矿井通风系统设计

1、2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第11章 矿井通风系统设计(Mine Ventilation Design),本章重点 矿井通风设计-内容与要求、优选通风系统、矿井风量计算、阻力计算、通风设备选择,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第一节 矿井通风设计的任务和内容 新建矿井通风设计一般分为基建和生产两个时朋，必须分别进行设计计算。 一 矿井基建时期的通风 矿井基建时朋的通风是指基建井巷掘进时的通风即开凿井筒(或平硐)、井底车场、第一水平运输巷道和通风巷道时的通风。此时期多用只独头巷道进行局部通风。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,二、矿井生产时期的

2、通风 矿井生产时朗的通风是指投产后包括全矿开拓、采准、切割和回采工作面以及其他井巷的通风。这时期的通风设计，根据矿井生产年限的长短，又分为两种情况： 1）矿井服务年限不长（小于20年） 2）矿井服务年限较长（大于20年）,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,三、矿井通风设计原始资料,1矿井自然条件。 矿山地质地形团，矿岩游离二氧化被、硫、放射性物及有害气体的含量；矿岩自然发火倾向，矿区气候条件，包括年最高、最低、平均气温、地温梯度、常年主导风向等；矿岩密度、块度、松散系致、含泥量及粘结性等 2矿井生产条件。 矿井年产量、服务年限、矿床开拓、回采顺序、提运系统及采矿方法；各区储量、产

3、量分配、采掘工作面比例、生产和备用工作面数；同时开动的各种凿岩机台数及其分布；同时爆破的最多炸药量数；同时工作的最多人数；矿井和采区的巷道系统、断面及文护型式等。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,四、矿井通风设计的内容,确定矿井通风系统，画出通风系统图 矿井风量计算和风量分配； 矿井通风阻力计算； 选择通风设备； 概算矿井通风费用,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第二节 矿井通风系统选择的原则,一、通风系统选择原则 在拟定矿井通风系统时，应严格遵循安全可取、通风基建费用和经营费用之总和最低以及便于管理的原则 矿井通

4、风网路结构合理：集中进、回风线路要短，通风总阻力要小，多阶段同时作业时，主要人行运拖巷道和工作点上的污风不串联。 内外部漏风少。 通风构筑物和风流调节设施及辅扇要少。 充分利用一切可用的通风并巷，使专用通风井巷工程量最小。 通风动力消耗少，通风费用低。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,二、矿井通风设计的要求 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件； 通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力； 发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施； 通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。,2020/10/

5、3,第11章 矿井通风系统设计,三、拟定调风系统的几项具体规定 每个矿井和阶段水平之间部必须有两个安全出口。 进风井巷与采掘工作面的进风流的粗尘浓度不得大05mgm3：。 新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井；已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净化措施，使近风流的含尘量达到上述要求。 主要回风井巷不得作人行道，井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染，井口排风不得造成公害。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,5 矿井有效风量率应在60以上。 6 采场、二次破碎巷遭和电耙道，应利用贯穿风流通风，电耙司机应位于风流的上风侧，有污风皋联时，应禁止人员作业。 7 井下破碎嗣室和炸药库，必须没有

6、独立的回风道 8 主扇一般应设反风装置，风量60。要求10min内实现反风。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,选择通风系统时，应根据矿体赋存条件和开采特点， 选取几个可行方案进行详细的技术经济比较，择优选出。 通风系统方案技术比较的主要内容： (1)通风系统的安全可靠性。 (2)通风网路的复杂程度、串联污染的可能性、风流控制的难易。 (3)矿井风压大小及风压分布、高风压区通风构筑物的数 量及其对矿井漏风量大小的影响。 (4)矿井主要风流控制设施的位置、对生产运输的影响和管理的难易程度 （5）主扇位置、安装、供电、维护检修的方便程度。 （6）通风管理人员数量,2020/10/3,

7、第11章 矿井通风系统设计,通风系统方案经济比较的主要内容： (1)通风井巷工程量、主要构筑物的工程量。 (2)矿并通风设备数量及装机容量。 （3)矿井通风基建投资 （4)电力消耗。 (5)年经营费用(电力、工资、材料等）,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第三节 全矿所需风量计算,一、全矿总风量计算 根据金属矿山生产特点，全矿所需总风量应为各工作面需风量与需要独立通风硐室的风量之总和，并给予一定的备用系数。全矿总风量可按下式计算：,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,式中 QS 回采工作面所需风量，； QS备用回采工作面所需风量，对于能够临时密闭的备用工作面其风量可

8、取作业工作面的一半。 Qd掘进工作面所需风量； Qr要求独立风流的硐室所需风量； QH其他需风点如主溜矿井所需风量； K矿井风量备用系数。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,1 回采工作需风量,A 按排炮烟计算： 式中 V0 采场通风空间体积，； V1全巷道空间体积，包括及下风侧排风巷道； A一次爆破的炸药量，； t通风时间，秒, 一般取12002400秒。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,B. 按排尘计算风量 按照冶金矿山安全规程规定回采工作面的最低排尘风速为0.25m/s，巷道型采场的断面为S，故每个采场所需风量为Q=Sv,2 备用回采工作面所需风量为：,20

9、20/10/3,第11章 矿井通风系统设计,3 掘进工作面所需风量掘进工作面包括开拓、采准和切割工作面，掘进通风一般采用压入式通风，其所需风量计算公式为： lr巷道长度,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,4 独立风流的硐室所需风量,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,二、按万吨风量比校核矿井总风量 依据以下计算公式可以校核矿井总风量： 式中： A矿井年产量，万吨， q万吨风量比，米3/秒/万吨，,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,表 年产量万吨风量比,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第四节 矿井风量分配,一、风量分配的原则 (1)回采工作

10、面的风量应按照排烟或排尘风量中取较大者来进行分配，掘进工作面应按局部通风风员计算值进行分配。为保证风流质量应避免各采掘工作面串联通风。 (2)备用工作面风量控回采工作面风虽的一半进行分配。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,(3)并下炸药库、破碎洞室和主溜井处应独立通风，回风流应直接导入总回风道或直通地表，否则必须采取净化措施。 (4)矿井通风系统为多井口进风时，各进风风路的风量应按风虽自然分配的规律进行解算，求出备进风风路自然分配的风置。 (5)在所有需风点和有风流通过的井巷中，风速必须符合安全规程规定。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,井巷最高允许风速表,20

11、20/10/3,第11章 矿井通风系统设计,1新建矿井的风量分配 在新建矿井通风设计中，矿井的漏风地点和漏风员难以确切估计，只能根据经验作概略的估算。即根据矿井主要漏风地点的位置、对矿井通风系统的进风段、需风段和回风段的影响，而考虑在需风量的基础上分别乘以风量备用系数的全部、部分或不乘，一般来说压入式通风系统中，主要漏风地点在进风段，抽出式通风系统中，主要漏风地点在回风段。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,进风段是指由进风井口到回采阶段最前面一个采场进风天井为止的那一区段的所有井巷。 回风段是指由回采阶段最后面一个采场冈风天井口到回风井口的那一区段。 阶段中部整个开采区间均为需

12、风段。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,进行风且分配时，应将各井巷的风量值一一标在通风系统图和通风网路结构示意图上。漏风风路可用一条通大气的插入线表示。压入式通风阶在进风段的终点上画一漏风风路引到地表，抽出式通风时，在回风段的始点上画一漏风风路连通地表大气：并标出漏风量，使回路保持风量平衡,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第五节 矿井通风总阻力计算,矿井总阻力：风流从进风井口到扇风机风硐出口（抽出式通风）或由扇风机风硐到回风井口（压入式）沿任意一条风路流动途中所产生的摩擦阻力和局部阻力之和。,2020/10/3,第

13、11章 矿井通风系统设计,一 矿井通风总阻力计算原则 1、矿井通风设的总阻力，不应超过3000Pa。 2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井按井巷摩擦阻力的20%计算，,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,二、矿井通风总阻力计算 对于矿井有两台或多台风主要通风机工作，矿井通风阻力按每台主要通风机所服务的系统分别计算。 矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时亦称为通风困难时期。 对于通风困难和容易时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,2020/10/3,第11

14、章 矿井通风系统设计,计算方法： 沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力 hf，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力 hf1 和 hf2。 通风容易时期总阻力 ： 通风困难时期总阻力： hf 按下式计算： 式中,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第六节 矿井通风设备的选择,矿井通风设备是指主要通风机和电动机。 一、矿井通风设备的要求： 1、矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。 2、选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。 3、风机能力应留有一定的余量。,2020/10

15、/3,第11章 矿井通风系统设计,二、主要通风机的选择 1、计算通风机风量Qf 式中 Qf主要通风机的工作风量，m3/s; Qm矿井需风量，m3/s； k漏风损失系数，风井不提升用时取1.1；箕斗井兼作 回砚用时取1.15；回风回升降人员时取1.2。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,2、计算通风机风压 离心式通风机（提供的大多是全压曲线）： 容易时期 困难时期 轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）： 容易时期 困难时期,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,ham通风系统的总阻力； hd通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力； hvd 扩散器出口动能损失； N自然风压，

16、当自然风压与通风机风压作用相同时取“+”；自然风压与通风机负压作用反向时取“-”。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,3、初选通风机 根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和矿井通风困难通风机的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。 4、求通风机的实际工况点 因为根据Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)确定的工况点，但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。：,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,步骤

17、 1）计算通风机的工作风阻 用静压特性曲线时： 用全压特性曲线时：,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,2）确定通风机的实际工况点 在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,5、确定通风的型号和转速 根据通风机的工况参数（Qf 、Hsd 、N）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,6、电动机选择 （）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率Nmin，ma

18、x 。,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,（）、电动机的台数及种类 电机功率计算：,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,第七节 通风井巷经济断面的选择,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,经济风速,专用通风井巷可以用经济风速来计算经济断面,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,六、概算矿井通风费用 万吨矿石通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。 万吨矿石通风成本主要包括下列费用：,2020/10/3,第11章 矿井通风系统设计,1、电费（W1） 万吨矿石的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机、局部通风机电费之和除以年产量，可用如下公式计算： E主要通风机年耗电量， D电价，元/KWh； T矿井年产