礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇

1、礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2022/8/22 12.1 任務與內容 12.2 礦井通風系統(tǒng)選擇的原則 12.3 全礦所需風量的計算 12.4 礦井風量分配 12.5 全礦通風阻力計算 12.6 礦井通風設備的選擇 12.7 通風井巷經濟斷面的選擇礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2022/8/2312.1 礦井通風設計的任務與內容 基本任務：與開拓、采礦方法相配合，建立一個安全可靠、經濟合理的礦井通風系統(tǒng)；計算各時期工作面所需的風量及礦井總風量，計算礦井總阻力，然后以此為依據(jù)，選擇通風設備。礦井通風設計分為新建礦井和改建或擴建礦井通風設計。礦井通風系統(tǒng)設計、

2、計算和設備選擇2022/8/2412.1 礦井通風設計的任務與內容新建礦井通風設計一般分為基建和生產兩個時期，必須分別進行設計計算。（1）礦井基建時期的通風。礦井基建時期的通風是指基建井巷掘進時的通風，即開鑿井筒、井底車場、井下硐室、第一水平運輸巷道和通風巷道時的通風。此時期多用局扇對獨頭巷道進行局部通風。當入、出風井貫通后，主扇已經安裝，便可用主扇對已開鑿的井巷進行通風，從而縮短其余井巷 與硐室掘進時局部通風的距離。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2022/8/2512.1 礦井通風設計的任務與內容（2）礦井生產時期的通風。指投產后，包括全礦開拓、采準、切割和回采工作面及其它井巷的通風。根據(jù)

3、礦井生產年限的長短分為兩種情況：1）礦井服務年限不長（小于20年），只做一次通風設計。設計中是以礦井投產后達到設計年產量時通風線路最短為礦井通風容易時期；礦井生產能力最大或通風線路最長為通風最困難時期。依據(jù)這兩個時期的生產情況進行設計計算，并選出適合這兩個時期所用的通風設備。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2022/8/2612.1 礦井通風設計的任務與內容2）礦井服務年限較長時（大于20年），考慮到設備的折舊期限、礦井所需風量和風壓的變化等因素，又可分為兩期進行通風設計。前20年作為第一期，進行詳細的設計計算，第二期只做一般原則的規(guī)劃，但對礦井通風系統(tǒng)應根據(jù)礦井整個生產時期的技術經濟因素做全

4、面的考慮。確定的通風系統(tǒng)既可滿足當前生產的要求，又能適應長遠的生產發(fā)展需要。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2022/8/2712.1 礦井通風設計的任務與內容礦井通風設計所需的原始資料如下：1）礦井自然條件2）礦井生產條件礦井通風設計的程序和內容：1）擬定礦井通風系統(tǒng)，畫出通風系統(tǒng)圖；2）計算全礦需風量及風量分配；3）計算全礦總阻力；4）選擇通風設備；5）通風井巷經濟斷面的選擇；6）編制通風設計的經濟部分。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇礦井通風設計的要求 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，具有抗災能力； 發(fā)生事故時，風流易

5、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、綜合經濟效益好。12.2 礦井通風系統(tǒng)選擇的原則礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2022/8/2912.2 礦井通風系統(tǒng)選擇的原則1、通風系統(tǒng)選擇原則：在擬定礦井通風系統(tǒng)時，應嚴格遵循安全可取、通風基建費用和經營費用總和最低以及便于管理的原則1）礦井通風網路結構合理：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，主要人行運輸巷道和工作點上的污風不串聯(lián)。2） 內外部漏風少。3）通風構筑物和風流調節(jié)設施及輔扇要少。4）充分利用一切可用的通風井巷，使專用通風井巷工程量最小。5）通風動力

6、消耗少，通風費用低。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇 2、擬定通風系統(tǒng)的幾項具體規(guī)定1）每個礦井和階段水平之間都必須有兩個安全出口。2）進風井巷與采掘工作面的進風流的粉塵濃度不得大05mgm3：。3）新設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。4）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。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇5） 礦井有效風量率應在60以上。6 ） 采場、二次破碎巷道和電耙道，應利用貫穿風流通風，電耙司機應位于風流的上風側，有污風串聯(lián)時，應禁止人員作業(yè)。7 ）井下破碎硐室和

7、炸藥庫，必須沒有獨立的回風道8 ）主扇一般應設反風裝置，風量60。要求10min內實現(xiàn)反風。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇1、礦井通風系統(tǒng)的要求 1)每一礦井必須有完整的獨立通風系統(tǒng)。 2)進風井囗應按全年風向頻率，必須布置在不受粉塵、煤塵、灰塵、有害氣體和高溫氣體侵入的地方。 3)箕斗提升井或裝有膠帶輸送機的井筒不應兼作進風井，如果兼作回風井使用，必須采取措施，滿足安全的要求。 4)多風機通風系統(tǒng)，在滿足風量按需分配的前提下，各主要通風機的工作風壓應接近。12.2 礦井通風系統(tǒng)選擇的原則礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇1、礦井通風系統(tǒng)的要求 5)每一個生產水平和每一采區(qū)，必須布置回風巷，實

8、行分區(qū)通風。 6)井下爆破材料庫必須有單獨的新鮮風流，回風風流必須直接引入礦井的總回風巷或主要回風巷中。 7)井下充電室必須單獨的新鮮風流通風，回風風流應引入回風巷。12.2 礦井通風系統(tǒng)選擇的原則礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇選擇通風系統(tǒng)時，應根據(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經濟比較，擇優(yōu)選出。 通風系統(tǒng)方案技術比較的主要內容： （1）通風系統(tǒng)的安全可靠性。 （2）通風網路的復雜程度、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施的位置、對生產運輸?shù)挠绊懞凸芾淼碾y易

9、程度 （5）主扇位置、安裝、供電、維護檢修的方便程度。 （6）通風管理人員數(shù)量礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇通風系統(tǒng)方案經濟比較的主要內容： （1）通風井巷工程量、主要構筑物的工程量。 （2）礦并通風設備數(shù)量及裝機容量。（3）礦井通風基建投資（4）電力消耗。 （5）年經營費用（電力、工資、材料等）礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇一、全礦總風量計算根據(jù)金屬礦山生產特點，全礦所需總風量應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： 12.3 全礦所需風量的計算礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇式中， QS 回采工作面所需風量； QS備用回采工作面所

10、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)。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇二、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礦井年產量，萬噸， q萬噸風量比，米3/秒/萬噸，礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇表 年產量萬噸風量比分 類萬噸風量比（m3/s/萬t）分 類萬噸風量比（m3/s/萬t）小型礦山.大型礦山.中型礦山.特大型礦山.礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇三、回采工作需風量1、 淺眼爆破（1）按爆破后排煙計算巷道型回采

11、工作面（薄礦脈的充填法、淺孔留礦法、長壁法）紊流變形作用 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇巷道型回采工作面的風量可按下式計算：式中 V0 采場通風空間體積，； V1全巷道空間體積，包括V0及下風側排風巷道； A一次爆破的炸藥量； t通風時間，秒, 一般取12002400秒。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇硐室型回采工作面的風量計算（房柱法、全面法、分段崩落法、充填法）扁平型硐室非扁平型硐室紊流擴散礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇1、 淺眼爆破（2）按排出粉塵計算按作業(yè)地點產塵量計算按排塵風速計算（巷道型和硐室型） 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2、 大爆破采場指采用深孔、中深孔或藥室爆破的大

12、量落礦采場。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇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，巷道型采場的斷面為S，故每個采場所需風量為Q=Sv四、 備用回采工作面所需風量為： 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇五、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 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇六、獨立風流的硐室所需風量 井下要求獨立風流通風的硐室如炸藥庫、破碎硐室和主溜井卸礦硐室等，必須進行風量計算并計入礦井總風量中。有些硐室回風可重新使用，不計入礦井總風量中。（1）井下炸藥庫。一般要求獨立的貫穿風

13、流，風量可取12m3/s。（2）井下破碎硐室。（3）裝卸礦硐室的需風量。取1.52m3/s。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇三、礦井風量計算（一）、礦井風量計算原則 礦井需風量，按下列要求分別計算，并必須采取其中最大值。（）按井下同時工作最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風量不得少于4m3；（）按采煤、掘進、硐室及其他實際需要風量的總和進行計算。(二）礦井需風量的計算1、采煤工作面需風量的計算 采煤工作面的風量應該按下列因素分別計算，取其最大值。(1)按瓦斯涌出量計算：式中：Qwi第i個采煤工作面需要風量，m3/min Qgwi第 i個采煤工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min kgwi第i個采煤工作面

14、因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，通常機采工作面取kgwi=1.21.6 炮采工作面取kgwi=1.42.0,水采工作面取kgwi礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇（2）按工作面進風流溫度計算： 采煤工作面應有良好的氣候條件。其進風流溫度可根據(jù)風流溫度預測方法進行計算。其氣溫與風速應符合表中的要求：采煤工作面的需要風量按下式計算：式中 vwi第i個采煤工作面的風速，按其進風流溫度從表中取；m/s, Swi第i個采煤工作面有效通風斷面，取最大和最小控頂時有效斷面的平均值，m2 ； kwi第i 個工作面的長度系數(shù)。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇3）按使用炸藥量計算：式中 25每使用1kg炸藥的供風量

15、，m3/min； 第i個采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg。4） 按工作人員數(shù)量計算： 式中 4每人每分鐘應供給的最低風量，m3/min nwi第i 個采煤工作面同時工作的最多人數(shù),個。5)按風速進行驗算 按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量： 按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量： 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇、掘進工作面需風量的計算： 煤巷、半煤巖和巖巷掘進工作面的風量，應按下列因素分別計算，取其最大值。（）按瓦斯涌出量計算： 式中 Qhi第i個掘進工作面的需風量，m3/min Qghi第i個掘進工作面的絕對瓦斯涌出量；m3/min kghi第i個掘進工作面的瓦斯涌出不均勻和

16、備用風量系數(shù)。一般可取。（2）按炸藥量計算 式中 25使用1kg炸藥的供風量，m3/min; Ahi第i個掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇（3）按局部通風機吸風量計算式中 第i個掘進工件面同時運轉的局部通風機額定風量的和。 khfi為防止局部通風機吸循環(huán)風的風量備用系數(shù)，一般取；進風巷道中無瓦斯涌出時取，有瓦斯涌出時?。ǎ┌垂ぷ魅藛T數(shù)量計算式中 nhi第i個掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，人。（）按風速進行驗算 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇、硐室需風量計算 獨立通風硐室的供風量，應根據(jù)不同類型的硐室分別進行計算：（）機電硐室 發(fā)熱量大的機電硐室，按硐室

17、中運行的機電設備發(fā)熱量進行計算：式中 Qri第個機電硐室的需風量，m3/min 機電硐室中運轉的電動機（變壓器）總功率，KW 機電硐室的發(fā)熱系數(shù)，空氣密度，一般取3cp空氣的定壓比熱，一般可取1KJ/kgkt機電硐室進、回風流的溫度差，采區(qū)變電所及變電硐室，可按經驗值確定需風量 m3/min 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇（2）爆破材料庫 式中 v庫房空積，m3（3）充電硐室 按其回風流中氫氣濃度小于0.5%計算 式中 qrhi第個充電硐室在充電時產生的氫氣量，m3/min5、礦井總風量計算 礦井的總進風量，應按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風量的總和: 式中Qwl采煤工作面和備用工作面

18、所需風量之和，m3/min； Qhl掘進工作面所需風量之和，m3/min； Qrl硐室所需風量之和，m3/min； km礦井通風系統(tǒng)（包括礦井內部漏風和配風不均勻等因素）備用系數(shù)，宜取。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇第四節(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，掘進工作面應按局部通風風量計算值進行分配。為保證風流質量應避免各采掘工作面串聯(lián)通風。 （2）備用工作面風量按回采工作面風量的一半進行分配。 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇（3）井下炸藥庫、破碎硐室和主溜井處應獨立通風，回風流應直接導入總回風道或直通地表，否則必須采取凈化措施

19、。（4）礦井通風系統(tǒng)為多井口進風時，各進風風路的風量應按風量自然分配的規(guī)律進行解算，求出各進風風路自然分配的風量。（5）在所有需風點和有風流通過的井巷中，風速必須符合安全規(guī)程規(guī)定。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇井巷最高允許風速表井巷名稱最 高 允 許風速（m/s）井巷名稱最 高 允 許風速（m/s）專用風井、風 硐15主要進風巷8專用物料提升 井12運輸巷道6人員材料提升 井8采場、采準巷 道4風 橋10礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇 二、風量分配的方法1新建礦井的風量分配 在新建礦井通風設計中，礦井的漏風地點和漏風量難以確切估計，只能根據(jù)經驗作概略的估算。即根據(jù)礦井主要漏風地點的位置，對

20、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。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇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回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。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇進行風量分配時，應將各井巷的風量值一一標在通風系統(tǒng)圖和通風網路結構示意圖上。漏風風路可用一條通大氣的插入線表示。壓入式通風時，在進風段的終點上畫一漏風風路引到地表，抽

21、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礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2擴建礦井的風量分配 擴建礦井需要實測礦井漏風地點，再按照實測資料和經驗確定各地點的漏風量。根據(jù)各作業(yè)點的需風量和各漏風點的漏風，依風量平衡原理，沿通風網路結構圖確定各井巷的分配風量，對于新開拓的階段，可參照上階段的情況，只考慮主要漏風地點進行風量分配。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇第五節(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生的摩擦阻力和局部阻力

22、之和。12.5 全礦通風阻力計算礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇二、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。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇計算方法： 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

23、難時期總阻力： hf 按下式計算： 式中礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇一 礦井通風總阻力計算原則1、礦井通風設的總阻力，不應超過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，礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇第六節(jié) 礦井通風設備的選擇礦井通風設備是指主要通風機和電動機。一、礦井通風設備的要求： 1、礦井必須裝設兩套同等能力的主通風設備，其中一套作備用。 2、選擇通風設備應滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風設備長期高效率運行。 3、風機能力應留有一定的余量。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇二、主要通風機的選擇 1、計算通風機風量

24、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；箕斗井兼作回風用時取；回風回升降人員時取。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇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（提供的大多是靜壓曲線）： 容易時期 困難時期礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇 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“-”。礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇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Qf、Hsdmax（或Htdmax）確定的工況點，但設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。 礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇步驟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：礦井通風系統(tǒng)設計、計算和設備選擇2）確定通風機的實際工況點