地下礦通風防塵設計

1、地下礦通風防塵設計地下礦通風防塵設計 (ventilation and dust prevention design forunderground mine)向地下井巷連續(xù)送入新鮮空氣， 排除有害氣體并綜合治理粉塵的地下采礦工程設計。為保證地下礦作業(yè)人員安全與健康，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境， 須按國家現行的安全法規(guī)進行通風防塵設計工作。對高溫、發(fā)火、涌出熱水、含鈾的礦山，要進行特殊條件下的通風設計；對硅塵危害嚴重的礦山，要制定綜合防塵措施；寒冷地區(qū)的礦山， 冬季須對進風風流進行預熱， 以保證進入井 ( 巷) 口的風流溫度不低于 +2 。20 世紀 50 年代以來，中國錫礦山銻礦、江西鎢礦采取以風、水

2、為主的綜合防塵措施，大幅度降低了矽肺病的發(fā)病率。70 年代以來，中國云南錫業(yè)公司的錫礦采用排、抑結合的防氡措施，明顯地減少了氡氣析出對井下工作人員的危害。年代初，中國鐵礦吸收北歐國家的經驗，采用了多級風機站的通風系統(tǒng)，具有效率高，能耗低、漏風少、有效風量高等優(yōu)點。金川有色金屬公司第二礦區(qū)是中國最大的采用無軌設備開采的地下礦山，設計了 18 臺主扇風機串并聯(lián)的通風系統(tǒng)，配備各種傳感器，對風流參數連續(xù)遙測，使用計算機控制風量。地下通風防塵設計主要內容包括： 礦井通風系統(tǒng)選擇、礦井風量計算、通風網路解算，通風阻力計算、礦井通風設備選擇、通風構筑物和礦井防塵等。礦井通風系統(tǒng)選擇 礦井通風系統(tǒng)是通風網路

3、、通風動力和通風控制設施的總稱。它對全礦的安全狀況有重大影響，與礦床開拓系統(tǒng)密切相關， 在選擇開拓系統(tǒng)時必須同時考慮。 通風系統(tǒng)通常按集中或分區(qū)、 進回風井布置和通風方式等劃分。按集中或分區(qū)劃分可以分為集中通風和分區(qū)通風。(1) 集中通風。全礦山采用一個通風系統(tǒng)進行通風( 圖 1) 。它具有進、排風較集中，使用通風設備少，管理方便等優(yōu)點。 (2) 分區(qū)通風。礦井劃分成若干個獨立的分區(qū)，進行單獨通風 ( 圖。它具有風路短、阻力小、漏風少、能耗低、風流易控制，可減少污風串聯(lián)等優(yōu)點。按進、回風井的布置劃分可分為中央式、 對角式和中央對角混合式三種： (1) 中央式。見圖 1。進、回風井均位于礦體走向

4、的中央，新鮮風流由進風井進入工作面后折返回到回風井排出地表。它具有投資省、投產快、建筑集中、井簡延伸容易、管理方便和易實現反風等優(yōu)點。 (2) 對角式。見圖 2。進風井位于礦體的中央 ( 或兩翼 ) ，回風井在兩翼 ( 或中央 ) ；或進、回風井分別位于礦體的兩翼。新鮮風流由進風井進入礦井工作面后，污風流向回風井排出地表。它具有風路短、風阻較小，電耗低和漏風少等優(yōu)點。為金屬礦普遍采用。 (3) 中央對角混合式。中央式和對角式的組合形式 ( 圖 3) 。按通風方式或扇風機工作方式劃分可分為壓入式、抽出式和抽壓混合式三種： (1) 壓入式。見圖 2。主扇安裝在進風井口，向礦內壓風，形成正壓狀態(tài)。由

5、于風流集中，風量大，空氣免受污染，風質好。但須在進風段設風門，影響運輸，漏風較大，管理較難。(2) 抽出式。見圖 1。主扇安裝在回風井口，自礦井往外抽風，形成負壓狀態(tài)。由于排風集中，排風量大，污風集中迅速，煙塵不易擴散，排煙快，風流調節(jié)設施均安于回風道中，不妨礙運輸，管理方便；但會把塌陷區(qū)積存的有害氣體抽到井下，造成風流短路，減少礦井有效風量。中國金屬礦多采用此種系統(tǒng)。 (3) 抽壓混合式。見圖3。進、回風井口都裝有主扇，向礦內壓風并往外抽風。選擇通風系統(tǒng)時，應劃定通風區(qū)域，選擇通風方式，確定進，回風井巷和風機位置，以及進、回風井巷斷面等。 要擬定出幾個適應礦體賦存條件和開采特點的方案，進行詳

6、細技術經濟比較，選擇技術先進、安全可靠、經濟合理的通風系統(tǒng)方案。礦井風量計算 各國計算風量的方法不盡相同。中國冶金礦山確定礦井總風量的依據是：炸藥使用量、排塵風速、內燃機械動力 kw 數并保證各作業(yè)地點排出有害氣體，風速和氣溫必須符合安全規(guī)程的有關規(guī)定。礦井風量 Q，在可行性研究或方案設計階段，可按礦井規(guī)模和年產萬耗風量進行計算：t 礦石Q=Ay34式中 Q為礦井風量， ms；A 為礦井年產量， 10 t a；y 為年產萬 t 礦石耗33s、風量， m s，受多種因素的綜合影響，其數值規(guī)模小的礦井為2.0 3.0m中等規(guī)模礦井為1.5 2.5m3s、規(guī)模大的礦井為1.0 2.0m3s、特大規(guī)模

7、礦井為 0.7 1.5m3s。初步設計階段的礦井風量可按下式計算：Q=K1K2( qh+qg+qd+qt )33式中 Q為礦井總風量， ms；qh 為回采工作面 ( 包括備用采場 ) 所需風量， m s； qg 為掘進工作面所需風量，33ms；qd 為獨立通風的硐室所需風量，ms；3qt 為其他工作面所需風量，如裝卸礦點，噴錨工作面和排氡要求等， m s； K1 為外部漏風系數，取 1.1 1.3 ；K2 為內部漏風系數，取 1.05 1.25 。對于含鈾、深熱、有自燃發(fā)火可能性和使用柴油設備的礦井，還要用有關公式進行校驗。通風網路解算礦井風流經過平面與空間井巷所形成的通風風路計算。設計中用串

8、聯(lián)、并聯(lián)和角聯(lián)三種基本形式，聯(lián)接成復雜的通風網路。串聯(lián)。數條風路首尾相聯(lián)，無分支的風路。 (2) 并聯(lián)。數條風路有共同的分、合點，中間無交叉風路。 (3) 角聯(lián)。并聯(lián)風路中間有若干聯(lián)絡風路，即對角風路。由于并聯(lián)網路風阻小，各分支風路獨立，風量容易調節(jié)，通風效果好采用較多。通風網路解算設計一般包括風路中風流調整、風流分配和主扇風機選擇等。設計常采用近似計算法， 首先擬定各分支風路的風量， 然后按下式求解風量校正值，以校正擬定風量，經反復迭代求得真實風量。3式中 q 為閉合回路的風量校正值，m s；為閉合風路的風壓降代數和，風流順時針流動的風壓降為正，逆時針流動的為負，Pa；為閉合回5路風阻與風量

9、絕對值乘積的代數和， Nsm；Hi 為閉合回路中的風機風壓， Pa，無風機時， Hi =0；a 為閉合回路中風機工況點的斜率，無風機時， a=0 法已在計算機程序中廣泛應用。通風阻力計算要是對來自風流沿井巷流動時的摩擦阻力的計算。風流方向、井巷斷面的變化和各種障礙物造成的局部阻力，約占摩擦阻力的10 20。通風總阻力按下式計算。壓入式通風：抽出式通風：式中Rj (Kqj ) 2 及Ri qi2 為進風段摩擦阻力之和，Pa；為需風段摩擦阻力之和，Pa；為回風段摩擦阻力之和，Pa； K 為礦井漏風系數，Kj 為局部阻力系數，一般取1.1 1.2 ；摩擦阻力 Ri 或 Rn、Rj 按下式計算：R=L

10、P/S3式中R為礦井總風阻，28Ns m； 為井巷摩擦阻力系數，4Nsm； L 為通風2井巷長度， m； P 為通風井巷周邊長， m； s 為通風井巷的有效橫斷面積， m。設計時通常分別計算通風容易時期和困難時期，生產前期和后期的礦井通風阻力。對進、出風口的標高相差較大或氣溫變化較大的礦井， 要考慮自然風壓對礦井總阻力的影響。常用礦井等積孔A 比喻礦井阻力的大小。在標準條件下：2為某臺風機所負擔的礦井風量，3式中 A 為等積孔值， m；Qim s； H。為某28臺風機的風壓， Pa；R為礦井總風阻， Nsm。依礦井等積孔或風阻大小，礦井通風的難易程度分為三級( 見表 ) 。礦井通風設備選擇包括

11、主要扇風機 ( 簡稱主扇 ) 和電動機的選擇。主要扇風機分離心式和軸流式兩類。 (1) 離心式扇風機。 見圖4。葉片分前傾式、徑向式和后傾式三種。礦用離心式主扇多用后傾式。當動輪旋轉時，空氣由吸風管進入動輪的中心部分，折轉 90。 后，沿葉道甩入螺形機殼，再經擴散器流出。該機結構簡單，噪聲小；穩(wěn)定工作范圍大；但風量調節(jié)不便，必須用反風道反風。 (2) 軸流式扇風機。見圖5。為提高風壓，有的可安置兩段動輪。當動輪旋轉時，翼形葉片帶動空氣沿軸向流動，經擴散器排出。葉片以一定安裝角度安設在動輪上，調整安裝角度可改變風機性能。該機結構較緊湊， 調節(jié)方便，調節(jié)范圍較大，可反轉反風；但噪聲大，穩(wěn)定工作范圍

12、小。電動機當扇風機功率不大時，可選用異步電動機；若功率在400 500kw以上，宜選用同步電動機。通風構筑物引導、遮斷和調節(jié)風流的設施?？煞譃閮深悾阂活愂峭ㄟ^風流的，包括風橋、風障和風窗；另一類是遮斷風流的，包括風門和風墻。風橋。進風道和回風道交叉處，用于隔開新風流和回風流的橋式構筑物。主要風橋用磚、石、混凝土等構筑，或專門開鑿繞道。 (2) 風障。在獨頭巷道中引導風流的設施。是用磚、木板、帆布或塑料布等做成的縱向隔墻，將巷道隔成兩側，一側進風，一側回風。 (3) 風窗。在需要調節(jié)風量的風道中安設一窗，借以改變其面積，作調節(jié)風量用。 (4) 風門。在行人、通車比較頻繁的主要運輸道上，應設置自動風門。常用的自動風門有撞開式、電動式、壓氣式或水壓式等。(5)風墻。在不允許風流通過， 也不許行人和通車的巷道中設置的墻體。 用以遮斷風流。永久性擋風墻需采用磚石、混凝土等構筑。礦井防塵采取以風、水為主的綜合防塵措施，以降低空氣中礦塵濃度，防止礦塵危害。 在礦井中，除了正常的通風之