矿井通风系统设计例题和习题.doc

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矿井通风系统设计例题和习题

例题1 2

例题2 7

第一小组题目 12

第二小组题目 13

第三小组题目 16

第四小组题目 19

第五小组题目 21

下告铁矿通风系统设计 23

例题1

某矿矿体走向长600m，厚30m，倾角25～30°；采用竖井石门开拓，阶段高60m，单翼对角抽出式通风系统。

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。

开拓掘进作业面采用局扇通风，最大通风距离600m，巷道断面7.4m2；一次爆破火药量30kg，通风时间20min，采用混合式通风。

井下火药库在井底车场，有独立的通风系统。

矿井通风系统及作业面分布见图1。

各段巷道的规格、尺寸及摩擦阻力系数值列于表1中。

夏季自然风压与主扇作业方向相反，其自然风压为96Pa。

设计要求：

1、计算全矿所需风量，进行风量分配；

2、计算全矿总阻力（第一阶段的最大阻力）；

3、选择扇风机，计算电动机功率。

解：

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；电耙道长度，断面，通风时间，则风量

②按排尘风速计算风量

电耙道风速，则排尘风量

取风量大者，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，巷道断面，

（3）采准、探矿巷道掘进所需风量

①按爆破后通风所需风量（压入式通风）

火药量，巷道长度，巷道断面，通风时间，则风量为：

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=2.1。

②按排尘风速计算风量

取风量大者，。

（4）放矿巷道所需风量

按排尘风速计算，。

（5）火药库风量取2。

（6）二阶段开拓巷道掘进所需风量

采用混合式通风，压入风量为

抽出式的风量为

贯穿风流的风量为

（7）矿井总风量

式中——各类作业面所需风量，；

——各类作业面的数量；

——风量备用系数，此例中。

则

矿井漏风按总回风道集中漏风考虑，各巷道按需分配的风量如图1所示。

2、计算全矿总阻力

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为最大阻力路线（图1）。

分段计算各巷道的摩擦阻力，按下式计算

计算结果列于表1中。

由各段巷道摩擦阻力的总和可求得矿井摩擦阻力。

矿井的局部阻力按摩擦阻力的计算。

矿井的总阻力应为

3、选择扇风机，计算电动机功率

⑴扇风机风量

式中，——扇风机装置风量备用系数，。

⑵扇风机的全压

式中，——扇风机装置阻力，=100；

——扩散塔出口动压损失，=10；

——矿井反向自然风压，=96。

则

查扇风机特性曲线，选用K40（B）型№19轴流式扇风机，转速，叶片安装角，实际风量可达60，风压可达1290，效率。

扇风机的功率

电动机的功率

式中——电机备用系数，取1.1；

——电机效率，取0.95。

图1矿井通风系统及作业面分布图

29

表1

巷道

编号

巷道名称

支架种类

摩阻系数α，

巷道长度L，m

巷道断面S，m2

巷道周界P，m

风阻R

风量Q

阻力h

1-2

竖井

双罐、梯子间

0.036

240

17

18

0.0317

36.28

41.7

2-3

石门

混凝土

0.004

120

6.4

10.6

0.0194

31.28

19.0

3-4

运输平巷

无支架

0.010

60

5.24

9.4

0.0392

11.96

5.6

4-5

运输平巷

无支架

0.010

180

5.24

9.4

0.1180

9.96

11.7

5-6

人行天井

木框、梯子间

0.050

40

7.0

11.2

0.0653

8.65

4.9

6-7

电耙联络道

无支架

0.010

40

4.5

8.6

0.0378

2.10

0.2

7-8

电耙道

″

0.020

50

4.8

8.8

0.0796

2.10

0.4

8-9

回风联络道

″

0.010

40

4.5

8.6

0.0378

9.10

3.1

9-10

回风联络道

″

0.010

40

4.5

8.6

0.0378

10.85

4.5

10-11

回风联络道

″

0.010

40

4.5

8.6

0.0378

13.25

6.6

11-12

分段回风道

″

0.010

380

4.5

8.6

0.3587

15.65

87.9

12-13

总回风道

″

0.010

120

6.4

10.6

0.0485

54.42

143.6

13-14

回风斜井

木棚子

0.016

400

7.4

11.6

0.1832

54.42

542.0

合计

871.2

例题2

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2。

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2，井巷规格见表3。

夏季反向自然风压126Pa。

设计要求：

1、计算全矿所需总风量，分配风量；

2、计算全矿总阻力；

3、选择扇风机，计算电动机功率。

解

1、计算全矿总风量及分配风量

（1）采场风量

①按爆破火药量计算

式中——火药量，；

——通风时间，；

——采场体积，；

——紊流扩散系数，当时，由《矿井通风与防尘》一书中的附录可查得=0.81。

②按排尘计算风量

式中，——硐室采场入口巷道断面面积，；

——风流受限系数。

。

取风量大者，采场风量为4.22。

（2）电耙道风量按二次破碎爆破后通风计算

按排尘风速计算，。

取大者，电耙道风量为2.70。

（3）出矿平巷的风量

（4）掘进、采准作业面的风量，按排尘风速计算并考虑贯穿风流的风量大于独头巷道风量1.43倍，则

（5）井下火药库的风量取2。

（6）矿井总风量

（7）风量分配。

矿井备用风量按总回风道集中漏风考虑；各作业面分配的风量见图2；西翼风量分配情况与东翼相同，从略。

2、计算全矿总阻力

选择最大阻力路线1~18（图2），各段巷道的摩擦阻力按下式计算

计算结果列于表3中，累计1~18各段巷道摩擦阻力值可得东翼总摩擦阻力。

矿井局部通风阻力按摩擦阻力的20%计算，则矿井总阻力

东翼与西翼阻力相同。

3、选择扇风机，计算电动机功率

取扇风机装置风量备用系数，则扇风机的风量为

扇风机的全压按下式计算

取

查扇风机特性曲线，选用DK40型№19轴流式扇风机，转速为，叶片安装角，风量，全压，效率，可以满足通风要求。

扇风机的功率为

电动机的功率为

图2矿井通风系统及作业面布置（东翼）

表2作业面分配表

作业面

一阶段

二阶段

三阶段

合计

采场

8

8

电耙道

2

8

10

出矿平巷

2

6

8

掘进、采准

2

4

6

火药库

1

1

表3

巷道编号

巷道名称

支架种类

摩阻系数α，

巷道长度L，m

巷道断面S，m2

巷道周界P，m

风阻R

风量Q

阻力h

1-2

石门

混凝土

0.004

120

10.4

13.6

0.0058

61.32

21.8

2-3

竖井

喷浆

0.012

280

14.6

17.3

0.0187

82.32

125.7

3-4

竖井

″

0.012

40

14.6

17.3

0.0027

73.30

14.4

4-5

石门

混凝土

0.004

80

10.4

13.6

0.0039

64.58

16.3

5-6

运输平巷

无支架

0.008

124

6.1

10.1

0.0440

32.29

45.9

6-7

运输平巷

″

0.008

124

6.1

10.1

0.0440

30.11

39.9

7-8

运输平巷

″

0.008

124

6.1

10.1

0.0440

22.38

22.0

8-9

穿脉平巷

″

0.010

10

4.0

8.0

0.0125

14.65

2.7

9-10

人行天井

台板、梯子

0.050

8

3.6

5.8

0.0497

13.84

9.5

10-11

″

台板、梯子

0.050

20

3.6

5.8

0.1240

8.44

8.8

11-12

采场

无支架

0.010

62

37.5

35.0

0.0004

4.22

--

12-13

回风天井

″

0.010

12

4.0

8.0

0.0150

13.84

2.9

13-14

回风穿脉

″

0.010

15

4.0

8.0

0.0188

13.84

3.6

14-15

回风平巷

″

0.010

124

5.4

9.7

0.0764

21.38

34.9

15-16

″

″

0.010

124

5.4

9.7

0.0764

55.80

237.9

16-17

″

″

0.010

350

5.4

9.7

0.2160

59.31

759.8

17-18

排风井

″

0.008

320

7.04

10.8

0.0790

61.74

301.1

合计

1647.2

第一小组题目

图1某矿通风系统

表1矿块特征

名称

水平分层深孔留矿法

分段采矿法

同时生产的矿块数（个）

2

2

每一矿块的耙矿或二次破碎巷道数（个）

2

1

每一耙矿或二次破碎巷道破碎断面（m2）

4.5

4.6

每一耙矿或二次破碎巷道的长度（m）

30

30

每一耙矿或二次破碎巷道的产量（吨/昼夜）