金属非金属矿山通风计算

1金属非金属地下矿山风量计算和风机选型系统风量是选择主扇的重要参数之一，所以，总风量的计算在通风系统设计中是一个较为核心的内容。系统风量计算一般要分别对回采工作面、备采工作面、掘进工作面、硐室的通风量分别给予考虑。（一）矿井的总进风量应按下列3种方法分别计算，并应取其中最大值。（依据GB50830-2013《冶金矿山采矿设计规范》8.8.4）1）按各采掘工作面、需独立通风的硐室与其他通风量以及矿井漏风量的总和计算，计算公式如下：𝑄𝑇=𝑘1𝑘2(∑𝑞ℎ+∑𝑞𝑗+∑𝑞𝑑+∑𝑞𝑡)式中：𝑄𝑇——矿井总进风量（m³/s）；𝑞ℎ——回采工作面（包括备用采场）所需风量（m³/s）；𝑞𝑗——掘进工作面所需风量（m³/s）；𝑞𝑑——独立通风的硐室所需风量（m³/s）；𝑞𝑡——其他工作面所需风量（m³/s）；𝑘1——外部漏风系数；𝑘2——内部漏风系数。备注：(1)回采工作面可按排尘风量、排尘风速、排除炮烟以及排除柴油设备废气，分别计算所需风量，并取最大值为回采工作面需风量。2(2)掘进工作面实际需要的风量，应根据排除炮烟和矿尘分别计算。(3)独立通风的硐室实际需要的风量，应根据不同类型硐室分别计算。机电设备散热量大的硐室，应按机电设备运转的发热量计算。充电硐室应按回风流中氢气浓度小于0.5%计算。其他硐室可按经验值配风。（依据GB50830-2013《冶金矿山采矿设计规范》8.8.4）(4)按排尘风速计算，硐室型采场最低风速应不小于0.15m／s，巷道型采场和掘进巷道应不小于0.25m／s；电耙道和二次破碎巷道应不小于0.5m／s；箕斗硐室、破碎硐室等作业地点，可根据具体条件，在保证作业地点空气中有害物质的接触限值符合GBZ2规定的前提下，分别采用计算风量的排尘风速。（依据GBl6423—2006《金属非金属矿山安全规程》6.4.1.5）(5)对于采矿方法为浅孔留矿法，采场为巷道型采场，回采工作面的排除炮烟风量计算公式：Q=25.5t√𝐴𝐿𝑆式中：Q——巷道型回采工作面风量（m³/s）；A——一次爆破的炸药消耗量（kg）；L——采场长度之半（m）；S——回采工作面横断面面积（m2）；t——通风时间（一般取20～40min）。对于中深孔爆破的回采工作面的排除炮烟风量计算：3Q=40.3t√i𝐴𝑉式中：Q——中深孔爆破的回采工作面风量（m³/s）；t——通风时间（一般取120～240min）；A——一次爆破的炸药消耗量（kg）；i——炮烟涌出系数（m）；V——充满炮烟的巷道容积，（m3），V=V1+iAba；V1——排风侧巷道容积，（m3）；ba——1kg炸药所产生的全部气体量，大致等于0.9m3/kg。（依据采矿手册第六卷33.7矿井通风设计）(6)掘进工作面需风量计算风筒出口到工作面的距离小于风量有效射程Le时，风筒出口的有效射程按Le=（4～5√𝑆）进行计算。压入式通风排除炮烟风量计算如下：（依据采矿手册第六卷33.6.2局部通风设计）Q=19t√𝐴La𝑆式中：Q—压入式通风风量（m³/s）；t——通风时间（s）；A——一次爆破的炸药消耗量（kg）；La——独头巷道长度（m）；S——巷道断面面积（m2）。4(7)对于新建矿山的内、外部漏风系数宜按下表选取。内外部漏风系数之积不应小于1.2。控制漏风难易程度内部漏风系数外部漏风系数较易1.05～1.151.10～1.20一般1.10～1.201.15～1.25较难1.15～1.251.20～1.302）按井下同时工作最多人数计算，所需总风量不应少于每人4m³/min。3）有柴油设备运行的矿井，按同时作业机台数每千瓦供风量4m³/min计算。（二）矿井总风量分配的基本原则1）按照所计算的回采、备用、掘进工作面、各种硐室和其他工作面需风量分配。2）井下炸药库、充电硐室、破碎硐室、柴油设备维修硐室和主溜井的回风流应直接引入总回风道中，其他硐室的回风可重新使用。采掘工作面和其他工作面一般均不应串联通风。（依据采矿工程师手册13.2.5.2）3）各用风点、井巷的风速必须符合《金属非金属矿山安全规程》关于最大和最小风速的规定。所有需风点和有风流通过的井巷，平均最高风速不应超过下表的规定。（依据GB16423-2006《金属非金属矿山安全规程》6.4.2.1）序号井巷名称最高风速（m/s）1专用风井，专用总进、回风道152专用物料提升井123风桥1054提升人员和物料的井筒。阶段的主要进、回风道，修理中的井筒，主要斜坡道85运输巷道，采区进风道66采场4（三）通风阻力计算矿井通风总阻力是指风流由进风井口到主要通风机风硐（抽出式）或者由主要通风机风硐到排风井口（压入式），沿某风路流动途中所产生的摩擦阻力和局部阻力总和。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。对于一个矿井还要考虑其通风最容易和最困难时期，所谓通风容易时期（通常在达产初期）就是矿井通风系统总阻力最小的时期，通风困难时期（通常在生产后期）就是通风系统总阻力最大时期，要求矿井通风最容易和最困难时期都在主要通风机服务年限之内。首先按如下公式，分段计算巷道的摩擦阻力。ℎ𝑓=𝛼𝑃𝐿𝑆3𝑄2式中：hf——分段计算的摩擦阻力，Pa；α——井巷摩擦阻力系数，Ns2/m4；P——巷道净断面之周长，m；L——该段巷道长度，m；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，矿井的局部阻力一般按摩擦阻力的0.2倍计算。故有全矿井总阻力hm：hm=1.2hf，Pa。6最后分别计算出容易时期和困难时期的通风总阻力。（依据采矿手册第六卷33.7.4全矿通风阻力计算）。（四）矿井通风设备选型根据前面计算，用风机的个体特性曲线来选择主要通风机，要先确定通风容易和通风困难两个时期主要通风机运转时的工况点。1）主要通风机的风量Qf=ΦQ式中：Qf——主要通风机供风量，m3/s；Q——矿井要求的总风量，m3/s；Φ——主要通风机的风量备用系数，一般取1.1。2）主要通风机的全压Ht主要通风机产生的全压不仅用于克服矿井总阻力hm，同时还要克服反向的矿井自然风压Hn、通风机装置的通风阻力hr以及风流流到大气时的出口动压损失hv，故主要通风机的全压为：Ht=hm+Hn+hr+hv式中：hm——矿井总阻力，Pa；Hn——自然风压，Pa；hr——通风机装置阻力之和（包括通风机、风硐和扩散器的阻力）。一般设计中取150～200Pa；hv——风流流到大气的出口动压损失，Pa。根据通风容易时期和困难时期所算出的两组Qf和Ht数据，在主7要通风机的个体特性曲线上找出相应的工况点，并且要求这个工况点均能在主要通风机特性曲线的合理工作范围内，即效率在60%以上，风压在曲线驼峰点最高风压的90%以下。根据主要通风机工况点的Qf和Ht以及在通风机特性曲线上查出的相应的效率ηt计算通风机的功率Nf。𝑁𝑓=𝐻𝑡𝑄𝑓1000η𝑡式中：Nf——通风机功率，kW。电动机的功率Ne，可按下式进行计算。𝑁𝑒=𝑘𝐻𝑡𝑄𝑓1000η𝑡η𝑒式中：Ne——电动机功率，kW；k——电动机备用系数，轴流式取1.1～1.2，离心式取1.2～1.3；ηe——电动机效率，取值0.9～0.95；Ht、Qf、ηt——对应于通风困难时期的工况点的风压、风量和效率。根据计算的电动机功率，可在产品目录上选取合适的电动机。一般当通风机效率不大，可选用异步电动机；若功率较大，如400～500kW以上时，宜选用同步电动机。（依据采矿手册第六卷33.7.5矿井通风设备选择）。