矿井通风设计.ppt

第十章矿井通风系统及通风设计。本章的主要内容有：1 .矿井通风设计-内容和要求，通风系统优化，矿井风量计算，阻力计算，总压差计算，主风机选择2。矿井通风费用预算，铀矿氡排放量计算，1。第一节矿井通风设计的任务和内容。矿井通风设计的任务是有效地向地下工作场所输送足够的新鲜空气，以确保生产和良好的劳动条件；通风系统简单、稳定、易于管理，具有抗灾能力。发生事故时，风流容易控制，人员容易撤离。有符合规定的地下环境和安全监测系统或检测措施；该通风系统投资少，运行成本低，综合经济效益好。2、矿井通风设计的内容(1)制定矿井通风系统；(2)计算各工作面所需风量；(3)计算全矿井风量分布和风量需求；(4)计算整个矿井的总压差；(5)选择主风机及其电机；(6)决定通风结构；(7)起草通风成本预算；(8)编制通风工程施工方案。第十章矿井通风系统及通风设计，第二节通风系统草图，草图通风系统的基本原理(1)进风巷道和采掘工作面的风源含尘量不得大于0.5mg/m3。对于现在用作通风井的箕斗井或混合井，必须采取净化措施，使空气源的含尘量达到上述要求。(2)主回风井不得用作人行道，回风管道排出的废气不得造成公共危害。(3)矿井有效风量率应在60%以上。(4)采场和二次破碎巷道应穿风流，电动耙应位于上风侧；避免串联废气，否则应采取空气净化措施。(5)地下炸药库和装药硐室必须配备独立的回风管道。(6)未使用的竖井和采空区必须及时封闭。气密、风门、风桥、平硐等通风结构必须严密完好。(7)主风机应配备防风装置，风向应在10分钟内改变。二、统一通风系统和分区通风系统在起草通风系统时，首先要考虑的是是采用统一通风系统还是分区通风系统，两者各有利弊，应根据各矿井的具体情况确定。统一通风系统进回风井少，通风设备少，便于集中管理。所有矿井采用统一的通风系统是合理的，特别是对于不能增加进、排气井的深井。分区通风系统不同于通过将一个矿区分成多个矿区来建立或建造多个通风系统。每个通风系统都位于同一个开发系统中，井巷之间有一定的联系。分区通风也不同于一个通风系统中多个风扇的平行通风。分区通风分区的原则是，矿量相对集中、生产联系紧密的相关区段一般应划分为一个分区。目前国内冶金矿山主要有以下分区方法：(1)按矿体分区(2)按中段分区(3)按矿区分区；3)根据进风井和回风井的相对位置，进风井和回风井的布置可分为三种类型：1)中心进风井和回风井均位于井田走向中心。根据进、回风井的相对位置，分为中心平行型和中心边界型(中心柱式)。2、对角式1)两翼对角式进风井大致位于井田中部，两个回风井位于井田两翼边界(沿倾斜方向的浅部)，称为两翼对角式，如果只有一个回风井，则t当主通风机由于某种原因停止运行时，地下气流的压力增加，这样更安全。2.主强制通风装置安装在进气口。在主压入式通风机的作用下，整个矿井通风系统处于高于当地大气压力的正压状态。当垮落裂隙到达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过垮落区泄漏出去。当主通风机由于某种原因停止运行时，地下气流的压力会降低。3.对于压抽混合型，在进气井口安装一台风机进行压抽工作，在回气井口安装一台风机进行抽气工作。通风系统的进风部分为正压，回风部分为负压，工作面大致在中间。正压或负压不大，所以采空区向地表的漏风很小。其缺点是使用的呼吸机设备多，管理复杂。一般来说，抽气通风被广泛使用。其主要优点是不需要在主进风管内安装通风结构来控制气流，便于运输、行人和通风管理，采场的烟气也易于排出。但是，以下条件适用于压入式通风。(1)在开采过程中，回风系统容易损坏，难以维护。(2)矿井有专门的进风巷道，可直接将新鲜空气送至工作面。(3)采用崩落法开采时，上覆岩层透气性强，形成大量漏风，降低了工作面的实际风量。(4)岩石裂隙和采空区的氡污染了进气口。以下条件适合采用加压泵混式：(1)采场靠近地表，漏风大。加压搅拌可以平衡坑内外压差，控制漏风。(2)对于有自燃危险的矿井，为防止大量气流漏入采空区引起自燃。(3)开采有放射性气体危害的矿井时，推入式主风机的正压控制进风口和整个作业段，控制氡的渗流方向，减少氡析出；抽出式主风扇控制回风段，以便废气可以快速排出地面。5.主扇安装位置在下列情况下，主扇可安装在地下进风段：(1)需要抽气通风，但回风井附近的地表漏风较大。为了减少密闭工程，提高有效风量，主风机可安装在地下回风段；压入式通风井口难以密封，主风机可安装在地下进风段。(2)在某些情况下，施工坑内的风机室可能比地面风机室更经济，特别是当小矿井或区域的通风风量较小时，需要的风机较小，因此风机可以放置在巷道中，而无需挖掘洞穴。(3)滑坡和滚石。当地面上没有合适的位置或者地基不适合建造风扇房时，通风井布置在雪崩危险的区域。六、多风机串并联多级机站通风系统在一个通风系统中可以使用一定数量的风机，风机根据需要分为若干级。风机串联用于减少漏风，风机轴连接用于合理配风，称为多风机串联多级机站。多级站可分为三级、四级、五级和六级。一般采用四级机台，布局原则如下：一级机台为压入式机台，在整个系统中起主导作用。新鲜空气由它引入矿井，其风量是整个矿井的总风量。二次机站起来进行通风中继和配风，以保证作业区的送风，因此风机应靠近送风区进行强制送风。三级机械站将作业区的废气直接排放到回风管道，因此安装在回风附近的风道侧，用于抽气通风因此，采场设计应充分利用现有的竖井和巷道，避免各工作点之间的串联气流，有效排出爆破烟尘和矿井粉尘。2、采场风量计算(1)根据爆破后的排烟风量计算。一般情况下，竖井内的风流称为固定边界风流或非自由风流，如下图左侧所示。进入洞室的风流如下图所示。气流的边界是与气流相同的介质。这种风流称为无固定边界的风流或自由风流。1)计算非自由气流采场(巷道采场)的需风量，采场的需风量为2)计算自由气流采场(硐室采场)的需风量a-炸药消耗量，kg；v-采场空间体积，m3；k-紊流扩散系数，根据下列公式，a-系数，取0.06-0.10(巷道壁很粗糙取大值)；lk-腔室长度，m；进水隧道s段，m2。3)当在大型爆破采场放矿期间所需的风量类型下进行t-二次破碎时，将炮烟稀释到允许浓度所规定的通风时间一般为300s；n-矿块中放矿水平的工作巷道数量；VF从放矿隧道和其他气流交汇处算起的空间体积，m3；AJ-假设装药量，AJ=A1 A2，KGa 1-通风时间内从矿石堆中排出的炸药量，Kg，-放矿初始阶段的炮烟排出系数，取2.7；PK每天日夜从每个放矿巷道排出的矿石量，t/d；VS开采矿石的空隙率，一般为0.3；s-松散状态下矿石的堆积密度，t/m3；TF每天昼夜放矿时间，通常为72，000-75，600秒(即20-21小时)；ba每公斤炸药的炮烟总量，m3/kg，0.9；A2-每种矿石的二次破碎炸药量，1-3千克。(2)根据排尘风量计算所需风量(3)根据柴油机排气设备排放的废气计算风量。使用柴油设备时，风量计算应满足将柴油设备排放的所有废气稀释至允许浓度以下的标准。新设计矿井一般可按单位功率的风量指标计算，其计算公式如下：q=q0n，q-矿井内柴油设备的风量，m3/min；Q0-单位功率空气体积指数，Q0=2.8-3.0，m3/(马力/分钟)；n-各种柴油设备的总马力数，根据使用时间的百分比n=N1k1n2k2N3k3.nnkn，马力n1，N2，n3，各种柴油设备的额定功率和马力；K1，K2，K3，Kn-时间系数，即各种柴油设备每小时在坑内工作的时间百分比，%。3、硐室风量计算各种硐室的新鲜空气流经硐室时，废气不直接排入回风管道，在计算总风量时，不考虑此类硐室所需的风量。各地下室所需的新鲜空气风量可分别按下式计算：(1)增压室所需的风量q=2.3nm3/minn-室内所有电机的千瓦数。(2)泵室和提升室所需的风量q=0.46nm3/min(3)电机车库所需的风量，一般保持1-1.5 m3/s通过风量。(4)炸药仓库需要空气时，一般应通过风流，储存容量大于8t，供风量为100-150 m3/min，储存容量小于8t，供风量为50-100 m3/min。第4节风量分配和调节通风网络是实现所需风量分配的最经济有效的方法，无需采取任何风量调节措施。因为在这种情况下，总风阻最小，功耗最小，通风管理最理想。但事实上，这种巧合很少见。因此，根据通风网络的结构、风阻和总风量，风量的分配应由电子计算机(或人工)计算。如果与所需风量基本一致，则无需采取风量调节措施，否则应根据具体情况进行风量调节。第五节全矿井总压差的计算1。风量调节时全矿井总压差的计算只需将从进气口到出气口的任何气路的压力差相加，就可以得到矿井的总压力差。如右图所示，矿井总压差可以通过叠加气流-13的压差来计算。如果h1代表气流的压差，根据相似的表达式方法，矿井的总压差为h=h1 H2 H3 H4 h13。从计算机计算结果可知：h1=790 pa，H2=275 pa，H3=52 pa，H4=149 pa，h13=507 pa，则： h=2532 pa，全矿总压差不应超过3400-4400Pa，高硫矿床矿井总压差不应超过2400Pa，否则应采取降阻措施。二、多出口多风机压差计算当两个抽风机安装在竖井两侧对角通风时。如下图所示，虽然两翼之间的压差不相等，但没有必要采取调整措施。在设计中，只需要根据每个机翼所需的风量和压差选择两个不同的风扇，因为每个风扇只为该机翼的隧道网络工作。第六节主要通风机矿井通风设备的选择是指主要通风机和电动机。一、矿井通风设备要求：1。矿井必须配备两套同等容量的主要通风设备，其中一套备用。2.通风设备的选择应满足首采水平各时期工作条件的变化，使通风设备长期高效运行。3、风机容量应留有一定余量。4.当进出口井口高差大于150米，或进出口井口标高相同，但井深大于400米时，应计算矿井自然风压。二、主风机1的选择，计算风机风量Qf型Qf-主风机工作风量，m3/s；QM-矿井空气需求，m3/s。K漏风损失系数，1.1当风井未提升时；当跳轴也用作砚台时，取1.15。将空气送回电梯时，取1.2。2。风机压力计算离心风机(主要提供全压曲线):轴流风机在易期和难期(主要提供静压曲线):hm -易期和难期-通风系统总阻力；风扇附件(风洞和扩散器)的高清阻力；hvd-扩散器出口动能损失；HN-自然风压，当自然风压和风机风压有相同作用时，取 ；当自然风压与通风机负压相反时，取“-”。3、一次风机根据矿井通风易段风机Qf、Hsdmin(或Hdmin)和矿井通风难段风机Qf、Hdmax(或Hdmax)的计算在风机特性曲线上，选择满足矿井通风要求的风机。4.寻找通风机的实际工作点，因为它是根据Qf、Hsdmin(或Hdmin)和Qf、Hsdmax(或Hdmax)确定的，但设计工作点不一定精确在所选通风机的特性曲线上，实际工作点必须根据通风机的工作阻力确定。该方法包括以下步骤：1)在计算通风机工作风阻的静压特性曲线时：使用全压特性曲线时；2)确定通风机的实际工况点，使通风机的工作风阻曲线在通风机特性曲线上，与风压曲线的交点即为实际工况点。5、根据风机的工况参数(Qf、Hsd、N)确定通风模式和速度，对一次风机进行技术、经济和安全比较，最终确定风机的模式和速度。(hmin、qfmin)、(hmax、qfmmax)、rmax、rmin、mmax、mmin、6、电机选择(1)通风机的输入功率风所需的输入功率Nmin、nmax应根据通风的难易程度分别计算。或(2)、电机数量和类型：当Nmin0.6Nmax时，可选择一台电机；当nmin 0.6nmax时，可以选择两台电机；根据在初始阶段和后期阶段选择一个电机的公式计算功率。e:电机效率，tr:传动效率。第七节矿井通风费用预算通风设计应满足安全、经济、可靠的要求。Ventil