通风计算过程(全)

矿井通风
4.9.1 相关安全规程
《冶金矿山安全规程》规定：
（1）井下采掘工作面进风流中的空气成分（按体积计算），氧气不低于20%，二氧化碳不高于0.5%。

（2）井下所有作业地点的空气含尘量不得超过2mg/ m3，入风井巷和采掘工作面的风源含尘量不得超过0.5mg/m3。

（3）井下作业地点（不采用柴油设备的矿井）有毒有害气体浓度，不得超过表4-18规定的标准。

（4）使用柴油机设备的矿井，井下作业地点有毒有害气体的浓度应符合以下规定：一氧化碳小于50ppm；二氧化碳小于5ppm；甲醛小于5ppm；丙烯醛小于0.12ppm。

表4-18有害气体最大允许浓度
（5）井下主溜井等处的污风要引入回风巷，否则必须经过净化达到相关要求时，方准进入其它作业地点。

井下炸药库和充电硐室空气中氢的含量不得超过0.5%，并且必须有独立的回风道。

井下所有机电硐室，都必须供给新鲜风流。

（6）采场、二次破碎巷道和电耙巷道，应利用贯穿风流通风。

（7）矿井所需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。

按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得小于4m3；按排尘风速计算风量，硐室型采场最低风速不应小于每秒
0.15m；巷道型采场和掘进巷道不应小于每秒0.25m；电耙道和二次破碎巷道不应小于每秒0.5m；箕斗硐室可根据具体条件，在保证作业地点符合国家规定的卫生标准前提下，分别采取计算风量的排尘风速值。

4.9.2 通风方案
矿区通风分为两期，前期为平硐开拓系统的通风，后期为竖井开拓系统的通风，现分别对两期通风进行描述如下。

前期通风：前期通风采用对角压入式通风。

新鲜风从1350和1400生产中段进入，经采场人行设备天井进入采场，经采场内的辅助局扇洗刷工作面后污风由上部设备井口的局扇抽入1400和1450回风平巷内，最后再由主扇压出回风平巷口。

后期通风：后期通风采用中央对角抽出式通风。

新鲜风从提升竖井口进入，经各生产中段巷道到达采场人行设备天井，经天井进入采场，洗刷工作面后污风由设备井口的辅助局扇抽至回风系统内，最后经各中段端部回风天井抽出地表。

4.9.3矿井通风工作制度
全矿通风确保全天24小时不间断，派专人看管，通风工作人员实行“三·八工作制；矿井局部通风机根据情况调用。

尽量做到”定人、定量、定时”，充分调动工作人员的积极性，实行岗位绩效制度，工作的成效直接与工资水平和奖励挂钩。

本设计矿山通风防尘业务由安全环保部门负责，另外开设通风防尘化验室，坑口设有通风防尘工区，矿山的通风防尘专职人员应至少配备一人。

矿山必须执行《金属非金属矿山安全规程GB16423-2006》和《金属非金属地下矿山通风技术规范-通风系统AQ2013.1-2008》外，还应建立如下各项制度。

（1）、计划和设计审核制度：无论长远规划或近期生产计划，都必须包括改善矿井通风防尘条件的内容。

计划和设计的审核都应邀请安全防尘部门参加，在取得他们同意的情况下才能交付实施。

（2）、通风防尘检查测定制度：经常对通风系统状况、通风防尘设备状况、通风构筑物使用情况、工作面通风防尘条件等进行检查，并定期检查通风防尘措施的执行情况。

通风系统改变前后，应进行矿井通风阻力的测量。

（3）、通风防尘设备管理制度：通风防尘设备应由通风部门管理，经常维护，保持设备完好。

通风设备应按规定时间运转，不得随意停开和拆除。

通风防尘设备应根据设备折旧年限及生产发展及时补充和更新。

（4）、井下作业人员通风防尘守则：凡矿山作业人员都有爱护通风防尘设备，保持良好作业环境的义务；要自觉遵守安全规程和岗位操作规程的有关规定，配带好个人劳动保护用品。

坚决制止和拒绝违章作业。

4.9.4矿井风量和风压计算
4.9.4.1全矿风量计算
1、全矿总风量解算
Qt＝k (∑Q回采+∑Q备采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q柴油机+∑Q深热)
式中∑Q回采—采矿工作面实际需要风量的综合，m3/s；
∑Q备采—备用回采工作面所需要风量的综合，m3/s；
∑Q掘—掘进工作面所需风量，m3/s；
∑Q硐—硐室实际需要风量的综合，m3/s；
∑Q柴油机—使用柴油机设备时，所需要风量的总和，m3/s；
∑Q深热—使用通风方法来散热所需要风量的综合，m3/s；
K—矿井风量备用系数，本次设计取1.25。

2、回采工作面风量计算
A、按同时作业人员人数最多时所需风量计算
浪泥塘金矿正常开采时预计同时作业人数50人/班。

根据《金属非金属矿山安全规程《GB16423-2006》规定：按井下同时作业的最多人数计算，供风量应不小于每人4 m3/min。

则有：∑Q人=4 m3/min×50人
=200 m3/min
=3.3m3/s
B 、按排除炮烟计算回采工作面所需风量计算
非自由风流采场需风量计算（巷道型采场），采场需风量为
t
NV Q C = 式中：
Q C
本次设计的工作面为贯穿风流巷道型采场工作面，所用公式为 LS t
N Q hy = m 3/s 式中 Qhy — 采场排烟需风量，m 3/s ；
L — 采场长度， m ；本次设计取40m
S — 采场过风断面积，3.8m 2；本次设计取3.8m 2
T — 爆破后排烟通风时间，s ；对采场一般取1200~2400，本次设计取1600s
N — 采场炮烟达到允许浓度时，风流交换倍数，试验得N=10~12，本次设计取大值12
s m Q hy /14.18.3401600
123=⨯⨯=，本次设计共十一个回采工作面，所需通风量为：1.14×11=12.54m 3/s 。

C 、按排除粉尘计算风量
按排除风速计算风量，计算公式为：
Q=SV m 3/s
式中：V — 回采工作面要求的排尘风速，m/s ，本次设计采用0.2m/s ，满足《金属非金属矿山安全规程《GB16423-2006》规定的不小于0.15 m/s 。

S — 采场内作业地点的过风断面，m 2
按上述公式计算得Q=3.8×0.2=0.76m 3/s ，本次设计共十一个回采工作面，排尘需风量为8.36 m 3/s
综合A 、B 、C 计算的回采工作面需风量，取大值者计算全矿需风量，因此，回采工作面的需风量按12.54m 3/s 计算。

3、备采工作面风量计算
对于难于密闭的备用工作面，比如拉底巷道群和凿岩天井群，其风量应与作业面相同；能够临时密闭的备用工作面，比如采场的通风天井
和平巷可用盖板、风门等临时关闭，其风量可取作业面风量的一半，本次设计对象为后者，因此∑Q备采=0.5∑Q回采=6.27m3/s
4、掘进工作面风量计算
掘进工作面的分布和数量，可根据采掘比大致确定，其风量值可根据巷道断面按下表选取。

表4-19 掘进工作面计算风量值
本次设计的掘进工作面巷道断面介于5 m2-9 m2之间，涉及到4个掘进工作面，所以，掘进工作面的需风量按2×4=8m3/s计算。

5、井下各种硐室所需风量
本次设计该矿山有一水仓水泵房硐室，所需风量为3m3/s。

6、井下各种柴油机设备所需风量
本次设计采用柴油式牵引机车，柴油机设备所需风量为3 m3/s。

7、计算结果列表
以上各个步骤中，分别解算了各种情况的需风量，现系统归纳列表4-6如下。

表4-20 浪泥塘金矿作业面风量汇总表
8、全矿总风量计算
将各已知通风参量代入公式，计算结果为：
浪泥塘金矿全矿总风量为：Qt=1.25×28.81=36.01m3/s
9、需风量验证
在编制矿井远景规划时，可根据矿井年产量和万t耗风量，估算矿井总风量，计算式如下：
Q=AY
式中Q —矿井总风量，m3/s；
A —矿井的年产量，万t/年；
Y —万t耗风量，m3/s/万t。

小型矿井取Y=2.0~3.0；中型矿井Y=1.5~2.5；大型矿井Y=1.0~2.0；特大型矿井（年产250万t以上）Y=0.7~1.5。

本次设计的矿井规模为23.1万t/年，属于大型矿井，将年产量23.1万t/a和矿井总风量36.01代入上式计算得万吨耗风量为1.56 m3/s，与设计手册中的经验数据吻合。

4.9.4.2全矿风量分配
1、风量分配基本要求
总风量确定之后，按以下原则进行风量分配，以便进行系统的阻力计算：
（1）井下各作业地点按照实际需要的风量进行风量分配；
（2）矿区多井口进风时，各进风风路的风量应按风量自然分配的规律进行解算，求出各进风路自然分配的风量；
（3）按各中段的采矿量均衡分配的条件来分配风量；
（4）一切需风点和有风流通过的井巷中，其最高风速不得超过《金属非金属矿山安全规程》的一下规定：
运输巷道、进风道的最高风速≤6m/s；
采矿场、采准巷道的最高风速≤4m/s。

（5）回采工作面的风量应按照最大计算风量进行分配；
（6）备用工作面分配风量按生产工作面一半风量分配；
（7）掘进工作面按局部通风计算风量进行分配；
（8）送人掘进工作面的风量，应按照掘进通风时风量计算的结果进行分配。

2、风量分配的结果
矿井通风设计的中心任务是供给工作面足够的风量，工作面风量大小是根据炸药消耗量或排尘风速计算求得，这些风量是已知的，但进入工作面之前或之后各条巷道及进风井口的风量是未知的，因此，为减少计算工作量，可将全系统分进风段、需风段（工作段）、回风段进行风量分配。

本次矿井风量的分配为根据各个工作面的需风量进行的分配，这样可以有效的为通风设计后期工作做铺垫，利用已经分配好了的风量进行各个进风巷道风量的估算，最终进行风量调节，便宜选择最优的风机来为本矿山进行通风，浪泥塘金矿风量分配如表4-21：
表4-21 浪泥塘金矿需风段风量分配计算结果
4.9.4.3全矿通风阻力计算
矿井通风总阻力是指风流由进风井口到回风井（抽出式），沿某风路流动途中所产生的摩擦阻力和局部阻力综合。

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。

全矿通风困难时期的阻力路线为：新鲜风—竖井口—1150m中段沿脉运输平巷和1200m中段回风平巷—1150-1200端部专用人行回风天井—1200m
回风平巷—1200-1250端部专用人行回风天井—1250m 回风平巷
—1250-1300端部专用人行回风天井—1300m 回风平巷—1300-1350端部专用人行回风天井—1350m 回风平巷—1350-1400端部专用人行回风天井—1400m 回风平巷—回风斜上山—地表。

本次设计困难时期通风方式定为抽出式通风，所以阻力计算顺序为风流进风口到回风口。

通风阻力计算公式为：
23f PL h a Q S Pa
式中：a —井巷摩擦阻力系数，Ns 2/m 4；
hf —分段计算的摩擦阻力，Pa ；
P —巷道净断面之周长，m ；
L —该段巷道长度，m ；
Q —通过该段巷道的风量，m 3/s ；
S —巷道净断面积，m 2。

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 ，矿井的局部阻力按摩擦阻力的0.2倍计算。

故有全矿井总阻力：ht=1.2hf 。

按上述选择的通风最困难时期通风路线，参照浪泥塘金矿通风系统中各段巷道的支护形式、摩擦阻力系数、长度、巷道净断面周长、巷道断面积后计算得出通风阻力如下表4-22。

经计算，全矿最困难时期的通风阻力为1106.16Pa 。

4.9.5矿山通风设施
4.9.
5.1主通风机房
主扇风机安装于1450回风平巷口和1400回风平巷口。

4.9.
5.2通风设备的选择
根据全矿最大需风量36.01 m 3/s 和最困难时期通风阻力1106.16 Pa 两个参数，最终选择K40-4-NO13型风机作为本矿的主扇风机。

该风机可反转反风，反风率大于60%。

风机性能规格见表4-23。

表4-23 风机性能规格表
4.9.6矿井局部通风
各采场和掘进工作面局部通风拟选用5.5 kW局扇，局扇布置在采区上部的回风平巷内。

矿山防尘要采取综合防治，掘进工作面布置在附近安全处。

4.9.7防尘及安全措施
主要措施为通风排尘，湿式作业降低各产尘点的粉尘生成，使矿井空气达到国家要求的卫生标准，生产过程中须采取以下措施：在通风安全方面，矿山必须贯彻执行的通风安全措施如下：
采场形成通风系统前，不得投产回采；
矿山主要进风风流不能通过采空区和陷落区，需要通过时，应砌筑严密的通风假巷引流；
主要进风巷和回风巷要经常维护，保持清洁和风流畅通，禁止堆放材料和设备；
采场应利用贯穿风流通风。

通风构筑物（挡风墙、风窗等）必须由专人负责检查、维修，保持完好严密状态；
局部通风的风筒口与工作面的距离：压入式通风不得超过10m；抽出式通风不得超过5m；
人员进入独头工作面之前，必须开动局部通风设备通风，并符合作业要求。

独头工作面有人作业时，局扇必须连续运转；
停止作业并已撤出通风设备而又无贯穿风流通风的采场，独头上山或较长的独头巷道，应设栅栏和标志，防止人员进入。

如需要重新进入，必须进行通风和分析空气成分，确认安全后方淮进入；
风筒必须吊挂平直、牢固，接头严密，避免车碰和炮崩，并经常维护，以减少漏风，降低阻力；
采掘工作面爆破，必须在有效通风30分钟后人员才能进入；
矿山企业必须配备测风仪表和测尘仪器等，并应按国家规定进行校准；
矿山通风系统应每年测定一次（包括主要巷道的通风阻力测定），并经常检查局部通风和防尘设施，发现问题，及时处理。

万一井下发生火灾，通风系统应视情况在10分钟内反风，通风系统通过机站风机逐级反转来实现通风系统反风，反风前应先关停风机，待风机停稳后实行反转反风，通风系统是否需要反风，应视矿井火灾或有毒气体发生的地点决定。

为使矿井在10分钟内实施反风，建议设置风机集中控制中心并安排人员24h值班，接到反风命令后，立即按步骤实施反风。

通风系统反风命令由矿山主管矿长发布。

矿山建立通风防尘化验室、建立安全救护机制是确保通风安全的重要环节。

通风防尘检测仪表分为：粉尘浓度测定仪、游离二氧化硅测定仪、通风气象测定仪、以及矿山安全救护设备，常备检测仪表应能检测粉尘浓度、炮烟浓度、巷道风速、温度、湿度、气压等。

备注：由上表可知，风速均满足《金属非金属矿山安全规程GB16423-2006》和《金属非金属地下矿山通风技术规范-通风系统AQ2013.1-2008》的要求。