內 容 提 要本書以金屬非金屬礦山井下環(huán)境問題(粉塵、炮煙、高溫、汽車尾氣等污染物)為主線,圍繞深部礦井開采通風降溫,兼顧淺部開采的通風技術問題,結合礦井通風降溫與除塵新技術和自動化、智能化的發(fā)展,力求教材既具有知識的普及,又兼顧新時期礦山開采的創(chuàng)新技術成果。本書涉及礦井通風降溫與除塵基礎知識、基本理論、基本技術方法與設備、監(jiān)測與管理等方面的知識,同時列舉了大量的應用實例,理論與實踐相結合,旨在提高學生解決礦井通風降溫與除塵的復雜問題能力。本書可作為采礦工程專業(yè)本科生教材,也可供從事礦山開采的工程技術人員、科研人員和管理人員閱讀參考。
陳宜華,安徽工業(yè)大學教授,博士生導師,享受國務院津貼專家,國家科學技術獎評委,國家安全生產專家?guī)鞂<,中國金屬學會環(huán)保分會會員,中國職業(yè)安全與健康協(xié)會會員,安徽省環(huán)評專家?guī)鞂<,安徽省非煤礦山安全生產專家?guī)鞂<。長期從事大氣污染控制技術與設備以及礦山生態(tài)恢復治理技術的研究。 負責并主編《鐵礦采選污染排放標準》1項國家標準、《金屬非金屬地下礦山通風安全技術規(guī)范》5項部頒標準、《礦山生態(tài)環(huán)境保護與恢復治理技術方案編制規(guī)范》1項部頒標準和《鋼鐵工業(yè)鐵礦采選污染防治最佳可行技術指南》等共8項標準;獲實用新型專利17項,發(fā)明專利9項;主持或主要參加三十余項國家、省、市科技項目和百余項通風除塵設計研究、工程治理;發(fā)表論文30余篇。 姜元勇,東北大學副教授。
目錄0緒論10.1金屬礦井通風的任務與特性10.2礦井通風技術發(fā)展歷史10.3礦井通風存在的問題及對策20.4學科定位與課程思政30.5歷史警示6思考題7第一篇礦井通風學基礎1礦井空氣81.1地表空氣81.1.1地表空氣組分(大氣)81.1.2地表氣象條件(風速、風向、溫度、濕度)91.2礦井空氣91.2.1礦井空氣主要組分及其性質91.2.2礦井空氣有害成分及其性質101.2.3深井熱環(huán)境111.3礦井環(huán)境有害因素171.3.1井下粉塵的產生與危害171.3.2井下有害氣體的產生與危害171.3.3井下高溫高濕環(huán)境的產生與危害191.3.4井下放射性元素的產生與危害201.4井下環(huán)境控制標準211.4.1井下空氣質量標準211.4.2深井熱環(huán)境控制標準22本章小結23思考題232礦井空氣流動規(guī)律242.1流體的性質及分類242.1.1易流動性242.1.2黏性(理想流體和黏性流體)252.1.3壓縮性(不可壓縮流體和可壓縮流體)252.2流體運動的描述方法262.2.1拉格朗日方法262.2.2歐拉方法272.3礦井風流能量方程292.3.1空氣流動基本方程292.3.2礦井風流流動狀態(tài)312.3.3礦井空氣流速312.3.4礦井風流能量方程322.4能量方程在礦井通風中的應用342.4.1礦井通風能量方程式及其應用342.4.2能量方程在分析通風動力與阻力關系時的應用352.4.3有分支風路的能量方程402.4.4熱環(huán)境條件下的能量方程式40本章小結41思考題423礦井通風阻力433.1概述433.2摩擦阻力433.2.1穩(wěn)定均勻運動的基本方程式433.2.2流體運動的達西公式453.2.3井巷摩擦阻力453.3局部阻力473.3.1包達-卡諾定律473.3.2突然擴大的局部阻力483.3.3其他類型的局部阻力493.4正面阻力503.5降低井巷通風阻力的方法513.6井巷通風阻力特性曲線523.7井巷等積孔52本章小結54思考題544礦井自然風壓554.1礦井自然風壓的概念554.2礦井自然風壓的測定與計算564.2.1自然風壓的測定564.2.2自然風壓的計算574.3不同氣象條件下礦井自然風壓的特點584.4礦井自然風壓的控制與利用60本章小結61思考題615礦用通風機625.1通風機的構造與分類625.1.1離心式通風機625.1.2軸流式通風機625.2通風機的個體特性曲線645.2.1通風機工作的基本參數645.2.2通風機工作特性曲線655.2.3通風機的工況與合理工作范圍675.3通風機的比例定律695.4通風機的類型特性曲線705.5通風機串并聯(lián)作業(yè)715.5.1通風機串聯(lián)作業(yè)715.5.2兩臺通風機在同一井口并聯(lián)作業(yè)725.5.3通風機兩翼并聯(lián)作業(yè)745.6新型通風機76本章小結77思考題776風流基本定律與風量調節(jié)786.1通風網路的概念786.1.1基本術語786.1.2基本定律786.2串并聯(lián)通風網路806.2.1串聯(lián)通風網路806.2.2并聯(lián)通風網路816.3角聯(lián)通風網路816.3.1對角巷道中風流方向的判斷826.3.2對角巷道中風流方向的判斷小結846.3.3角聯(lián)網路的分類846.3.4處理有害角聯(lián)的主要措施846.4階段通風網路856.4.1為何要研究階段通風網路856.4.2階段通風網路的構成856.4.3階段通風網路的分類856.5礦井風量886.6礦井通風網路的風量調節(jié)886.6.1并聯(lián)通風網路的風量調節(jié)896.6.2復雜通風網路的風量調節(jié)936.6.3礦井總風量的調節(jié)96本章小結97思考題97第二篇礦井通風工程7礦井通風系統(tǒng)987.1礦井通風系統(tǒng)987.2礦井通風系統(tǒng)分類997.2.1按礦井與通風系統(tǒng)的關系劃分997.2.2按進風井與回風井的位置劃分1017.2.3按風機站的布置和工作方式劃分1037.3礦井通風系統(tǒng)與優(yōu)化1067.3.1主通風機通風系統(tǒng)1067.3.2多級機站通風系統(tǒng)1087.3.3多級機站(多風機站)通風系統(tǒng)的節(jié)能分析1237.3.4通風系統(tǒng)網絡解算程序編制1257.3.5多級機站通風系統(tǒng)的程序結構1347.3.6多級機站通風系統(tǒng)的最優(yōu)化設計方法1347.4礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計1437.4.1礦井通風設計的任務與內容1437.4.2礦井通風設計步驟1447.4.3礦井通風系統(tǒng)的選擇1447.4.4礦井總風量的計算1457.4.5礦井風量分配1507.4.6全礦通風阻力計算1517.4.7礦井通風設備的選型1527.4.8礦井經濟斷面1537.4.9礦井通風系統(tǒng)費用計算1547.4.10通風系統(tǒng)網絡解算1557.5礦井通風構筑物1587.5.1風門1587.5.2密閉墻1617.5.3風流調節(jié)的構筑物1627.5.4其他構筑物1657.6特殊條件下通風系統(tǒng)1657.6.1循環(huán)通風1657.6.2含放射性元素通風1677.6.3采用柴油設備的礦井通風1687.6.4火災礦井通風與控制1707.7通風系統(tǒng)反風與應急救援1717.7.1反風方式1717.7.2應急預案173本章小結173思考題 1738局部通風系統(tǒng)1748.1采區(qū)通風概念1748.1.1無底柱分段崩落法采場通風1748.1.2電耙道底部結構采場通風1758.1.3巷道型或硐室型采場通風1768.2硐室通風1778.2.1井下溜破系統(tǒng)通風1778.2.2其他硐室通風1798.3掘進工作面通風1798.4局部通風機選型與計算1808.4.1風量計算1808.4.2風筒的選擇1828.5長距離獨頭巷道、天井、豎井掘進通風方式1848.5.1長距離巷道掘進時的局部通風1848.5.2天井掘進時的通風1858.5.3豎井掘進時的通風187本章小結188思考題 189第三篇礦井熱環(huán)境工程9礦井熱害1909.1礦井熱環(huán)境1909.2礦井熱害成因1919.2.1礦井熱源1919.2.2礦井熱源類型1919.2.3熱量計算實例1959.3礦區(qū)地熱類型和熱害等級2029.3.1礦區(qū)地溫場2029.3.2礦井地溫類型2049.4深井通風的熱力學原理2069.4.1井巷圍巖的熱傳導原理2069.4.2井巷圍巖調熱圈2079.4.3風流熱濕交換的能量方程2089.4.4井巷風流熱交換與溫度計算2109.4.5礦山井巷風流濕交換2139.5礦井需冷量計算2149.5.1礦井需冷量2149.5.2回采作業(yè)面的需冷量2149.5.3掘進作業(yè)面的需冷量2169.5.4機電設備硐室需冷量2179.5.5礦井制冷降溫系統(tǒng)冷量損失2189.5.6礦井有效冷量、礦井需冷量和制冷設備配冷量218本章小結219思考題21910深井熱害防控22010.1深部礦井熱害(熱環(huán)境)控制22010.1.1礦井熱害(熱環(huán)境)控制基本要求22010.1.2非人工制冷技術22110.1.3其他一般降溫措施22710.1.4機械制冷降溫系統(tǒng)22810.1.5各類礦井降溫系統(tǒng)的使用范圍23210.2局部制冷降溫23310.2.1井下局部降溫技術23310.2.2壓氣降溫23410.2.3冰塊降溫23510.3井口防凍23510.3.1井筒防凍常見方式23610.3.2空氣加熱量計算23710.3.3空氣加熱器選型計算23710.3.4電加熱器23810.4深井通風降溫自動化智能化控制23910.4.1機械通風降溫主通風機遠程集中控制系統(tǒng)24010.4.2金屬礦山井下 VOD 智能通風技術24310.5深井降溫技術現狀與發(fā)展趨勢24610.5.1深部礦井降溫技術現狀24610.5.2我國礦井空調制冷技術的發(fā)展趨勢248本章小結248思考題248第四篇礦井粉塵防治與環(huán)境檢測11礦井除塵24911.1礦塵的來源與性質24911.1.1礦塵的產生24911.1.2礦塵的性質24911.1.3礦塵的危害性及綜合防塵措施25311.2產塵點控制25311.2.1通風除塵25311.2.2濕式作業(yè)25611.2.3密閉抽塵及凈化26211.2.4通風除塵27011.3個體防護27511.3.1對防塵口罩的基本要求27511.3.2防塵口罩的類型及性能27611.4除塵系統(tǒng)設計27611.4.1除塵系統(tǒng)的組成27611.4.2管道系統(tǒng)設計27811.4.3除塵器選型28411.4.4風機選型28511.5除塵系統(tǒng)自動控制28511.6除塵新技術發(fā)展28611.6.1袋式除塵器28611.6.2濕式除塵技術288本章小結291思考題29112礦井環(huán)境檢測與管理29212.1礦井環(huán)境檢測29212.1.1井下空氣質量檢測29212.1.2井下氣候條件的檢測29412.2礦井通風管理與監(jiān)測的主要內容29512.2.1礦井通風檢查與管理內容29512.2.2礦井總風量和風量分配的測定29612.3礦井通風阻力的測定30212.3.1用精密壓差計和皮托管的測定法30212.3.2用恒溫壓差計測定法30412.3.3用精密氣壓計測定法30512.4主通風機工況測定30612.4.1主通風機工況測定的主要任務30612.4.2主通風機風量的測定30612.4.3主通風機風壓的測定30712.4.4主通風機電機功率的測定30712.4.5主通風機效率的計算30812.5通風系統(tǒng)鑒定指標30812.5.1基本指標30812.5.2綜合指標30912.5.3輔助指標31012.6礦井降溫系統(tǒng)的測試31012.6.1測試的內容與參數31012.6.2測試結果處理31112.7通風降溫系統(tǒng)管理31212.7.1礦井通風降溫管理技術要求31212.7.2深井熱環(huán)境監(jiān)測管理要求31312.7.3井下降溫技術與設備管理要求31312.7.4深井礦山井下熱環(huán)境管理31412.8礦井通風的發(fā)展31412.8.1金屬礦井通風挑戰(zhàn)31412.8.2通風技術研究現狀及發(fā)展趨勢31512.8.3礦井通風智能化技術研究與發(fā)展316本章小結317思考題317參考文獻318附錄非煤礦山礦井通風術語規(guī)范320S1.1礦內空氣320S1.2礦內熱環(huán)境321S1.3礦塵321S1.4礦井通風參數與測定322S1.5礦井風流流動323S1.6礦井通風阻力323S1.7礦井通風動力324S1.8礦井通風網絡325S1.9礦井通風構筑物326S1.10礦井通風系統(tǒng)與設計327S1.11礦井通風系統(tǒng)評價329