寿王坟铜矿通风系统优化报告.doc

承德铜兴矿业有限责任公司 深部水平通风系统优化 研究报告 首都经济贸易大学 二OO八年十一月 承德铜兴矿业有限责任公司 深部延深通风系统优化 研究报告 课题负责人 吕淑然 课题参加人 吕淑然、谢中朋、 陶铁军、刘璐、罗茜 报告编写人员 谢中朋 报 告 审 核 吕淑然 首 都 经 济 贸 易 大 学 二OO八年十一月 目 录 1 问题提出4 2 矿井通风系统阻力测定与分析4 3 矿井主要通风机装置性能测试与分析5 4 通风系统优化方案的拟定5 4.1 通风系统优化方案的拟定及优化原则5 4.1.1 矿井通风设计通风系统改造 的基本要求5 4.1.2 矿井通风系统的要求5 4.1.3 优化设计改造的原则6 4.2 通风系统优化方案拟定的时间区间6 5 矿井通风系统设计与管理决策支持系统7 5.1 系统的基本任务7 5.2 矿井通风系统运行状态模拟7 5.3 通风现状的计算机仿真网络解算11 6 通风系统优化方案风网解算16 6.1 风网解算条件16 此部分要修改错误未定义书签。 6.2风网解算结果17 6.2.1 方案Ⅰ解算结果及分析17 6.2.2 方案Ⅱ解算结果及分析25 6.2.3 方案Ⅲ解算结果及分析31 7 通风系统最优方案的确定38 7.1 矿井通风系统方案的评判指标38 7.2 矿井通风系统方案的优化方法38 7.3 铜兴矿业有限责任公司远景通风系统最优方案的确定40 8 结论与建议42 前 言 铜兴矿业有限责任公司是承德市国有资产监督管理委员会主力矿井之一，矿井开拓方式采用竖井多水平分区式开拓，目前主要生产水平为下七、下八、下九，并正在进行下十、下十一水平的开拓延深准备工作。矿井通风为中央进风侧翼抽出式通风方式，即7线、27线和坑口进风，小北沟风井回风。根据矿井现有储量、矿石赋存状况和生产接续安排，为了保证矿井目前下八、下九水平与深部下十、下十一水平的正常接替，铜兴矿业有限责任公司提出，必须加快进行深部区域水平延深的方案设计和矿井通风优化工作，这也是关系安全生产亟待解决的重要问题。 2008年5月10日，由首都经济贸易大学与铜兴矿业有限责任公司相关人员组成联合测定小组，首先对该矿小北沟风井所安装的1台K544№.15轴流式通风机装置的性能进行了多种运转速度下的技术测定。2008年5月11日又对铜兴矿业有限责任公司通风系统阻力的分布状况、通风功耗情况以及巷道风量分配、网络各分支风阻等技术参数进行了测算。在此基础上，结合铜兴矿业有限责任公司近年来的矿井开拓开采布置和生产接续部署，进行了深部区域水平延深的通风系统多种优化方案下的计算机网络解算与分析，进而提出了目前和今后几年内矿井通风系统优化调整与设计方案，同时对深部区域水平下十、下十一 的远景通风系统进行科学地预测分析、优化与设计。 本研究工作，始终得到承德铜兴矿业有限责任公司及首都经济贸易大学各级领导、专家及工程技术人员的大力支持和协助，在此一并深致谢意 11 首都经济贸易大学 深部水平通风系统优化 1 问题提出 目前，承德铜兴矿业有限责任公司矿井主要由7线、27线及坑口进风，小北沟风井回风，风机型号为K544№.15轴流式通风机，适配电机额定功率为90kw, 当前风机运行工况2008年5月为工作转速1480.0rpm，风机机身负压约614 Pa、风机风量约1440.0 m3/min左右。 矿井开拓方式采用竖井多水平分区式开拓，目前主要生产水平为下七、下八、下九，并正在进行下十、下十一水平的开拓延深准备工作。 由于受到客观条件限制，铜兴矿业有限责任公司矿井生产近年来，一直在下九以上水平各个中段开采边缘矿、采空区的残矿，随着开采时间的推移，边缘矿、残矿越来越少，大部分区域近乎枯竭。为了保持矿井的现有生产能力，必须尽快开拓深部区域新的接替采区，延深工作已势在必行。 矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，其设计合理与否对矿井的安全生产及经济效益具有长期而重要的影响。矿井通风设计是整个矿井设计的主要内容之一，是反映矿井设计质量和水平的主要因素。因此，针对铜兴矿业有限责任公司深部区域水平延深的通风系统方案问题，必须做到周密考虑，精心设计，力求实现预期优化效果。 2 矿井通风系统阻力测定与分析 对矿井通风系统进行分析论证和优化改造，必须首先掌握矿井通风阻力的分布状况，通风网络各分支巷道的风量、风阻等参数情况，这就要求对矿井通风系统进行全面的阻力测定工作。为此，铜兴矿业有限责任公司深部水平通风系统优化研究课题组于2008年5月11日对铜兴矿业有限责任公司通风系统进行了一次全矿井的通风阻力测定。从中获取了大量可靠、翔实的测量数据，深刻了解到矿井通风系统的现状阻力分布状况、通风功耗情况和风机运行工况等，为本次的通风系统分析与优化奠定了良好的技术基础。其详细资料参见附录（另装成册）。 3 矿井主要通风机装置性能测试与分析 矿井主要通风机是矿山生产中主要固定设备之一，它担负着向井下输送新鲜空气，排除有害有毒气体，创造良好生产环境，确保矿井安全生产的重任。为了保障矿井主要通风机长期稳定合理的运转，必须对其定期的进行性能测定工作，这也是金属非金属矿山安全规程对矿井通风系统的要求。对矿井通风系统进行合理的分析与优化，也必须首先掌握矿井主要通风机的运转状态及其不同转速、风叶或前导安装角度下的性能情况。为此，铜兴矿业有限责任公司深部水平通风系统优化研究课题组，于2008年5月10日上旬对铜兴矿业有限责任公司小北沟风井所安装的K544№.15轴流式主要通风机装置的性能进行了多种运转速度下的技术测试。有关测试方法、测试结果及其分析参见承德铜兴矿业优先责任公司矿井通风系统阻力测定与分析总结报告。 4 通风系统优化方案的拟定 4.1 通风系统优化方案的拟定及优化原则 4.1.1 矿井通风设计通风系统改造 的基本要求 1 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证矿井生产和创造良好的劳动条件； 2 通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力指井下一旦发生灾害事故后，所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复正常生产； 3 发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出； 4 有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施； 5 通风系统的基建投资少、或改造工程量小、投资少，运行费用低，综合经济效益好。 4.1.2 矿井通风系统的要求 1 任一矿井必须是完整独立的通风系统； 2 矿井通风系统的总阻力，一般不应超过2940 Pa； 3 进风井口按全年风向频率，应布置在不受粉尘、粉尘、有害和高温气体侵入的地方； 4 箕斗提升或装有胶带输送机的井筒一般不应兼任进风井使用；如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全要求； 5 多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。当通风机之间的风压相差较大时，应减小共用风路的风压，使其不超过任何一台通风机风压的30； 6 每一生产水平和每一采场，都必须布置回风巷，实行分区通风； 7 井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。 4.1.3 优化设计改造的原则 1 通风系统尽可能简单，稳定可靠，可调性强 ①通风网络简单； ②调节设施布设位置合理，尽量减少风门和调节风窗数量； ③便于采场局部反风系统的建立； ④各用风地点的风量质优量足。 2 通风系统有利于灾害的防治 ①有利于采场炮烟的稀释； ③有利于矿井的降温降湿； ④有利于粉尘的防治，不能造成二次扬尘。 3 通风费用经济 ①充分利用现存的井巷； ②新掘巷道采用最优断面。 4 优化设计改造方案技术可行 ①通风能力与矿井生产能力相适应； ②符合金属非金属矿山安全规程对矿井通风方面的要求。 4.2 通风系统优化方案拟定的时间区间 由于受到客观条件限制，铜兴矿业有限责任公司近年来的矿井生产主要集中在下七、下八、下九等三个水平。随着该区域矿石可采储量的逐渐减少，矿井生产将逐渐向深部区域转移。根据铜兴矿业有限责任公司深部区域水平延深设计和铜兴矿业有限责任公司开拓开采计划和生产接替安排，下十、下十一将相继投产出矿，即时需风量则更大，而通风流程长、通风阻力将会大大增高。为了解决这一问题，拟定三个优选方案，通过优化计算从中优选。 （1） 方案Ⅰ。通过对下九以上各水平增加通风设施，系统改造回风系统。通过解算验算小北沟风井风机能够为下十、下十一水平提供可能的风量，矿井生产用风拟全部由小北沟风井风机提供。 （2） 方案Ⅱ。小北沟风机与下七机站风机联合运转为下十、下十一水平供风，即采用2级串联式为深部开采供风。 （3） 方案Ⅲ。在小北沟风机为下十、下十一供风的同时，在下十、下十一两水平分别安装一台局扇，为下十、下十一提供多大风量，而下七风机停开。 以上通风方案的设计是建立在假设下八水平以上采场已基本停止采矿活动基本无采掘用风地点，主要针对未来主要开采水平下十、下十一的远景通风系统状况进行预测与分析。 5 矿井通风系统设计与管理决策支持系统 5.1 系统的基本任务 矿井通风系统设计与管理决策支持系统属于决策型专家系统的范畴，其任务不仅包括新矿井和生产矿井改扩建以及延深 通风系统设计，而且还包括生产矿井通风管理的决策。 1 矿井开采自然条件的预测 由于矿井通风系统具有动态性，因此，系统在执行任务之前，首先要能根据矿井勘探和投产后掌握核实的有关地质、地温等方面第一手资料，对新采场或新矿井的粉尘、气温、炮烟等做出具有一定可靠性的预测和判断。 2 矿井通风状态模拟与预测 由于矿井通风系统的动态性，因此不仅需要对矿井开采自然条件做出预测，而且还要进行通风状态的模拟和预测。 3 新矿井和生产矿井改扩建与延深通风系统设计 在掌握了矿井开采自然条件和通风模拟的基础上，拟定多种可行的初步方案，利用多目标决策分析方法对各个方案进行评价，从中选取最优或最合理的方案。 4 生产矿井日常通风管理决策 利用计算机存储的通风管理信息如矿井通风、炮烟、粉尘等，并根据管理的需要查询各项技术数据，利用回归分析和灰色预测方法对主要安全因素进行必要的预测。另外一项重要而又经常做的工作则是，当通风系统发生变化时，要对通风状态做出足够准确的模拟，从而提出正确、有效的技术措施，及时调整通风系统，使其达到最优控制风流的目的。 5.2 矿井通风系统运行状态模拟 根据通风系统运行状态模拟的方法通风网络解算算法，采用Visual C编制了通风网络解算软件，其中包括分支风阻排序、统计使用的节点号、节点数和最大节点号、选择独立回路、迭代计算、分支类型识别等功能函数。通风网络解算模块框图见图1，矿井通风工程技术决策支持系统界面见图2，矿井通风工程技术决策支持系统运行界面见图3。通风网络解算具体执行说明如下 1 输入有关参数分支的始末节点、风阻、风机风压和固定风量等参数。 2 各分支风阻按降序排列风网各分支参数的输入先后次序是任意的，程序执行时按其风阻大小以降序排列。 3 确定余树弦余树弦是作为选择回路的基底分支，除固定风量分支和风机分支作为当然的余树弦外，还要从一般分支中选择风阻较大者作为余树弦，使余树弦的总数达到n－m1个。这类分支为回路的非公共分支，每个回路只有一个，并且其风阻值在回路的各分支中最大。选余树弦的方法是在网络中形成最小树，而未包含在最小生成树中的分支即为余树弦。 程序中采用“避圈法”寻找最小树。从最小风阻分支开始，按风阻由大到小逐个取出各分支添加到原图位置上，检查该分支，如果与前面添加的分支构成回路，则将其从图中移出，成为余树弦；否则将此填入树中，成为树枝。如此继续下去，直到找出m－1条分支所构成无回路的连通图为止，此图即为所要求的一棵最小树。同时也找出了n－m1个余树弦。 4 选回路选回路是以余树弦为基础，从一般分支中风阻最大的分支开始，逐一查找可与余树弦出风节点相联的分支，反复操作直至构成回路为止。程序中规定余树弦的方向为回路的方向，回路中与余树弦方向一致的分支为正向分支，否则为反向分支，并逐一记录。程序中只选择一般分支与当前余树弦相联，从而保证一个回路只含一个余树弦。 5 风量赋初值在迭代计算之前应将风网的余树弦赋于风量初值，然后根据风量平衡方程对每一回路中的各分支赋风量初值，作为迭代计算的开始。程序规定固定风量分支以固定风量值为初值，风机分支以该风机所担负的供风量为初值；其它余树弦以估计值为初值。 6 迭代计算迭代计算即在风网各分支风阻和风机性能曲线已知情况下，对风网中的每个回路的余树弦风量进行迭代修正计算。为保证各用风地点的固定风量值不变，程序规定有固定风量的回路不参与迭代计算。由于这类回路中除固定风量分支外其余分支也存在于其它回路中，因而实际上都参与了迭代计算。迭代计算以回路为单位，直到所有回路的风量修正值都达到预定精度为止。如在给定的最大迭代次数内未达预定精度，为了加速迭代收敛，程序可将各分支的rq值赋给r，然后返回，重新排序确定余树弦并重选回路，再作迭代计算。 7 计算各分支阻力并打印计算结果按已算出的风量和输入的风阻值计算各风道的阻力，并按风量和风道断面计算风速，最后以表格形式打印分支号、始末节点号、风阻、风量、阻力、断面和风速。 8 计算固定风量分支的阻力值由于固定风量分支不参与迭代计算，固定风量分支的阻力按回路风压平衡式计算，然后用阻力定律算出固定风量分支的风阻值。该风阻值是保证固定风量值不变所必须具有的风阻值。当该值小于实际的风阻值时，需进行减阻调节，反之需进行增阻调节。当为增阻进行调节时，可计算调节风阻值和调节风窗面积。 9 处理风机参数根据风机曲线拟合系数和风机风量计算风机风压，然后打印风机风量、风压。如果风机工况点落在合理工作范围之外，则打印超限警告，必要时可改变风机转速或更换风机，重新进行通风网络调节计算。 该软件能够满足新矿井通风系统设计、生产矿井通风系统改造和日常通风管理工作的需要。此外还具有以下几个特点。 1 网络节点号任意编写，不要求连续； 2 网络分支号可任意编写，并具有重新生成连续编号功能； 3 网络分支和节点输入顺序任意，通过选择分支类别，定义风机分支、预选风机分支、定流分支、大气连通分支等，可完成风网模拟不同功能的需要，如现行通风系统运行状态模拟、通风设计、风网调节和通风机工况点调节等； 4 网络分支风阻值区分为巷道风阻和调节设施风阻两部分，并将当前风网调节计算的结果包括风机调节立即回写，从而满足风网实时连续调节计算和通风设计需要； 5 通风网络解算结果输出具有分类输出功能，以便快速查询； 6 为了保证风网解算的正确性，可进行输入数据有效性检验。 图1 通风网络解算模块框图 图2 矿井通风工程技术决策支持系统界面 图3 矿井通风工程技术决策支持系统运行界面 5.3 通风现状的计算机仿真网络解算 为了模拟分析矿井通风系统优化改造后的矿井供风情况、通风阻力大小和风机运行工况，在矿井通风系统阻力测定和各通风巷道风量测定基础上，依据目前矿井通风系统现状，绘制了铜兴矿业有限责任公司通风系统示意图和通风系统网络图，再由各风路的风量和风压值，计算出各风路的风阻值，并将实测的风机性能曲线输入，对当前通风网路进行了计算机仿真网络解算。其详细结果参见表51～53所示。 由解算结果可以看出，实测的各风路风量和风压值、风机实时运行工况风量24.0 m3/s、风压604.3 Pa、静压614.0 Pa、矿井通风阻力613.8 Pa、矿井自然风压16.3 Pa与计算机仿真网络解算的结果基本吻合。从而表明，各分支测算的风阻值以及网络图可靠正确，可以作为模拟分析通风系统优化方案的依据。 值得说明的是，新增井巷还未施工，其设计风阻值，按实测同类井巷的百米风阻值推算而得。 表51 铜兴矿业有限责任公司风机运行工况仿真结果表 分支号 风机名称 风硐断面积 m2 风硐风速 m/s 工作风阻 Kg/m7 等积孔 m2 体积流量 m3/s 质量流量 Kg/s 风机风压 Pa 自然风压 Pa 52 小北沟风机 5.0 5.64 0.803079 1.328 28.2 33.1 617.7 20.9 表52 铜兴矿业有限责任公司调节分支仿真结果表 分支号 始点 末点 风道名称 断面积 m2 长度 m 标态风阻 Kg/m7 阻力 Pa 体积流量 m3/s 质量流量 Kg/s 风速 m/s 调节风 压Pa 52 40 41 小北沟风机 5 200 0.000977 0.78 28.2 33.07578 5.64 -617.7 表53 铜兴矿业有限责任公司网解仿真基本结果表 分支号 始点 末点 风道名称 断面积 m2 长度 m 标态风阻 Kg/m7 阻力 Pa 体积流量 m3/s 质量流量 Kg/s 风速 m/s 调节风压 Pa 调节风阻 Kg/m7 调节面积 m2 1 0 21 10.50 595.00 0.795724 133.97 12.98 14.97 1.24 0.00 0.00 0.00 2 21 1 9.70 1218.00 1.450546 167.56 10.75 12.34 1.11 0.00 0.00 0.00 3 1 2 9.90 35.00 0.016055 1.41 9.36 10.67 0.95 0.00 0.00 0.00 4 2 3 10.70 301.20 0.075851 19.50 16.03 18.93 1.50 0.00 0.00 0.00 5 3 4 10.70 190.00 0.170634 41.07 15.51 18.93 1.45 0.00 0.00 0.00 6 4 5 9.70 268.00 0.315244 76.64 15.59 18.93 1.61 0.00 0.00 0.00 7 5 6 10.30 144.00 0.063237 15.55 15.68 18.93 1.52 0.00 0.00 0.00 8 6 8 7.70 490.00 0.255748 45.71 13.37 16.08 1.74 0.00 0.00 0.00 9 8 9 7.30 362.00 0.410589 73.98 13.42 16.08 1.84 0.00 0.00 0.00 10 9 40 5.00 514.00 0.113732 62.50 23.44 27.49 4.69 0.00 0.00 0.00 11 7 6 7.90 142.00 15.552790 1.88 0.35 0.42 0.04 0.00 0.00 0.00 12 7 13 6.50 60.10 0.013973 0.65 6.80 8.15 1.05 0.00 0.00 0.00 13 16 13 6.50 59.80 0.053679 0.00 0.30 0.36 0.05 0.00 0.00 0.00 14 13 12 9.10 318.00 0.062415 0.01 0.41 0.49 0.04 0.00 0.00 0.00 15 12 11 6.00 270.00 0.166448 0.03 0.41 0.49 0.07 0.00 0.00 0.00 16 11 10 6.30 213.00 0.920190 0.15 0.41 0.49 0.06 0.00 0.00 0.00 17 10 9 5.10 59.70 1.719748 122.50 8.44 10.10 1.65 0.00 0.00 0.00 18 6 14 7.40 163.00 0.179194 0.47 1.62 1.95 0.22 0.00 0.00 0.00 19 13 14 15.60 33.00 12.215610 0.62 0.23 0.27 0.01 0.00 0.00 0.00 20 14 15 11.80 59.90 0.039450 0.13 1.85 2.22 0.16 0.00 0.00 0.00 21 16 15 10.00 110.00 1.082868 0.02 0.12 0.14 0.01 0.00 0.00 0.00 22 16 15 10.00 115.00 2.087369 0.02 0.09 0.10 0.01 0.00 0.00 0.00 23 15 38 11.80 60.40 0.039757 0.24 2.43 2.95 0.21 0.00 0.00 0.00 24 16 20 6.90 256.00 0.161064 0.00 0.15 0.18 0.02 0.00 0.00 0.00 25 20 19 5.20 195.00 0.080180 0.00 0.15 0.18 0.03 0.00 0.00 0.00 26 19 18 5.40 267.00 0.368815 0.07 0.45 0.53 0.08 0.00 0.00 0.00 27 17 19 4.80 188.00 20.104500 1.79 0.30 0.36 0.06 0.00 0.00 0.00 28 17 18 4.00 160.00 1.503669 1.85 1.11 1.33 0.28 0.00 0.00 0.00 29 18 10 6.50 60.60 0.426150 1.03 1.56 1.86 0.24 0.00 0.00 0.00 30 38 24 16.30 43.00 0.042685 0.17 2.01 2.45 0.12 0.00 0.00 0.00 31 24 31 6.50 59.70 0.053651 0.07 1.14 1.39 0.18 0.00 0.00 0.00 32 24 25 15.60 61.00 0.063421 0.00 0.20 0.24 0.01 0.00 0.00 0.00 33 24 25 15.60 80.00 2.021147 0.00 0.03 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 34 25 26 8.40 175.00 0.133991 0.00 0.08 0.10 0.01 0.00 0.00 0.00 35 26 27 8.10 73.00 0.055894 0.00 0.08 0.10 0.01 0.00 0.00 0.00 36 27 28 7.80 265.00 0.076482 0.00 0.08 0.10 0.01 0.00 0.00 0.00 37 28 39 7.30 55.00 0.015874 0.00 0.08 0.10 0.01 0.00 0.00 0.00 38 39 29 5.40 90.00 0.127870 0.00 0.08 0.10 0.02 0.00 0.00 0.00 39 29 17 6.50 61.40 1.309753 2.57 1.40 1.69 0.22 0.00 0.00 0.00 40 38 30 11.80 59.30 0.720014 0.12 0.41 0.50 0.03 0.00 0.00 0.00 41 30 31 27.00 40.00 0.073380 0.01 0.41 0.50 0.02 0.00 0.00 0.00 42 31 32 9.80 100.00 0.024343 0.03 1.06 1.29 0.11 0.00 0.00 0.00 43 31 32 9.80 110.00 3.016469 0.03 0.10 0.12 0.01 0.00 0.00 0.00 44 32 33 8.70 130.00 0.020029 0.03 1.16 1.40 0.13 0.00 0.00 0.00 45 33 34 8.10 132.00 0.053843 0.07 1.16 1.40 0.14 0.00 0.00 0.00 46 34 35 7.30 215.00 0.094168 0.10 1.03 1.24 0.14 0.00 0.00 0.00 47 35 36 5.70 50.00 0.041484 0.04 1.03 1.24 0.18 0.00 0.00 0.00 48 36 37 7.60 85.00 1.826378 2.46 1.16 1.40 0.15 0.00 0.00 0.00 49 37 29 6.50 58.90 1.256430 1.70 1.16 1.40 0.18 0.00 0.00 0.00 50 24 16 6.50 60.30 0.154491 0.06 0.64 0.78 0.10 0.00 0.00 0.00 51 1 2 7.10 115.00 0.655104 1.41 1.46 1.67 0.21 0.00 0.00 0.00 52 40 41 风机小北沟 5.00 200.00 0.000977 0.78 28.20 33.08 5.64 -617.71 0.00 0.00 53 41 0 大气联通 10.00 10.00 0.000000 0.00 28.20 33.08 2.82 0.00 0.00 0.00 54 21 40 内部漏风 1.00 10.00 95.933330 498.67 2.28 2.62 2.28 0.00 0.00 0.00 55 0 40 风机漏风 1.00 10.00 95.933330 632.69 2.57 2.96 2.57 0.00 0.00 0.00 56 6 9 内部漏风 1.00 1.00 100.000000 119.63 1.09 1.31 1.09 0.00 0.00 0.00 57 31 15 内部漏风 1.00 1.00 100.000000 16.28 0.40 0.48 0.40 0.00 0.00 0.00 58 34 36 内部漏风 1.00 1.00 11.000000 0.20 0.13 0.16 0.13 0.00 0.00 0.00 59 25 29 内部漏风 1.00 1.00 11.000000 0.24 0.15 0.18 0.15 0.00 0.00 0.00 60 13 10 内部漏风 1.00 1.00 0.000000 0.00 6.46 7.75 6.46 0.00 0.00 0.00 61 0 2 外部漏风 1.00 1.00 10.000000 300.81 5.48 6.58 5.48 0.00 0.00 0.00 62 0 7 外部漏风 1.00 1.00 10.000000 509.97 7.14 8.57 7.14 0.00 0.00 0.00 43 首都经济贸易大学 6 通风系统优化方案风网解算 6.1 风网解算条件 6.1.1 采场风量计算 1）按排炮烟需求计算 采矿主要是用阶段空场采矿法，采场用风计算按下式求得。 （6-1） 式中 Q 采场风量，m3/s； A 一次爆破作业的炸药量，取50kg； V 采空区空间体积，取360 m3； T 通风时间，取2400s； K 风流紊乱扩散系数，取1.1； 计算结果为Q 0.85 m3/s，取Q 1 m3/s。 2）按排尘风量计算 一般最低排尘风速为0.15 m/s，则不同断面排尘风量计算见下表61。 表61 采场排尘风量计算取值表 序号 作业工序 断面积（m2） 最低排尘 风速m/s 最低排尘 风量m3/s 设计排尘风量 m3/s 1 回采工作 9 0.15 1.35 1.5 2 掘进工作 6 0.15 0.9 1.5 3 采准凿岩 9 0.15 1.35 1.5 3 按主要采矿设备计算 表62 按主要采矿设备计算取值表 序号 作业工序 断面积 （m2） 使用设备 设计排尘风量 取值m3/s 1 掘进工作 6 YTP26凿岩机 2．00 2 采准凿岩 9 YA-100高气压潜孔钻机 3．00 3 电耙出矿 9 电耙 3．00 4 硐室需风量计算 井下硐室有盲竖井卷扬机硐室等，需风量取3.0 m3/s。 5）采场需风量的确定 本次设计采场、采准凿岩按按主要采矿设备需风量计算，掘进工作面需风量按最大的排尘风量计算，加上硐室需风量，矿井需风量计算结果见表63。 6.1.2 矿井总风量计算 矿井的总的需风量应为各采场需要的最大风量与需要独立通风的硐室的风量之和，还考虑矿井漏风、生产不均衡以及风量调节不及时等因素，给予一定的备用风量。 Qtk∑Qs∑Qs1∑Qd∑Qr （6-2） 式中 Qt总风量，m3/s； Qs采场所需风量，m3/s； Qs1备用采场所需风量m3/s； Qd掘进工作面所需风量，m3/s； Qr要求独立风流的硐室所需风量，m3/s； K矿井风量备用系数。 计算参数的选取K1.32，主要考虑到有难以避免的漏风，同时也包含了风量调整不及时和生产不均衡等因素。 表63 按主要设备、排尘风量及硐室需风量计算矿井总风量 序 号 作业工序 设备或硐 室名称 设备型号 断面 m2 工作 台数 台 同时 工作 系数 选取 风量 m3/s 总需 风量 m3/s 1 回采工作 电耙硐室 9 2 1 4.00 8.00 2 掘进工作 凿岩机 YTP26 6 5 1 2.50 12.50 3 采准凿岩 凿岩机 YA-100高气压潜孔钻机 9 3 1 4.00 12.00 4 硐 室 卷扬硐室等 1 1 3.00 3.00 35.5 合计矿井总需风量∑Qi 29.00 m3/s;综合漏风系数K1.30 ;矿井总风量QK∑Qi36.8m3/s 6.2风网解算结果 6.2.1 方案Ⅰ解算结果及分析 风机运行工况风量30.0 m3/s、风压1575.3 Pa；矿井自然风压30.2 Pa、总回风量28.5 m3/s、外部漏风量1.5 m3/s；下十水平风量为4.23 m3/s，下十一水平风量为1.58m3/s模拟网络解算详细结果参见表63 方案Ⅰ网络解算结果表。 在减少漏风详见表62调节分支解算结果表、提高有效风量等条件情况下，矿井供风最大能为下十水平提供4.23 m3/s、下十一水平1.58m3/s的风量。 调节设施布置位置参见附录 方案Ⅰ承德铜兴矿业有限公司通风系统网络图 方案Ⅰ铜兴公司坑口井下东部通风系统图纵投影 方案Ⅰ承德铜兴矿业有限公司零米东西巷道运输干线通风系统示意图 方案Ⅰ承德铜兴矿业有限公司下五～下九通风系统示意图 表61 方案Ⅰ风机运行工况解算结果表 分支号 风机名称 风硐断面积 m2 风硐风速 m/s 工作风阻 Kg/m7 等积孔 m2 体积流量 m3/s 质量流量 Kg/s 风机风压 Pa 自然风压 Pa 52 小北沟风机 5.0 6.0 1.783952 0.891 30.0 35.2 1575.3 30.2 表62 方案Ⅰ调节分支解算结果表 分支号 始点 末点 风道名称 断面积 m2 长度 m 标态风阻 Kg/m7 阻力 Pa 体积流量 m3/s 质量流量 Kg/s 风速 m/s 调节风压 Pa 调节风阻 Kg/m7 调节面积 m2 9 8 9 7.30 362.00 0.410584 1.82 2.10 2.52 0.29 884.16 199.68 0.08 16 11 10