礦井通風(fēng)與安全課程設(shè)計(jì)大冶市長松礦業(yè)有限責(zé)任公司地下開采擴(kuò)建工程通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄大冶市長松礦業(yè)有限責(zé)任公司地下開采擴(kuò)建工程通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)擬定1二、總風(fēng)量計(jì)算21.按井下同時(shí)工作的人數(shù)計(jì)算22.按排塵風(fēng)速計(jì)算33.按同時(shí)作業(yè)的柴油機(jī)設(shè)備臺(tái)數(shù)每千瓦每分4m3/s的風(fēng)量計(jì)算3三、風(fēng)量分配3四、繪制礦區(qū)初期及末期通風(fēng)系統(tǒng)拓?fù)鋱D3五、礦區(qū)通風(fēng)阻力41.礦區(qū)初期及末期（通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期）摩擦阻力計(jì)算4式中：42.礦區(qū)初期及末期局部阻力計(jì)算6六、礦區(qū)通風(fēng)難易程度6七、通風(fēng)設(shè)施設(shè)計(jì)7八、通風(fēng)設(shè)備選型71.設(shè)計(jì)依據(jù)72.風(fēng)機(jī)參數(shù)71)風(fēng)機(jī)風(fēng)量72)風(fēng)壓計(jì)算73)確定工況點(diǎn)74)電動(dòng)機(jī)功率85)主風(fēng)機(jī)選型86)通風(fēng)電耗87)反風(fēng)措施9九、通風(fēng)除塵系統(tǒng)的安全可靠性分析

2、9一、 礦井通風(fēng)系統(tǒng)擬定本礦礦區(qū)為丘陵地貌，礦區(qū)屬于低山丘陵地區(qū)，地勢西南高，東北低，最高海拔標(biāo)高277.7m，相對(duì)高差222.7m。區(qū)內(nèi)氣候冬冷夏熱，四級(jí)分明，雨量充沛，為典型的亞熱帶季風(fēng)性氣候。該礦原已經(jīng)開采到-183m中段，至-243m中段的開拓系統(tǒng)也已經(jīng)形成，現(xiàn)在要對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)建，對(duì)其-243m-333m進(jìn)行開拓，中段設(shè)計(jì)高度30m，各中段間通過盲立井進(jìn)行連通，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量3萬噸，采用淺孔留礦法進(jìn)行開采，要求設(shè)計(jì)其通風(fēng)系統(tǒng)。礦區(qū)原有通風(fēng)系統(tǒng)為邊界式通風(fēng)，主井（豎井）布置在礦田東北部，標(biāo)高+71.39m，鳳井（平硐）布置在礦田東部，標(biāo)高+67.73m，主扇工作方法為抽出式，即全負(fù)壓通風(fēng)。設(shè)計(jì)

3、時(shí)，根據(jù)年生產(chǎn)能力和礦房生產(chǎn)個(gè)數(shù)，原礦井通風(fēng)系統(tǒng)可以利用，其進(jìn)風(fēng)井、回風(fēng)井能過滿足礦井?dāng)U建的要求。因此，該通風(fēng)系統(tǒng)同樣采用邊界式通風(fēng)，主、副井仍然使用，并將豎井延伸到-333m水平。通風(fēng)時(shí)，風(fēng)流由主井（豎井）進(jìn)入，經(jīng)-333m井底車場、-333m運(yùn)輸巷道、-333m脈內(nèi)平巷、采區(qū)上山、礦房、-273m脈內(nèi)平巷、采區(qū)上山、礦房、-243m脈內(nèi)平巷、-243m中段平巷、回風(fēng)平巷，最后經(jīng)鳳井（平硐）由風(fēng)機(jī)抽出地表。對(duì)于井下各礦房和掘進(jìn)工作面，均為獨(dú)立通風(fēng)。礦房配備局部扇風(fēng)機(jī)作輔助通風(fēng)。巷道掘進(jìn)采用局部扇風(fēng)機(jī)拱風(fēng)，通風(fēng)方式為壓入式，局扇必須安裝在進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中，且全風(fēng)壓供給該處的風(fēng)量大于局部扇風(fēng)機(jī)的吸入風(fēng)

4、量，其位置距離回風(fēng)口不得小于10m。每一掘進(jìn)工作面設(shè)置一臺(tái)局扇。對(duì)于硐室，井下絞車房及其他硐室為獨(dú)立通風(fēng)，井底車場中的各個(gè)硐室為串聯(lián)通風(fēng)。二、 總風(fēng)量計(jì)算1. 按井下同時(shí)工作的人數(shù)計(jì)算礦區(qū)年產(chǎn)量為2萬噸，年生產(chǎn)日為330天，則每日產(chǎn)礦61噸，按1個(gè)礦房回采，1個(gè)掘進(jìn)工作面掘進(jìn)，掘進(jìn)與采礦同時(shí)作業(yè)，運(yùn)輸硐室等雜工三班均配備。比較當(dāng)班生產(chǎn)人員數(shù)量，白班最多21人，有上級(jí)檢查時(shí)，則人員增加，增加人員按9個(gè)計(jì)算，則井下同時(shí)最多人數(shù)30人計(jì)算，每人每分鐘配風(fēng)不少于，則礦區(qū)所需風(fēng)量為：式中：N井下同時(shí)工作的最多人數(shù)；K礦區(qū)通風(fēng)系數(shù)（或稱礦井風(fēng)量備用系數(shù)），是考慮到礦井有難以避免的漏風(fēng)，同時(shí)也包含風(fēng)量調(diào)整不

5、及時(shí)和生產(chǎn)不均衡等因素而設(shè)立的大于1的系數(shù)；如果地表沒有崩落區(qū)K=1.251.40；一般礦井K=1.31.45；地表有崩落區(qū)K=1.351.5.。此礦用留礦法開采，其是否有崩落區(qū)未知，故按一般礦山來取值，此處取K=1.40.2. 按排塵風(fēng)速計(jì)算配風(fēng)如下：礦房配風(fēng)：按硐室型采場最低風(fēng)速不小于0.15m/s計(jì)算，每班開采面為 掘進(jìn)工作面配風(fēng)2m3/s;絞車房配風(fēng)1m3/s;其他：1m3/s;則全礦需風(fēng)量為對(duì)其取整后得12m3/s.3. 按同時(shí)作業(yè)的柴油機(jī)設(shè)備臺(tái)數(shù)每千瓦每分4m3/s的風(fēng)量計(jì)算現(xiàn)礦山作業(yè)的柴油機(jī)設(shè)備臺(tái)數(shù)按2臺(tái)，掘進(jìn)19kw加上礦房的37kw總計(jì)56kw，則需風(fēng)量為：由以上分析可知，按

6、三種方式計(jì)算后，最大值為10m3/s,因此其總風(fēng)量為12m3/s。三、 風(fēng)量分配風(fēng)量分配時(shí)，先根據(jù)礦房、掘進(jìn)工作面、硐室等各處需風(fēng)量進(jìn)行風(fēng)量的分配，然后余下的風(fēng)量根據(jù)用風(fēng)地點(diǎn)需風(fēng)量及其在通風(fēng)系統(tǒng)中所處的位置及漏風(fēng)地點(diǎn)和漏風(fēng)量進(jìn)行分配，按照此原則對(duì)其進(jìn)行概略估計(jì)，并對(duì)照相關(guān)規(guī)定看其風(fēng)速是否滿足要求。其分配情況如表1所示：表1風(fēng)量分配表拱風(fēng)地點(diǎn)設(shè)計(jì)共風(fēng)量m3/s設(shè)計(jì)風(fēng)速m/s規(guī)程規(guī)定風(fēng)速m/s是否符合規(guī)程規(guī)定礦房50.764是掘進(jìn)30.754是絞車房20.306是水泵房20.306是注：由于所給數(shù)據(jù)不足，現(xiàn)礦房斷面積按照6.59m2(由于硐室面積為6.59，故與其一致)計(jì)算，掘進(jìn)工作面與采區(qū)巷道取

7、為一致，即4m2，水泵房、絞車房也屬于硐室，其面積也取為6.59m2。四、 繪制礦區(qū)初期及末期通風(fēng)系統(tǒng)拓?fù)鋱D拓?fù)鋱D如附表所示五、 礦區(qū)通風(fēng)阻力1. 礦區(qū)初期及末期（通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期）摩擦阻力計(jì)算根據(jù)下式：式中：摩擦阻力系數(shù)，N·s2/m4;L井巷長度，m；Q通過井巷的風(fēng)量，m3/s;S井巷凈斷面積，m2;R井巷摩擦風(fēng)阻，N·s2/m8;其摩擦阻力如下表所示：表2初期摩擦阻力表區(qū)段編號(hào)井巷名稱支架種類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運(yùn)輸平巷噴漿，厚度50mm0.00123759.836.591221.813-4采區(qū)巷道裸體0.001212484914.764-5采區(qū)巷道裸體0.0012568452.065-6-243m中段運(yùn)輸巷道噴漿，厚度50mm0.00121359.836.5961.966-7-243m中段運(yùn)輸巷道噴漿，厚度50mm0.0012479.836.5950.477-8鳳井平巷噴漿，厚度50mm0.00121369.836.5920.228-9風(fēng)機(jī)導(dǎo)風(fēng)硐噴漿，厚度50mm0.0010356.283.141210.029-10合計(jì)117052.54表3末期摩擦阻力表區(qū)段編號(hào)井巷名稱支架種類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運(yùn)輸平巷噴漿，厚度50mm0.00123759.836.591221.813-4-333m運(yùn)輸平巷噴漿，厚度50mm0.00121039.836.5961.504-5溜井裸體0.0018306.283.1463.865-6-303m運(yùn)輸巷道噴漿，厚度50mm0.0012549.836.5960.796-7-303m運(yùn)輸巷道噴漿，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終端運(yùn)輸平巷噴漿，厚度50mm0.0012479.836.59112.309-10風(fēng)機(jī)平巷噴漿，厚度50mm0.00121369.836.59127.9110-11風(fēng)機(jī)導(dǎo)風(fēng)硐噴漿，厚度50mm0.0010356.283.141210.0111-12合計(jì)115254.192. 礦區(qū)初期及末期局部阻力計(jì)算根據(jù)規(guī)定：礦區(qū)井巷的局部阻力，新建礦區(qū)（包括擴(kuò)建礦區(qū)獨(dú)立通風(fēng)的礦區(qū)）宜按井巷摩擦阻力的7%計(jì)算，其初期以及末期各個(gè)巷道、硐室的局部阻力分別如下面表中所示：礦區(qū)通風(fēng)容易時(shí)h局小= h摩×7%=52.54×

11、;0.07=3.68Pa礦區(qū)通風(fēng)困難時(shí)h局大= h摩×7%=54.19×0.07=3.79Pa3. 礦區(qū)自然風(fēng)壓由于主井標(biāo)高+71.39m，副井標(biāo)高+67.73m，相差3.66m，由于當(dāng)進(jìn)、出鳳井高差在150m以下時(shí)可以不用考慮自然風(fēng)壓（井深400m以上時(shí)則需考慮），因而其礦井自然風(fēng)壓在此忽略不計(jì)。4. 初期及末期通風(fēng)總阻力初期：h靜小=h摩+h局小=52.54+3.68=56.22Pa末期：h靜大=h摩+h局大=54.19+3.79=57.98Pa六、 礦區(qū)通風(fēng)難易程度等積孔是衡量礦區(qū)通風(fēng)難易程度的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)單臺(tái)風(fēng)機(jī)等積孔計(jì)算公式：式中：A等積孔，m2；Q風(fēng)量，m

12、3/s；h初期風(fēng)壓或末期風(fēng)壓。初期風(fēng)壓為56.22，末期風(fēng)壓為57.98.則：等積孔A都滿足1<A<2，通風(fēng)中等，并且初期等積孔大于末期的等積孔，從而說明初期通風(fēng)比末期容易。七、 通風(fēng)設(shè)施設(shè)計(jì)礦區(qū)井下通風(fēng)設(shè)施主要有：雙向、雙道風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)窗、調(diào)節(jié)風(fēng)門、反風(fēng)風(fēng)門、風(fēng)窗、局扇、密閉等，根據(jù)礦區(qū)各礦房和掘進(jìn)工作面所需的風(fēng)量而進(jìn)行礦區(qū)總風(fēng)量分配，將上述通風(fēng)設(shè)施分別設(shè)置于不同的地點(diǎn)，以滿足各礦房及掘進(jìn)工作面、硐室所需的風(fēng)量，達(dá)到通風(fēng)安全管理的需要。因此在風(fēng)井井筒距井口6m處設(shè)置兩道常閉風(fēng)門，兩道風(fēng)門相距4m。為了減少礦區(qū)無效風(fēng)量和漏風(fēng)損失，對(duì)全部采空區(qū)和廢舊巷道應(yīng)及時(shí)封閉嚴(yán)密，對(duì)風(fēng)門設(shè)置和開

13、閉應(yīng)加強(qiáng)管理，防止風(fēng)流、短路，減少漏風(fēng)，達(dá)到預(yù)期的通風(fēng)效果。八、 通風(fēng)設(shè)備選型1. 設(shè)計(jì)依據(jù)礦區(qū)所需風(fēng)量為12m3/s，初期最小負(fù)壓力為56.22Pa，未期最大負(fù)壓為57.98Pa。2. 風(fēng)機(jī)參數(shù)1) 風(fēng)機(jī)風(fēng)量礦區(qū)主扇風(fēng)量為：式中，Q礦為礦井總風(fēng)量，即為12m3/s；K為漏風(fēng)損失系數(shù)，鳳井無提升任務(wù)時(shí)取1.1，箕斗井兼作回風(fēng)井時(shí)取1.15，回風(fēng)井兼作升降人員時(shí)取1.2，在此處，鳳井為一平硐可當(dāng)作無提升設(shè)備時(shí)的鳳井來算，故K取1.1.2) 風(fēng)壓計(jì)算由于此處的自然風(fēng)壓忽略不計(jì)，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓主要用于克服礦井總阻力同時(shí)還要克服扇風(fēng)機(jī)裝置的通風(fēng)阻力以及風(fēng)流流到大氣出口的動(dòng)壓損失。其中，扇風(fēng)機(jī)裝置的阻力

14、hr=100 Pa，扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓計(jì)算如下：即礦區(qū)主扇最大靜壓為207.98Pa，最小靜壓為206.22Pa。3) 確定工況點(diǎn)礦區(qū)開采初期，通風(fēng)阻力系數(shù)為：礦區(qū)開采末期，通風(fēng)阻力系數(shù)為：根據(jù)以上計(jì)算確定初期及末期風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)為：初期工況點(diǎn)：末期工況點(diǎn)：其工況點(diǎn)如附圖所示：后期可以通過調(diào)整風(fēng)機(jī)的葉片安裝角來調(diào)整風(fēng)機(jī)的工作。4) 電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)式子：式中：K電動(dòng)機(jī)容量備用系數(shù)，軸流風(fēng)機(jī)取1.11.2，離心式風(fēng)機(jī)取1.21.3此處為軸流式風(fēng)機(jī)，取1.2；1傳動(dòng)效率，直聯(lián)傳動(dòng)取1，皮帶傳動(dòng)取0.95，此處取為0.95；2電動(dòng)機(jī)效率，一般0.90.95，此處取0.95。則：初期電動(dòng)機(jī)功率：末期電動(dòng)機(jī)功率：一

15、般，當(dāng)扇風(fēng)機(jī)功率不大，可選用異步電動(dòng)機(jī)；若功率較大，為了調(diào)整電網(wǎng)功率因素，宜選用同步電動(dòng)機(jī)。5) 主風(fēng)機(jī)選型根據(jù)M1、M2，選用BK40-6-No.12軸流式風(fēng)機(jī)兩臺(tái)，一臺(tái)備用，配備額定功率為5Kw的電動(dòng)機(jī)，主扇工作風(fēng)量不小于792m3/min，負(fù)壓157Pa。6) 通風(fēng)電耗初期電耗：式中：d電機(jī)效率，取0.9；e電網(wǎng)效率，取0.95.7) 反風(fēng)措施礦區(qū)采用軸流式風(fēng)機(jī)，通風(fēng)機(jī)反向運(yùn)行可使反風(fēng)完成，在風(fēng)機(jī)控制室安設(shè)反風(fēng)按鈕，即可實(shí)現(xiàn)反風(fēng)。采用季節(jié)通風(fēng)。新鮮風(fēng)流從主井進(jìn)入，污風(fēng)由回風(fēng)井排地表；掘進(jìn)工作面及采場均采用局扇通風(fēng)。井下通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)反風(fēng)裝置，發(fā)生事故10分鐘內(nèi)能夠完成反風(fēng)操作。具體的一些反風(fēng)措施如下所示：（1）制定反風(fēng)演習(xí)計(jì)劃，并按要求每季度進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。并測定反風(fēng)風(fēng)量。遇風(fēng)量不夠和風(fēng)量變化較大時(shí)，應(yīng)查找原因，進(jìn)行處理。（2）構(gòu)筑好井下風(fēng)門及反風(fēng)風(fēng)門等通風(fēng)設(shè)施。每一處的風(fēng)門為兩道，反風(fēng)風(fēng)門也為兩道，并嚴(yán)格質(zhì)量檢查，不合格則反工。（3）繪制反風(fēng)時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)圖和避災(zāi)線路圖。（4）制定井下火災(zāi)預(yù)案，力求詳細(xì)，一年一次。（5）火災(zāi)發(fā)生時(shí)，要迅速報(bào)礦調(diào)度室，研究對(duì)策。如果能防止