矿井通风与安全课程设计大冶市长松矿业有限责任公司地下开采扩建工程通风系统设计

1、目录大冶市长松矿业有限责任公司地下开采扩建工程通风系统设计1一、矿井通风系统拟定1二、总风量计算21.按井下同时工作的人数计算22.按排尘风速计算33.按同时作业的柴油机设备台数每千瓦每分4m3/s的风量计算3三、风量分配3四、绘制矿区初期及末期通风系统拓扑图3五、矿区通风阻力41.矿区初期及末期（通风容易时期和困难时期）摩擦阻力计算4式中：42.矿区初期及末期局部阻力计算6六、矿区通风难易程度6七、通风设施设计7八、通风设备选型71.设计依据72.风机参数71)风机风量72)风压计算73)确定工况点74)电动机功率85)主风机选型86)通风电耗87)反风措施9九、通风除尘系统的安全可靠性分析

2、9一、 矿井通风系统拟定本矿矿区为丘陵地貌，矿区属于低山丘陵地区，地势西南高，东北低，最高海拔标高277.7m，相对高差222.7m。区内气候冬冷夏热，四级分明，雨量充沛，为典型的亚热带季风性气候。该矿原已经开采到-183m中段，至-243m中段的开拓系统也已经形成，现在要对其进行扩建，对其-243m-333m进行开拓，中段设计高度30m，各中段间通过盲立井进行连通，设计年产量3万吨，采用浅孔留矿法进行开采，要求设计其通风系统。矿区原有通风系统为边界式通风，主井（竖井）布置在矿田东北部，标高+71.39m，凤井（平硐）布置在矿田东部，标高+67.73m，主扇工作方法为抽出式，即全负压通风。设计

3、时，根据年生产能力和矿房生产个数，原矿井通风系统可以利用，其进风井、回风井能过满足矿井扩建的要求。因此，该通风系统同样采用边界式通风，主、副井仍然使用，并将竖井延伸到-333m水平。通风时，风流由主井（竖井）进入，经-333m井底车场、-333m运输巷道、-333m脉内平巷、采区上山、矿房、-273m脉内平巷、采区上山、矿房、-243m脉内平巷、-243m中段平巷、回风平巷，最后经凤井（平硐）由风机抽出地表。对于井下各矿房和掘进工作面，均为独立通风。矿房配备局部扇风机作辅助通风。巷道掘进采用局部扇风机拱风，通风方式为压入式，局扇必须安装在进风风流中，且全风压供给该处的风量大于局部扇风机的吸入风

4、量，其位置距离回风口不得小于10m。每一掘进工作面设置一台局扇。对于硐室，井下绞车房及其他硐室为独立通风，井底车场中的各个硐室为串联通风。二、 总风量计算1. 按井下同时工作的人数计算矿区年产量为2万吨，年生产日为330天，则每日产矿61吨，按1个矿房回采，1个掘进工作面掘进，掘进与采矿同时作业，运输硐室等杂工三班均配备。比较当班生产人员数量，白班最多21人，有上级检查时，则人员增加，增加人员按9个计算，则井下同时最多人数30人计算，每人每分钟配风不少于，则矿区所需风量为：式中：N井下同时工作的最多人数；K矿区通风系数（或称矿井风量备用系数），是考虑到矿井有难以避免的漏风，同时也包含风量调整不

5、及时和生产不均衡等因素而设立的大于1的系数；如果地表没有崩落区K=1.251.40；一般矿井K=1.31.45；地表有崩落区K=1.351.5.。此矿用留矿法开采，其是否有崩落区未知，故按一般矿山来取值，此处取K=1.40.2. 按排尘风速计算配风如下：矿房配风：按硐室型采场最低风速不小于0.15m/s计算，每班开采面为 掘进工作面配风2m3/s;绞车房配风1m3/s;其他：1m3/s;则全矿需风量为对其取整后得12m3/s.3. 按同时作业的柴油机设备台数每千瓦每分4m3/s的风量计算现矿山作业的柴油机设备台数按2台，掘进19kw加上矿房的37kw总计56kw，则需风量为：由以上分析可知，按

6、三种方式计算后，最大值为10m3/s,因此其总风量为12m3/s。三、 风量分配风量分配时，先根据矿房、掘进工作面、硐室等各处需风量进行风量的分配，然后余下的风量根据用风地点需风量及其在通风系统中所处的位置及漏风地点和漏风量进行分配，按照此原则对其进行概略估计，并对照相关规定看其风速是否满足要求。其分配情况如表1所示：表1风量分配表拱风地点设计共风量m3/s设计风速m/s规程规定风速m/s是否符合规程规定矿房50.764是掘进30.754是绞车房20.306是水泵房20.306是注：由于所给数据不足，现矿房断面积按照6.59m2(由于硐室面积为6.59，故与其一致)计算，掘进工作面与采区巷道取

7、为一致，即4m2，水泵房、绞车房也属于硐室，其面积也取为6.59m2。四、 绘制矿区初期及末期通风系统拓扑图拓扑图如附表所示五、 矿区通风阻力1. 矿区初期及末期（通风容易时期和困难时期）摩擦阻力计算根据下式：式中：摩擦阻力系数，N·s2/m4;L井巷长度，m；Q通过井巷的风量，m3/s;S井巷净断面积，m2;R井巷摩擦风阻，N·s2/m8;其摩擦阻力如下表所示：表2初期摩擦阻力表区段编号井巷名称支架种类L(m)U(m)S(m2)Q(m3/s)h=gLUQ2/S3(Pa)1-2立井（至井底-333m）混凝土，厚度300mm0.001626215.7119.63121.232

8、-3-333m运输平巷喷浆，厚度50mm0.00123759.836.591221.813-4采区巷道裸体0.001212484914.764-5采区巷道裸体0.0012568452.065-6-243m中段运输巷道喷浆，厚度50mm0.00121359.836.5961.966-7-243m中段运输巷道喷浆，厚度50mm0.0012479.836.5950.477-8凤井平巷喷浆，厚度50mm0.00121369.836.5920.228-9风机导风硐喷浆，厚度50mm0.0010356.283.141210.029-10合计117052.54表3末期摩擦阻力表区段编号井巷名称支架种类L(m

9、)U(m)S(m2)Q(m3/s)h=gLUQ2/S3(Pa)1-2立井（至井底-333m）混凝土，厚度300mm0.001626215.7119.63121.232-3-333m运输平巷喷浆，厚度50mm0.00123759.836.591221.813-4-333m运输平巷喷浆，厚度50mm0.00121039.836.5961.504-5溜井裸体0.0018306.283.1463.865-6-303m运输巷道喷浆，厚度50mm0.0012549.836.5960.796-7-303m运输巷道喷浆，厚度50mm0.0012809.836.59124.657-8直立井(至-243m）混凝土

10、，厚度300m0.00163015.7119.63110.128-9-243m终端运输平巷喷浆，厚度50mm0.0012479.836.59112.309-10风机平巷喷浆，厚度50mm0.00121369.836.59127.9110-11风机导风硐喷浆，厚度50mm0.0010356.283.141210.0111-12合计115254.192. 矿区初期及末期局部阻力计算根据规定：矿区井巷的局部阻力，新建矿区（包括扩建矿区独立通风的矿区）宜按井巷摩擦阻力的7%计算，其初期以及末期各个巷道、硐室的局部阻力分别如下面表中所示：矿区通风容易时h局小= h摩×7%=52.54×

11、;0.07=3.68Pa矿区通风困难时h局大= h摩×7%=54.19×0.07=3.79Pa3. 矿区自然风压由于主井标高+71.39m，副井标高+67.73m，相差3.66m，由于当进、出凤井高差在150m以下时可以不用考虑自然风压（井深400m以上时则需考虑），因而其矿井自然风压在此忽略不计。4. 初期及末期通风总阻力初期：h静小=h摩+h局小=52.54+3.68=56.22Pa末期：h静大=h摩+h局大=54.19+3.79=57.98Pa六、 矿区通风难易程度等积孔是衡量矿区通风难易程度的一个重要指标。根据单台风机等积孔计算公式：式中：A等积孔，m2；Q风量，m

12、3/s；h初期风压或末期风压。初期风压为56.22，末期风压为57.98.则：等积孔A都满足1<A<2，通风中等，并且初期等积孔大于末期的等积孔，从而说明初期通风比末期容易。七、 通风设施设计矿区井下通风设施主要有：双向、双道风门、调节风窗、调节风门、反风风门、风窗、局扇、密闭等，根据矿区各矿房和掘进工作面所需的风量而进行矿区总风量分配，将上述通风设施分别设置于不同的地点，以满足各矿房及掘进工作面、硐室所需的风量，达到通风安全管理的需要。因此在风井井筒距井口6m处设置两道常闭风门，两道风门相距4m。为了减少矿区无效风量和漏风损失，对全部采空区和废旧巷道应及时封闭严密，对风门设置和开

13、闭应加强管理，防止风流、短路，减少漏风，达到预期的通风效果。八、 通风设备选型1. 设计依据矿区所需风量为12m3/s，初期最小负压力为56.22Pa，未期最大负压为57.98Pa。2. 风机参数1) 风机风量矿区主扇风量为：式中，Q矿为矿井总风量，即为12m3/s；K为漏风损失系数，凤井无提升任务时取1.1，箕斗井兼作回风井时取1.15，回风井兼作升降人员时取1.2，在此处，凤井为一平硐可当作无提升设备时的凤井来算，故K取1.1.2) 风压计算由于此处的自然风压忽略不计，风机产生的风压主要用于克服矿井总阻力同时还要克服扇风机装置的通风阻力以及风流流到大气出口的动压损失。其中，扇风机装置的阻力

14、hr=100 Pa，扇风机的风压计算如下：即矿区主扇最大静压为207.98Pa，最小静压为206.22Pa。3) 确定工况点矿区开采初期，通风阻力系数为：矿区开采末期，通风阻力系数为：根据以上计算确定初期及末期风机工况点为：初期工况点：末期工况点：其工况点如附图所示：后期可以通过调整风机的叶片安装角来调整风机的工作。4) 电动机功率根据式子：式中：K电动机容量备用系数，轴流风机取1.11.2，离心式风机取1.21.3此处为轴流式风机，取1.2；1传动效率，直联传动取1，皮带传动取0.95，此处取为0.95；2电动机效率，一般0.90.95，此处取0.95。则：初期电动机功率：末期电动机功率：一

15、般，当扇风机功率不大，可选用异步电动机；若功率较大，为了调整电网功率因素，宜选用同步电动机。5) 主风机选型根据M1、M2，选用BK40-6-No.12轴流式风机两台，一台备用，配备额定功率为5Kw的电动机，主扇工作风量不小于792m3/min，负压157Pa。6) 通风电耗初期电耗：式中：d电机效率，取0.9；e电网效率，取0.95.7) 反风措施矿区采用轴流式风机，通风机反向运行可使反风完成，在风机控制室安设反风按钮，即可实现反风。采用季节通风。新鲜风流从主井进入，污风由回风井排地表；掘进工作面及采场均采用局扇通风。井下通风系统设反风装置，发生事故10分钟内能够完成反风操作。具体的一些反风措施如下所示：（1）制定反风演习计划，并按要求每季度进行一次反风演习。并测定反风风量。遇风量不够和风量变化较大时，应查找原因，进行处理。（2）构筑好井下风门及反风风门等通风设施。每一处的风门为两道，反风风门也为两道，并严格质量检查，不合格则反工。（3）绘制反风时通风系统图和避灾线路图。（4）制定井下火灾预案，力求详细，一年一次。（5）火灾发生时，要迅速报矿调度室，研究对策。如果能防止