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通 风 课 程 设 计 说 明 书

目录
1. 矿区概况 1
1.1 矿区地形地质 1
1.2 矿区气候 1
1.3 矿区采矿方法与开拓方式 1
2. 矿井通风系统及通风方式 1
2.1 通风系统及通风方式的确定 1
2.2 进风井和回风井的布置方式及坐标位置 2
2.3 主扇的工作方式及安装地点 3
3. 全矿总风量计算 3
3.1 全矿总风量计算 3
3.2 风量分配 6
3.3 风速校验 6
3.4 通风制度 6
4. 全矿总风压计算 6
4.1 通风阻力计算 6
4.2 矿井自然风压 7
4.3 全矿总负压 7
5. 选择通风设备 7
5.1 矿井通风设备计算 7
5.2 矿井通风设备的选型 8
5.3 安全与防尘 9
6. 参考文献 10

1. 矿区概况
1.1 矿区地形地质
三屯营镇明珠铁矿位于华北地台燕山台褶带马兰峪复背斜中段。太古界变质基底构成背斜轴部，中上元古界沉积盖层构成背斜南北两翼。燕山期岩浆活动沿北东向构造带形成一系列规模不等的侵入体。
1.2 矿区气候
矿区位于燕山南麓低山丘陵区，地势总的趋势东高西低。
本区属半干旱大陆季风性气候，冬季干燥，春季干旱少雨，雨量主要集中在7、8、9月份，全年平均降水量790mm，年最大降雨量1190.4mm，日最大降雨量343.1mm，年平均气温10.1ºC，霜冻期为每年的11月至翌年的3月。
1.3 矿区采矿方法与开拓方式
采矿方法：根据矿体赋存条件、矿区地表地形条件及开采范围内矿体的赋存状况，确定明珠铁矿为竖井开拓系统。开拓系统由主井和风井组成。
开拓方式：根据矿体的开采技术条件，以及矿体的规模、形状及产状，设计选用浅孔留矿采矿法，该采矿法采切工作量小，生产管理简单。
矿山产量：矿山设计年产量5万t，设计服务年限为12.67年。
2. 矿井通风系统及通风方式
2.1 通风系统及通风方式的确定
该矿山为小型矿山，设计年产量为5万t/a，生产服务年限为12.67a。矿区内矿体裸露长度约为500m，平均厚度5m，分布较为集中，且矿山规模和储量较小，故采用统一通风系统。
矿井通风方式有抽出式，压入式和混合式三种。其适用条件详见文献[1]。本设计选用抽出式通风。
（1）抽出式通风线路风阻小，系统较简单，且容易将有些地点的有害气体排除到井外。
（2）适用于矿体埋藏较深或回采后采空区易于密闭及覆盖岩层厚，透气性不强的崩落法矿井。
（3）排烟速度快，且风流主要是在回风段进行调节，不妨碍行人运输，便于维护管理。
综上所述：本设计统一通风系统和抽出式通风。
2.2 进风井和回风井的布置方式及坐标位置
常见的布置方式有中央式、对角式和中央对角混合式，以下将这三种形式分析比较：（详见文献[2]）
1）中央式
矿体走向不长，埋藏较深，矿床两端未探清或地形不便于设置风井和主扇的中央式开拓的中小型矿井
2）对角式
对角式通风分为单翼对角式和双翼对角式。
单翼对角式通风系统适用于矿体走向不长，埋藏较浅，用端部开拓回采的阶段不多的中小型矿井。
双翼对角式通风系统适用于矿体埋藏较深，走向较长，采用中央式开拓，同时回采的阶段多，需风量较大的大、中型矿山。
3）中央对角混合式
这种通风方式是几种通风方式混合组成的，通常适于地形复杂，温度高等条件下的矿井，系统较复杂，管理较困难。
本设计矿井为小型矿井，井田走向不太长，本文选用中央并列式。具体布置如图1所示：
图1 通风系统示意图
中央式通风进回风井分别位于矿体走向中央。
主井坐标位置： X＝；Y＝；Z＝285；
风井坐标位置： X＝4457461；Y＝39604578；Z＝288。
2.3 主扇的工作方式及安装地点
主扇工作方式选用抽出式通风。
主扇安装地点可以分为地面和井下两种，一般情况下，主扇都安装在地面，所以本设计中主扇安装地点选在地面。
3. 全矿总风量计算
3.1 全矿总风量计算
1) 回采工作面风量
回采工作面风量由采掘工作面风量（参考文献[7]公式9-3）和铲运机用风量两部分组成，即:

（1）采掘工作面风量的计算
a.按爆破炮排烟计算

式中:
——采场通风空间体积，，；
——一次爆破的炸药量，，根据爆破作业图计算；
——通风时间，，一般取1200~2400，这里取2000；
——全巷道空间体积，包括及下风侧排风井巷，。

b.按照排出粉尘计算风量

根据（1）和（2）的计算结果取其中的较大者，即：

（2）铲运机用风量的计算

式中:
—— 铲运机运输所需的风量，
——坑内铲运机运输时间利用系数，；
——铲运机功率，KW；；
——同时作业的铲运机台数，取=1；
——单位功率风量指标, ，取。
代入数据有：

故铲运机用风量
综上所述：

2) 按备采工作面风量计算
该矿井备采工作面可简单密封，故备采工作面风量取回采工作面风量的二分之一（参考《采矿设计手册》矿床开采卷第1590页），即:
。
3) 掘进工作面风量
矿井总体设计对掘进工作面的数量和分布，一般根据采掘比大致确定。掘进工作面的风量可按表1（参考文献[3]）选取。根据表1，本文巷道掘进断面, 可取：。

表1 掘进工作面风量表
序号
掘进断面m2
掘进工作面需风量m3/s
备注
1
<5.0
1.0 ~1.5
选用时，应该使得巷道平均风速0.25m/s
2
5.0 ~9.0
1.5~2.5
3
>9.0
2.5~3.5
4) 硐室需风量计算
本矿井下设水泵房硐室，但无炸药库等硐室，由于水泵房等硐室的回风可重新使用所以不计入矿井总风量中，故取需风量：

5) 计算全矿总风量（参考）

式中：
——矿井总风量，m3/s；
——回采工作面所需风量，m3/s；
——备用回采工作面所需风量，m3/s；
——掘进工作面所需风量，m3/s；
——要求独立风流通风的硐室所需风量，m3/s；
——矿井风量备用系数。
风量备用系数是考虑到矿井有难以避免的漏风，同时也包含风量调整不及时和生产不均衡等因素而设立的大于1的系数；如果地表没有崩落=1.25～1.40一般矿井K=1.3～1.45，地表有崩落区=1.35～1.5。这里取

3.2 风量分配
根据以上计算所得的风量以及通风系统中的漏风，对需风网按用风点的需风量强制分风，对进回风井的风量进行自然分风，要尽可能避免工作面的串连，其风速以及有风流通过巷道中的风速，必须满足安全规程的要求。
3.3 风速校验
根据各巷道及采场工作面、掘进工作面的断面供风量及允许风速，经计算均符合风速要求。经过校验可知，所有风速满足规程要求。
3.4 通风制度
采用连续不间断的通风制度，各独头巷掘进或矿块天井掘进时，采用局扇压入式通风方式。
4. 全矿总风压计算
4.1 通风阻力计算
查文献[5]，根据公式

式中：
——井巷通风摩擦阻力，；
——巷道的摩擦风阻，；
——巷道的通风断面，（竖井包括井筒结构件、梯子间在内）；
——巷道通风断面的周边长度，；
——巷道长度，（指通过同一风量的相同断面的巷道长度），；
——巷道的通过风量，;
——巷道的通风摩擦阻力系数，。
各阶段摩擦阻力系数及阻力计算见表2。

表2 通风阻力计算表
区段
巷道名称
支护
形式
阻力
系数
a
周长
P(m)
断面
S(m2)
长度
L(m)
风量
Q(m3/s)
负压
h(Pa)
风速v(m/s)
1
主井
砼
0.035
12.56
12.56
120.00
14.72
5.77
1.17
2
车场双轨巷
砼
0.006
12.60
10.86
42.13
14.72
0.54
1.36
3
石门
砼
0.006
9.66
6.35
60.54
14.72
2.97
2.32
4
矿体沿脉巷
砼
0.006
9.66
6.35
179.70
14.72
8.81
2.32
5
进风天井
无
0.055
6.60
2.70
19.00
2.80
2.75

1.04
6
采场
光爆
0.036
14.90
10.64
34.00
2.80
0.12
4.01
7
回风天井
无
0.055
6.60
2.70
12.00
2.80
1.74
1.04
8
回风巷
砼
0.006
9.66
6.35
159.88
14.72
7.84
2.32
9
回风石门
砼
0.006
9.66
6.35
45.40
14.72
2.23
2.32
10
回风井
砼
0.032
7.85
4.90
85.00
14.72
39.32
3.00
hf
摩擦阻力

72.09

4.2 矿井自然风压
由于主井与风井位置标高、环境温度相差不大，故忽略自然风压，即取。
4.3 全矿总负压
矿井总负压尾矿井通风摩擦阻力加上通风局部阻力，局部阻力一般为矿井通风摩擦总阻力的10～20％，本次设计取20％，所以局部阻力为。
所以，矿井总阻力（总负压）：

5. 选择通风设备
5.1 矿井通风设备计算
（1）风机的计算风量
查《采矿设计手册》（矿山机械卷），根据公式

式中：
——风机计算风量，；
——通风装置的漏风系数，取
——矿井所需风量，。
故有：
（2）风机的计算风压
根据文献[6],可知：风机的计算风压：

式中：
——风机的计算风压；
——矿井通风阻力；
——通风装置阻力，取150Pa；
——自然风压，忽略不计；
hv——出口动压损失，取100Pa；
故有：
综合以上计算结果，故得到数据如表3所示：
表3 扇风机数据统计
扇风机风压Hf/Pa
366.50
扇风机风量Qf/(m3/s)
16.93
5.2 矿井通风设备的选型
（1）风机初选
根据，查文献[8]，可选用的风机如表4所示，并统计它们的效率：
表4 风机效率统计
风机型号
效率
K40-4-10
85%
K40-6-12
87%
K40-8-14
66%
K40-8-15
65%
K45-6-11
84%

（2）风机校核：

式中:
——通过扩散器的风量，
——直径，

式中:
——空气密度，取
——风速，
代入数据计算求得
经比较可知实际求得的出口动压121.2Pa与原先设计的出口动压100Pa，相差不大，而该款扇风机K40-6-12的效率也是最高的，故最终选择K40-6-12作为本设计的主扇。
在风井井口安装两台扇风机，一台使用，一台备用。

（3）电动机选择
根据文献[8], 选择的电动机型号为Y180L-6，其额定功率为15KW。
5.3 安全与防尘
矿山安全技术应根据《金属非金属地下矿山安全规程》的要求和该矿实际情况地下开采工程布置具体条件建立一整套通风防尘系统，确保矿山安全生产。
为了保护职工的身体健康，防止职业病的发生，作业时应严格按照安全规定执行，凿岩必须使用湿式凿岩，严禁干打眼，爆破后除有足够的时间通风外，还要采用喷雾洒水进行除尘，装卸矿点也要采取喷雾洒水的方式进行除尘。
为了保证通风及行人安全，矿山设两个安全出口，即主井、回风井内均设梯子间。采场天井也设人行梯子，而且保证每个采场均有两个以上安全出口，井下避灾线路要照明良好，路标明确，畅通无阻。

6. 参考文献
[1]张富民．《采矿设计手册》（矿山机械卷）．中国建筑工业出版社，1988.8.P1568
[2]张富民．《采矿设计手册》（矿山机械卷）．中国建筑工业出版社，1988.8.P1566
[3]张富民．《采矿设计手册》（矿山机械卷）．中国建筑工业出版社，1988.8.P1590
[4]《采矿手册》第6卷，《采矿手册》编辑委员会编，冶金工业出版社，1991.12. P123
[5]张富民．《采矿设计手册》（矿山机械卷）．中国建筑工业出版社，1988.8.P1594
[6]支学艺.《矿井通风与防尘》.化学工业出版社，2009.3.P152
[7]支学艺.《矿井通风与防尘》.化学工业出版社，2009.3.P145
[8]淄博风机厂有相似，《K系列矿用风机说明书》

附录：cad图纸