第9章鈾礦井排氡通風(fēng)設(shè)計(jì)

1、緒論第1章礦 內(nèi) 空 氣第2章礦井空氣流動基本理論第3章礦井通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)動力第4章鈾礦山輻射危害與安全第5章輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)與礦井防氡指標(biāo)第6章氡來源及性質(zhì)第7章氡析出與氡傳播第8章排氡通風(fēng)與控氡技術(shù)第9章鈾礦井排氡通風(fēng)設(shè)計(jì)第10章氡測量和其他輻射測量方法第11章礦井通風(fēng)系統(tǒng)測定與評價(jià)第第9章鈾礦井排氡通風(fēng)設(shè)計(jì)章鈾礦井排氡通風(fēng)設(shè)計(jì)排氡通風(fēng)設(shè)計(jì)除了要滿足一般通風(fēng)要求外,還必須考慮把氡和氡子體的濃度控制到可以接受的程度。為此通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化最好是在礦山原始設(shè)計(jì)中完成,而不應(yīng)寄托于對改進(jìn)現(xiàn)狀的事后調(diào)整。因此礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)是礦床開采總設(shè)計(jì)的一個(gè)不可缺少的組成部分。9.1礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容礦井通風(fēng)

2、設(shè)計(jì)的任務(wù)與內(nèi)容 通風(fēng)設(shè)計(jì)是礦井開采總體的一部分。它的基本任務(wù)在于和開拓、采礦方法相配合,建立一個(gè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的控氡礦井通風(fēng)系統(tǒng);計(jì)算各時(shí)期各工作面所需的風(fēng)量及礦井總風(fēng)量;計(jì)算通風(fēng)系統(tǒng)的總風(fēng)壓;然后以此為依據(jù),選擇通風(fēng)設(shè)備。通風(fēng)設(shè)計(jì)分為新建礦井與改建或擴(kuò)建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)。對新建礦井的設(shè)計(jì)既要考慮到當(dāng)前的需要,又要考慮到發(fā)展與擴(kuò)建的可能性。對于改建或擴(kuò)建礦井在進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)對生產(chǎn)情況,氡來源作周密的調(diào)查研究,分析通風(fēng)系統(tǒng)存在的主要問題,在此基礎(chǔ)上研究改進(jìn)的途徑。在改建及擴(kuò)建中必須充分利用所有的井巷及設(shè)備。凡新建、改建、擴(kuò)建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)都必須考慮通風(fēng)防護(hù)最優(yōu)化原則,做到經(jīng)濟(jì)上合理、

3、技術(shù)上可行,有利于通風(fēng)管理,有利于生產(chǎn)發(fā)展和符合有關(guān)規(guī)程規(guī)范。有關(guān)最優(yōu)化的通風(fēng)設(shè)計(jì)請參考核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鈾礦通風(fēng)防護(hù)最優(yōu)化方法(EJ/ T94495)。新建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)一般分為兩個(gè)時(shí)期,即基建時(shí)期與生產(chǎn)時(shí)期,這兩個(gè)時(shí)期應(yīng)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 礦井基建時(shí)期的通風(fēng)是指基建井巷掘進(jìn)時(shí)的通風(fēng),即開掘井筒(或平硐),井底車場,井下硐室,第一水平的運(yùn)輸巷道和通風(fēng)巷道的通風(fēng)。此時(shí)期多用局扇對獨(dú)頭巷道進(jìn)行局部通風(fēng),應(yīng)按局部通風(fēng)設(shè)計(jì)考慮。當(dāng)兩個(gè)井筒貫通,主扇已安置完畢,便可用主扇對已開鑿的井巷實(shí)行總風(fēng)壓通風(fēng),從而可縮短其余井巷與硐室掘進(jìn)時(shí)局部通風(fēng)的距離,此時(shí)的通風(fēng)計(jì)算與生產(chǎn)時(shí)期相似。 9.1.1礦井基建時(shí)期的通風(fēng)礦井

4、基建時(shí)期的通風(fēng)礦井生產(chǎn)時(shí)期的通風(fēng)包括礦井投產(chǎn)后,全礦開拓、采準(zhǔn)、切割和回采工作面以及其他井巷的通風(fēng)。當(dāng)?shù)V井服務(wù)年限在20年以內(nèi)時(shí),一般是選取開采規(guī)模最大,生產(chǎn)量最高和通風(fēng)線路最長時(shí)期進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,只作一次通風(fēng)設(shè)計(jì)。當(dāng)?shù)V井服務(wù)年限超過20年以上時(shí),需分兩個(gè)時(shí)期來設(shè)計(jì)。因?yàn)橥L(fēng)設(shè)備的折舊年限約20年左右,故前20年作為第一期進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì);至于20年以后,由于生產(chǎn)情況和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展很難確定,因此只能作一般的原則規(guī)劃。9.1.2礦井生產(chǎn)時(shí)期的通風(fēng)礦井生產(chǎn)時(shí)期的通風(fēng)9.1.3礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容一個(gè)完整的礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括以下程序和內(nèi)容:(1)確定通風(fēng)系統(tǒng)是采用

5、統(tǒng)一通風(fēng)還是采用分區(qū)通風(fēng);(2)確定進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井的布置方式;(3)確定主扇工作方式與安裝地點(diǎn);(4)確定中段通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu);(5)確定采場通風(fēng)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)及通風(fēng)方式;(6)確定礦井通風(fēng)構(gòu)筑物和通風(fēng)設(shè)施;(7)進(jìn)行風(fēng)量和壓力計(jì)算,確定風(fēng)量分配,估計(jì)可能漏風(fēng)的地點(diǎn)以及提高有效風(fēng)量率的措施;(8)選擇通風(fēng)設(shè)備;(9)建立氡滲流分布圖,對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià),制定減少氡析出的措施,繪制礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖;(10)編制通風(fēng)工程的施工;(11)編制通風(fēng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)部分和說明書。9.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理選擇 由于礦井通風(fēng)系統(tǒng)對全礦井的通風(fēng)降氡與安全狀況具有全局性影響,完善通風(fēng)系統(tǒng)是搞好井下通風(fēng)降氡、

6、防塵工作的基礎(chǔ)。在合理選擇礦井通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)遵循通風(fēng)系統(tǒng)的基本原則,并根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)各個(gè)部分的要求合理選取。這里僅討論擬定通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)注意的問題和考慮的原則。礦井通風(fēng)系統(tǒng)與開拓系統(tǒng)密切相關(guān),相輔相成。因此在選擇開拓系統(tǒng)時(shí)必須同時(shí)提出相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)方案,以便全面分析比較有關(guān)的技術(shù)因素,給通風(fēng)系統(tǒng)方案的最終確定提供有利的前提條件。9.2.1擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)注意的幾個(gè)問題擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)注意的幾個(gè)問題應(yīng)注意的問題有:(1)擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng),應(yīng)從礦山具體條件出發(fā),因地制宜,不拘一格。要根據(jù)礦山地形地貌,礦床賦存狀況,礦體產(chǎn)狀形態(tài),礦井開拓方式和開采方法等特點(diǎn)及礦井生產(chǎn)能力,開采強(qiáng)度等客觀要求,確定合理的

7、通風(fēng)系統(tǒng)。(2)擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng),要根據(jù)礦井氡析出和氡來源等特點(diǎn),要盡量減少通風(fēng)空間的氡析出量,保證入風(fēng)風(fēng)質(zhì)良好,并要充分利用通風(fēng)壓力來控制氡的析出。(3)擬定的礦井通風(fēng)系統(tǒng)不宜過大,有條件盡量采用分區(qū)通風(fēng),并要使風(fēng)機(jī)能有效地控制整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。(4)擬定的礦井通風(fēng)系統(tǒng)要能消除自然風(fēng)流的干擾,并合理規(guī)劃進(jìn)回風(fēng)網(wǎng)路,注意風(fēng)量分配,減少通風(fēng)死角,防止氡及子體積聚,要盡量縮小通風(fēng)體積,縮短換氣時(shí)間,減少風(fēng)流老化。(5)擬定的礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)實(shí)行最優(yōu)化,力求技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。(6)礦井通風(fēng)系統(tǒng)不是一成不變的,要能適應(yīng)生產(chǎn)變化的要求,并能及時(shí)調(diào)整。 9.2.2擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)遵守幾項(xiàng)規(guī)定擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)遵守

8、幾項(xiàng)規(guī)定(1)礦井總?cè)腼L(fēng)流中含塵量應(yīng)小于0.2 mg/m3,氡及氡子體濃度不超過當(dāng)?shù)乇镜谆虮尘爸邓?一般在0.15 kBq/m3。采掘工作面入風(fēng)流中粉塵,氡及氡子體濃度應(yīng)不超過最大允許濃度的30%。采掘工作面溫度應(yīng)不超過28 ,電機(jī)硐室溫度不超過 30 。(2)主要回風(fēng)井巷不得作為人行道,回風(fēng)道排除的污風(fēng)不得造成公害。(3)礦井有效風(fēng)量率不得低于60%70%,礦井入風(fēng)道的風(fēng)壓損失不得超過總風(fēng)壓損失的50%以上,井巷風(fēng)速要符合規(guī)定的要求。(4)采場、二次破碎巷道應(yīng)有貫通風(fēng)流,電扒司機(jī)應(yīng)位于上風(fēng)側(cè),避免廢風(fēng)串聯(lián)和循環(huán)。(5)井下炸藥庫及充電硐室,必須設(shè)有獨(dú)立的回風(fēng)線路。(6)不用的井巷及采空區(qū)必

9、須及時(shí)密閉。風(fēng)門、密閉墻、風(fēng)墻、風(fēng)硐等通風(fēng)構(gòu)筑物和建筑物必須嚴(yán)密完好。(7)有自然發(fā)火的礦山,主扇應(yīng)有反風(fēng)裝置,并保證10分鐘內(nèi)改變風(fēng)向。(8)主扇風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率應(yīng)在70%以上。選擇通風(fēng)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)根據(jù)礦山特點(diǎn),提出幾個(gè)技術(shù)上可行的方案,然后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,最后選擇最合理的通風(fēng)系統(tǒng)方案。9.3全礦需風(fēng)量的計(jì)算全礦需風(fēng)量的計(jì)算礦井風(fēng)量的計(jì)算是礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的一個(gè)極其重要的內(nèi)容,亦是礦井通風(fēng)技術(shù)中的一個(gè)重要問題。按排氡及其子體計(jì)算鈾礦山的通風(fēng)量,這是不同于非鈾礦山通風(fēng)的主要特點(diǎn)之一。9.3.1風(fēng)量計(jì)算應(yīng)考慮的原則風(fēng)量計(jì)算應(yīng)考慮的原則礦井通風(fēng)的風(fēng)量是根據(jù)通風(fēng)的目的和衛(wèi)生要求,按排出井下有害物,使之符合

10、法定標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行計(jì)算,對鈾礦山應(yīng)進(jìn)行不間斷地機(jī)械通風(fēng),禁止自然通風(fēng)。風(fēng)量計(jì)算應(yīng)按采掘工作最大展開時(shí)期的排氡和排氡子體分別計(jì)算風(fēng)量,取其最大值。合理地分配風(fēng)壓和風(fēng)量,把井下空氣中的氡及氡子體濃度降低到濃度目標(biāo)值以下。同時(shí)還應(yīng)滿足下列要求:(1)采掘工作面和運(yùn)輸巷道中的氡及氡子體濃度控制值根據(jù) 鈾礦井排氡及通風(fēng)技術(shù)規(guī)范(EJ/T3592006),其氡濃度不超過2.7 kBq/m3,氡子體潛能不超過5.4 J/m3。(2)礦井所需風(fēng)量按采掘工作最大展開期的進(jìn)需風(fēng)段的氡析出量計(jì)算風(fēng)量。(3)按穩(wěn)定通風(fēng)狀態(tài)下的安全防護(hù)要求標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算風(fēng)量。(4)總回風(fēng)風(fēng)流中的氡及子體濃度控制值:氡濃度取7.4 kBq/m

11、3,氡子體濃度取10.4 J/m3。(5)新設(shè)計(jì)礦山總?cè)腼L(fēng)流污染一般很小,可忽略不計(jì);而生產(chǎn)礦井則應(yīng)考慮礦井入風(fēng)流的污染情況;采掘工作面計(jì)算需風(fēng)量時(shí)應(yīng)考慮入風(fēng)污染,礦井總?cè)腼L(fēng)流和工作面入風(fēng)量質(zhì)量見表9.1。 礦井所需風(fēng)量按排氡和排子體分別計(jì)算后取其最大值。鈾礦山一般按排氡計(jì)算的風(fēng)量較大。(6)任何一個(gè)礦井都同時(shí)存在多種有害因素,風(fēng)量的設(shè)計(jì)必須同時(shí)滿足排除這些有害因素的要求。以氡及其子體為主要有害因素的礦山,除按排氡及其子體計(jì)算風(fēng)量外,還應(yīng)同時(shí)按排除其他因素計(jì)算的風(fēng)量來進(jìn)行校核。其要求如下:按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算,風(fēng)量不得少于4 m3/(min人); 按排塵風(fēng)速計(jì)算,硐室采場最低風(fēng)速不宜低

12、于0.15 m/s,巷道型采場井下爆破和掘巷道不應(yīng)低于0.25 m/s,電扒道和二次破碎巷道不應(yīng)低于0.5 m/s;井下爆破器材庫每小時(shí)供風(fēng)量不應(yīng)小于總?cè)莘e的4倍;使用柴油設(shè)備的礦井,按同時(shí)作業(yè)臺數(shù)其風(fēng)量不低于4 m3/kWmin;壓入式通風(fēng)的漏風(fēng)系數(shù)可按1.21.3選取,抽出式通風(fēng)的漏風(fēng)系數(shù)可按1.151.25選取; 進(jìn)風(fēng)井巷冬季的空氣溫度應(yīng)高于2 ,低于2 時(shí),應(yīng)有供暖風(fēng)設(shè)備,禁止用采空區(qū)直接將預(yù)熱的空氣引入礦井;井下風(fēng)速不得超過表9.2的規(guī)定。 根據(jù)我國鈾礦床埋藏復(fù)雜、規(guī)模小及分散的特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)在通風(fēng)管理水平,在風(fēng)量計(jì)算中,不按礦井總體計(jì)算,而是按礦井各工作地點(diǎn)分別計(jì)算風(fēng)量。這樣計(jì)算比較

13、具體,而且風(fēng)量計(jì)算與風(fēng)量分配相結(jié)合,更切合礦井通風(fēng)實(shí)際情況。全礦井總風(fēng)量可按下式計(jì)算: (9.1) 9.3.2新建礦井通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算方法新建礦井通風(fēng)風(fēng)量計(jì)算方法 式中,Q為全礦井所需風(fēng)量,m3/s;n1q1分別為某類采礦方法采場數(shù)目(個(gè))和每個(gè)采場所需風(fēng)量,備用采場風(fēng)量按生產(chǎn)采場所需風(fēng)量供風(fēng),m3/s;n2q2分別為某類掘進(jìn)工作面數(shù)目(個(gè))和每個(gè)掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量,m3/s;n3q3分別為某類硐室數(shù)目(個(gè))和每個(gè)硐室所需風(fēng)量, m3/s;K1為采場備用風(fēng)量系數(shù),根據(jù)含礦品位,當(dāng)量氡析出率和生產(chǎn)不均衡系數(shù)選取,K1=1.101.30; K2為礦井風(fēng)量備用系數(shù)。風(fēng)量備用系數(shù)是考慮到礦井有難以避免的漏

14、風(fēng),同時(shí)也包含風(fēng)量調(diào)整不及時(shí)和生產(chǎn)不均衡等因素而設(shè)立大于1的系數(shù),如地表無崩落區(qū),K=1.251.40;一般礦井,K=1.31.45;地表有崩落區(qū),K=1.351.5。1.采場回采工作面所需風(fēng)量計(jì)算采場回采工作面所需風(fēng)量計(jì)算(1)按氡析出量計(jì)算風(fēng)量按采場氡濃度不超過法定允許濃度(2.7 kBq/m3)進(jìn)行計(jì)算。按硐室型采場風(fēng)量q計(jì)算:q=R/Kt(2.7-C0) m3/s (9.2)式中,q為硐室型采場所需風(fēng)量,m3/s;C0為采場入風(fēng)流污染的氡濃度,kBq/m3,C01 kBq/m3;Kt為紊流擴(kuò)散系數(shù),它決定于硐室與其進(jìn)風(fēng)巷道的形狀及位置關(guān)系,當(dāng)硐室中有多個(gè)進(jìn)回風(fēng)口時(shí),可取Kt=0.81;

15、R為采場氡析出量,Bq/s;R=JSd+R2 式中,J為當(dāng)位當(dāng)量氡析出率,Bq/(sm21%);Sd為當(dāng)量射氣面積,sm21%;R2為采場崩落礦堆氡析出量,Bq/s。 J值由地質(zhì)報(bào)告提供或進(jìn)行實(shí)測取得。根據(jù)我國若干鈾礦井的實(shí)測資料,值一般在0.0370.185 kBq/(sm21%)范圍內(nèi),如風(fēng)量計(jì)算中確實(shí)無法獲得該礦值時(shí),可以根據(jù)其他地質(zhì)特征采用類似礦山的值,并用礦山的射氣系數(shù)進(jìn)行校正:1/2=J1/J2 (9.3)式中,1為某生產(chǎn)礦山的射氣系數(shù);2為設(shè)計(jì)礦山的射氣系數(shù);J1為某生產(chǎn)礦山的單位當(dāng)量氡析出率;J2為設(shè)計(jì)礦山的單位當(dāng)量氡析出率。 Sd為當(dāng)量射氣面積(sm21%)。主要包括采場工作

16、面,采準(zhǔn)巷道,入風(fēng)天井,充填表面的射氣面積。Sd=(S1a1+S2a2+Snan)Kp (9.4)式中,Kp為鈾鐳平衡系數(shù);S1,S2,Sn為不同鈾品位礦圍巖的裸露面積,m2;a1,a2,an為礦巖和圍巖的鈾品位,%。礦石和圍巖的鈾品位主要根據(jù)地質(zhì)報(bào)告獲得,也可以從下列情況考慮選取:a.礦塊中的礦石品位按礦石平均品位計(jì)算,不含礦部分取0.01%0.03%。b.圍巖如系表外礦石,取表外礦石的平均品位,如系非表外礦石,則根據(jù)圍巖位置和礦體的遠(yuǎn)近來選取。c.脈內(nèi)巷道:頂板圍巖可以取0.01%;接觸礦體的巷道底板由于有粉礦可以取0.01%略大一點(diǎn),巷道兩幫圍巖可以取0.003%。d.脈外巷道:距礦體1

17、520 m時(shí),當(dāng)?shù)V石品位小于0.1%時(shí)取0.001%;當(dāng)?shù)V石品位大于0.1%時(shí)取0.003%;若圍巖距礦體大于20 m時(shí),不考慮礦石品位高低一律取0.001%。e.采礦場:接觸礦體的頂板可取0.01%,兩幫可取0.003%;在壁式采礦法中,底板及采空區(qū)可取0.01,而頂板無礦,可取0.01%;工作面接觸礦體圍巖取0.01%。f.充填面的品位應(yīng)根據(jù)充填料的來源確定,選別回采的充填采礦法取崩落巖石的品位,對外部來的充填料取0.003%。 R2為采礦崩落礦堆的氡析出量,按下式計(jì)算:R2=0.258WCuKeKpKs kBq/s (9.5)式中,W為采場崩落礦石的質(zhì)量,t;Cu為礦石的鈾品位,%;Ke

18、為礦石的射氣系數(shù);Kp為礦石的鈾鐳平衡系數(shù);Ks為氡在礦堆析出時(shí)的等效衰減系數(shù),Ks為0.421。按巷道型采場風(fēng)量q計(jì)算:q=R/(2.7-C0) m3/s (9.6)式中符號意義同前。(2)按排氡子體計(jì)算風(fēng)量q考慮采場入風(fēng)流的污染情況,根據(jù)采場氡子體潛能值不超過濃度限值5.4 J/m3進(jìn)行計(jì)算:q=1.32 m3/s (9.7)式中,q為一個(gè)采場所需風(fēng)量,m3/s;R為采場氡析出量,其值按排氡中氡析出量計(jì)算,kBq/s;V為采場通風(fēng)體積(包括采場工作面、采準(zhǔn)巷道及入風(fēng)天井的容積),km3;E0為采場入風(fēng)流氡子體濃度,其值按允許限值的0.10.3倍考慮。2.掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量

19、根據(jù)經(jīng)驗(yàn),每個(gè)掘進(jìn)工作面的風(fēng)量依具體情況按24 m3/s考慮。如果出現(xiàn)下列情況,應(yīng)單獨(dú)計(jì)算風(fēng)量。(1)當(dāng)獨(dú)頭巷道過長,氡析出量大時(shí),應(yīng)按下列計(jì)算排氡風(fēng)量。Q=R/K(C-C0) m3/s (9.8)式中,R為巷道內(nèi)氡析出量,Bq/s;C為規(guī)定的最大限值濃度,Bq/m3,取C=2.7 kBq/m3;C0為入風(fēng)中氡濃度,Bq/m3;K為紊流擴(kuò)散系數(shù)。(2)當(dāng)獨(dú)頭巷道掘進(jìn)時(shí),游離二氧化硅含量大時(shí),應(yīng)按排除礦塵計(jì)算風(fēng)量:Q=Sv m3/s (9.9)式中,S為巷道斷面積,m2;v為最低排塵風(fēng)速,一般v=0.25 m/s。(3)按排炮煙計(jì)算風(fēng)量壓入式通風(fēng)按下式計(jì)算:Q壓= m3/s (9.10)式中,t

20、為通風(fēng)時(shí)間,s;A為炸藥消耗量,kg;Lx為有效射程,m,Lx=(45) ；S為巷道斷面積,m2。當(dāng)有效吸程Le1.5米時(shí),抽出式通風(fēng)按下式計(jì)算:Q抽= m3/s (9.11)式中,L為炮煙拋擲長度,m,電雷管起爆時(shí),L=15+;其余符號同前?；旌鲜酵L(fēng),壓入式和抽出式風(fēng)機(jī)風(fēng)量分別按下式計(jì)算:Q壓= m3/s (9.12)Q抽=(1.21.25)Q壓 m3/s (9.13)式中,LW為抽出式風(fēng)機(jī)吸入口到工作面的距離,m;其余符號同前。(1)充電硐室3.硐室所需風(fēng)量硐室所需風(fēng)量充電過程中產(chǎn)生的氫氣量沖淡到允許濃度(0.5%),按下式計(jì)算風(fēng)量:Q充=q/(0.0053 600) m3/s (9.1

21、4)式中,q為充電硐室氫氣產(chǎn)生量,m3/s。q=0.000 627(I1a1+I2a2+Inan) m3/s (9.15)式中,0.000 627為一安培電流通過一個(gè)電池每小時(shí)產(chǎn)生的氫氣量,m3;p為充電硐室所處標(biāo)高大氣壓力,Pa;t為硐室內(nèi)空氣溫度,;I1,I2,In為對應(yīng)各電池的充電電流,A;a1,a2,an為電池?cái)?shù)。(3)壓風(fēng)機(jī)及通風(fēng)機(jī)硐室計(jì)算式: (9.16)式中,為硐室內(nèi)所有運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)的功率之總和,kW。按炸藥庫大小供給風(fēng)量,大型炸藥庫為23 m3/s,中小型炸藥庫為12 m3/s。(2)炸藥庫(3)壓風(fēng)機(jī)及通風(fēng)機(jī)硐室計(jì)算式: (9.16)式中,為硐室內(nèi)所有運(yùn)轉(zhuǎn)電動機(jī)的功率之總和,k

22、W。(2)炸藥庫 (9.17) 意義同前。(5)水倉風(fēng)量大小取決于水倉容積及水中氡氣含量的高低,可按排氡計(jì)算風(fēng)量。(6)其他硐室所需風(fēng)量可參考類似礦山選取。(4)水泵及卷揚(yáng)機(jī)硐室計(jì)算式:風(fēng)量計(jì)算出來后,必須按下列方法校核。1.全礦井所需總風(fēng)量進(jìn)行校核全礦井所需總風(fēng)量進(jìn)行校核 (9.18)式中,R為礦井通風(fēng)空間氡析出總量,包括礦巖壁表面、崩落礦堆和礦井水三部分氡析出之總和,R=R1+R2+R3。其中 R1=JSd kBq/sR2=0.258WCuKpKe kBq/s9.3.3風(fēng)量校核風(fēng)量校核 (9.19)式中,R1為礦巖表面氡析出量,kBq/s;J為當(dāng)量氡析出率,kBq/(sm21%);Sd為當(dāng)

23、量射氣面積,m21%;R2為崩落礦堆氡析出量,kBq/s;W為礦堆質(zhì)量,t;Cu為礦石鈾品位,%;Kp為鈾鐳平衡系數(shù);Ke為射氣系數(shù);R3為礦井水氡析出量,kBq/s;G為礦井涌水量,m3/h;C1為礦井涌水氡濃度,kBq/m3;C2為礦井水排出地表其出水口的氡濃度,kBq/m3。2.按全礦總排氡子體風(fēng)量進(jìn)行校核按全礦總排氡子體風(fēng)量進(jìn)行校核(9.20)式中,R為礦井通風(fēng)空間氡析出總量,Bq/s;V為全礦井通風(fēng)空間的體積之和,km3。3.按按沖淡爆破后所產(chǎn)生的有害氣體所需風(fēng)量進(jìn)行校核沖淡爆破后所產(chǎn)生的有害氣體所需風(fēng)量進(jìn)行校核 m3/s (9.21)式中,Q為礦井所需總風(fēng)量,m3/s;n1,q1為

24、分別為某類采礦方法采場數(shù)目和每個(gè)采場爆破后所需風(fēng)量;n2,q2為分別為某掘進(jìn)工作面數(shù)目和每個(gè)掘進(jìn)工作面爆破后所需風(fēng)量;n3,q3為分別為某類硐室數(shù)目和每個(gè)硐室所需風(fēng)量;K2為礦井備用風(fēng)量系數(shù)。4.按排塵風(fēng)速所需風(fēng)量進(jìn)行校核按排塵風(fēng)速所需風(fēng)量進(jìn)行校核(9.22)式中,Q為礦井所需總風(fēng)量,m3/s;S1,S2為分別為采場和掘進(jìn)巷道的斷面積,m2;v1,v2為分別為采場和掘進(jìn)巷道所要求的最小排塵風(fēng)速;其余符號意義同前。5.按按井下最大班人數(shù)所需風(fēng)量進(jìn)行校核井下最大班人數(shù)所需風(fēng)量進(jìn)行校核 (9.23)式中,N為井下最大班人數(shù);q為井下每個(gè)作業(yè)人員供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn),q=4 m3/min;K2為風(fēng)量備用系數(shù)。6.

25、對含鈾煤礦對含鈾煤礦,按平均日產(chǎn)一噸煤預(yù)計(jì)涌出的沼氣量或二氧化碳量按平均日產(chǎn)一噸煤預(yù)計(jì)涌出的沼氣量或二氧化碳量所需風(fēng)量進(jìn)行校核所需風(fēng)量進(jìn)行校核對一、二級瓦斯礦井風(fēng)量按下式計(jì)算:Q=TqK2 m3/s (9.24)式中,T為礦井正常日產(chǎn)量,t;q為日產(chǎn)一噸煤所需風(fēng)量,q1級=1.5 m3/s,q2級=1.2 m3/s,q3級=1 m3/s。對于超級瓦斯礦風(fēng)量計(jì)算:Q=0.092 5qtTK2/60 m3/s (9.25)式中,qt為日產(chǎn)一噸煤礦涌出的甲烷量,m3/t;T為礦井日常產(chǎn)量,t。7.高溫礦井高溫礦井,按熱交換原理按熱交換原理,根據(jù)降溫要求計(jì)算出所需風(fēng)量進(jìn)行校核根據(jù)降溫要求計(jì)算出所需風(fēng)量

26、進(jìn)行校核(9.26)式中,r為礦井空氣容重,r=1.293 kg/m3;CP為礦井空氣的定壓比熱,CP=1103 J/(kg);t2為礦井空氣允許最高溫度28 ;t1為要求進(jìn)入礦井空氣溫度,;為礦井單位時(shí)間的放熱量之和,103 J/s。8.有柴油設(shè)備的礦井必須按柴油設(shè)備排出的廢氣所需風(fēng)量進(jìn)行校有柴油設(shè)備的礦井必須按柴油設(shè)備排出的廢氣所需風(fēng)量進(jìn)行校核核按每千瓦每分鐘供風(fēng)量不小于4 m3計(jì)算風(fēng)量: (9.27)式中,為礦井所有工作面柴油設(shè)備功率之和。按上述方法進(jìn)行風(fēng)量校核后,取其最大風(fēng)量?？傦L(fēng)量確定之后,應(yīng)按各工作地點(diǎn)實(shí)際所需風(fēng)量進(jìn)行分配,并以此為依據(jù)進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的阻力計(jì)算。9.4全礦通風(fēng)阻力計(jì)算

27、全礦通風(fēng)阻力計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力是指風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)口到扇風(fēng)機(jī)風(fēng)硐(抽出式)或者由扇風(fēng)機(jī)風(fēng)硐到回風(fēng)井口(壓入式),沿任一風(fēng)路流動途中所產(chǎn)生的摩擦阻力和局部阻力之總和。礦井通風(fēng)阻力是由扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓加上(或減去)自然風(fēng)壓來克服的。所以,選擇礦井主扇風(fēng)機(jī)必須首先計(jì)算礦井的通風(fēng)總阻力。9.4.1全礦通風(fēng)阻力計(jì)算線路的選擇全礦通風(fēng)阻力計(jì)算線路的選擇扇風(fēng)機(jī)整個(gè)服務(wù)期限內(nèi),礦井通風(fēng)阻力隨著礦井生產(chǎn)的發(fā)展變化而變化。為了使扇風(fēng)機(jī)在整個(gè)服務(wù)期限內(nèi)均能在它的高效穩(wěn)定范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn),在選擇扇風(fēng)機(jī)時(shí)必須考慮到通風(fēng)阻力的最大值和最小值。前者對應(yīng)于扇風(fēng)機(jī)服務(wù)期限內(nèi)通風(fēng)最困難時(shí)期,后者對應(yīng)于通風(fēng)最容易時(shí)期。此外,還需考慮反向的自然風(fēng)壓

28、。在進(jìn)行礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算時(shí),不需要計(jì)算每一條風(fēng)路的通風(fēng)阻力,只要選擇其中一條阻力最大的風(fēng)路(分別對上述通風(fēng)最困難和最容易時(shí)期)進(jìn)行計(jì)算。一般,可在通風(fēng)系統(tǒng)圖上根據(jù)采掘作業(yè)布置情況,找出風(fēng)流線路最長,風(fēng)量較大的那條線路作為阻力最大的風(fēng)路。如果通風(fēng)系統(tǒng)比較復(fù)雜,直觀上難以判斷哪條風(fēng)路阻力最大時(shí),則應(yīng)選擇幾條阻力可能最大線路,通過計(jì)算比較,選出其中最大者。9.4.2全礦通風(fēng)阻力計(jì)算方法全礦通風(fēng)阻力計(jì)算方法圖9.1阻力計(jì)算線路圖 在通風(fēng)系統(tǒng)圖上將選定的線路(最困難時(shí)期和最容易時(shí)期)從進(jìn)風(fēng)口到回風(fēng)井口逐段編號,并繪制阻力計(jì)算線路示意圖,如圖9.1所示。然后沿選定的線路分段計(jì)算摩擦阻力。算出選定線路各段

29、的摩擦阻力,其總和即為礦井總摩擦阻力:hf=h1-2+h2-3+h3-4+式中,hf為總摩擦阻力,Pa;h1-2,h2-3,h3-4為各段摩擦阻力,Pa。各段井巷的摩擦阻力,按下式計(jì)算: (9.28)式中,為摩擦阻力系數(shù),Ns2/m4;P為井巷斷面的周界長度,m;L為井巷長度,m;S為井巷斷面面積,m2;R為摩擦風(fēng)阻,Ns2/m8;Q為井巷通過風(fēng)量,m3/s。礦井摩擦阻力的計(jì)算,可填寫在表9.3中,以便核對。 礦井總通風(fēng)阻力按下式計(jì)算: (9.29)式中,ht為礦井總阻力,Pa;hf為礦井總摩擦阻力,Pa;he為礦井總局部阻力,Pa。對礦井總局部阻力,如無實(shí)測資料,則按總摩擦阻力的20%考慮,

30、即he=0.2hf。 1.扇風(fēng)機(jī)的選擇扇風(fēng)機(jī)的選擇扇風(fēng)機(jī)是根據(jù)礦井通風(fēng)要求的風(fēng)量、風(fēng)壓來選擇的。扇風(fēng)機(jī)的風(fēng)量: (9.30)式中,為裝置的風(fēng)量備用系數(shù),一般取1.1;Qt為礦井要求的總風(fēng)量,m3/s。 礦井通風(fēng)設(shè)備是指主扇和電動機(jī)。 9.5礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇Hf=ht+Hn+hr+hv Pa (9.31)式中,ht為礦井總阻力,Pa;Hn為與扇風(fēng)機(jī)作用相反的自然風(fēng)壓,Pa;hr為扇風(fēng)機(jī)裝置阻力之和,一般取147196 Pa;hv為風(fēng)流流到大氣的出口動壓損失,Pa。根據(jù)通風(fēng)容易時(shí)期與困難時(shí)期所算出的兩組Qf與Hf數(shù)據(jù),在扇風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線上找出相應(yīng)的工況點(diǎn),并且要求這兩個(gè)工況均能落在某一風(fēng)機(jī)特性曲線的合理工作范圍內(nèi),即效率在70%以上,就可選取該扇風(fēng)機(jī)。扇風(fēng)機(jī)全壓:根據(jù)扇風(fēng)機(jī)的