毕业设计 第六章 矿井通风系统专题设计.docx

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毕业设计第六章矿井通风系统专题设计

第六章矿井通风系统（专题设计）

矿井通风设计是矿床开采总体设计的一个不可缺少的组成部分。

它的主要任务是：

根据矿床开采要求，基于开拓方案和采矿方法等生产条件，规划设计一个安全可靠、经济合理的矿井通风系统使通风网路-动力机械-调控设施密切配合，把新风送到井下并分配至每一个工作面，将有毒有害气体与粉尘稀释并排出矿井外，为矿井安全生产提供通风保障。

矿井通风设计必须符合高效率、低消耗、易管理的原则，做到经济上合理、技术上可行，有利于通风管理，有利于生产的发展。

有效的通风系统，应不断的向作业地点供给足够的新鲜空气，稀释和排出有毒、有害、放射性和爆炸性气体和粉尘、调节气候条件，确保作业面良好的空气质量。

6.1国内外矿井通风评述

6.1.1我国金属矿山通风技术发展动态

上世纪50年代前，我国金属矿山和其它非金属地下矿山多采用自然通风方式。

1953年华铜铜矿首次建立了我国第一个机械通风系统，至50年代中期，大部分矿山相继建立了机械通风系统，对促进矿山生产安全、保证工人身体健康起到了积极而深远的作用。

60年代初，不少矿山与大专院校合作，开展了广泛深入的通风专题研究，探索出许多适合矿体赋存特点和开采技术条件的矿井通风系统，如西华山钨矿的分区通风系统、锡矿山锑矿的棋盘式通风网络等。

1965年中国金属学会第一届矿井通风会议召开，会议总结了若干年来我国矿井通风技术的经验，促进了我国通风技术的发展与提高。

70年代中期，盘古山钨矿的梳式通风网络、大冶铁矿尖林山矿区采区的爆堆通风等经验在全国获得推广应用。

1977年，针对矿山通风中发展起来的众多技术进步与成果，召开了全国金属矿山通风系统经验交流会，重点对矿井通风系统、通风网络结构、主扇工作方式及安装地点，采场通风线路和通风方法以及通风系统鉴定技术指标等进行了全面的总结，初步形成和完善了我国金属矿山通风系统与方法。

80年代后，新型节能风机得到推广应用；多级机站通风系统初见成效；电子计算机在通风计算和管理中开始发挥作用，总之，我国矿山通风技术取得了长足的进步，呈现出欣欣向荣的喜人景象。

6.1.2我国金属矿山通风技术经验与发展方向

总结我国金属矿山的成功经验与发展方向，其基本经验和发展趋势如下：

1、选择合理的通风系统与通风方法

矿体埋藏浅且相对分散的矿山，采用分区式通风系统，具有风路短，有效风量利用率高，风压损失少等特点，因而可起得良好的技术经济效果。

而大多数矿山采用对角式进排风井布置方式或采用多路进风和多路排风的多井口、多扇风机布置方式，进风井和排风井布置方式趋于灵活和多样化。

另外，在通风系统设计中，利用主扇不同的工作方式，形成通风网络中不同的压力分布状况，控制系统漏风和烟尘排出速度。

对于深部开采或上部回风道破坏、外部漏风严重的矿山，将地表主扇搬至到井下，以提高有效风量、降低通风阻力、节约电耗。

多级机站通风系统则是压抽混合式通风系统的新发展，它将多台风扇串、并联，利用整个风路各机站的风压进行调控，具有风量调节灵活、漏风少、有效风量率高的特点，是我国矿井通风的发展方向。

2、建立中段通风网络，防止污风串联

多中段同时作业时，为解决中段之间和采场之间的污风串联，保证做到“新风有来路，污风有去路”，提出了棋盘式、上下行间隔式、梳式、平行双巷式和阶段式等多种有代表性的通风网络结构，其共同特点是把专门的排风道一直延伸到各作业面，使每个作业面都有独立的进风道和回风道，从而有效的减少了井下污风串联问题。

3、建立采场通风网络

改进采场通风方法，关键在建立合理的采场通风网络。

布置专用通风天井或上中段或分段专用回风巷，形成单独的采场通风网络。

我国杨家杖子钼矿等许多矿山对于采场通风与采场通风网络积累了丰富的经验，可有效的改善和提高采场通风效果。

4、防止矿井漏风，提高有效风量率

采用抽出式通风方式，采取留保护矿柱，封闭天井口，充填或封闭采空区等措施，达到提高通风效果，减少矿井漏风的目的。

对于压入式通风，则在进风石门与阶段沿脉平巷交叉口处，安设引导风流的导风板，利用风流动压的方向性，使风流分配效果改善。

对于风门难以设置的矿井，采用空气幕技术控制风流，以减少漏风。

5、采取措施，消除氡及其子体的危害

对于非铀金属矿山存在的放射性危害，其基本方法与经验是采取均压通风方法，抑制氡的涌出，达到控制氡的渗流方向。

其主要方法是采用以压入式通风为主的抽压混合式通风方式，使进风段和用风段均处于正压状态，从而有效控制氡的淅出，此外加强采空区的密闭以及在进风巷道壁上涂防护层，消除氡及其子体的危害。

6、通风节能

根据对国内外矿山的大量调查，通风能耗约占地下矿山总能耗的30%以上，降低通风能耗对于降低采矿成本、提高企业经济效益具有十分重要的意义与作用，因此，国内外通风节能是一项重要的任务与发展方向。

目前国内主要是使用先进的低压K系列节能型风机；依据变频调速技术，在满足井下用风前提下进行主扇风量调控；定期对通风系统进行测定与分析，寻求通风网络与风机特性的合理匹配，达到风机降耗增能的目的。

7、矿井通风自动化

随着电子技术与自动控制技术的发展，国内外均在努力寻求矿井通风自动化。

一方面象锡矿山一样，利用不同频率的电信号对井下主要风机、风门实现地面自动控制；另一方面依据井下随时改变的用风量与通风参数，对全矿井下各位置通风设施及通风构筑物进行控制与调节，实现通风效能最大化。

另外，通风自动化监控技术也方兴未艾，它不仅可早期发现通风异常情况，发出危险信号与警报，而且可对井下通风及时进行调整。

如法国广泛采用的CTT63/43型监控系统和矿山环境集中监控（CGA）系统，它由地面微机处理机和各种传感装置组成，可在屏幕上显示、记录和打印结果。

英国的MINOS风机监控和控制系统，能对监控信息进行分析和危险性判断。

南非金矿的深矿井制冷降温系统也采用自动控制系统。

8、局部通风除尘装置与技术

导致井下风质下降的主要原因是作业中产生的大量粉尘、柴油机尾气与爆破过程中产生的大量有毒有害气体。

有效地减缓风质下降与空气恶化的手段是局部防尘、防毒与有毒有害气体浓度稀释。

因此，国内外在局部防尘、防毒及炸药性能方面做了大量工作，如联邦德国在机械化掘进作业面安设吸尘系统和除尘器，当掘进机工作时，通过一套吸尘系统将含尘气流排入除尘器中处理；为避免作业面粉尘吹出，采用压入式通风加以限制，使出口射流不直接吹向作业面，而是通过“柯安达”（Coanda）风管从切向送出风流。

南非金矿的深部冷却系统中，将原有直接喷雾空气冷却器改为风水混合型雾化器，重点研究喷嘴的声波雾化特性，借助声波雾化喷嘴产生的大量粒径小于20微米的微细水雾，达到冷却空气和除尘两种作用，使除尘效率达到70%。

针对柴油机尾气污染，加拿大研究认为，采用低硫燃油时，使用装有小球型催化器的间接喷射型发动机是经济有效的。

另外，美国矿业局匹兹堡研究中心研究了一种简便的空气质量监控方法，将CO2浓度作为整个空气质量的指示剂和监控参数，证明在独头作业巷道中特别有效。

再者可控循环通风方法已开始在加拿大、南非等国家煤矿和金属矿山使用并得到实际应用。

6.2矿山通风系统设计原则

6.2.1三山岛金矿井下通风系统设计原则

1、安全第一、技术先进。

在满足井下环境质量符合安全要求的前提下，尽可能采用先进的通风方法、通风网络、通风监控与调节技术，确保系统稳定、安全可靠，同时便于通风管理与维护；

2、充分利用现有井巷工程，减少通风基建成本。

选择通风网络时，充分利用矿山现有开拓工程，尽量不新增井巷工程；

3、选用节能风机或多级机站技术。

矿山主扇应尽可能的选用新型节能型风机，条件允许时，考虑采用多级机站技术；

4、矿井通风阻力小。

通风网络要合理，进、回风线路要短，断面要选择适合，尽可能降低矿井通风总阻力。

多阶段同时作业时，防止污风串联；

5、内、外部漏风少。

尽可能设计专用回风道，采完的采场与盘区要堵塞，设立通风构筑物和风流调节设施，减少内外漏风；

6、安装必要的辅扇或局扇。

对于通风困难地点或位置，要充分利用主扇风压通风，若有必要，安装辅扇与局扇，减少动力消耗，降低通风成本。

6.2.2通风系统设计基本要求

依据《冶金矿山安全规程》，三山岛金矿通风系统选择必须满足以下要求：

1、至少有两个或两个以上通至地表的安全出口，且每个安全出口之间的距离不得小于30m；

2、进风口要避免污风、粉尘等有毒有害气体侵入，且在当地历年洪水位最高标高以上；

3、混合井不得兼作出风井，但可以考虑作进风井；

4、要求采用机械通风，主扇和分区主扇必须安置在地表；

5、各工作面回风在进入采区回风道之前，不得贯通；

6、充分降低通风费用。

6.3矿山通风设计原始资料

6.3.1矿石特征及自然条件

三山岛矿区矿石主要成分为二氧化硅，硫平均含量为3.79%（据科研报告资料），矿石中硫和放射性物质含量较低，氧化性和自燃性较弱。

在矿山采掘爆破时，会产生大量的炮烟，炮烟中含有大量的CO、NOx气体柴油卡车的尾气等，使氧气含量降低。

这些气体直接危害着人体健康而发生炮烟中毒。

产生粉尘的主要场所为凿岩爆破、装载运输等，它对人的危害主要引起尘肺病、肺粉尘沉着症、呼吸系统肿瘤等病变。

三山岛金矿地处渤海南岸的海滨平原，地面标高1~6米。

区内属海洋性气候，年平均气温12.4℃,历年最高气温达38.9℃,最低-18.6℃。

春季多东南风，冬季多西北风，年平均降雨量645.3mm。

矿区正常涌水量5000m³/d，最大涌水量7000m³/d。

6.3.2矿井通风原始资料概述

开拓系统：

根据矿体的赋存条件，一期工程设计开采范围为-240m~-60m，采用下盘中央竖井及辅助斜坡道联合开拓，并形成中央进风（即斜坡道进风）、两翼回风井出风的对角式通风系统。

提升运输系统：

前期-240m以上各中段采出的矿石和废石通过中段矿石溜井和废石溜井下放到-250m有轨运输中段，再用10t架线式电机车双机牵引数辆8m3底侧卸式矿车，将矿石运至竖井附近的卸载站。

将矿石卸入井下破碎站，破碎后的矿石经装矿皮带装入箕斗由多绳提升机将矿石提升至地面矿仓。

废石用14t电机车侧卸式矿车运至卸载站，不经破碎，直接用箕斗提至地面废石仓。

后期-420m以上各中段采出的矿石和废石经矿石溜井和废石溜井下放到设在-420m和-340m处的固定装载点，然后用一台从瑞典引进的载重35t的架线式电动卡车，将矿石和废石从固定装载点分别运经-240m和-280m水平经过改造的矿石和废石系统，最后用前期工程原有的竖井提升系统将矿石和废石提至地表。

凿岩：

以MERCURY14单臂式凿岩台车为主，7655为辅进行凿岩，当矿体边界波动较大，上盘的基角处不便用台车凿岩时，用7655凿岩机进行辅助修边。

炮孔水平布置，水平落矿，孔深3~3.5m，7655施工时为2.2~2.5m，孔径φ43mm~45mm。

孔网0.8×1.0m，水平落矿。

分段高度为13.3m，第一分层回采高度为3m，其余4个分层高2.6m。

爆破：

采用2#岩石炸药，人工装药（剪式升降台车辅助）。

采用卷状炸药，非电导爆管分段微差爆破。

通风排险：

为确保凿岩和出矿的安全，爆破后要进行通风工作，确保通风良好后再进行顶板检查和撬毛作业，由工人站在爆堆或撬毛车上进行。

检撬从采场口开始，由外向里，最后进行工作面的检撬。

难以撬掉的浮石采取凿岩爆破等方法处理（多施工钻孔少装药）。

检撬结束后对下道工序的作业人员进行详细的交代，顶板状况不良时，必须停止后续作业。

出矿：

使用ST-3.5柴油铲运机为主，配12t坑内卡车协助，经脉外出矿平巷，倒入出矿溜井。

采场支护：

每分层回采结束后，视矿体和围岩的稳固情况进行支护，采用长锚索与短锚杆联合支护。

锚杆长度2m左右，网度（0.8~1.5）m×（0.8~1.5）m。

长锚索长9~16m，网度3m×2.5m。

大块破碎：

大块破碎工作有三种方式：

块度大于1m³的矿石由凿岩爆破工就地破碎，再有就是集中到采场或选定的位置后由凿岩爆破