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1、2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計(Mine Ventilation Design),本章重點 礦井通風設(shè)計----內(nèi)容與要求、優(yōu)選通風系統(tǒng)、礦井風量計算、阻力計算、通風設(shè)備選擇,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第一節(jié) 礦井通風設(shè)計的任務(wù)和內(nèi)容 新建礦井通風設(shè)計一般分為基建和生產(chǎn)兩個時朋，必須分別進行設(shè)計計算。 一 礦井基建時期的通風 礦井基建時朋的通風是指基建井巷掘進時的通風即開鑿井筒(或平硐)、井底車場、第一水平運輸巷道和通風巷道時的通風。此時期多用只獨頭巷道進行局部通風。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,二、

2、礦井生產(chǎn)時期的通風 礦井生產(chǎn)時朗的通風是指投產(chǎn)后包括全礦開拓、采準、切割和回采工作面以及其他井巷的通風。這時期的通風設(shè)計，根據(jù)礦井生產(chǎn)年限的長短，又分為兩種情況： 1）礦井服務(wù)年限不長（小于20年） 2）礦井服務(wù)年限較長（大于20年）,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,三、礦井通風設(shè)計原始資料,1礦井自然條件。 礦山地質(zhì)地形團，礦巖游離二氧化被、硫、放射性物及有害氣體的含量；礦巖自然發(fā)火傾向，礦區(qū)氣候條件，包括年最高、最低、平均氣溫、地溫梯度、常年主導風向等；礦巖密度、塊度、松散系致、含泥量及粘結(jié)性等 2礦井生產(chǎn)條件。 礦井年產(chǎn)量、服務(wù)年限、礦床開拓、回采順序、提運系統(tǒng)及采礦

3、方法；各區(qū)儲量、產(chǎn)量分配、采掘工作面比例、生產(chǎn)和備用工作面數(shù)；同時開動的各種鑿巖機臺數(shù)及其分布；同時爆破的最多炸藥量數(shù)；同時工作的最多人數(shù)；礦井和采區(qū)的巷道系統(tǒng)、斷面及文護型式等。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,四、礦井通風設(shè)計的內(nèi)容,確定礦井通風系統(tǒng)，畫出通風系統(tǒng)圖 礦井風量計算和風量分配； 礦井通風阻力計算； 選擇通風設(shè)備； 概算礦井通風費用,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第二節(jié) 礦井通風系統(tǒng)選擇的原則,一、通風系統(tǒng)選擇原則 在擬定礦井通風系統(tǒng)時，應(yīng)嚴格遵循安全可取、通風基建費用和經(jīng)營費用之總和最低以

4、及便于管理的原則 礦井通風網(wǎng)路結(jié)構(gòu)合理：集中進、回風線路要短，通風總阻力要小，多階段同時作業(yè)時，主要人行運拖巷道和工作點上的污風不串聯(lián)。 內(nèi)外部漏風少。 通風構(gòu)筑物和風流調(diào)節(jié)設(shè)施及輔扇要少。 充分利用一切可用的通風并巷，使專用通風井巷工程量最小。 通風動力消耗少，通風費用低。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,二、礦井通風設(shè)計的要求 將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場所，保證生產(chǎn)和良好的勞動條件； 通風系統(tǒng)簡單，風流穩(wěn)定，易于管理，具有抗災(zāi)能力； 發(fā)生事故時，風流易于控制，人員便于撤出；有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全監(jiān)測系統(tǒng)或檢測措施； 通風系統(tǒng)的基建投資省，營運費用低、綜合經(jīng)濟

5、效益好。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,三、擬定調(diào)風系統(tǒng)的幾項具體規(guī)定 每個礦井和階段水平之間部必須有兩個安全出口。 進風井巷與采掘工作面的進風流的粗塵濃度不得大05mgm3：。 新設(shè)計的箕斗井和混合井禁止作進風井；已作進風井的箕斗井和混合井必須采取凈化措施，使近風流的含塵量達到上述要求。 主要回風井巷不得作人行道，井口進風不得受礦塵和有毒有害氣體污染，井口排風不得造成公害。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,5 礦井有效風量率應(yīng)在60以上。 6 采場、二次破碎巷遭和電耙道，應(yīng)利用貫穿風流通風，電耙司機應(yīng)位于風流的上風側(cè)，有污風皋聯(lián)時，應(yīng)禁止人員作業(yè)。 7

6、井下破碎嗣室和炸藥庫，必須沒有獨立的回風道 8 主扇一般應(yīng)設(shè)反風裝置，風量60。要求10min內(nèi)實現(xiàn)反風。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,選擇通風系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)礦體賦存條件和開采特點， 選取幾個可行方案進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較，擇優(yōu)選出。 通風系統(tǒng)方案技術(shù)比較的主要內(nèi)容： (1)通風系統(tǒng)的安全可靠性。 (2)通風網(wǎng)路的復雜程度、串聯(lián)污染的可能性、風流控制的難易。 (3)礦井風壓大小及風壓分布、高風壓區(qū)通風構(gòu)筑物的數(shù) 量及其對礦井漏風量大小的影響。 (4)礦井主要風流控制設(shè)施的位置、對生產(chǎn)運輸?shù)挠绊懞凸芾淼碾y易程度 （5）主扇位置、安裝、供電、維護檢修的方便程度。

7、 （6）通風管理人員數(shù)量,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,通風系統(tǒng)方案經(jīng)濟比較的主要內(nèi)容： (1)通風井巷工程量、主要構(gòu)筑物的工程量。 (2)礦并通風設(shè)備數(shù)量及裝機容量。 （3)礦井通風基建投資 （4)電力消耗。 (5)年經(jīng)營費用(電力、工資、材料等）,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第三節(jié) 全礦所需風量計算,一、全礦總風量計算 根據(jù)金屬礦山生產(chǎn)特點，全礦所需總風量應(yīng)為各工作面需風量與需要獨立通風硐室的風量之總和，并給予一定的備用系數(shù)。全礦總風量可按下式計算：,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,式中 QS 回采工作面所需風量，； QS備用回

8、采工作面所需風量，對于能夠臨時密閉的備用工作面其風量可取作業(yè)工作面的一半。 Qd掘進工作面所需風量； Qr要求獨立風流的硐室所需風量； QH其他需風點如主溜礦井所需風量； K礦井風量備用系數(shù)。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,1 回采工作需風量,A 按排炮煙計算： 式中 V0 采場通風空間體積，； V1全巷道空間體積，包括及下風側(cè)排風巷道； A一次爆破的炸藥量，； t通風時間，秒, 一般取12002400秒。,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,B. 按排塵計算風量 按照冶金礦山安全規(guī)程規(guī)定回采工作面的最低排塵風速為0.25m/s，巷道型采場

9、的斷面為S，故每個采場所需風量為Q=Sv,2 備用回采工作面所需風量為：,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,3 掘進工作面所需風量掘進工作面包括開拓、采準和切割工作面，掘進通風一般采用壓入式通風，其所需風量計算公式為： lr巷道長度,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,4 獨立風流的硐室所需風量,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,二、按萬噸風量比校核礦井總風量 依據(jù)以下計算公式可以校核礦井總風量： 式中： A礦井年產(chǎn)量，萬噸， q萬噸風量比，米3/秒/萬噸，,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,表 年產(chǎn)量萬

10、噸風量比,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第四節(jié) 礦井風量分配,一、風量分配的原則 (1)回采工作面的風量應(yīng)按照排煙或排塵風量中取較大者來進行分配，掘進工作面應(yīng)按局部通風風員計算值進行分配。為保證風流質(zhì)量應(yīng)避免各采掘工作面串聯(lián)通風。 (2)備用工作面風量控回采工作面風雖的一半進行分配。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,(3)并下炸藥庫、破碎洞室和主溜井處應(yīng)獨立通風，回風流應(yīng)直接導入總回風道或直通地表，否則必須采取凈化措施。 (4)礦井通風系統(tǒng)為多井口進風時，各進風風路的風量應(yīng)按風雖自然分配的規(guī)律進行解算，求出備進風風路自然分配的風置。 (5)在所有需風點和

11、有風流通過的井巷中，風速必須符合安全規(guī)程規(guī)定。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,井巷最高允許風速表,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,1新建礦井的風量分配 在新建礦井通風設(shè)計中，礦井的漏風地點和漏風員難以確切估計，只能根據(jù)經(jīng)驗作概略的估算。即根據(jù)礦井主要漏風地點的位置、對礦井通風系統(tǒng)的進風段、需風段和回風段的影響，而考慮在需風量的基礎(chǔ)上分別乘以風量備用系數(shù)的全部、部分或不乘，一般來說壓入式通風系統(tǒng)中，主要漏風地點在進風段，抽出式通風系統(tǒng)中，主要漏風地點在回風段。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,進風段是指由進風井口到回采階段最前面一個采場進風天井

12、為止的那一區(qū)段的所有井巷。 回風段是指由回采階段最后面一個采場岡風天井口到回風井口的那一區(qū)段。 階段中部整個開采區(qū)間均為需風段。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,進行風且分配時，應(yīng)將各井巷的風量值一一標在通風系統(tǒng)圖和通風網(wǎng)路結(jié)構(gòu)示意圖上。漏風風路可用一條通大氣的插入線表示。壓入式通風階在進風段的終點上畫一漏風風路引到地表，抽出式通風時，在回風段的始點上畫一漏風風路連通地表大氣：并標出漏風量，使回路保持風量平衡,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第五節(jié) 礦井通風總阻力計算,礦井總阻力：風流從進風井口到扇風機風硐出

13、口（抽出式通風）或由扇風機風硐到回風井口（壓入式）沿任意一條風路流動途中所產(chǎn)生的摩擦阻力和局部阻力之和。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,一 礦井通風總阻力計算原則 1、礦井通風設(shè)的總阻力，不應(yīng)超過3000Pa。 2、礦井井巷的局部阻力，新建礦井按井巷摩擦阻力的20%計算，,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,二、礦井通風總阻力計算 對于礦井有兩臺或多臺風主要通風機工作，礦井通風阻力按每臺主要通風機所服務(wù)的系統(tǒng)分別計算。 礦井通風系統(tǒng)總阻力最小時稱通風容易時期。通風系統(tǒng)總阻力最大時亦稱為通風困難時期。 對于通風困難和容易時期，要分別畫出通風系統(tǒng)圖。按照采掘工作

14、面及硐室的需要分配風量，再由各段風路的阻力計算礦井總阻力。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,計算方法： 沿著風流總阻力最大路線，依次計算各段摩擦阻力 hf，然后分別累計得出容易和困難時期的總摩擦阻力 hf1 和 hf2。 通風容易時期總阻力 ： 通風困難時期總阻力： hf 按下式計算： 式中,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第六節(jié) 礦井通風設(shè)備的選擇,礦井通風設(shè)備是指主要通風機和電動機。 一、礦井通風設(shè)備的要求： 1、礦井必須

15、裝設(shè)兩套同等能力的主通風設(shè)備，其中一套作備用。 2、選擇通風設(shè)備應(yīng)滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風設(shè)備長期高效率運行。 3、風機能力應(yīng)留有一定的余量。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,二、主要通風機的選擇 1、計算通風機風量Qf 式中 Qf主要通風機的工作風量，m3/s; Qm礦井需風量，m3/s； k漏風損失系數(shù)，風井不提升用時取1.1；箕斗井兼作 回硯用時取1.15；回風回升降人員時取1.2。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,2、計算通風機風壓 離心式通風機（提供的大多是全壓曲線）： 容易時期 困難時期 軸流式通風機（提供的大多是靜壓

16、曲線）： 容易時期 困難時期,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,ham通風系統(tǒng)的總阻力； hd通風機附屬裝置（風硐和擴散器）的阻力； hvd 擴散器出口動能損失； N自然風壓，當自然風壓與通風機風壓作用相同時取“+”；自然風壓與通風機負壓作用反向時取“-”。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,3、初選通風機 根據(jù)計算的礦井通風容易時期通風機的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和礦井通風困難通風機的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通風機特性曲線上，選出滿足礦井通風要求的通風機。 4、求通風機的實際工況點 因為根據(jù)Qf、Hsdmin(或Htdmin)和

17、Qf、Hsdmax(或Htdmax)確定的工況點，但設(shè)計工況點不一定恰好在所選擇通風機的特性曲線上，必須根據(jù)通風機的工作阻力，確定其實際工況點。：,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,步驟 1）計算通風機的工作風阻 用靜壓特性曲線時： 用全壓特性曲線時：,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,2）確定通風機的實際工況點 在通風機特性曲線上作通風機工作風阻曲線，與風壓曲線的交點即為實際工況點。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,5、確定通風的型號和轉(zhuǎn)速 根據(jù)通風機的工況參數(shù)（Qf 、Hsd 、、N）對

18、初選的通風機進行技術(shù)、經(jīng)濟和安全性比較，最后確定通風機的型號和轉(zhuǎn)速。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,6、電動機選擇 （）通風機的輸入功率按通風容易和困難時期，分別計算風所需的輸入功率Nmin，max 。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,（）、電動機的臺數(shù)及種類 電機功率計算：,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,第七節(jié) 通風井巷經(jīng)濟斷面的選擇,,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,經(jīng)濟風速,專用通風井巷可以用經(jīng)濟風速來計算經(jīng)濟斷面,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,六、概算礦井通風費用 萬噸礦石通風成本是通風設(shè)計和管

19、理的重要經(jīng)濟指標。 萬噸礦石通風成本主要包括下列費用：,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,1、電費（W1） 萬噸礦石的通風電費為主要通風機年耗電費及井下輔助通風機、局部通風機電費之和除以年產(chǎn)量，可用如下公式計算： E主要通風機年耗電量， D電價，元/KWh； T礦井年產(chǎn)量，噸； v變壓器效率，可取0.95； EA局部通風機和輔助通風機的年耗電量；w電纜輸電效率 2、設(shè)備折舊費 3、材料消耗費用 4、通風工作人員工資費用 5、專為通風服務(wù)的井巷工程折舊費和維護費。 6、通風儀表的購置費和維修費用。,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,,第八節(jié) 風機聯(lián)合運行穩(wěn)定性分析,2020/9/18,第11章 礦井通風系統(tǒng)設(shè)計,11-1 礦井通風設(shè)計的依據(jù)和要求是什么？ 11-2 合理礦井通風系統(tǒng)有那些特點？ 11-3 礦井需風量的計算原則和方法是什么？ 11-4 如何計算礦井通風總阻力？ 11-5 選擇礦井主要通風機的要求有哪些？,