57矿井通风课程设计

1昆明理工大学通风除尘课程设计说明书学院：国土资源工程学院2目录一、矿井通风设计的已知条件..........................................................................................1二、拟订通风系统.............................................................................................12.1、统一通风和分区通风的选择.....................................................................................12.2、确定矿井进、出风井的布置.....................................................................................12.3、主扇工作方式与安装地点.........................................................................................12.4、做示意图初稿........................................................................................................2三、风量计算.....................................................................................................23.1、计算全矿总风量及分配风量.....................................................................................23.2、全矿所需风量验证................................................................................................33.3、风阻计算..............................................................................................................3四、风量分配及调节.....................................................................................64.1、风量分配的基本要求...............................................................................................64.2、风量分配..............................................................................................................74.3、分段计算各巷道的摩擦阻力.....................................................................................8五、扇风机选择............................................................................................105.1、矿井通风设备的要求：...........................................................................................105.2、选择扇风机，计算电动机功率..................................................................................10六、通风费用计算..........................................................................................121一、矿井通风设计的已知条件：某矿矿体走向长580m，厚30m，倾角25～30°；采用斜井与平硐联合开拓，阶段高50m。进风井（罐笼井）井口标高220m，边界风井井口标高245m。同时开采一个阶段，分成三个小分段，采用有底柱崩落法开采。矿井年产矿石25.6万t，每年工作320d，日产800t，每日三班作业。一个电耙道日出矿量200t，电耙道断面4.8m2，长50m；二次破碎最大装药量3kg，通风时间5min。作业面凿岩巷道断面7.0m2。采准、探矿的掘进作业面采用局部通风，巷道断面4.5m2；一次爆破火药量20kg，通风时间25min；独头巷道长度不超过150m。井下火药库在井底车场，有独立的通风系统。夏季自然风压与主扇作业方向相反，其自然风压为80Pa。二、拟订通风系统2.1、统一通风和分区通风的选择：我国金属矿山采用统一通风的较多。统一通风，进排风比较集中，便于管理。开采范围不大的矿井，特别是深矿井，采用全矿统一通风比较合理。分区通风具有风短路、阻力小、网路简单、风流易于控制等特点。因此，在一些矿体埋藏较浅且分散的矿山或矿井开采浅部矿体的时期，得到了广泛的应用。但是，由于分区通风需要具备较多的进排风井，它的推广使用就受到一定的限制。根据已知条件综合比较分析，此矿宜选用统一通风。2.2、确定矿井进、出风井的布置按进风井与排风井的相对位置，可分为中央式、对角式和中央对角混合式三种不同的布置形式。1）中央式进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对位置，又分为中央并列式和中央边界式（中央分列式）。2）对角式①两翼对角式进风井大致位于井田走向的中央，两个回风井位于井田边界的两翼（沿倾斜方向的浅部），称为两翼对角式，如果只有一个回风井，且进、回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式。②分区对角式进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个不深的小回风井，无总回风巷。3）混合式由上述诸种方式混合组成。例如，中央分列与两翼对角混合式，中央并列与两翼对角混合式等等。本矿山宜采用两翼对角式布置方式，即进风井在矿体中央，排风井在两翼。2.3、主扇工作方式与安装地点主扇工作方式有三种：压入式、抽出式和压抽混合式。不同的通风方式，一方面使矿井空气处于不同的受压状态，另一方面在整个通风线路上形成了不同的形式的压力分布状态，从而在风量、风质和受自然风流干扰的程度上，出现了不同的通风效果。21）抽出式主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。2）压入式主要通风机安设在入风井口，在压入式主要通风机作用下，整个矿井通风系统处在高于当地大气压的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。3）压抽混合式在入风井口设一风机作压入式工作，回风井口设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用的通风机设备多，管理复杂。通风系统在抽出式主扇的作用下，形成低于当地大气压的负压状态。回风段风量集中，有较高的压力梯度；在进风段和需风段，由于风流分散，压力梯度较小。回风段压力梯度高，使作业面的污浊风流迅速向回风道集中，烟尘不易向其他巷道扩散，排出速度快。此外，由于风流调控设施均安装于回风道中，不妨碍运输、行人，管理方便，控制可靠。因此本矿山宜选用抽出式通风。扇风机安装地点：主扇可安装在地表，也可安装在井下，一般多安装在地表。安装在地表的主要优点：安装、检修、维护管理比较方便；井下发生灾变事故时，扇风机不易受到损害，便于采取停风、反风或控制风量等应急措施。其缺点：井口密闭、反风装置和风硐的漏风较大；当矿井较深，工作面距主扇较远时，沿途漏风大；在地形条件复杂的情况下，安装、建筑费用较高。主扇安装在地下的优点：主扇装置漏风少；扇风机靠近作业区，沿途漏风也少；可利用较多井巷进风或回风，降低通风阻力；密闭工程量较少。其缺点：安装、检修和管理不方便；易因井下灾害而遭到破坏。本矿山的风扇安装在地表的回风天井出口。2.4、做示意图初稿根据拟订的方案绘制通风系统图及通风示意图初稿。三、风量计算3.1、计算全矿总风量及分配风量（1）电耙道所需风量①二次破碎爆破通风所需风量火药量3Akg；电耙道长度50Lm，断面24.8Sm，通风时间300ts，则风量325.525.53504.82.28300QALSmst②按排尘风速计算风量电耙道风速0.5Vms，则排尘风量30.54.82.4QVSms取风量大者，32.4Qms作为电耙道风量。（2）采场作业面凿岩所需风量按排尘风速计算，取风速0.25Vms，巷道断面27Sm，330.2571.75QVSms（3）采准、探矿巷道掘进所需风量①按爆破后通风所需风量火药量20Akg，巷道长度150Lm，巷道断面24.5Sm，通风时间1500ts，则风量为：31919201504.51.471500QASLmst贯穿风流巷道的风量应大于独头巷道风量的1.43倍，则风量应为1.43×1.47=2.13ms。②按排尘风速计算风量30.254.51.125QVSms取风量大者，32.1Qms。（4）放矿巷道所需风量按排尘风速计算，30.255.241.34QVSms。（5）火药库风量取23ms。（6）电机车库所需风量，取1.53ms。（7）矿井总风量miiQKQN式中iQ——各类作业面所需风量，3ms；iN——各类作业面的数量；K——风量备用系数，取1.5K。则Qm=1.5×（2.4×4+1.75×3+2.1×5+1.34×3+2+1.5)=48.6m³/s3.2、全矿所需风量验证在编制矿井远景规划时，可根据矿井年产量和万吨耗凤量，估算矿井总风量，计算式如下：Q=AY式中Q——矿井总风量，m3/s；A——矿井的年产量，万吨／年；Y——万吨耗风量，米3/秒/万吨。小型矿井取Y=2．0～3．0；中型矿井Y=1．5～2．5；大型矿井4Y=1．0～2．0；特大型矿井(年产250万吨以上Y=0．7～1．5。本次设计的矿井规模为25.6万吨／年,按《金属矿山地下开采（第二版）》，本矿区属于小型矿山,在此Y取值2。则Q=AY=25.6×2=51.2m3/s计算得到需要风量为48.6m3/s，与计算所需风量值基本吻合。3.3、风阻计算首先选择最大阻力路线。根据通过风量的大小和路线的长短，选择1、2、3……13、14为主风机最大阻力路线，选择1、2、3……9、10’,11’……16’,17’为辅风机最大阻力路线.。根据通风平面图及所给条件，列表标明每一条井巷的长度、断面、周边长、支护型式,见图1。参阅有关资料，选取摩擦阻力α,分段计算各巷道的摩擦阻力，按下式计算3SPLah计算结果列于表1中。图1矿井通风系统及作业面分布图5巷道编号巷道名称支护型式摩阻系数α，24N/sm巷道长度L，m巷道断面S，m2巷道周界P，m风阻R28Nsm1-2竖井喷浆0.0127017180.00312-3运输平巷无支架0.0102415.8100.12353-4斜坡道混凝土0.0041107.011.20.0144