通风课程设计

1设计题目：某矿矿体走向长1400m，厚7～15m，采用下盘竖井阶段石门开拓，阶段高40m。上部已有露天开采，井下部分开采深度400m。主井为箕斗井，不进风也不出风。副井为罐笼井做为进风井。通风系统为两翼对角抽出式。采矿方法为有底柱的中深孔留矿法。作业面长50m，电耙道沿走向布置，矿体薄时，布置单耙道，矿体厚时，布置双耙道。回采顺序由上而下，同一水平为后退式。三个阶段同时作业，包括矿柱回采、矿房回采和开拓采准，通风系统见图5。矿井年产矿石80万t，一个电耙道日出矿量270t。作业面一次爆破最大火药量300kg，通风时间40min。矿柱回采时集中通风，每两个月进行一次大爆破，通风时间8h。掘进作业面按排尘计算风量。采场和电耙道二次爆破火药量3kg，通风时间5min。工作面分布，东西两翼相同，合计工作面数（包括备用作业面）如表8，井巷规格见表9。夏季反向自然风压126Pa。2113456789101112131415161718图5122作业面一阶段二阶段三阶段合计采场88电耙道2810出矿平巷268掘进、采准246火药库11表9巷道编号巷道名称支架种类摩阻系数α，24N/sm巷道长度L，m巷道断面S，m2巷道周界P，m1-2石门混凝土0.00412010.413.62-3竖井喷浆0.01228014.617.33-4竖井″0.0124014.617.34-5石门混凝土0.0048010.413.65-6运输平巷无支架0.0081246.110.16-7运输平巷″0.0081246.110.17-8运输平巷″0.0081246.110.18-9运输平巷″0.010104.08.09-10人行天井台板、梯子0.05083.65.810-11″台板、梯子0.050203.65.811-12采场无支架0.0106237.535.012-13回风天井″0.010124.08.013-14回风穿脉″0.010154.08.014-15回风平巷″0.0101245.49.715-16″″0.0101245.49.716-17″″0.0103505.49.717-18排风井″0.0083207.0410.83目录一、课程设计的性质、目的、任务及基本要求....................4二、通风设计的内容及步骤..................................4三、设计内容..............................................4第一节、矿床的开拓方案及采矿方法的选择.................4第二节、初步拟定通风系统...............................5第三节、风量计算.......................................7第四节、矿井风量分配...................................11第五节、全矿通风阻力的计算.............................13第六节、风量调节.......................................14第七节、风机的选型.....................................16第八节、通风费用的计算.................................17第九节、风尘措施.......................................18参考文献.................................................214一、课程设计的性质、目的、任务及基本要求矿井通风设计是矿井开采设计一个不可缺少的组成部分，必须在确定开拓方案与采矿方法时同时考虑。矿井通风设计必须贯彻党的技术经济政策，遵照《矿山安全规程》以及其他相应的有关规定，以求建立一个安全、稳定、可靠的经济合理的通风系统，保证井下各工作地点的人员有良好的工作环境和高度的安全性，及有效的生产过程和最大的经济效益。二、通风设计的内容及步骤1.矿床的开拓方案及采矿方法选择；2.初步拟定通风系统；3.风量计算；4.风量的分配；5.全矿通风阻力计算；6.风量调节；7.风机的选型；8.通风费用的计算；9.防尘措施；三、设计内容：第一节、矿床的开拓方案及采矿方法选择根据设计原始资料以及矿床的赋存条件：矿体厚度为7—15m，采用下盘竖井阶段石门开拓，阶段高40m。上部已有露天开采，井下部分开采深度400m。采矿方法为有底柱的中深孔留矿法。作业面长50m，电耙道沿走向布置，矿体薄时，布置单耙道，矿体厚时，布置5双耙道。回采顺序由上而下，同一水平为后退式。三个阶段同时作业，包括矿柱回采、矿房回采和开拓采准，通风系统为两翼对角抽出式。第二节、初步拟定通风系统目前金属矿山常用的通风系统根据进风井与回风井的位置关系可以分为以下几种布置方式，有中央式、对角式以及混合式；其中，中央式包括：中央并列式，中央对角式等；对角式包括两翼对角式等。中央并列式的进风井与回风井均布置在矿井中央，两个井筒的距离不得小于30m；两翼对角式布置时，入风井布置在矿体一翼，回风井布置在矿体的另一翼。中央式布置的优缺点：优点：地面构筑物比较集中；入风井和回风井布置在地表移动带之内时，可以共同利用一个保安矿柱；入风井和回风井掘进完成之后可以很快联通，因此，投产比较快；井筒延生比较方便，可以先向下掘进回风井，在自下而上的掘进入风井。缺点：采用中央式通风时，风路比较长，扇风机所承担的压力比较大，而且这种负压随着回采工作的推进不断变化；当采用前进式回采时，风流容易短路，因而造成大量的漏风；当其他地方没有安全出口时，井下如果发生安全事故，危险性比较大。对角式布置的优缺点：优点：负压较小并且比较稳定，漏风量比较小，通风简单可靠，并且通风费用较低；当井下发生危险情况时，工作人员相对比较安全；如果在井田的两翼各布置一条回风井，当其中一条发生故障时，另外6一条可以维持通风，以保证矿山的正常生产。缺点：进风井和回风井之间的联络道很长，而且要在回采之前就要掘进好，故回采工作较中央式进行的晚；掘进两条排风井时，掘进和维护井筒的费用较高。综合比较中央式和侧翼对角式的优缺点，可知，一般在大型矿山用中央式比较多，也就是在矿体中央布置主井和副井，此时副井作为入风井，另外在两翼再各布置一条回风井以形成对角式通风系统。在中小型矿山，一般就采用对角式。在矿体走向长度不长时，对角式的缺点体现的不是很明显，而且此时采用对角式更有利于生产。结合本题中给予的矿体赋存情况，矿体走向长度1400m，矿山年出矿量80万t，属于中型矿山。故采用两翼对角抽出式。通风系统图如下：7第三节、风量计算（1）工作面需风量：A、采场工作面风量的计算：（a）按爆破后排烟计算风量:由于采用全面法回采时，采场属于硐室型采场，那么回采工作面的需风量：VAtKVQt500lg3.2.............................（公式1）其中A：一次爆破的药量t:通风时间，一般取1800sV：回采工作面的空间Kt：紊流扩散系数，一般为0.8-1.0。由设计的采矿方法可得采场的结构参数：矿块沿矿体走向布置，矿块长度一般为50-60m，由于该矿体的上盘岩石中等稳固，因此顶板的暴露面积不能过大，故矿块的长度取小值：50m。矿块斜长一般为40-60m,阶段高度一般在20-30m之间。那么矿块斜长取40m，则阶段高度取13.7m。那么采场的最大空场体积：V=50×40×2=4000m3根据一天的产量为500t，那么仅需要一个采场单独作业就可以满足一天的生产量。由于矿石的坚固性系数f=8，经查凿岩爆破教材可知，炸药单耗为2kg/m3。那么一次爆破的药量：A=爆破的实方体积×炸药单耗=（500÷1.2÷2.8）×28=298kg那么根据公式一：VAtKVQt500lg3.2=2.3×（4000/（0.9×1800））×lg（500×298÷4000）=536m3/min（b）按排除粉尘计算风量则采场需风量：nSQ1.4772.00..................公式2其中：S0：硐室入风口断面积4m2n:射流受限系数，扁平硐室n=b/B,这里的B为硐室侧壁距离轴线的距离，b为入风口宽度的一般；那么在该采矿方法的采场设计时，由设计参数可知b=1.0m；B=50m经计算：Q=4/（0.772+4.10.02）=135m3/min（c）按排柴油设备排放的废气计算风量。使用柴油设备时的风量计算，应满足将柴油设备所排出废气全部稀释至允许浓度以下的标准。新设计矿井，一般可按单位功率的需风量指标计算，其计算公式如下Q＝Q0n................................公式3式中Q－坑内柴油设备的需风量，m3/min；q0－单位功率的风量指标，q0＝2.8-3.0，m3/（马力·min）；N－各种柴油设备按使用时间的百分比的总马力数N＝N1K1+N2K2+N3K3+……+NnKn，马力N1、N2、N3、……、Nn－各柴油设备的额定功率，马力；9K1、K2、K3、……、Kn－时间系数，即各种柴油设备每小时在坑内作业的时间百分数，％。在全面法采矿过程中，由于用到的柴油设备很少，故不考虑该种算法。综上可知，采场的需风量为三种算法中的最大值：Q采场=536m3/minB、硐室需风量计算：电耙绞车硐室：由设计的采矿方法图纸可知，该采矿方法的一个采场中布置了3个电耙绞车硐室,电耙绞车类型为3DPJ-30耙矿绞车。其工作参数为2JPB-30型耙矿绞车主要参数：电机功率：30KW主绳平均拉力：28KN容绳量：85m钢丝绳直径：16m卷筒直径：1600mm外形尺寸：1650*820*700mm总重量：1155kg则绞车硐室的需风量为：Q1＝3×0.46×∑N=3×0.46×28=38.6m3/min井下炸药库：炸药库需风，一般应有贯穿风流通过，贮存量在8t以上时，供风量为100－150m3/min，贮存量在8t以下时，供风量为50－100m3/min。由于一天的生产能力为500t，则井下所需储存的炸药量不会太多，应该在8t以下，则炸药库的需风量在50-100m3/min，取Q2=70m3/min。10竖井卷扬机硐室：选用卷扬机型号为JZ中单筒卷扬机，具体为JZ15型，功率为45KW。则需风量为：Q3＝2×0.46∑N=2×0.46×45=42m3/min电机车库所需风量，一般保持1－1.5m3/s的通过风量。此处取为Q4=1.5m3/s；合计为90m3/min则综上：硐室的总的需风量为：Q硐室=Q1+Q2+Q3+Q4=38.6+70+42+90=240.6m3/minC、掘进独头的需风量：在全面法的采场中需要掘进一条切割上山和一条拉底巷道，故在一个采场中又两条独头巷道，按照局部通风的需风量来设计该两条巷道的风量，则有按照爆破炮烟计算：SAltQrp19其中t:通风时间，一般取1800sA：一次爆破炸药量lr:巷道长度S：巷道断面积由设计的采矿方法图可知Lr1=40m，lr2=50m，断面积A=4m2，一次爆破炸药量算法同采场通风时的计算过程：A=S×（进尺）×（炸药单耗）=4×2×2=16kg那么min/32/53.044016180019331msmQpmin/361645018001932mQp合计为二者之和：68m3/min按照排尘计算：Q=u×S11其中：S：巷道断面积u：排尘风速，一般不低于0.25m/s则Q=0.25×4=1m3/s；合60m3/min那么按照排尘计算的独头需风量为120m3/min综合上面三种用风地点的需风量要求，则全矿的需风量Q总：Q总=Q=536+241+120=897（m3/min）（2）全矿总风量：由于综合漏风系数取1.5，那么全矿的总的需风量：Q全矿=897×1.5=1345.5m3/min取整可得总风量为1346m3/min,约合：22.4m3