非煤礦山通風(fēng)安全技術(shù)講義

非煤礦山通風(fēng)安全防塵技術(shù)11.礦井入風(fēng)風(fēng)源凈化技術(shù)2.循環(huán)通風(fēng)與風(fēng)流凈化原理3.溜井防塵理論基礎(chǔ)4.溜井防塵技術(shù)措施5.礦井調(diào)節(jié)入風(fēng)溫度理論與實踐21礦井入風(fēng)風(fēng)源凈化技術(shù)礦山安全規(guī)程規(guī)定：●所有工作地點的空氣含塵量不得超過2mg/m3。●入風(fēng)井巷和采掘工作面的風(fēng)源含塵量不得超過0.5mg/m3。1.1入風(fēng)風(fēng)源影響因素

1.地理位置、地形、氣候條件等；2.破碎硐室、溜礦井等局部產(chǎn)塵設(shè)施；3.采掘作業(yè)面風(fēng)流串聯(lián)。1.2入風(fēng)風(fēng)源凈化的基本要求1.凈化效率高，凈化后粉塵濃度不大于0.5mg/m3；2.阻力低，與礦井通風(fēng)現(xiàn)狀相適應(yīng)；3.處理風(fēng)量能力大；4.適合礦內(nèi)環(huán)境條件，設(shè)備性能可靠，維護方便，投資少。31.3濕式化纖過濾除塵機理1.濾料結(jié)構(gòu)滌綸絲為骨架、維綸絲為粘合劑制成疊層型濾料，并經(jīng)專門加工處理為抗水性的濕式濾料。其結(jié)構(gòu)型式：●DVⅠ型：由粗細纖維混梳制成，充填率均勻；●DVⅡ型：由不同絲經(jīng)纖維配比制成，配比不同，充填率不同，可劃分出致密層與松散層。2.噴霧器噴霧器的性能與噴水量、出水孔徑、擴張角、水滴尺寸有關(guān)，其水力特性直接影響捕塵效率的大小。3.除塵機理對于礦內(nèi)粉塵，捕塵機理是以截留和慣性碰撞為主，0.2μm以下的微細粉塵則以擴散作用為主。4

濕式過濾作用：●濾料纖維被濕潤并附著上水滴，提高了充填率；●水滴在濾料上形成水膜，提高了慣性和擴散捕塵作用；●含塵氣流穿過水膜時，粉塵被濕潤和捕獲；●水滴附著于纖維上，動能降低，在重力和水流的作用下沖洗捕集的粉塵、防止粉塵積聚和二次飛揚。1.4濕式過濾除塵性能1.濾料阻力當濾料的結(jié)構(gòu)一定時，其阻力決定于過濾風(fēng)速和噴水量。不同風(fēng)速條件下，阻力與噴水量的關(guān)系見圖1-1。濕式濾料的阻力與噴水量之間存在非線關(guān)系。5圖1-1濕式濾料阻力與噴水量關(guān)系曲線1—風(fēng)速為0.6m/s，2—風(fēng)速為0.9m/s；3—風(fēng)速為1.06m/s；4—風(fēng)速為1.8m/s6

濕式濾料與干式濾料的阻力特性不同，見圖1-2。濕式濾料的初始阻力高，但比較穩(wěn)定。干式濾料隨使用時間的增長，阻力上升較快。當過濾風(fēng)速υ＜2m/s，噴水量q＜10L/m2·min，則濕式濾料的阻力h＜500Pa。圖1-2濕、干式濾料阻力特性對比圖1—干式濾粒；2—濕式濾料1272.除塵效率(η)通過實測，濕式濾料的綜合除塵效率為98.2%，凈化后出口粉塵濃度為0.28mg/m3，達到凈化要求的0.5mg/m3以下。濕式濾料的分組除塵效率見圖1-3。當υ=1.0～1.2m/s，q=4～6L/m2·min，對于粉塵粒徑d＜2μm，η=60～80%；d=2～5μm，η=80～90%；d＞5μm，η＞99%。圖1-3濕式濾料的分組除塵效率曲線8應(yīng)注意的問題：●噴水量越大，除塵效率越高。但達到一定值后，效率增加緩慢，趨于穩(wěn)定；●噴水量應(yīng)在3L/m2·min以上，當υ增大時，則q相應(yīng)增大；●υ=1～1.5m/s時，η達最大值。3.清灰效果當q＞3L/m2·min時，清洗粉塵達80～90%?？墒篂V料始終處于清潔狀態(tài)，除塵效率和阻力穩(wěn)定，濾料使用壽命長。91.5濕式過濾除塵在礦內(nèi)風(fēng)流凈化上的應(yīng)用1.入風(fēng)風(fēng)源凈化在礦井入風(fēng)側(cè)，濾料安裝于整個巷道斷面，使全部入風(fēng)流通過巷道上的濕式濾料進行凈化。此凈化方法，處理風(fēng)量大，要求效率高，阻力小，可用壓入式主扇或輔扇來實現(xiàn)。2.局部凈化1)凈化方式濕式過濾器與局扇相結(jié)合構(gòu)成局部凈化裝置，凈化含塵空氣。2)適用地點破碎機、溜礦井、掘進工作面等。103.應(yīng)用實例例鏡鐵山礦入風(fēng)風(fēng)風(fēng)源凈化，，其凈化裝置置見圖1-4。1)風(fēng)源狀狀況入風(fēng)風(fēng)源粉塵塵濃度高達17mg/m3，一般情況下下2～4mg/m3。圖1-4濕濕式化纖過濾濾除塵裝置1—凈化器；；2—電磁閥閥；3—水壓壓表；4—進進水管；5——進風(fēng)道；6—鋼絲網(wǎng)；；7—噴霧器器；8—濾料料；9—排水水溝112）凈化參參數(shù)●主扇：風(fēng)壓壓407.7Pa，風(fēng)量量30.5m3/s。●巷道規(guī)格：：2.5×2.6m2。●過濾面積：：35m2。●過濾風(fēng)速：：0.8～0.9m/s。3)凈化效效果●當?shù)V井入風(fēng)風(fēng)含塵濃度在在20mg/m3左右時，凈化化后的粉塵濃濃度穩(wěn)定在0.5mg/m3以下。●當過濾風(fēng)速速為0.8～～1.2m/s時，通風(fēng)風(fēng)阻力不超過過294Pa。122循環(huán)通風(fēng)風(fēng)與風(fēng)流凈化化原理2.1閉路路循環(huán)式通風(fēng)風(fēng)過程分析對于獨頭巷道道、硐室等，，在外界不供供新鮮風(fēng)源的的情況下，單單靠空氣凈化化系統(tǒng)本身的的凈化作用進進行通風(fēng)除塵塵。除塵效果與凈凈化器的效率密切切相關(guān)，閉路循環(huán)式通通風(fēng)除塵系統(tǒng)如圖2-1所示。圖2-1閉閉路循環(huán)式通通風(fēng)示意圖1—凈化器；；2—送風(fēng)風(fēng)風(fēng)筒；3—風(fēng)風(fēng)流路線13根據(jù)質(zhì)量守恒恒原則，作業(yè)業(yè)空間粉塵量量的變化等于于作業(yè)面生成成的粉塵總量量與風(fēng)流由作作業(yè)面帶走的的粉塵量之差差，即(2-1)整理后可得：(2-2)式中：G—作業(yè)面面生成的粉塵量，，mg/s；Q—循環(huán)風(fēng)量，m3/s；Cb—凈化器出口的粉粉塵濃度mg/m3;C—作業(yè)面的粉塵塵濃度，mg/m3;K—紊流擴散系數(shù)數(shù)。14在循環(huán)通風(fēng)的條件件下，凈化器出口口的粉塵濃度Cb為：（2-3）式中：η—凈化器的除塵塵效率。則閉路循環(huán)通風(fēng)過過程的方程為：（2-4）上式積分得：15●爆破后和集中放放礦時，G=0，，則(2-5)●鑿巖作業(yè)、連續(xù)續(xù)放礦或耙礦過程程，，則●若除塵器的效率率η=0，由(2-4)式得：(2-6)(2-7)此式表明在閉路循循環(huán)系統(tǒng)中，若η=0，必然出現(xiàn)現(xiàn)作業(yè)面粉塵濃度度積集現(xiàn)象。162.2開路循環(huán)環(huán)式通風(fēng)過程分析析開路循環(huán)，即摻有有外界新風(fēng)的循環(huán)環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)（圖2-2）。圖2-2開路循循環(huán)式通風(fēng)示意圖圖1—空氣凈化器；；2—風(fēng)流路線17硐室中的總風(fēng)量Q為循環(huán)風(fēng)系數(shù)ε為在dt時間內(nèi)硐室室內(nèi)粉塵量的變化化為：（2-8）因則（2-9）18根據(jù)不同的初始條條件，可得出相應(yīng)應(yīng)粉塵濃度變化所所需風(fēng)量?！裨谶B續(xù)產(chǎn)生、連連續(xù)通風(fēng)情況下，，，，則所需風(fēng)風(fēng)量為（2-10）●全部循環(huán)風(fēng)流，，ε=1，CC=0，則●無循環(huán)風(fēng)流，，ε=0，則●外界新風(fēng)的粉粉塵濃度CC=0，則（2-11）192.3循環(huán)通通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用用與發(fā)展1.循環(huán)通風(fēng)風(fēng)是一種輔助的的通風(fēng)方法。某某些空氣凈化裝裝置只能在局部部地點和某些生生產(chǎn)工序中使用用，對于有毒氣氣體的凈化問題題還沒有達到工工程應(yīng)用的程度度。2.在閉路循循環(huán)式通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)中，采用高效效除塵裝置，其其循環(huán)風(fēng)量比正正常通風(fēng)量需增增大1/η倍，否則必然然使作業(yè)面粉塵塵濃度增高。通常在獨頭巷道道鑿巖、裝巖、、溜井口和破碎碎硐室等場所使使用。3.在在開路循循環(huán)式通通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)中，如如果不使使用空氣氣凈化裝裝置，則則會出現(xiàn)現(xiàn)各作業(yè)業(yè)面之間間的循環(huán)環(huán)風(fēng)流，，如圖2-3所所示，勢勢必使相相鄰作業(yè)業(yè)面受到到污染，，擴大污污染范圍圍。20圖2-3作業(yè)業(yè)面之間間的有害害循環(huán)風(fēng)風(fēng)流4.在在開路循循環(huán)式通通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)中，同同時采用用高效凈凈化裝置置，可在在主風(fēng)流流不足的的情況下下，收到到良好的的通風(fēng)效效果。5.東東北大學(xué)學(xué)所研制制的高效效濕式過過濾除塵塵器，除除塵效率率高達99.5%，最最大阻力力不超過過1000Pa，處理理風(fēng)量2～3m3/s。除塵、除除氡子體體復(fù)合式式凈化器器，對氡氡子體的的凈化效效率達98%，，通風(fēng)阻阻力800～1000Pa。。213溜井防塵理論論基礎(chǔ)溜井多位于進風(fēng)巷巷道的附近（井底底車場）。卸礦時時，由于礦石的快快速下落，產(chǎn)生強強大的沖擊氣浪，，并帶出大量的粉粉塵，嚴重污染卸卸礦硐室及其附近近巷道，甚至?xí)煸斐烧麄€通風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)的污染。3.1溜井產(chǎn)塵塵的主要影響因素素1.裝卸運輸過過程在裝、卸礦石過程程中，由于礦石間間相互碰撞，礦石石與格篩、礦石與與井壁間相互碰撞撞、摩擦以及風(fēng)流流的作用，產(chǎn)生大大量礦塵并飛揚擴擴散于附近空間，，如后巷、運輸?shù)赖?、井底車場、變變電站等?22.誘導(dǎo)風(fēng)流快速下落的礦石，，產(chǎn)生強大的誘導(dǎo)導(dǎo)風(fēng)流，并攜帶大大量的礦塵沖出溜溜井口，污染范圍圍很大。3.溜井結(jié)構(gòu)，，放礦量及作業(yè)條條件產(chǎn)塵量的大小與溜溜井的結(jié)構(gòu)（單一一溜井、平行溜井井、垂直溜井、斜斜溜井）、放礦量量（1t、2t、、3t)、放礦高高度(60m、120m、240m……）、作業(yè)業(yè)條件（灑水、干干式）等有直接的的關(guān)系。3.2溜溜井放礦時時沖擊氣流流的規(guī)律3.2.1沖擊氣氣流的形成成球體在空氣氣中運動時時，在球體體的前后形形成壓力差差。單位體體積流體因因克服正面面阻力所造造成的能量量損失，可可由下式計計算：23式中：un—風(fēng)流通過過溜井斷面面的平均流流速，m/s；Sn—正面阻力力物在垂直直于風(fēng)流方方向上的投投影面積，，m2;c—沖擊風(fēng)風(fēng)壓校正系系數(shù)，與正正面阻力系系數(shù)、溜井井口阻力系系數(shù)有關(guān)?！逽n≈(0.04～0.15)S，可略去去Sn，則(3-1)(3-2)如果把礦石石在溜井中中的降落看看成自由降降落，礦石石下落速度度，應(yīng)等于風(fēng)風(fēng)流繞過礦礦石的速度度un。24式中：H—放放礦高度，，m。當空氣流速速達最大值值時，其壓壓力損失為為在沖擊壓力力作用下，，由溜井口口沖出的氣氣流速度達達到最大值值的阻力為為：（3-4））（3-3））式中：u——由于沖擊擊風(fēng)壓而造造成的空氣氣流速，m/s；ξ—溜井口口局部阻力力系數(shù)，無無因次；風(fēng)流因克服服阻力，造造成風(fēng)流能能量損失。。顯然，hc=h，即：：（3-5））25于是，最大大沖擊風(fēng)流流與溜井斷斷面和阻力力的關(guān)系為為：（3-6））式中：———稱稱壓力系數(shù)數(shù)，無因次次；——稱斷面面系數(shù)，無無因次；——稱阻力力系數(shù)，無無因次。26圖3-1溜溜井放礦礦沖擊氣流流實驗?zāi)Ｐ托?—鐵管；；2—漏斗斗；3—閘閘門；4——閘門；5—傾斜壓壓差計；6—熱球風(fēng)風(fēng)速計圖3-1為溜井井放礦實驗?zāi)Ｐ托?。溜井主體采采用圓形鐵筒，，總高為10.87m，圓筒筒直徑160mm。從幾何相相似角度來看，，它相當于直徑徑3m，高200m的溜礦井井。3.3影響沖沖擊風(fēng)速各因素素的實驗研究27根據(jù)相似原理，，模型溜井中松松散礦石球斷面面與模型溜井全全斷面之比應(yīng)等等于實際溜井中中的松散礦石球球斷面與實際溜溜井全斷面之比比，并均應(yīng)小于于1，即：（3-7）式中：———模型溜井中中，松散礦石球球體的投影面積積，m2；——模型溜井全全斷面，m2。在放礦量G、放放礦高度H、溜溜井口阻力系數(shù)數(shù)ξ不同的條件下下，沖擊氣流的的變化分析如下下。(1)放礦量量對沖擊風(fēng)速的的影響放礦量G與沖擊擊風(fēng)速u的關(guān)系系見圖3-2。。28圖3-2放礦礦量G對沖擊風(fēng)風(fēng)速u的影響1—放礦高度H=10.87m；2—放礦礦高度H=6.87m；3——放礦高度度H=3.87m29在H、ξ不變的情況下下，風(fēng)速隨放礦礦量而增加，在在放礦量較小時時，風(fēng)速增加幅幅度較大，在放放礦量較大時，，風(fēng)速增加幅度度變小。沖擊風(fēng)風(fēng)速與放礦量之之間存在非線性性關(guān)系。(2)放礦高度度對沖擊風(fēng)速的的影響圖3-3為不同同放礦高度時沖沖擊風(fēng)速的變化化曲線圖。沖擊擊風(fēng)速隨放礦高高度逐漸增大。。當高度較低時時，風(fēng)速變化幅幅度較大，高度度較高時，風(fēng)速速變化幅度較小小。沖擊風(fēng)速隨隨放礦高度的變變化，也是非線線性關(guān)系。圖3-3沖擊擊風(fēng)速隨放礦高高度變化曲線圖1—放礦量G=1kg；2——放礦量G=2kg3—放礦量G=3kg30沖擊風(fēng)速隨溜井井口阻力系數(shù)增增大，顯著減少少。當風(fēng)阻較小小時，風(fēng)速隨阻阻力系數(shù)變化幅幅度較大，當風(fēng)風(fēng)阻較大時，風(fēng)風(fēng)速隨阻力系數(shù)數(shù)的變化幅度較較小。風(fēng)速隨阻阻力系數(shù)的變化化，也是非線性性關(guān)系（如圖3-4）。圖3-4沖擊擊風(fēng)速隨溜井口口阻力變化曲線線圖1—放礦量G=1kg2—放礦量G=2kg3—放礦量G=3kg0100200300400

ξ(3)溜井口阻阻力對沖擊風(fēng)速速的影響313.4沖擊風(fēng)風(fēng)速（或風(fēng)量））的計算1.沖擊風(fēng)速速（3-8）式中：C—沖擊擊風(fēng)壓修正系數(shù)數(shù)。2.沖擊風(fēng)量量式中：Su—溜礦道斷面，，m2。3.最大沖沖擊風(fēng)壓4.連續(xù)卸卸礦時的沖擊擊風(fēng)流（3-9）（3-10））（3-11））324溜井防塵塵技術(shù)措施4.1密閉閉與噴霧降塵塵對于作業(yè)量較較少、產(chǎn)塵量量不大的礦井井，一般采用用井口密閉和和噴霧灑水的的措施進行防防塵。如圖4-1所示。。圖4-1溜溜井密閉示意意圖1—活動密閉閉門；2—軸軸；3—配重重；4—噴霧霧器●優(yōu)點：方法簡簡單，效果好好，可使作業(yè)場所所的粉塵濃度由5～20mg/m3降至2mg/m3。●缺點：維護工工作量大，難難以長久。334.2抽塵塵凈化為控制溜井內(nèi)內(nèi)誘導(dǎo)風(fēng)流，，防止礦塵向向外擴散，專專門開鑿一條條與溜井相通通的巷道，利利用總風(fēng)壓或或扇風(fēng)機抽風(fēng)風(fēng)，在溜井中中口形成向內(nèi)內(nèi)流動的風(fēng)流流，如圖4-2所示：●優(yōu)點:沖擊擊風(fēng)流被風(fēng)機機抽至凈化裝置置進行凈化，抽塵塵效果好。要求：①井口口密閉要嚴；；②排塵巷道的的位置及貫通方式要要考慮誘導(dǎo)氣流的的產(chǎn)塵和影響‘③盡量利用已已有的巷道，以減少少工作量?！袢秉c：需要一一定工程量和裝備。圖4-2溜溜井抽風(fēng)凈化化系統(tǒng)示意圖圖1—溜井口篩篩；2—溜井井；3—抽風(fēng)風(fēng)排塵巷道；；4—除塵器器及風(fēng)機；5—排風(fēng)巷道道344.3建立立溜井抽塵、、獨立排風(fēng)系系統(tǒng)1.概況溜井產(chǎn)塵量和和誘導(dǎo)氣流都都很大，嚴重重污染新鮮風(fēng)風(fēng)流，其他措措施很難達到到防塵要求時時，可建立獨獨立抽塵排風(fēng)風(fēng)系統(tǒng)，見圖圖4-3?！駜?yōu)點：各溜井井口形成負壓壓，使風(fēng)流由由巷道向溜井內(nèi)內(nèi)流動，以控控制礦塵外逸。要求：①設(shè)井井口密閉；②在溜井繞道道外設(shè)自動風(fēng)風(fēng)門。其目的是防止各各中段溜井口口風(fēng)流短路。●缺點：工程量量大,成本高高,維護量大大。圖4-3溜溜井排風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)示意圖1931337313-47-107352.抽塵排排風(fēng)原理在排塵風(fēng)機的的作用下，整整個溜井都處處于負壓狀態(tài)態(tài)，能有效的的防止溜井沖沖擊風(fēng)流外泄泄。溜井口內(nèi)外壓壓差的大小與與抽塵風(fēng)機性性能和溜井密密閉程度有關(guān)關(guān)。當風(fēng)機風(fēng)風(fēng)壓較高，溜溜井口密閉較較嚴，在溜井井內(nèi)外所造成成的壓差大于于卸礦時所產(chǎn)產(chǎn)生的沖擊風(fēng)風(fēng)壓時，可使使溜井口不產(chǎn)產(chǎn)生塵流外泄泄現(xiàn)象。3.排塵風(fēng)風(fēng)機的風(fēng)壓（4-1）式中：K—風(fēng)壓備用系系數(shù)，K=1.1～1.2；hm—最下部中段段的最大風(fēng)壓壓，Pa；hi—排塵系統(tǒng)各各段巷道的風(fēng)風(fēng)壓，Pa。。364.排塵風(fēng)風(fēng)機的風(fēng)量(4-2)式中：K—風(fēng)量備用系系數(shù)，K=1.1～1.2；Qm—最下部中段段的最大沖擊擊風(fēng)量，m3/s；Qi—上部各中段段正常排塵風(fēng)風(fēng)量，取巷道排塵風(fēng)速速為0.5m/s。374.4溜井井卸壓循環(huán)降降塵4.4.1卸卸壓溜井結(jié)結(jié)構(gòu)在主溜井旁側(cè)側(cè)，開鑿一條條平行溜井，，并與主溜井井貫通，兩者者之間形成環(huán)環(huán)路，如圖4-4所示。。圖4-4防塵卸卸壓溜井系統(tǒng)示意意圖1—防塵卸壓井；；2—上中段后后巷卸礦硐室；3—支叉溜井；4—主溜井；5——礦石；6—聯(lián)絡(luò)道；7——下中段后巷卸礦礦硐室384.4.2卸壓壓原理當溜井放礦時，礦礦石降落過程中產(chǎn)產(chǎn)生強大沖擊風(fēng)壓壓。礦石前方為正正壓，礦石后方為為負壓，使部分沖沖擊風(fēng)流沿主溜井井、聯(lián)絡(luò)道和卸壓壓井形成循環(huán)風(fēng)流流，在卸壓溜井系系統(tǒng)內(nèi)部循環(huán)，既既降低了支叉溜井井口處的沖擊風(fēng)速速和涌出風(fēng)量，又又可起到降塵的作作用，并縮短了含含塵氣流污染后巷巷的長度。4.4.3卸壓壓后沖擊氣流污染染長度卸壓后，支叉溜井井口涌出的風(fēng)量Q‘為：（4-3）式中：Q—無卸壓壓溜井時涌出的風(fēng)風(fēng)量，m3/s；K—溜井口分風(fēng)量量系數(shù)。39（4-4）式中：Sc—循環(huán)風(fēng)路巷道斷斷面積，m3/s；ξ—溜井口處局部部阻力系數(shù)；ξk—循環(huán)風(fēng)路局部阻阻力系數(shù)?！窠Y(jié)論涌出風(fēng)量、污染長長度的計算值與實實測值基本相符。。經(jīng)平行溜井卸壓壓后，支叉溜井口口沖出的風(fēng)量減少少40%，污染長長度縮短17%。。4.5溜井卸壓壓與凈化除塵技術(shù)術(shù)利用濕式振動纖維維柵與卸壓溜井相相結(jié)合，構(gòu)成溜井井除塵凈化系統(tǒng)。。404.5.1除塵塵凈化機理(1)慣性碰撞撞氣流中的塵粒因慣慣性作用與水滴碰碰撞并粘附于水滴滴上，并與纖維或或水膜相接觸。(2)擴擴散作作用0.2μm以下下的塵粒粒擴散作作用增強強，水滴滴與塵粒粒的接觸觸機會就就增加，，容易捕捕捉0.1μm以下的的塵粒。。(3)凝凝集作作用塵粒濕潤潤后，增增加了塵塵粒的直直徑和濕濕潤性，，易于被被水滴捕捕捉和相相互間凝凝集成大大顆粒。。水滴和塵塵粒的荷荷電性亦亦促進塵塵粒的凝凝集。(4)在在紊流流脈動風(fēng)風(fēng)速的作作用下，，迫使纖纖維作縱縱向和橫橫向振動動，提高高了塵粒粒與水膜膜、纖維維碰撞接接觸的機機率。414.5.2除除塵凈化化應(yīng)用實實例(1)應(yīng)應(yīng)用地地點紅透山銅銅礦主溜溜井服務(wù)務(wù)于多個個生產(chǎn)系系統(tǒng)，每每個生產(chǎn)產(chǎn)系統(tǒng)包包括三個個中段，，每個中中段高度度為60m。其其除塵凈凈化系統(tǒng)統(tǒng)為六系系統(tǒng)（即即-647m、、-707m、、-827m中中段），，在-707m中段設(shè)設(shè)置濕式式振動纖纖維柵除除塵凈化化裝置。。主溜井井除塵凈凈化系統(tǒng)統(tǒng)見圖4-5。。圖4-5主溜溜井除塵塵凈化系系統(tǒng)示意意1—防塵塵卸壓井井；2——卸礦硐硐室后巷巷；3——支叉溜溜井；4—主溜溜井；5—凈化化硐室；；6—聯(lián)聯(lián)絡(luò)道；；7—凈凈化裝置置；8——運輸平平巷；9—廢石石溜井；；10——入風(fēng)石石門42(2)應(yīng)應(yīng)用條件主要包括卸卸壓溜井系系統(tǒng)、動力力系統(tǒng)、供供水系統(tǒng)、、超聲霧化化系統(tǒng)、風(fēng)風(fēng)流循環(huán)凈凈化系統(tǒng)。。4.5.3凈化過過程(1)卸卸壓循環(huán)過過程卸礦過程中中所產(chǎn)生的的沖擊氣流流，經(jīng)卸壓壓溜井系統(tǒng)統(tǒng)進行循環(huán)環(huán)，并起到到降壓、降降塵的作用用。(2)抽抽塵凈化過過程由于扇風(fēng)機機的作用，，卸礦硐室室后巷產(chǎn)生生負壓，運運輸平巷中中的新鮮風(fēng)風(fēng)流進入，，后巷中的的污風(fēng)進入入支叉溜井井口，經(jīng)主主溜井、聯(lián)聯(lián)絡(luò)道和卸卸壓井進入入凈化硐室室，凈化后后的風(fēng)流與與主石門的的新鮮風(fēng)流流相匯合。。434.5.4凈化阻阻力與效率率(1)凈凈化阻力凈化阻力與與過濾風(fēng)速速有關(guān)，過過濾風(fēng)速增增加，阻力力相應(yīng)升高高見圖4-6。圖4-6凈凈化阻力力與過濾風(fēng)風(fēng)速的關(guān)系系圖4-7凈凈化效率率與過濾風(fēng)風(fēng)速的關(guān)系系當過濾風(fēng)速速為4m/s時，凈凈化阻力在在450Pa左右。。44(2)凈凈化效率在過濾風(fēng)速速為0～4m/s的的區(qū)間內(nèi)，，凈化效率率隨過濾風(fēng)風(fēng)速的增加加而升高。。當過濾風(fēng)風(fēng)速為4m/s時，，凈化效率率達到最大大值，見圖圖4-7。。當過濾風(fēng)速速超過4m/s時，，凈化效率率隨著過濾濾風(fēng)速的增增加而降低低。取過濾風(fēng)速速為4m/s時，5μm以下微微細粉塵的的凈化效率率可達99%以上。。分級凈化化效率，見見圖4-8。圖4-8分分級凈化化效率與粉粉塵粒徑的的關(guān)系45(4)實實際應(yīng)用效效果●水壓為0.5MPa，氣壓壓為0.45MPa；●過濾風(fēng)速速3.7m/s，阻阻力為320Pa，，風(fēng)機風(fēng)壓壓為700Pa；●凈化效率率在99.5%以上上，平均為為99.6%；●凈化器出出口粉塵濃濃度為0.4mg/m3。465礦井調(diào)調(diào)節(jié)入風(fēng)溫溫度理論與與實踐礦井入風(fēng)溫溫度是井下下氣候條件件的主要影影響因素之之一，冬季季會使入風(fēng)風(fēng)井凍冰，，夏季會使使作業(yè)面氣氣溫升高。。利用淺部空空區(qū)或廢舊舊巷道，建建立入風(fēng)調(diào)調(diào)溫系統(tǒng)，，使空氣與與巖體進行行熱交換，，以調(diào)節(jié)空空氣溫度，，改善井下下作業(yè)環(huán)境境。475.1空空氣與巖體體熱交換原原理5.1.1空氣與與巖體熱交交換過程●Ta≠Tw，空氣氣與巖體之之間存在溫差?！馮a＞Tw，空氣氣向巖體散散熱?！馮a＜Tw，巖體體向空氣散散熱。圖5-1巖巖體調(diào)溫溫圈5.1.2巖體調(diào)調(diào)溫圈的形形成若空氣與巖巖體進行周周期性的熱熱交換，在在巖體內(nèi)部部便形成了了調(diào)溫圈，，如圖5-1所示：：●蓄熱圈●冷卻圈●周期性485.1.3調(diào)溫圈圈中巖體溫溫度分布1.非穩(wěn)穩(wěn)定過程冷卻圈的厚厚度隨空氣氣溫度的高高低和通風(fēng)風(fēng)時間的長長短而變化化，屬非穩(wěn)穩(wěn)定過程。。2.穩(wěn)定定過程巷道周圍冷冷卻圈如圖圖5-2所所示。當使入風(fēng)溫溫度保持某某一常數(shù)值值時，可視視為穩(wěn)定過過程。在深冬最冷冷時刻，使使冷空氣由由地表最低低氣溫經(jīng)預(yù)預(yù)熱后上升升到2℃，，巖石的熱熱傳導(dǎo)問題題可歸結(jié)為為巖石穩(wěn)定定導(dǎo)熱問題題。圖5-2巷巷道周圍圍冷卻圈49●熱傳導(dǎo)方方程若Tn＞Tw，巖體向巖巖壁傳導(dǎo)熱熱量，巖壁壁向空氣散散熱，則該該過程的熱熱傳導(dǎo)方程程為：（5-1））式中：Tw—巖體壁面面溫度，℃℃；Tn—巖體原巖巖溫度，℃；r—調(diào)溫圈圈半徑，m；λ—巖體導(dǎo)熱系系數(shù)，kJ/m2·h·℃；l—調(diào)溫圈微微小長度，m；Q—單位時間間內(nèi)通過微元元環(huán)形薄層熱熱量，kJ/h。50●巖體溫差分分布當r=r1時，T=TW，解方程（5-1），可可得巖體溫度度T為：（5-2）●巖體導(dǎo)熱量量當r=r2時，T=Tn，熱流量Q為為：●調(diào)溫圈巖體體溫度分布規(guī)規(guī)律當Tn＞Tw時，巖體向巖巖壁導(dǎo)熱、巖巖壁向空氣散散熱，則調(diào)溫溫圈內(nèi)巖體溫溫度分布規(guī)律律為：（5-3）（5-4）515.1.4空空氣與巖體體熱交換1.空氣與與巖壁進行熱熱交換●巖體單位面面積向巖壁傳傳導(dǎo)熱量（5-5）（5-6）（5-7）●空氣與單位位面積巖壁的的換熱量當Tw＞Ta，巖壁向空氣氣散熱，空氣氣獲得熱量而而溫度升高。。式中：α—空氣與巖巖壁的熱交換換系數(shù)，J/m2·h·℃;Ta—井巷中空氣氣的溫度，℃。根據(jù)熱平衡原原理，則q=q’，即522.空氣與與巖體進行熱熱交換的基本本方程●巖體導(dǎo)熱量量●空氣吸熱量量設(shè)預(yù)熱風(fēng)量為為G(kg/h)，則式中：K—空空氣與巖體的的熱交換系數(shù)數(shù)，kJ/m2·h·℃;dF—巖壁的的微元面積，，m2；dF=Pdz；P—巖壁的周周長，m；dZ—巖壁的的微小長度，，m。（5-8）令，則（5-9）（5-10））53，則式中：Cp—空氣的定壓壓比熱，kJ/kg·℃℃;Tz—調(diào)溫系統(tǒng)中中某點的溫度度，℃。對上式進行整整理，并考慮慮其邊界條件件，則(5-11)(5-12)式中：Tp—地表氣溫，，℃;TL—井巷中某點點空氣溫，℃℃?！?4若采用體積流流量來表示熱熱交換風(fēng)量的的大小，則使使1m3/s的冷空氣氣溫度升高1℃時，所需需巖壁暴露面面積A為：(5-13)式中：b—計計算常數(shù)根據(jù)各礦相關(guān)關(guān)數(shù)據(jù)的實測測求得。同理，若Ta>Tw，則則空氣向巖壁壁散熱，入風(fēng)風(fēng)溫度降低，，可得使1m3/s的高溫空空氣溫度降低低1℃時，礦礦需巖壁暴露露面積A‘為：(5-14)555.2礦井井入風(fēng)調(diào)溫應(yīng)應(yīng)用實例5.2.1紅紅透山銅礦礦入風(fēng)調(diào)溫系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)利用1、2號號采空區(qū)和與與之相連通的的253、193、133三條中段段巷道構(gòu)成入入風(fēng)調(diào)溫系統(tǒng)統(tǒng)。并在133中段建立立永久性隔離離層，以防止止風(fēng)流串聯(lián)。。其系統(tǒng)狀況況見圖5-3。圖5-3調(diào)調(diào)溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)565.2.2調(diào)調(diào)溫系統(tǒng)總總暴露面積根據(jù)原設(shè)計資資料和采出礦礦量，對1#、2#脈采空區(qū)的暴暴露面積進行行了調(diào)查研究究。1#、2#脈采空區(qū)如圖圖5-3所示示。430中中段至370中段的暴露露面積約7.55萬m2，370中段段至253中中段的暴露面面積約10.41萬m2，253中段段至133中中段的暴露面面積約6.3萬m2?？傆嫳┞睹婷娣e約有33.77萬m2。253、193、133三個中段巷巷道的預(yù)熱面面積分別為1.266萬萬m2、1.158萬m2、1.08萬萬m2。3條預(yù)熱巷巷道總的預(yù)熱熱面積為3.504萬m2。5.2.3目目前的調(diào)溫溫系統(tǒng)在253、193、133中段分別別安裝1、2、2臺軸流流式扇風(fēng)機，，調(diào)溫系統(tǒng)見見圖5-4。。57圖5-4入入風(fēng)調(diào)溫通風(fēng)風(fēng)系統(tǒng)示意圖圖I—東主扇；；II—西主主扇；III—大豎井；；IV—小豎豎井585.2.4調(diào)調(diào)溫效果果分析1.原巖溫溫度測定原巖溫度的測測定結(jié)果見表表5-1，其其變化規(guī)律見見圖5-5。。表5-1原原巖溫度的的測定中段名稱(m)25319313-107-227-347-467-587原巖溫度(℃)10.811.515.018.521.223.025.822.8圖5-5表明明，從恒溫帶帶起，原巖溫溫度隨深度的的變化呈線性性規(guī)律增長，，其地溫梯度度為每增加48.8時，，溫度升高1℃。圖5-5原原巖溫度與與深度的關(guān)系系592.調(diào)溫系系統(tǒng)中空氣溫溫度的變化在地表氣溫-10℃和-20℃時，，分別測定253、193、133中段巷道