矿山空气幕设计说明书

获各琦铜矿
1690中段空气幕设计说明书
巴彦淖尔市西部铜业有限公司获各琦铜矿
二OO九年九月三日
1、前言
空气幕技术是工业通风中常见的一种控风技术，主要用于阻挡室外空气侵入室内，保持室内温度，20世纪50年代空气幕技术应用于矿山井下。

20世纪80年代末东北大学结合国内矿山井下的具体情况，应用“有效压力理论”研制WMI 型宽口大风量矿用空气幕，用以代替自动风门隔断运输巷道的漏风。

由于其内部阻力低，并与低压K 系列节能风机配套使用，使其功率消耗大大降低，在运输和行人频繁的井底车场、主要运输巷道和斜坡道联络道等处安设空气幕，既能够隔断巷道中的风流，又不影响车辆和人员通行，因而它在一定程度上可替代自动风门，并且其安全可靠性比自动风门要高的多，从而为解决矿山井下运输繁忙巷道的漏风问题开辟了新的途径。

获各琦铜矿1690中段10线以东下盘延脉由于设计上的原因与2#回风石门连通，致使10线以西上盘污风经10线以东下盘延脉至2#回风石门，经2#回风井排到地表，导致10线以东下盘新鲜风流受到污染，污风经各个穿脉进入工作面再由上盘延脉至2#回风石门，造成10线以东工作面作业环境急剧恶化，又由于10线以东1301、1501工作面采用铲运机出矿，在生产的过程中产生大量的尾气和粉尘以及破碎大块矿石爆破产生的炮烟，致使环境进一步恶化。

10线以东下盘延脉为主运输巷，无法通过构筑通风设计常规手段控制，为改善此处工作面作业环境，保护一线职工的身体健康，根据金属矿山的通风特点及其他同类矿山采用空气幕解决此类问题的经验，经过系统的理论论证，
决定实验性采用空气幕引射风流技术方案来调整完善此处的通风问题。

2、项目实施方案及内容
针对10线上下盘交错风流难以调控的问题，通过认真分析和论证，确定了解决10以西上盘污染10线以东下盘风流问题的技术方案是采用单机空气幕引射风流，即通过空气幕调节将10线以东上盘的污风分流经10线穿脉至下盘到2#回风井排出地表，12线新鲜风流流经此处不再受到污染，很好的解决了10线以东作业环境恶劣的问题。

考虑到空气幕的作用效果和围岩的稳定性以及节约开支成本，空气幕的安装地点选择在11线钻探硐室。

本项目的主要实施内容有：
（1）10线上盘附近通风系统的调查研究及测定与分析；
（2）空气幕的设计与选型；
（3）空气幕配电系统的设计；
3、空气幕引射风流工程设计
3.1 设计原则及要求
（1）10线空气幕引射风流技术应用中不影响行人和车辆运输，能够有效的分离10线以西上盘污风流，消除对10线以东新鲜风流的污染。

（2）空气幕具有一定的随气候条件变化而变化的适应性。

3.2空气幕参数的设计选型
空气幕选型理论方式为，根据王海宁空气幕鉴定资料，先做
一套预选风机假设，再结合“有效压力理论”反向进行此型空气
幕有效压力验算，如符合现场所压力需求则说明选型成功。

1690中段10线上盘实际压力不超30Pa，根据王海宁空气幕
鉴定资料，如下表：
空气幕型号与其隔断压差和巷道断面的关系
型号№1 №2. №3 №4 №5 №6 №7
配套风机功率／kW 供风器出口面积／m22.2
0.31
3.0
0.40
5.5
0.45
7.5
0.55
15.0
0.69
18.5
0.74
30
0.88
隔断面
积／m2
叶片角／º隔断压差／Pa
4 35
40
45
24.0
27.0
33.0
34.0
44.0
49.5
47.0
55.0
64.0
71.5
83.0
96.0
99.0
117.0
135.0
117.1
141.8
169.8
161..1
195.0
230.4
6 35
40
45
16.0
18.0
22.0
26.0
30.0
33.0
36.0
40.1
46.0
48.0
56.1
65.0
66.0
48.0
90.3
78.0
94.5
113.0
107.0
129.0
153.5
8 35
40
45
12.1
13.6
16.4
19.5
22.5
24.7
27.4
30.0
34.5
36.4
42.0
48.7
49.5
58.5
67.5
58.5
70.9
84.8
80.3
96.8
115.1
10 35
40
45
9.7
10.7
13.0
15.6
18.4
19.6
21.4
24.0
27.0
28.8
33.5
39.0
39.4
46.8
54.6
46.9
56.8
67.9
64.2
77.5
92.0
12 35
40
45
8.3
9.0
11.1
13.1
15.2
16.3
18.0
20.2
23.0
24.4
28.2
32.5
33.0
39.2
45.0
39.2
47.2
56.4
53.4
64.4
76.7
15
35
40
45
6.6
7.1
8.9
10.5
12.5
13.7
14.2
16.1
18.5
19.2
22.4
26.1
26.4
31.2
36.3
31.1
37.7
45.0
42.6
51.5
61.3 结合实际现场实际资料选出配套所需风机为K40-6
（n=980r/min）№9矿用风机,风机最大风量最小风量分别为9.1m3/min、4.2m3/min，设计隔断巷道断面为3.8m2，供风器出口断面为0.4m2，根据假设选定循环型空气幕的数据资料，利用“有效压力理论”进行条件验证。

循环型空气幕有效压力计算公式为：
∆H=
ρQ c2cosθ
S c(S g+0.5S c cosθ)
式中∆H——空气幕的有效压力，Pa；
ρ——空气密度，取1.2Kg/m3；
Q c——空气幕供风量，计算时按照风机的最大最小风量，m3/s;
Θ——空气幕喷射角；
S c——空气幕出口断面，m2;
S g——隔断巷道的断面，m2;
根据假设条件计算空气幕的最大有效压力为：
∆H
大
=(1.2×9.12×cos30)/(0.4(3.8+0.5×0.4cos30))
≈51 Pa
根据假设条件计算空气幕的最小有效压力为：
∆H
小
=(1.2×4.22×cos30)/(0.4(3.8+0.5×0.4cos30))
≈11Pa
通过对比可得：
∆H
小≤∆H
实
≤∆H
大
即所选空气幕各个参数满足现场应用条件
调整后空气幕断面为：S c=1.8×0.22=0.396m2（1）空气幕配套风机的选型参数为：
风机型号为K40-6№9
风机出厂叶片安装角度为26°
风机配套电机型号为Y132S-6
电机转速为980r/min
（2）空气幕布置形式
在11线上盘钻探拓展硐室中架设单空气幕运行
（3）供风器尺寸
见设计图
3.3空气幕安装硐室设计
为减少空气幕设计成本，结合现有地形特点，打算将11线上盘废弃钻探硐室拓展相应要求宽度后作为空气幕安装硐室，根据空气幕的尺寸结构安装硐室规格设计为3.0m×2.5m×2m（长×宽×高）即可满足要求。

3.4空气幕配电系统设计
空气幕的配电系统主要包括：（1）风机启动器；（2）低压电缆。

自附近电源引出至空气幕安装硐室。

4、空气幕工程的设备及材料
由于空气幕的供风器，扩散器采用自己建造，空气幕所需设备及材料为：K40-6№9一台、2mm厚铁板10m2。