采矿工程专业《矿井通风与安全》课程设计例题和习题(4)

2019-01-07 11:34

表2 风量计算表

风量 采矿工作面 掘进工作面

用风点 凿岩采场(少量柴油设备) 出矿采场(主要为柴油设备)

备用采场

凿岩(少量柴油设备) 出渣(少量柴油设备)

坑内破碎硐室 溜井装卸矿点 炸药库

-120m泵站及变电所

小计 内外漏风系数 总风量

用风点数目,个 3 3 2 2 2 1 4 2 1

单耗,ms 6 12 4 5 9 5 3.5 3.5 4

3需风量,m3s 18 36 8 10 18 5 14 7 4 120 1.25 150

有关硐室

风量合计

3、通风负压计算

空气由于具有粘性,当其沿井巷流动时,就受到井巷对其所呈现的阻力作用.该阻力统称为井巷通风阻力。按照风流边界状况的不同,通常将井巷的通风阻力分为3类:摩擦阻力、局部阻力、正面阻力。全矿通风阻力中,一般摩擦阻力所占的比例较大,局部阻力和正面阻力所占的比例较小。

根据通风系统及风量分配要求,计算一、二期工程(分别为-180m和-300m以上)回风出口的总负压。

巷道通风负压由下式计算:

hi??LPS3qi2 (1)

式中,hi为巷道通风摩擦阻力,即抽出式通风负压,Pa;S为巷道通风断面,m2;α为巷道通风摩擦阻力系数,Ns2/m4;P为巷道通风断面的周边长度,m;L为巷道长度(指通过同一风量的相同断面和支护类型相同的巷道长度),m;qi为巷道的通过风量,m3/s。

按照公式(1)计算出各巷道的负压(表3),在需风网中选出负压最大的分支风路,将其加上进风网和回风网的阻力即为矿井通风摩擦阻力,再加上通风

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局部阻力和正面阻力后即为矿井通风总阻力。局部阻力和正面阻力累加值按通风摩擦阻力的24%选取。最终计算得下告铁矿一期矿井总负压为1800Pa,二期矿井总负压为2200Pa。

因进风段的部分风量会从斜坡道进入,按上述计算得出的矿井负压偏大。设计时考虑到今后生产留有余地.所以忽略了对此部分的计算。 4、通风设备

下告铁矿通风网路不长,且采矿工艺能使用贯穿风流通风,在回风段调节阻力和风量,既可满足生产通风要求又可充分保障行人和运输畅通。矿区采用单翼对角和地表单一主扇集中抽出式通风方式。该方式能适应本矿开采范围内矿体走向不长、采区需风段大断面并联巷道较多和风阻相对较小等特点。

表3 井巷通风阻力计算表

期号 井巷名称 副井??净?5.8m? 支护型式 砼 锚喷网 锚喷网 部分锚喷 锚喷网 部分喷支 砼 砼 锚喷网 锚喷网 部分锚喷 锚喷网 部分喷支 砼

一期

二期

副井车场及石门 进风联络井 -180m中段巷道 回风联络井 回风石门 风井??净?4.5m?

合计 副井

副井车场及石门 进风联络井 -300m中段巷道 回风联络井 回风石门 风井 合计 NSm 0.025 0.01 0.03 0.013 0.03 0.013 0.025

24阻力系数井巷长度m 360 390 60 600 60 190 325

井巷周长m 18.2 16.6 12.6 14.1 9.6 14.2 14.1

断面m2 风量3ms 负压Pa 风速ms 26.4 17 12.6 14.1 9.6 12.5 15.9 26.4 17 12.6 14.1 9.6 12.5 15.9

150 100 75 60 75 100 150 150 100 75 60 75 100 150

200 132 64 130 110 180 641 1457 267 132 64 130 110 180 878 1761

7.1 5.9 6 4.1 7.8 8 9.4 7.1 5.9 6 4.1 7.8 8 9.4

0.025 0.01 0.03 0.013 0.03 0.013 0.025 480 390 60 600 60 190 445 18.2 16.6 12.6 14.1 9.6 14.2 14.1

(1)扇风机风量

Qj=KQ=1.1×150=165m3s

式中,K为通风装置漏风系数,取1.1。

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(2)计算负压

一期:Hj1=H+Δh+hc=2100Pa 二期:Hj1=H+Δh+hc=2500Pa

式中,Hj为风机的计算风压,Pa;H为矿井通风阻力,一期1800Pa,二期2200Pa;

Δh为通风装置阻力,取100Pa;hc为消声装置阻力,取200Pa。

扇风机的工作风阻由下式计算:

R1?Hj1Q2j1?210027225?0.077k?R2?Hj2Q?250027225?0.092k?2j2

式中,R1为矿井一期工作风阻;R2为矿井二期工作风阻。

为使扇风机安全、经济地运转,它在整个服务期内的工况点必须在合理的范围之内。从经济的角度出发,扇风机的运转效率不应低于60%;从安全方面考虑,其工况点必须位于驼峰点的右侧、单调下降的直线段上。

根据计算,选用FBCDZ-8-№28B风机1台。风机的性能曲线见图2。图中所示风阻曲线1为一期风机的风阻曲线:风阻曲线2为二期风机的风阻曲线。

图2 FBCDZ-8-№28B风机性能及风阻曲线

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由图2可得,一、二期风机的一级叶片安装角均在40°~46°之间,二级叶片安装角均在35°~38°之间,风机的轴功率,即扇风机的输入功率约为830 kW。通过调整叶片安装角,一期风机效率可达66%;二期风机的效率可达80%。FBCDZ-8-№28B风机工况符合风机运行安全、经济的条件。

一期电动机的选择:

QfHN?K1000???trm?150?2100?1.2?584kW1000?0.66?0.98

式中,H为一期通风最大阻力;Qf为一期通风阻力最大时期风机的实际工作风量;

η为扇风机的全压工作效率;ηtr为传动效率,联轴器传动取0.98;Km为电机容量备用系数,取1.2。

由于电动机功率比较大,一期拟选用同步电动机,其功率为584kW。在低负荷运转时,可以利用它来改善矿井变电所母线上的功率因数。

5、通风网路

通风系统布置详见图1。

矿井采用单翼对角抽出式通风。即由副井进入新风,经井底车场和石门,进入阶段运输巷道,再经进风联络井、无轨出矿和无轨凿岩巷道进入各水平作业工作面;清洗工作面后,污风由局扇引入回风平巷和总回风井,并由主扇风机抽出地表。

对-120m以上高分段空场采矿法地段矿房的通风,设计采用阶梯上行式通风网络。其新风按上述途径进入并清洗各水平采掘工作面后,污风则分别经采空区或经回风联络井局部引入上部回风平巷,再由总回风井排出地表。

对-120m以下大直径深孔阶段矿房采矿法地段的通风,设计拟用分层平行式

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进、回风的网络结构。即新风进入并清洗各水平采掘工作面后,污风则直接由局扇引入与本水平无轨进风道大致平行的上盘回风巷道,再经回风联络井进入上部回风平巷和总回风井排出地表。

6、存在问题及建议

考虑作业面分风的需要,并为减少因负压不平衡而产生风量分配不合理,拟在各主要需风岔口和回风联络道中设测风站和活动式调节风门,根据实测差值调节风量。生产中,随采掘面转移应及时密闭空区通道和调整通风系统,以减少漏风,适应作业面转移时的通风需要。

参考资料

《金属矿井通风防尘设计参考资料》编写组.金属矿井通风防尘设计参考资料.北京:冶金工业出版社.1982

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