第七章 礦井通風(fēng)系統(tǒng)與通風(fēng)設(shè)計(jì)
本章主要內(nèi)容
1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)----類型、適應(yīng)條件、主要通風(fēng)機(jī)工作方式 、安裝地點(diǎn)、通風(fēng)系統(tǒng)的選擇
2、采區(qū)通風(fēng)----基本要求、進(jìn)回風(fēng)上山選擇、采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)
3、通風(fēng)構(gòu)筑物及漏風(fēng)----風(fēng)門(mén)、風(fēng)橋、密閉、導(dǎo)風(fēng)板;礦井漏風(fēng)、漏風(fēng)率、有效風(fēng)量率、減少漏風(fēng)措施
4、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)----內(nèi)容與要求、優(yōu)選通風(fēng)系統(tǒng)、礦井風(fēng)量計(jì)算、阻力計(jì)算、通風(fēng)設(shè)備選擇
5、可控循環(huán)通風(fēng)
第七章 礦井通風(fēng)系統(tǒng)與通風(fēng)設(shè)計(jì)
第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)
礦井通風(fēng)系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣、排出污濁空氣的通風(fēng)網(wǎng)路、通風(fēng)動(dòng)力和通風(fēng)控制設(shè)施的總稱。
一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的類型及其適用條件
按進(jìn)、回井在井田內(nèi)的位置不同,通風(fēng)系統(tǒng)可分為中央式、對(duì)角式、區(qū)域式及混合式。
1、中央式
進(jìn)、回風(fēng)井均位于井田走向中央。根據(jù)進(jìn)、回風(fēng)井的相對(duì)位置,又分為中央并列式和中央邊界式(中央分列式)。
2、對(duì)角式
1)兩翼對(duì)角式
進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央,兩個(gè)回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼(沿傾斜方向的淺部),稱為兩翼對(duì)角式,如果只有一個(gè)回風(fēng)井,且進(jìn)、回風(fēng)分別位于井田的兩翼稱為單翼對(duì)角式。
2)分區(qū)對(duì)角式
進(jìn)風(fēng)井位于井田走向的中央,在各采區(qū)開(kāi)掘一個(gè)不深的小回風(fēng)井,無(wú)總回風(fēng)巷。
3、區(qū)域式
在井田的每一個(gè)生產(chǎn)區(qū)域開(kāi)鑿進(jìn)、回風(fēng)井,分別構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。如圖。
4、混合式
由上述諸種方式混合組成。例如,中央分列與兩翼對(duì)角混合式,中央并列與兩翼對(duì)角混合式等等。
二、主要通風(fēng)機(jī)的工作方式與安裝地點(diǎn)
主要通風(fēng)機(jī)的工作方式有三種:抽出式、壓入式、壓抽混合式。
1、 抽出式
主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口,在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下,整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),井下風(fēng)流的壓力提高,比較安全。
2、壓入式
主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在入風(fēng)井口,在壓入式主要通風(fēng)機(jī)作用下,整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在高于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱恼龎籂顟B(tài)。在冒落裂隙通達(dá)地面時(shí),壓入式通風(fēng)礦井采區(qū)的有害氣體通過(guò)塌陷區(qū)向外漏出。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),井下風(fēng)流的壓力降低。
3、壓抽混合式
在入風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)作壓入式工作,回風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)作抽出式工作。通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)部分處于正壓,回風(fēng)部分處于負(fù)壓,工作面大致處于中間,其正壓或負(fù)壓均不大,采空區(qū)通連地表的漏風(fēng)因而較小。其缺點(diǎn)是使用的通風(fēng)機(jī)設(shè)備多,管理復(fù)雜。
三、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的選擇
根據(jù)礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件,在確保礦井安全、兼顧中、后期生產(chǎn)需要的前提下,通過(guò)對(duì)多種個(gè)可行的礦井通風(fēng)系統(tǒng)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。
中央式通風(fēng)系統(tǒng)具有井巷工程量少、初期投資省的優(yōu)點(diǎn)。因此,礦井初期宜優(yōu)先采用。
有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井,應(yīng)采用對(duì)角式或分區(qū)對(duì)角式通風(fēng);
當(dāng)井田面積較大時(shí),初期可采用中央通風(fēng),逐步過(guò)渡為對(duì)角式或分區(qū)對(duì)角式。
礦井通風(fēng)方法一般采用抽出式。當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜、露頭發(fā)育老窯多、采用多風(fēng)井通風(fēng)有利時(shí),可采用壓入式通風(fēng)。
第二節(jié) 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)
采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成單元, 包括:采區(qū)進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)和工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道組成的風(fēng)路連接形式及采區(qū)內(nèi)的風(fēng)流控制設(shè)施。
一、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求
1、每一個(gè)采區(qū), 都必須布置回風(fēng)道,實(shí)行分區(qū)通風(fēng)。
2、采煤和掘進(jìn)工作面應(yīng)獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。有特殊困難必須串聯(lián)通風(fēng)時(shí)應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。
3、煤層傾角大于12°的采煤工作面采用下行通風(fēng)時(shí),報(bào)礦總工程師批準(zhǔn),
4、采煤和掘進(jìn)工作面的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng),都不得經(jīng)過(guò)采空區(qū)或冒落區(qū)。
二、采區(qū)進(jìn)風(fēng)上山與回風(fēng)上山的選擇
上(下)山至少要有兩條;對(duì)生產(chǎn)能力大的采區(qū)可有3條或4條上山。
1、軌道上山進(jìn)風(fēng),運(yùn)輸機(jī)上山回風(fēng)
2、運(yùn)輸機(jī)上山進(jìn)風(fēng)、軌道上山回風(fēng)
比較:軌道上山進(jìn)風(fēng),新鮮風(fēng)流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響,輸送機(jī)上山進(jìn)風(fēng),運(yùn)輸過(guò)程中所釋放的瓦斯,可使進(jìn)風(fēng)流的瓦斯和煤塵濃度增大,影響工作面的安全衛(wèi)生條件。
三、采煤工作面上行風(fēng)與下行風(fēng)
上行風(fēng)與下行風(fēng)是指進(jìn)風(fēng)流方向與采煤工作面的關(guān)系而言。當(dāng)采煤工作面進(jìn)風(fēng)巷道水平低于回風(fēng)巷時(shí),采煤工作面的風(fēng)流沿傾斜向上流動(dòng),稱上行通風(fēng),否則是下行通風(fēng)。
優(yōu)缺點(diǎn):
1、下行風(fēng)的方向與瓦斯自然流向相反,二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯分層流動(dòng)和局部積存的現(xiàn)象。
2、上行風(fēng)比下行風(fēng)工作面的氣溫要高。
3、下行風(fēng)比上行風(fēng)所需要的機(jī)械風(fēng)壓要大;
4、下行風(fēng)在起火地點(diǎn)瓦斯爆炸的可能性比上行風(fēng)要大。
四、工作面通風(fēng)系統(tǒng)
1、U型與Z型通風(fēng)系統(tǒng)
2、Y型、W型及雙Z型通風(fēng)系統(tǒng)
3、H型通風(fēng)系統(tǒng)
第三節(jié) 通風(fēng)構(gòu)筑物及漏風(fēng)
礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路中適當(dāng)位置安設(shè)的隔斷、引導(dǎo)和控制風(fēng)流的設(shè)施和裝置,以保證風(fēng)流按生產(chǎn)需要流動(dòng)。這些設(shè)施和裝置,統(tǒng)稱為通風(fēng)構(gòu)筑物。
一、通風(fēng)構(gòu)筑物
分為兩大類:一類是通過(guò)風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物,如主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐、反風(fēng)裝置、風(fēng)橋、導(dǎo)風(fēng)板和調(diào)節(jié)風(fēng)窗;另一類是隔斷風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物,如井口密閉、擋風(fēng)墻、風(fēng)簾和風(fēng)門(mén)等 。
1、風(fēng)門(mén) 按設(shè)地點(diǎn):在通風(fēng)系統(tǒng)中既要隔斷風(fēng)流又要行人或通車(chē)的地方應(yīng)設(shè)立風(fēng)門(mén)。在行人或通車(chē)不多的地方,可構(gòu)筑普通風(fēng)門(mén)。而在行人通車(chē)比較頻繁的主要運(yùn)輸?shù)郎?,則應(yīng)構(gòu)筑自動(dòng)風(fēng)門(mén)。
設(shè)置風(fēng)門(mén)的要求:
(1)每組風(fēng)門(mén)不少于兩道,通車(chē)風(fēng)門(mén)間距不小于一列車(chē)長(zhǎng)度,行人風(fēng)門(mén)間距不小于5m。入排風(fēng)巷道之間要需設(shè)風(fēng)門(mén)處同時(shí)設(shè)反向風(fēng)門(mén),其數(shù)量不少于兩道;
(2)風(fēng)門(mén)能自動(dòng)關(guān)閉;通車(chē)風(fēng)門(mén)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,礦井總回風(fēng)和采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)門(mén)要裝有閉鎖裝置;風(fēng)門(mén)不能同時(shí)敞開(kāi)(包括反風(fēng)門(mén));
(3)門(mén)框要包邊沿口,有墊襯,四周接觸嚴(yán)密,門(mén)扇平整不漏風(fēng),門(mén)扇與門(mén)框不歪扭。門(mén)軸與門(mén)框要向關(guān)門(mén)方向傾斜80°至85°;
(4)風(fēng)門(mén)墻垛要用不燃材料建筑,厚度不小于0.5m,嚴(yán)密不漏風(fēng);
墻垛周邊要掏槽,見(jiàn)硬頂、硬幫與煤巖接實(shí)。墻垛平整,無(wú)裂縫、重縫和空縫;
(5)風(fēng)門(mén)水溝要設(shè)反水池或擋風(fēng)簾,通車(chē)風(fēng)門(mén)要設(shè)底坎,電管路孔要堵嚴(yán);風(fēng)門(mén)前后各5m內(nèi)巷道支護(hù)良好,無(wú)雜物、積水、淤泥。
2、風(fēng)橋
當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)中進(jìn)風(fēng)道與回風(fēng)道需水平交叉時(shí),為使進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)互相隔開(kāi)需要構(gòu)筑風(fēng)橋。按其結(jié)構(gòu)不同可分為三種。
1)繞道式風(fēng)橋 開(kāi)鑿在巖石里,最堅(jiān)固耐用,漏風(fēng)少。
2)混凝土風(fēng)橋 結(jié)構(gòu)緊湊,比較堅(jiān)固。
3)鐵筒風(fēng)橋 可在次要風(fēng)路中使用。
3、密閉
密閉是隔斷風(fēng)流的構(gòu)筑物。設(shè)置在需隔斷風(fēng)流、也不需要通車(chē)行人的巷道中。密閉的結(jié)構(gòu)隨服務(wù)年限的不同而分為兩類:
1)臨時(shí)密閉,常用木板、木段等修筑,并用黃泥、石灰抹面。
2)永久密閉,常用料石、磚、水泥等不燃性材料修筑。
4、導(dǎo)風(fēng)板
應(yīng)用以下幾種導(dǎo)風(fēng)板。
1)引風(fēng)導(dǎo)風(fēng)板 ;
2)降阻導(dǎo)風(fēng)板;
3)匯流導(dǎo)風(fēng)板
二、漏風(fēng)及有效風(fēng)量
1、礦井漏風(fēng)及其危害性
有效風(fēng)量:礦井中流至各用風(fēng)地點(diǎn),起到通風(fēng)作用的風(fēng)量。
漏風(fēng):未經(jīng)用風(fēng)地點(diǎn)而經(jīng)過(guò)采空區(qū)、地表塌陷區(qū)、通風(fēng)構(gòu)筑物和煤柱裂隙等通道直接流(滲)入回風(fēng)道或排出地表的風(fēng)量。
漏風(fēng)的危害:使工作面和用風(fēng)地點(diǎn)的有效風(fēng)量減少,氣候和衛(wèi)生條件惡化,增加無(wú)益的電能消耗,并可導(dǎo)致煤炭自燃等事故。減少漏風(fēng)、提高有效風(fēng)量是通風(fēng)管理部門(mén)的基本任務(wù)。
2、漏風(fēng)的分類及原因
1)漏風(fēng)的分類
礦井漏風(fēng)按其地點(diǎn)可分為:(1)外部漏風(fēng)(或稱井口漏風(fēng))泛指地表附近如箕斗井井口,地面主通風(fēng)機(jī)附近的井口、防爆蓋、反風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)閘門(mén)等處的漏風(fēng)。(2)內(nèi)部漏風(fēng)(或稱井下漏風(fēng))是指井下各種通風(fēng)構(gòu)筑物的漏風(fēng)、采空區(qū)以及碎裂的煤柱的漏風(fēng)。
2)漏風(fēng)的原因
當(dāng)有漏風(fēng)通路存在,并在其兩端有壓差時(shí),就可產(chǎn)生漏風(fēng)。漏風(fēng)風(fēng)流通過(guò)孔隙的流態(tài),視孔隙情況和漏風(fēng)大小而異。
3、礦井漏風(fēng)率及有效風(fēng)量率
1)礦井有效風(fēng)量Qe 是指風(fēng)流通過(guò)井下各工作地點(diǎn)實(shí)際風(fēng)量總和。
2)礦井有效風(fēng)量率: 礦井有效風(fēng)量率是礦井有效風(fēng)量Qe與各臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量總和之比。礦井有效風(fēng)量率應(yīng)不低于85%。
3)礦井外部漏風(fēng)量
指直接由主要通風(fēng)機(jī)裝置及其風(fēng)井附近地表漏失的風(fēng)量總和??捎酶髋_(tái)主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的總和減去礦井總回(或進(jìn))風(fēng)量。
4)礦井外部漏風(fēng)率
指礦井外部漏風(fēng)量QL與各臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量總和之比。
礦井主要通風(fēng)機(jī)裝置外部漏風(fēng)率無(wú)提升設(shè)備時(shí)不得超過(guò)5%,有提升設(shè)備時(shí)不得超過(guò)15%。
4、減少漏風(fēng)、提高有效風(fēng)量
漏風(fēng)風(fēng)量與漏風(fēng)通道兩端的壓差成正比,和漏風(fēng)風(fēng)阻的大小成反比。應(yīng)增加地面主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐、反風(fēng)道及附近的風(fēng)門(mén)的氣密性,以減少漏風(fēng)。
第四節(jié) 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)
一、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容與要求
1、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
確定礦井通風(fēng)系統(tǒng);
礦井風(fēng)量計(jì)算和風(fēng)量分配;
礦井通風(fēng)阻力計(jì)算;
選擇通風(fēng)設(shè)備;
概算礦井通風(fēng)費(fèi)用。
2、礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的要求
將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場(chǎng)所,保證生產(chǎn)和良好的勞動(dòng)條件;
通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單,風(fēng)流穩(wěn)定,易于管理,具有抗災(zāi)能力;
發(fā)生事故時(shí),風(fēng)流易于控制,人員便于撤出;
有符合規(guī)定的井下環(huán)境及安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)措施;
通風(fēng)系統(tǒng)的基建投資省,營(yíng)運(yùn)費(fèi)用低、綜合經(jīng)濟(jì)效益好。
二、優(yōu)選礦井通風(fēng)系統(tǒng)
1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的要求
1)每一礦井必須有完整的獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。
2)進(jìn)風(fēng)井囗應(yīng)按全年風(fēng)向頻率,必須布置在不受粉塵、煤塵、灰塵、有害氣體和高溫氣體侵入的地方。
3)箕斗提升井或裝有膠帶輸送機(jī)的井筒不應(yīng)兼作進(jìn)風(fēng)井,如果兼作回風(fēng)井使用,必須采取措施,滿足安全的要求。
4)多風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng),在滿足風(fēng)量按需分配的前提下,各主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓應(yīng)接近。
5)每一個(gè)生產(chǎn)水平和每一采區(qū),必須布置回風(fēng)巷,實(shí)行分區(qū)通風(fēng)。
6)井下爆破材料庫(kù)必須有單獨(dú)的新鮮風(fēng)流,回風(fēng)風(fēng)流必須直接引入礦井的總回風(fēng)巷或主要回風(fēng)巷中。
7)井下充電室必須單獨(dú)的新鮮風(fēng)流通風(fēng),回風(fēng)風(fēng)流應(yīng)引入回風(fēng)巷。
2、確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)
根據(jù)礦井瓦斯涌出量、礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、煤層自燃傾向性及兼顧中后期生產(chǎn)需要等條件,提出多個(gè)技術(shù)上可行的方案,通過(guò)優(yōu)化或技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定礦井通風(fēng)系統(tǒng)。
三、礦井風(fēng)量計(jì)算
(一)、礦井風(fēng)量計(jì)算原則
礦井需風(fēng)量,按下列要求分別計(jì)算,并必須采取其中最大值。
(1)按井下同時(shí)工作最多人數(shù)計(jì)算,每人每分鐘供給風(fēng)量不得少于4m3;
(2)按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。
(二)礦井需風(fēng)量的計(jì)算
1、采煤工作面需風(fēng)量的計(jì)算
采煤工作面的風(fēng)量應(yīng)該按下列因素分別計(jì)算,取其最大值。
(1)按瓦斯涌出量計(jì)算:
式中:Qwi——第i個(gè)采煤工作面需要風(fēng)量,m3/min
Qgwi——第 i個(gè)采煤工作面瓦斯絕對(duì)涌出量,m3/min
kgwi——第i個(gè)采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù),通常機(jī)采工作面取kgwi=1.2~1.6 炮采工作面取kgwi=1.4~2.0,水采工作面取kgwi=2.0~3.0
(2)按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算:
采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件。其進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測(cè)方法進(jìn)行計(jì)算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表中的要求:
采煤工作面的需要風(fēng)量按下式計(jì)算:
式中 vwi—第i個(gè)采煤工作面的風(fēng)速,按其進(jìn)風(fēng)流溫度從表中??;m/s,
Swi—第i個(gè)采煤工作面有效通風(fēng)斷面,取最大和最小控頂時(shí)有效斷面的平均值,m2 ;
kwi——第i 個(gè)工作面的長(zhǎng)度系數(shù)。
3)按使用炸藥量計(jì)算:
式中 25——每使用1kg炸藥的供風(fēng)量,m3/min;
——第i個(gè)采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量,kg。
4) 按工作人員數(shù)量計(jì)算:
式中 4——每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)量,m3/min
nwi——第i 個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù),個(gè)。
5)按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算
按最低風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最小風(fēng)量:
按最高風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最大風(fēng)量:
2、掘進(jìn)工作面需風(fēng)量的計(jì)算:
煤巷、半煤巖和巖巷掘進(jìn)工作面的風(fēng)量,應(yīng)按下列因素分別計(jì)算,取其最大值。
(1)按瓦斯涌出量計(jì)算:
式中 Qhi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面的需風(fēng)量,m3/min
Qghi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量;m3/min
kghi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風(fēng)量系數(shù)。一般可取1.5~2.0。
(2)按炸藥量計(jì)算
式中 25——使用1kg炸藥的供風(fēng)量,m3/min;
Ahi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面一次爆破所用的最大炸藥量,kg
(3)按局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量計(jì)算
式中 ——第i個(gè)掘進(jìn)工件面同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的局部通風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量的和。
khfi——為防止局部通風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)的風(fēng)量備用系數(shù),一般取1.2~1.3;進(jìn)風(fēng)巷道中無(wú)瓦斯涌出時(shí)取1.2,有瓦斯涌出時(shí)取1.3
(4)按工作人員數(shù)量計(jì)算
式中 nhi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)工作的最多人數(shù),人。
(5)按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算
按最小風(fēng)速驗(yàn)算,巖巷掘進(jìn)面最小風(fēng)量:
各個(gè)煤巷或半煤巖巷掘進(jìn)面的最小風(fēng)量;
按最高風(fēng)速驗(yàn)算,掘進(jìn)面的最大風(fēng)量:
式中 shi——第i個(gè)掘進(jìn)工作面巷道的凈斷面積,m2
3、硐室需風(fēng)量計(jì)算
獨(dú)立通風(fēng)硐室的供風(fēng)量,應(yīng)根據(jù)不同類型的硐室分別進(jìn)行計(jì)算:
(1)機(jī)電硐室
發(fā)熱量大的機(jī)電硐室,按硐室中運(yùn)行的機(jī)電設(shè)備發(fā)熱量進(jìn)行計(jì)算:
式中 Qri——第個(gè)機(jī)電硐室的需風(fēng)量,m3/min
——機(jī)電硐室中運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)(變壓器)總功率,KW
θ——機(jī)電硐室的發(fā)熱系數(shù),
ρ——空氣密度,一般取1.25kg/m3
cp——空氣的定壓比熱,一般可取1KJ/kgk
Δt——機(jī)電硐室進(jìn)、回風(fēng)流的溫度差,℃
采區(qū)變電所及變電硐室,可按經(jīng)驗(yàn)值確定需風(fēng)量
m3/min
(2)爆破材料庫(kù)
式中 v——庫(kù)房空積,m3
(3)充電硐室
按其回風(fēng)流中氫氣濃度小于0.5%計(jì)算
式中 qrhi——第個(gè)充電硐室在充電時(shí)產(chǎn)生的氫氣量,m3/min
5、礦井總風(fēng)量計(jì)算
礦井的總進(jìn)風(fēng)量,應(yīng)按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和:
式中∑Qwl——采煤工作面和備用工作面所需風(fēng)量之和,m3/min;
∑Qhl——掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量之和,m3/min;
∑Qrl——硐室所需風(fēng)量之和,m3/min;
km——礦井通風(fēng)系統(tǒng)(包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均勻等因素)備用系數(shù),宜取1.15~1.25。
四、礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算
(一) 礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算原則
1、礦井通風(fēng)設(shè)的總阻力,不應(yīng)超過(guò)2940Pa。
2、礦井井巷的局部阻力,新建礦井按井巷摩擦阻力的10%計(jì)算,擴(kuò)建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計(jì)算。
(二)礦井通風(fēng)總阻力計(jì)算
礦井通風(fēng)總阻力:風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)井口起,到回風(fēng)井口止,沿一條通路(風(fēng)流路線)各個(gè)分支的摩擦阻力和局部阻力的總和,簡(jiǎn)稱礦井總阻力,用hm表示。
對(duì)于礦井有兩臺(tái)或多臺(tái)風(fēng)主要通風(fēng)機(jī)工作,礦井通風(fēng)阻力按每臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)所服務(wù)的系統(tǒng)分別計(jì)算。
礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最小時(shí)稱通風(fēng)容易時(shí)期。通風(fēng)系統(tǒng)總阻力最大時(shí)亦稱為通風(fēng)困難時(shí)期。
對(duì)于通風(fēng)困難和容易時(shí)期,要分別畫(huà)出通風(fēng)系統(tǒng)圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風(fēng)量,再由各段風(fēng)路的阻力計(jì)算礦井總阻力。
計(jì)算方法:
沿著風(fēng)流總阻力最大路線,依次計(jì)算各段摩擦阻力 hf,然后分別累計(jì)得出容易和困難時(shí)期的總摩擦阻力 hf1 和 hf2。
通風(fēng)容易時(shí)期總阻力 :
通風(fēng)困難時(shí)期總阻力:
hf 按下式計(jì)算:
式中
五、礦井通風(fēng)設(shè)備的選擇
礦井通風(fēng)設(shè)備是指主要通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。
(一)礦井通風(fēng)設(shè)備的要求:
1、礦井必須裝設(shè)兩套同等能力的主通風(fēng)設(shè)備,其中一套作備用。
2、選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)滿足第一開(kāi)采水平各個(gè)時(shí)期工況變化,并使通風(fēng)設(shè)備長(zhǎng)期高效率運(yùn)行。
3、風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量。
4、進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150m以上,或進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高相同,但井深400m以上時(shí),宜計(jì)算礦井的自然風(fēng)壓。
(二)主要通風(fēng)機(jī)的選擇
1、計(jì)算通風(fēng)機(jī)風(fēng)量Qf
式中 Qf—主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量,m3/s; Qm—礦井需風(fēng)量,m3/s;
k——漏風(fēng)損失系數(shù),風(fēng)井不提升用時(shí)取1.1;箕斗井兼作 回硯用時(shí)取1.15;回風(fēng)回升降人員時(shí)取1.2。
2、計(jì)算通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓
離心式通風(fēng)機(jī)(提供的大多是全壓曲線):
容易時(shí)期
困難時(shí)期
軸流式通風(fēng)機(jī)(提供的大多是靜壓曲線):
容易時(shí)期
困難時(shí)期
hm--通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力;
hd--通風(fēng)機(jī)附屬裝置(風(fēng)硐和擴(kuò)散器)的阻力;
hvd --擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失;
HN--自然風(fēng)壓,當(dāng)自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓作用相同時(shí)取“+”;自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)負(fù)壓作用反向時(shí)取“-”。
3、初選通風(fēng)機(jī)
根據(jù)計(jì)算的礦井通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)機(jī)的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和礦井通風(fēng)困難通風(fēng)機(jī)的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通風(fēng)機(jī)特性曲線上,選出滿足礦井通風(fēng)要求的通風(fēng)機(jī)。
4、求通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)
因?yàn)楦鶕?jù)Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)確定的工況點(diǎn),但設(shè)計(jì)工況點(diǎn)不一定恰好在所選擇通風(fēng)機(jī)的特性曲線上,必須根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工作阻力,確定其實(shí)際工況點(diǎn)。步驟:
1)計(jì)算通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻
用靜壓特性曲線時(shí):
用全壓特性曲線時(shí):
2)確定通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)
在通風(fēng)機(jī)特性曲線上作通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻曲線,與風(fēng)壓曲線的交點(diǎn)即為實(shí)際工況點(diǎn)。
5、確定通風(fēng)的型號(hào)和轉(zhuǎn)速
根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工況參數(shù)(Qf 、Hsd 、η、N)對(duì)初選的通風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全性比較,最后確定通風(fēng)機(jī)的型號(hào)和轉(zhuǎn)速。
6、電動(dòng)機(jī)選擇
(1)通風(fēng)機(jī)的輸入功率按通風(fēng)容易和困難時(shí)期,分別計(jì)算風(fēng)所需的輸入功率Nmin ,Nmax 。
或
(2)、電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)及種類
當(dāng)Nmin≥0.6Nmax時(shí),可選一臺(tái)電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)功率為:
當(dāng)Nmin<0.6Nmax時(shí),選二臺(tái)電動(dòng)機(jī),其功率分別為:
初期:
后期按選一臺(tái)電機(jī)公式計(jì)算。ηe :電機(jī)效率,ηtr:傳動(dòng)效率。
六、概算礦井通風(fēng)費(fèi)用
噸煤通風(fēng)成本是通風(fēng)設(shè)計(jì)和管理的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
噸煤通風(fēng)成本主要包括下列費(fèi)用:
1、電費(fèi)(W1)
噸煤的通風(fēng)電費(fèi)為主要通風(fēng)機(jī)年耗電費(fèi)及井下輔助通風(fēng)機(jī)、局部通風(fēng)機(jī)電費(fèi)之和除以年產(chǎn)量,可用如下公式計(jì)算:
E——主要通風(fēng)機(jī)年耗電量, D——電價(jià),元/KWh;
T——礦井年產(chǎn)量,噸; ηv——變壓器效率,可取0.95;
EA——局部通風(fēng)機(jī)和輔助通風(fēng)機(jī)的年耗電量;ηw——電纜輸電效率
2、設(shè)備折舊費(fèi)
3、材料消耗費(fèi)用
4、通風(fēng)工作人員工資費(fèi)用
5、專為通風(fēng)服務(wù)的井巷工程折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)折算至噸煤的費(fèi)用。
6、采每噸煤的通風(fēng)儀表的購(gòu)置費(fèi)和維修費(fèi)用。
第五節(jié) 可控循環(huán)通風(fēng)概述
可控循環(huán)通風(fēng)是由英國(guó)學(xué)者S.J.LEACH和A.SLACK研究提出,七十年初在英國(guó)開(kāi)始應(yīng)用。之后,包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家也相繼對(duì)可控循環(huán)通風(fēng)進(jìn)行了研究和應(yīng)用。
定義:在低瓦斯礦中,當(dāng)采掘工作面位于礦井的邊遠(yuǎn)地區(qū),原有通風(fēng)系統(tǒng)不能保證按需供風(fēng),而該地區(qū)的回風(fēng)的風(fēng)質(zhì)又比較好時(shí),可以在局部通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)、回風(fēng)之間安置通風(fēng)設(shè)備、設(shè)施和監(jiān)控設(shè)備,對(duì)回風(fēng)進(jìn)行合理循環(huán)控制加以再利用,以增加用風(fēng)地點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)量。此種通風(fēng)方法稱為可控循環(huán)風(fēng)。
循環(huán)率:
第七章作業(yè)
7-1,7-2,7-3,7-4,7-5
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