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采礦通風的五項關鍵創新技術

文章來源:中國黃金網撰寫時間:2020-06-19作者:


  按需通風(VOD)系統已成為提高通風效率的流行解決方案。VOD允許更直觀的通風系統,軟件能夠根據每日計劃預先編程,或通過跟蹤環境因素或整個礦井的人員和設備位置,將氣流調度到礦井的不同部分。

 

  有效地管理地下礦井的氣流對礦工的安全和作業效率至關重要。吸入粉塵顆?;蛞谎趸嫉扔卸練怏w會對健康造成終身影響,在某些情況下,僅僅幾秒鐘的接觸就可能造成危險。

 

井下管道系統示意圖

 

  現代通風系統采用豎井、天井和坑道網絡,結合通風風扇和調節器,通過礦井分配氣流,稀釋和清除有害氣體和顆粒。在氣候較冷的地區或冬季,通風系統還可以增加加熱管道。

 

  所有這些都導致了巨額的能源費用支出。采礦通風可以占到地下礦山能源需求的50%,增加了礦山的運營成本,同時也增加了潛在的環境問題。最近在采礦通風領域的創新正試圖克服一些或所有這些問題,一些公司提供的解決方案據他們稱是成本效益高且對環境無害的。

 

  按需通風

 

  隨著百斯泰克(Bestech)、ABB和西姆斯瑪特(Simsmart)等公司提供各種各樣的通風軟件,按需通風(VOD)系統已成為提高通風效率的流行解決方案。VOD允許更直觀的通風系統,軟件能夠根據每日計劃預先編程,或通過跟蹤環境因素或整個礦井的人員和設備位置,將氣流調度到礦井的不同部分。

 

  據稱,這些系統只在需要時將空氣引導到需要的地方,從而減少了礦井的總空氣需求,并在這一過程中降低了能源消耗。

 

  理論上,VOD系統可以與標簽和跟蹤系統集成,這意味著通風軟件可以定位礦井中的人員和設備,并根據需要將氣流引導到工作區域。實際上,這個概念說起來容易做起來難。視頻點播系統的創新重點在于使這一賣點始終成為可行的現實,因為能夠自動控制氣流速度、溫度和方向的系統具有巨大的成本削減潛力。

 

  熱管理

 

  今年2月,加拿大自然資源部(Natural Resources Canada)向自然熱交換工程技術(NHEET)研究項目撥款150萬加元(781萬元人民幣),該項目由礦業創新、修復和應用研究公司(MIRARCO)和淡水河谷(Vale)、特克(Teck)和勞倫田大學(Laurentian University)等其他機構共同運作。

 

  該項目正在研究如何利用破碎巖石改善地下礦山的冷卻和空氣輸送。這一概念是半個多世紀前在安大略省薩德伯里附近的淡水河谷克雷頓鎳礦提出的。當時礦工們意識到:夏季時,冷空氣通過廢石進入礦井;而冬季時,熱空氣進入礦井。通過引導氣流通過礦井,礦工可以在不使用人工制冷的情況下在地下2.5公里的地方工作。

 

  為通風系統供電消耗了地下煤礦總能耗的25%~50%。如果NHEET項目能夠成功地復制克雷頓鎳礦礦井的自然通風特性,它不僅可以取代制冷和供暖系統的資本和運營成本,而且還可以降低礦井的總體能耗——降低成本,同時改善地下采礦的環境影響。

 

  液壓空壓機冷卻

 

  液壓空氣壓縮機(HACs)是一個很久以前就出現的概念,從技術角度看,在礦山使用超過100年。

 

  壓縮空氣系統最顯著的用途是作為一種發電手段,用于無法輕易與現有電網連接的礦井,例如一個多世紀前為加拿大安大略省農村銀礦供電的破爛溜槽液壓空氣壓縮機系統。這個系統已經運行了70年,只停止了兩次進行維修。

 

  壓縮空氣系統由于其高成本20世紀后半葉逐漸由電氣和機械系統替代?,F在,由電創(Electrale Innovation)設計的現代壓縮空氣系統已經修改了原有的空氣壓縮技術弊端,為地下礦山提供冷卻。在安大略省的薩德伯里,現代壓縮空氣系統的實驗性應用正在運行,它得到了加拿大政府的資助。

 

  該項目的開發人員認為,如果能夠利用自然水電資源,壓縮空氣的生產幾乎可以零邊際成本。利用水冷卻壓縮空氣而不需要外部電源,希望冷凍空氣可以作為一種低成本的超深井冷卻和除濕手段。

 

  空氣質量傳感器

 

  地面監測站可以使用實時傳感器直接監測地下礦山的空氣質量,這些傳感器能夠實現無縫監測,而不是在地下進行耗時的重新校準過程。

 

  超深部采礦網絡及其合作伙伴已經開發出傳感器,在與現有地下傳感器“熱交換”之前,可以在穩定的受控環境下在地表進行校準。

 

  現代空氣質量傳感器被吹捧為通過消除人工地下再校準的需要來提高生產力,并且可以在檢測到有毒氣體的情況下加快補救工作。

 

  空氣質量站能夠實時準確地監測氣流速度和方向、氣體水平、大氣壓和干/濕球溫度,然后可以根據需要使用這些信息來調整主通風機和輔助通風機。

 

  這類技術中的一些是工業物聯網設備,它們直接連接到現有網絡,而不需要添加新設備,從而在不大規模改裝現有硬件的情況下提高效率。

 

  電氣化

 

  雖然粉塵、二氧化碳和甲烷等有毒氣體是礦工們關心的主要空氣質量問題,但柴油車排放的二氧化氮也帶來了地下通風問題。然而,電動采礦車的增加可能會改變這一狀況。

 

  電池技術的快速發展促使礦業公司開始更換柴油車,并開始進行鋰離子電池替代品的鉆探。對于地下礦山來說,電動汽車不僅能提高環保認證,還能減少氣體和熱量的排放,進而降低整個礦山的氣流要求。

 

  咨詢公司BDO在2019年發布的一份報告中預計,4年內,澳大利亞新礦山將不再使用柴油機,該國現有礦山將開始逐步淘汰柴油機,轉而使用電池電動汽車。報告預測,隨著納米柴油顆粒物的健康風險越來越被普遍接受,推動電氣化的動力將來自新礦山的出資人,以及潛在的政府監管。

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