ
〔 & 《 5〕Η
7
ΗΟ 64 Η3Π 0 606
ϑΡ// 0
,
+
4
0ϑ
60
4
4
360ϑ
芳 香族如 有机 、
》Ρ ,
,
,&∃∃
Σ5
!
纤 维! 制成 绳的索
,
有高具强度
,
品质系 好
0 0 〔数 !〕 Β 6% 6 ϑ≅ 5
ϑ 3488
Θ
5 7
03Η
Ρ》 ,
,∃ ∃
&,
Σ5
Ρ
#
%比
钢丝 高绳∃ 倍 ∋将 会允许 单井 提 升 的 距
Φ
5
∀
&
Τ,
51
3
5
#〔〕 《 Ρ5( Ν ΧΣ
Ρ+ Π5 606 ϑ
05
≅
0
ϑ
34 8 》8
,&,
∃
,,
更离长 .当然 这 种 材 料的 索 绳 还 许有 多 题难急 待 解决。
、
Ρ
#Υ 〔 〕《 04
( 03
Η
(56
0
Η
Ρ≅ Ρ 5−
80
04Ο
34 刀4
4 50
ς
5 8 ( 606(
ϑ
%
四 结 语
为∋ 获得地 球 内 部 的矿物 资
,Β
。,438
Β
Η
Η
( 4 3
6Ρ
8
,Β6
0 3 Η4
Ω
3
Υ
Ο0
Β8
4
4Ν
源
,
掘
凿 的越深 难困 大越
,
要
保 证在 井下
,
Δ
0ϑ
》,& ,∃ #
Θ 04 − 〔〕 《五Β 宜 60 ϑΔ
ϑ6 4 54 3次& ,
∀
∀ 米∀
也许
在 将 ∀ ∀ 米∀ 深的度 采 矿
了
,
Τ
,# &1
保
确∀
,
%
上接第 # ∋页
度
,’
,
即Θ [ Θ
对
,则
根 %! 据 ∋ 式 可&以 看
出,
降低
’
’一
明
而
其 梯 度 的对绝 又值 于大” 、广 则对 流 乒 ” 2万 切 ≅‘ 1 1 Ψ1 ”,
’
对
流 扩散 的区气 将 温 随度 的增 高 加反 降
、
‘
’‘
砂 一
Ξ、
Ξ
’
,
’Ξ
‘‘
现象 必
然发 生
,
而 下 我们利 用%! &∋
。来
讨论
&
氏,
ϑ
‘
开、
,
‘
‘
二
,
户天 井
和竖 井 的 况情图 可看 出以,
,必 然 生发对 流现 象
。
其
大小取 决 于 岩壁 温
。度
&
∋ 天 井 对 流 扩散中区 的 风通 过程
∗从
与 风 风通流温 度之 有差自由 对 流
的
。相
,
反
,
如果 通 风 流
凤
对扩流 散区 的 气温 主要 取
决
的 ,温 度 反低于 岩 壁的 温度 在
矿 山实 际 中,
则
天里井是 会
于 与 岩不 石 热交的 换
流有对 关
其 才次 通风与风流 的
热时,
显 然Θ
ΖΘ
岩,
后
者的 况情 又是 经 常出,
但涡 流 扩 散区 的 气温 则相 反
它
主 取要
现的
一
之
,加
之 烟 中炮≅? 的 重比
小
。
,
汇常集 在
于决通风 流凤的温
大
度
, 而与岩壁 温 度 关系 不
天
井 掌头!
因此
造 成了夭 井 通 风困 难 原的因 ∗
即
Θ
。。
之Θ
风
。因此 造 对成流扩 散 的区
白
由对流 主 要 依靠 流 对区对 涡 流区 所 构成 温的度梯
如度果 用 来 通风 风流的温 度 超过 岩壁 温
∋
竖井 中对 流 扩 散区 的 通风 过程
。其
况情与 天井 相的 反 的石温度
,
果 风如流的 度温高 于
岩。
井竖 中就不 会 发 生 由对 自
流