通风计算过程全.docx
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通风计算过程全
矿井通风
4.9.1相关安全规程
《冶金矿山安全规程》规定：
（1）井下采掘工作面进风流中的空气成分（按体积计算），氧气不低于20%，二氧化碳不高于0.5%。
（2）井下所有作业地点的空气含尘量不得超过2mg/m3，入风井巷和采掘工作面的风源含尘量不得超过0.5mg/m3。
（3）井下作业地点（不采用柴油设备的矿井）有毒有害气体浓度，不得超过表4-18规定的标准。
（4）使用柴油机设备的矿井，井下作业地点有毒有害气体的浓度应符合以下规定：
一氧化碳小于50ppm；二氧化碳小于5ppm；甲醛小于5ppm；丙烯醛小于0.12ppm。
表4-18 有害气体最大允许浓度
有害气体名称
最大允许浓度
体积浓度
重量浓度
%
ppm
mg/L
mg/m3
一氧化碳
氮氧化物
（折算为二氧化氮）
二氧化硫
硫化氢
CO
NOX
SO2
H2S
0.0024
0.00025
0.0005
0.00066
24
2.5
5
6.6
0.03
0.005
0.015
0.01
30
5
15
10
（5）井下主溜井等处的污风要引入回风巷，否则必须经过净化达到相关要求时，方准进入其它作业地点。
井下炸药库和充电硐室空气中氢的含量不得超过0.5%，并且必须有独立的回风道。
井下所有机电硐室，都必须供给新鲜风流。
（6）采场、二次破碎巷道和电耙巷道，应利用贯穿风流通风。
（7）矿井所需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。
按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得小于4m3；按排尘风速计算风量，硐室型采场最低风速不应小于每秒0.15m；巷道型采场和掘进巷道不应小于每秒0.25m；电耙道和二次破碎巷道不应小于每秒0.5m；箕斗硐室可根据具体条件，在保证作业地点符合国家规定的卫生标准前提下，分别采取计算风量的排尘风速值。
4.9.2通风方案
矿区通风分为两期，前期为平硐开拓系统的通风，后期为竖井开拓系统的通风，现分别对两期通风进行描述如下。
前期通风：
前期通风采用对角压入式通风。
新鲜风从1350和1400生产中段进入，经采场人行设备天井进入采场，经采场内的辅助局扇洗刷工作面后污风由上部设备井口的局扇抽入1400和1450回风平巷内，最后再由主扇压出回风平巷口。
后期通风：
后期通风采用中央对角抽出式通风。
新鲜风从提升竖井口进入，经各生产中段巷道到达采场人行设备天井，经天井进入采场，洗刷工作面后污风由设备井口的辅助局扇抽至回风系统内，最后经各中段端部回风天井抽出地表。
4.9.3矿井通风工作制度
全矿通风确保全天24小时不间断，派专人看管，通风工作人员实行“三·八工作制；矿井局部通风机根据情况调用。
尽量做到”定人、定量、定时”，充分调动工作人员的积极性，实行岗位绩效制度，工作的成效直接与工资水平和奖励挂钩。
本设计矿山通风防尘业务由安全环保部门负责，另外开设通风防尘化验室，坑口设有通风防尘工区，矿山的通风防尘专职人员应至少配备一人。
矿山必须执行《金属非金属矿山安全规程GB16423-2006》和《金属非金属地下矿山通风技术规范-通风系统AQ2013.1-2008》外，还应建立如下各项制度。
（1）、计划和设计审核制度：
无论长远规划或近期生产计划，都必须包括改善矿井通风防尘条件的内容。
计划和设计的审核都应邀请安全防尘部门参加，在取得他们同意的情况下才能交付实施。
（2）、通风防尘检查测定制度：
经常对通风系统状况、通风防尘设备状况、通风构筑物使用情况、工作面通风防尘条件等进行检查，并定期检查通风防尘措施的执行情况。
通风系统改变前后，应进行矿井通风阻力的测量。
（3）、通风防尘设备管理制度：
通风防尘设备应由通风部门管理，经常维护，保持设备完好。
通风设备应按规定时间运转，不得随意停开和拆除。
通风防尘设备应根据设备折旧年限及生产发展及时补充和更新。
（4）、井下作业人员通风防尘守则：
凡矿山作业人员都有爱护通风防尘设备，保持良好作业环境的义务；要自觉遵守安全规程和岗位操作规程的有关规定，配带好个人劳动保护用品。
坚决制止和拒绝违章作业。
4.9.4矿井风量和风压计算
4.9.4.1全矿风量计算
1、全矿总风量解算
Qt＝k（∑Q回采+∑Q备采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q柴油机+∑Q深热）
式中∑Q回采—采矿工作面实际需要风量的综合，m3/s；
∑Q备采—备用回采工作面所需要风量的综合，m3/s；
∑Q掘—掘进工作面所需风量，m3/s；
∑Q硐—硐室实际需要风量的综合，m3/s；
∑Q柴油机—使用柴油机设备时，所需要风量的总和，m3/s；
∑Q深热—使用通风方法来散热所需要风量的综合，m3/s；
K—矿井风量备用系数，本次设计取1.25。
2、回采工作面风量计算
A、按同时作业人员人数最多时所需风量计算
浪泥塘金矿正常开采时预计同时作业人数50人/班。
根据《金属非金属矿山安全规程《GB16423-2006》规定：
按井下同时作业的最多人数计算，供风量应不小于每人4m3/min。
则有：
∑Q人=4m3/min×50人
=200m3/min
=3.3m3/s
B、按排除炮烟计算回采工作面所需风量计算
非自由风流采场需风量计算（巷道型采场），采场需风量为
式中：
QC
本次设计的工作面为贯穿风流巷道型采场工作面，所用公式为
m3/s
式中Qhy—采场排烟需风量，m3/s；
L—采场长度，m；本次设计取40m
S—采场过风断面积，3.8m2；本次设计取3.8m2
T—爆破后排烟通风时间，s；对采场一般取1200~2400，本次设计取1600s
N—采场炮烟达到允许浓度时，风流交换倍数，试验得N=10~12，本次设计取大值12
，本次设计共十一个回采工作面，所需通风量为：
1.14×11=12.54m3/s。
C、按排除粉尘计算风量
按排除风速计算风量，计算公式为：
Q=SVm3/s
式中：
V—回采工作面要求的排尘风速，m/s，本次设计采用0.2m/s，满足《金属非金属矿山安全规程《GB16423-2006》规定的不小于0.15m/s。
S—采场内作业地点的过风断面，m2
按上述公式计算得Q=3.8×0.2=0.76m3/s，本次设计共十一个回采工作面，排尘需风量为8.36m3/s
综合A、B、C计算的回采工作面需风量，取大值者计算全矿需风量，因此，回采工作面的需风量按12.54m3/s计算。
3、备采工作面风量计算
对于难于密闭的备用工作面，比如拉底巷道群和凿岩天井群，其风量应与作业面相同；能够临时密闭的备用工作面，比如采场的通风天井和平巷可用盖板、风门等临时关闭，其风量可取作业面风量的一半，本次设计对象为后者，因此∑Q备采=0.5∑Q回采=6.27m3/s
4、掘进工作面风量计算
掘进工作面的分布和数量，可根据采掘比大致确定，其风量值可根据巷道断面按下表选取。
表4-19掘进工作面计算风量值
掘进巷道断面（m2）
掘进工作面计算风量（m3/s）
＜5.0
1.0~1.5
5.0~9.0
1.2~2.5
＞9.0
2.5~3.5
本次设计的掘进工作面巷道断面介于5m2-9m2之间，涉及到4个掘进工作面，所以，掘进工作面的需风量按2×4=8m3/s计算。
5、井下各种硐室所需风量
本次设计该矿山有一水仓水泵房硐室，所需风量为3m3/s。
6、井下各种柴油机设备所需风量
本次设计采用柴油式牵引机车，柴油机设备所需风量为3m3/s。
7、计算结果列表
以上各个步骤中，分别解算了各种情况的需风量，现系统归纳列表4-6如下。
表4-20浪泥塘金矿作业面风量汇总表
汇总名称
数量
（个）
计算风量m3/s
备注
单个
小计
回采工作面∑Q回采
11
1.14
12.54
备采工作面∑Q备采
11
0.57
6.27
回采工作面需风量的一半
掘进工作面∑Q掘进
2
2.0
4.0
硐室∑Q硐室
1
3
3
柴油机设备∑Q柴油机
1
3
3
总计Qt
26
28.81
8、全矿总风量计算
将各已知通风参量代入公式，计算结果为：
浪泥塘金矿全矿总风量为：
Qt=1.25×28.81=36.01m3/s
9、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t耗风量，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t/年；
Y—万t耗风量，m3/s/万t。
小型矿井取Y=2.0~3.0；中型矿井Y=1.5~2.5；大型矿井Y=1.0~2.0；特大型矿井（年产250万t以上）Y=0.7~1.5。
本次设计的矿井规模为23.1万t/年，属于大型矿井，将年产量23.1万t/a和矿井总风量36.01代入上式计算得万吨耗风量为1.56m3/s，与设计手册中的经验数据吻合。
4.9.4.2全矿风量分配
1、风量分配基本要求
总风量确定之后，按以下原则进行风量分配，以便进行系统的阻力计算：
（1）井下各作业地点按照实际需要的风量进行风量分配；
（2）矿区多井口进风时，各进风风路的风量应按风量自然分配的规律进行解算，求出各进风路自然分配的风量；
（3）按各中段的采矿量均衡分配的条件来分配风量；
（4）一切需风点和有风流通过的井巷中，其最高风速不得超过《金属非金属矿山安全规程》的一下规定：
运输巷道、进风道的最高风速≤6m/s；
采矿场、采准巷道的最高风速≤4m/s。
（5）回采工作面的风量应按照最大计算风量进行分配；
（6）备用工作面分配风量按生产工作面一半风量分配；
（7）掘进工作面按局部通风计算风量进行分配；
（8）送人掘进工作面的风量，应按照掘进通风时风量计算的结果进行分配。
2、风量分配的结果
矿井通风设计的中心任务是供给工作面足够的风量，工作面风量大小是根据炸药消耗量或排尘风速计算求得，这些风量是已知的，但进入工作面之前或之后各条巷道及进风井口的风量是未知的，因此，为减少计算工作量，可将全系统分进风段、需风段（工作段）、回风段进行风量分配。
本次矿井风量的分配为根据各个工作面的需风量进行的分配，这样可以有效的为通风设计后期工作做铺垫，利用已经分配好了的风量进行各个进风巷道风量的估算，最终进行风量调节，便宜选择最优的风机来为本矿山进行通风，浪泥塘金矿风量分配如表4-21：
表4-21浪泥塘金矿需风段风量分配计算结果
用风点
回采工作面
备采工作面
掘进工作面
硐室
柴油机设备
风量m3/s
12.54
6.27
4
3
3
4.9.4.3全矿通风阻力计算
矿井通风总阻力是指风流由进风井口到回风井（抽出式），沿某风路流动途中所产生的摩擦阻力和局部阻力综合。
通常是选择通风系统中线路最长、阻力最大和通过风量最大的路线，作为最大阻力路线。
全矿通风困难时期的阻力路线为：
新鲜风—竖井口—1150m中段沿脉运输平巷和1200m中段回风平巷—1150-1200端部专用人行回风天井—1200m回风平巷—1200-1250端部专用人行回风天井—1250m回风平巷—1250-1300端部专用人行回风天井—1300m回风平巷—1300-1350端部专用人行回风天井—1350m回风平巷—1350-1400端部专用人行回风天井—1400m回风平巷—回风斜上山—地表。
本次设计困难时期通风方式定为抽出式通风，所以阻力计算顺序为风流进风口到回风口。
通风阻力计算公式为：
Pa
式中：
a—井巷摩擦阻力系数，Ns2/m4；
hf—分段计算的摩擦阻力，Pa；
P—巷道净断面之周长，m；
L—该段巷道长度，m；
Q—通过该段巷道的风量，m3/s；
S—巷道净断面积，m2。
各段计算结果列于阻力计算表，各段巷道摩擦阻力之和，即为矿井摩擦阻力hf，矿井的局部阻力按摩擦阻力的0.2倍计算。
故有全矿井总阻力：
ht=1.2hf。
按上述选择的通风最困难时期通风路线，参照浪泥塘金矿通风系统中各段巷道的支护形式、摩擦阻力系数、长度、巷道净断面周长、巷道断面积后计算得出通风阻力如下表4-22。
经计算，全矿最困难时期的通风阻力为1106.16Pa。
4.9.5矿山通风设施
4.9.5.1主通风机房
主扇风机安装于1450回风平巷口和1400回风平巷口。
4.9.5.2通风设备的选择
根据全矿最大需风量36.01m3/s和最困难时期通风阻力1106.16Pa两个参数，最终选择K40-4-NO13型风机作为本矿的主扇风机。
该风机可反转反风，反风率大于60%。
风机性能规格见表4-23。
表4-23风机性能规格表
序号
名称
型号或数据
1
通
风
机
风机型号
K40-4-No13
2
风量
18.7-40.8m3/s
3
静压
284-1312Pa
4
电
机
型号
Y250M-4
5
功率
55kW
6
总量
1890kg
4.9.6矿井局部通风
各采场和掘进工作面局部通风拟选用5.5kW局扇，局扇布置在采区上部的回风平巷内。
矿山防尘要采取综合防治，掘进工作面布置在附近安全处。
4.9.7防尘及安全措施
主要措施为通风排尘，湿式作业降低各产尘点的粉尘生成，使矿井空气达到国家要求的卫生标准，生产过程中须采取以下措施：
在通风安全方面，矿山必须贯彻执行的通风安全措施如下：
采场形成通风系统前，不得投产回采；
矿山主要进风风流不能通过采空区和陷落区，需要通过时，应砌筑严密的通风假巷引流；
主要进风巷和回风巷要经常维护，保持清洁和风流畅通，禁止堆放材料和设备；
采场应利用贯穿风流通风。
通风构筑物（挡风墙、风窗等）必须由专人负责检查、维修，保持完好严密状态；
局部通风的风筒口与工作面的距离：
压入式通风不得超过10m；抽出式通风不得超过5m；
人员进入独头工作面之前，必须开动局部通风设备通风，并符合作业要求。
独头工作面有人作业时，局扇必须连续运转；
停止作业并已撤出通风设备而又无贯穿风流通风的采场，独头上山或较长的独头巷道，应设栅栏和标志，防止人员进入。
如需要重新进入，必须进行通风和分析空气成分，确认安全后方淮进入；
风筒必须吊挂平直、牢固，接头严密，避免车碰和炮崩，并经常维护，以减少漏风，降低阻力；
采掘工作面爆破，必须在有效通风30分钟后人员才能进入；
矿山企业必须配备测风仪表和测尘仪器等，并应按国家规定进行校准；
矿山通风系统应每年测定一次（包括主要巷道的通风阻力测定），并经常检查局部通风和防尘设施，发现问题，及时处理。
万一井下发生火灾，通风系统应视情况在10分钟内反风，通风系统通过机站风机逐级反转来实现通风系统反风，反风前应先关停风机，待风机停稳后实行反转反风，通风系统是否需要反风，应视矿井火灾或有毒气体发生的地点决定。
为使矿井在10分钟内实施反风，建议设置风机集中控制中心并安排人员24h值班，接到反风命令后，立即按步骤实施反风。
通风系统反风命令由矿山主管矿长发布。
矿山建立通风防尘化验室、建立安全救护机制是确保通风安全的重要环节。
通风防尘检测仪表分为：
粉尘浓度测定仪、游离二氧化硅测定仪、通风气象测定仪、以及矿山安全救护设备，常备检测仪表应能检测粉尘浓度、炮烟浓度、巷道风速、温度、湿度、气压等。
表4—22浪泥塘矿区矿井通风阻力计算表
编号
巷道名称
支护型式
摩擦阻力系数a×103（Ns2/m4）
通风断面S（m2）
S3
巷道周边长度P（m）
通过风量q（m3/s）
q2
巷道长度m
摩擦阻力h=αPLQ2/S3
巷道风速V（m/s）
1～2
提升竖井
不支
40
19.63
7564
15.71
36.01
1297
286
30.8
1.8
2～3
提升竖井
不支
40
19.63
7564
15.71
14.01
196
50
0.8
0.7
2～4
1200m中段井底车场单轨双人行道
砼支
13
7.7
457
10.14
22
484
25
3.5
2.9
4～5
1200m中段井底车场双轨
砼支
13
8.65
647
11.76
22
484
45
5.1
2.5
5～6
1200m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.09
19
361
396
138.3
4.2
6～7
1200m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.09
16.5
272
145
38.1
3.7
7～8
1200m中段沿脉平巷
砼支
10
4.52
92
8.09
11.5
132
157
18.2
2.5
8～9
1200m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.09
6
36
78
2.7
1.3
9～10
1200m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.09
4.5
20
45
0.9
1.0
10～11
1200m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.09
1.5
2
80
0.2
0.3
3～12
1150m中段井底车场单轨双人行道
砼支
13
7.7
457
10.14
14.01
196
25
1.4
1.8
12～13
1150m中段井底车场双轨
砼支
13
8.65
647
11.76
14.01
196
45
2.1
1.6
13～14
1150m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.45
12.5
156
362
57.1
2.8
14～15
1150m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.45
7.5
56
260
14.7
1.7
15～16
1150m中段沿脉平巷
砼支
10
4.52
92
8.45
3.0
12
120
1.3
0.8
16～17
1150m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.45
1.5
4
120
0.5
0.4
17～18
1150m中段沿脉平巷
素喷
11
4.52
92
8.45
1.5
4
15
0.1
0.4
18～19
1150-1200端部人行回风天井
木支
35
5.85
200
11
1.5
4
50
0.4
0.3
19～11
1200m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
1.5
4
36
0.1
0.6
11～20
1200m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
15.51
241
95
15.2
4.6
21～22
1200-1250端部人行回风天井
木支
35
5.85
200
11
15.51
241
50
23.2
2.7
22～23
1250m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
15.51
241
20
3.2
4.6
23～24
1250m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
36.01
1297
15
12.9
10.7
24～25
1250-1300端部人行回风天井
木支
35
5.85
200
11
36.01
1297
50
124.8
6.2
25～26
1300m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
36.01
1297
18
15.5
10.7
26～27
1300-1350端部人行回风天井
木支
35
5.85
200
11
36.01
1297
50
124.8
6.2
27～28
1350m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
36.01
1297
10
8.6
10.7
28～29
1350-1400端部人行回风天井
木支
35
5.85
200
11
36.01
1297
50
124.8
6.2
29～30
1400m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
36.01
1297
68
58.4
10.7
30～31
1400-1450回风斜井
砼支
15
3.37
116
6.98
36.01
1297
73
85.5
10.7
31～32
1450m回风平巷
素喷
11
3.37
116
6.98
36.01
1297
10
8.6
10.7
小计
2849
921.8
局部阻力（按20%）
184.36
合计
1106.16
备注：
由上表可知，风速均满足《金属非金属矿山安全规程GB16423-2006》和《金属非金属地下矿山通风技术规范-通风系统AQ2013.1-2008》的要求。
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