礦井通風講義

PAGEPAGE46一、礦井通風●礦井通風的目的一是供給井下工作場所足夠新鮮空氣。二是沖淡并排出井下作業(yè)場所有害氣體和礦塵至地面。三是保證井下有適宜的氣候條件，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境?！窬驴諝馀c地面的區(qū)別1、井下空氣：充滿井下巷道中的所有氣體和雜質(zhì)的混合氣體稱為井下空氣。2、地面空氣：主要氧、氮、二氧化碳三種氣體組成，按比例（體積百分比）計算分別占：O220.95%；N279.0%；CO20.04%。此外還有數(shù)量不等的水蒸汽，微生物和礦塵等。3、二者的區(qū)別：①下空氣中氧氣含量減少。②井下空氣中混有各種有毒有害氣體和爆炸性氣體。③井下空氣中混入有煤塵和巖塵。④井下空氣的溫度、濕度和壓力與地面空氣相比也發(fā)生變化?！裎覀兠旱V常講的新鮮風流與乏風流如何界定？新鮮風流——空氣質(zhì)量與地面空氣差別不大或近似時的風流。如進風井底車場、進風大巷、上下山、進風石門、采煤工作面進風巷等處的風流。乏風流——途經(jīng)生產(chǎn)地點，如采掘工作面各種峒室回出的風流。●空氣中氧含量對人體的影響（見表）O2含量人體反應(yīng)21%最適宜人的呼吸濃度17%靜坐無影響，工作時喘氣、呼吸困難、心跳快。15%失去勞動能力。10～12%失去知覺，時間稍長有生命危險。6～9%人在短時間內(nèi)死亡?！褚?guī)程中對井下空氣中氧氣、二氧化碳濃度及有害氣體的規(guī)定：如下表所示：名稱單位充許濃度氧氣%大于等于20%進風流中二氧化碳%小于等于0.5%進風流中一氧化碳%≤0.0024%氧化氮（NO2）%≤0.00025%二氧化硫%≤0.0005%硫化氫%≤0.00066%氨%≤0.004%氫氣%井下充電峒室風流中及局部積聚處的氫氣濃度必須小于等于≤0.5%●井下空氣中的主要有害氣體井下主要的有害氣體有:CO、H2S、SO2、NO2、CO2、CH4、H2等。常見有害氣體有：沼氣（CH4）、二氧化碳（CO2）、氮氣（N2），其它有害氣體是井下發(fā)生災(zāi)變時伴生的有害氣?！竦V井通風動力礦井通風動力可由機械通風造成，也可以由自然因素產(chǎn)生，前者為機械通風、后者為自然通風。1、礦井通風動力的分類：自然通風——由于自然因素作用產(chǎn)生風壓形成風流流動的通風。正壓通風——壓入式機械通風負壓通風——抽出式2、自然通風、機械通風各有何優(yōu)點、缺點：自然通風——經(jīng)濟實惠。但風量、風向易受溫度變化而變化，通風系統(tǒng)不穩(wěn)定，安全性差。機械通風——通風系統(tǒng)穩(wěn)定，安全性好但不經(jīng)濟。3、正壓通風、負壓通風的適用范圍：負壓通風——由于在主要進風巷道，無需要安裝風門，便于運輸、行人，易于通風管理。同時在瓦斯礦井如立扇停止運轉(zhuǎn)、井下空氣中壓力增高，短時間內(nèi)可以仰制采空區(qū)及煤壁中CH4涌了，安全性能較好。故用于各種礦井。正壓通風——適用于開采煤田瓦斯不嚴重、地面由采動影響塌陷區(qū)分布較廣的礦井，采用正壓通風可使井下有害氣體通過塌陷區(qū)裂隙排至地面，形成短路風流，并可以減輕通風機負荷，節(jié)約用電。但是不適用于高瓦斯礦井，原因與負壓相反不再詳述?！裢L方式：1、通風方式的分類：根據(jù)進、回風井的布置形式不同可分為： 中央并列式 中央式通風中央分列式兩翼對角式對角式通風 分區(qū)對角式混合式：進回風井有三個以上井筒，按上述方式混合而成。中區(qū)式通風——是進回風井位置大致位于井田走向中央。根據(jù)回風井沿煤層傾斜方向位置不同又分為中央并列與分列兩種。如下圖所示： 回風井 進風井中央并列式通風方式 分列式通風方式對角式通風是進風井大致大致位于井田中部，而風進位于進田兩翼式采區(qū)淺部邊界處。如圖： 兩翼對角式通風分區(qū)對角式通風： 2、各種通風方式的優(yōu)缺點及適用范圍：優(yōu)點缺點適用范圍中央式初期投資少，生產(chǎn)比較集中，建井工期短，只有一臺主扇，易管理通風路長，進回風間漏風大，工業(yè)廣聲噪音大井田范圍小，煤層自燃發(fā)火不嚴重分區(qū)式通風路線短，系統(tǒng)穩(wěn)定，安全系數(shù)大初期投資大，建井工期長，主扇間易相互影響井田范圍大，煤層自燃嚴重的井田，有煤與CH4突出的煤層混合式老井改造●礦井通風系統(tǒng)㈠概念：礦井通風系統(tǒng)先是通風方法、通風方式和通風網(wǎng)路的總稱。通風方法——是指通風機的工作方法。分有抽出式、壓入式和壓抽聯(lián)合式通風。通風方式——是指進風與回風井筒的布置方式。有中央并列、中央邊界式；兩并對角，分區(qū)對角式；混合式等方式。通風網(wǎng)路——是指風流流經(jīng)井巷的聯(lián)接形式。有串聯(lián)，并聯(lián)，角網(wǎng)聯(lián)接方式。㈡對采區(qū)通風系統(tǒng)的要求：采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的基本組合部分。采區(qū)是礦井生產(chǎn)人員集中作業(yè)的場所，所以確定采區(qū)通風系統(tǒng)時，必須滿足以下要求：1、采、掘工作面，硐室應(yīng)采取獨立通風，并按照瓦斯、CO2氣體條件等實際需要配風。2、通風網(wǎng)路力求簡單，便于風流控制。3、系統(tǒng)穩(wěn)定性好，消除或減少角聯(lián)通風。4、為采掘地點創(chuàng)造良好的氣體條件。5、有利用采空區(qū)瓦斯的合理排放和防止煤炭自燃。6、采空區(qū)漏風少。㈢常見的通風設(shè)施：礦井常見的通風設(shè)施有風門、密閉、風橋、測風站等四種。1、風門按用途分有：永久風門ID臨時風門D調(diào)節(jié)風門D2、密閉：是在不允許通車、行人，不允許通風的巷道構(gòu)筑的截斷風流的通風設(shè)施。有永久密閉、臨時密閉。3、風橋是避免進風巷與回風巷在同一標高相通的使進、回風立體相交分開通過的一種通風設(shè)施。4、測風站：是指固定的測風地點。要求斷面規(guī)整，前后10m范圍內(nèi)無分岔巷道，又能測量礦井或采區(qū)、工作面風量的地點。㈣通風系統(tǒng)圖：1、通風系統(tǒng)圖的分類：有通風系統(tǒng)平面圖、通風系統(tǒng)示意圖、通風系統(tǒng)立體示意圖。2、通風系統(tǒng)圖標注內(nèi)容：應(yīng)標注的內(nèi)容是：風流方向，風量，通風設(shè)施，防火、防塵設(shè)施，火區(qū)位置范圍。㈤通風網(wǎng)路圖1、通風網(wǎng)路圖：用不按比例、不反映空間關(guān)系的單線條來表示礦井通風網(wǎng)路狀況的圖紙。2、通風網(wǎng)路圖的用途：把各通風巷道（包括漏風風路）之間的關(guān)系和風流流動情況更加清晰地表示出來，便于分析、研究通風系統(tǒng)的合理性，進行網(wǎng)路解算，加強和改善通風管理。3、繪制通風網(wǎng)路的原則：①在礦井或采區(qū)通風系統(tǒng)圖上，沿風流流動方向（路線）將風流分岔點、匯合點依次編號。②按照風流分、合點繪出主要風流路線，并標上分、合點的編號。③然后在各主要風流路線上連接各相應(yīng)的分風點和合風點。④最后繪出主要漏風風路。⑤在各線段上標明風流方向，巷道風阻，通風風量及風阻等數(shù)據(jù)。⑥在繪制礦井通風網(wǎng)路圖時，幾個相距很近的分合點，在壓力相近或精度許可時，可以簡化為一點。㈥通風網(wǎng)路的形式1、常見的通風網(wǎng)路有并聯(lián)通風網(wǎng)路、串聯(lián)通風網(wǎng)路和角聯(lián)通風網(wǎng)路三種。①并聯(lián)通風就是兩條或兩條以上的風路在同一點分開，又在同一點匯合，分合點之間無分支風路存在。如圖a所示。圖a②串聯(lián)通風：兩條或兩條以上風路首尾相接，中間沒有分支風路的通風形式。12345圖b③角聯(lián)通風：圖c是在簡單并聯(lián)風路分合點之間共穿一條或幾長對角風路的通風形式。2、各種風路的優(yōu)缺點：并聯(lián)——抗災(zāi)能力好、阻力小、系統(tǒng)穩(wěn)定。串聯(lián)——通力大，抗災(zāi)能力差，事故易擴大。角聯(lián)——系統(tǒng)不穩(wěn)定，抗災(zāi)能力差，事故易擴大?！袷裁词遣ⅰ⒋?、角聯(lián)通風網(wǎng)路，各有何優(yōu)缺點？1、概念：·并聯(lián)通風——并聯(lián)通風網(wǎng)路就是兩條或兩條以上風路在同一點分開，又在同另一點匯合，分合之間無分支風路存在。如右圖：2211·串聯(lián)通風——兩條或兩條以上（風路）巷道首尾相連，中間沒有分支風路的，叫做串聯(lián)通風（風路）。1234如右圖：·角聯(lián)網(wǎng)路——是在簡單并聯(lián)分、合點之間共穿一條或幾條對角風路的通風網(wǎng)路。 b 2ddcbca1a優(yōu)缺點：并聯(lián)網(wǎng)路：抗災(zāi)能力好阻力小系統(tǒng)穩(wěn)定串聯(lián)網(wǎng)路：通風阻力大抗災(zāi)能力差事故易擴大角聯(lián)網(wǎng)路：系統(tǒng)不穩(wěn)定抗災(zāi)能力差事故易擴大●通風網(wǎng)路中風流動的規(guī)律在各種通風網(wǎng)路中，風流動的客觀規(guī)律，既有普通性又有特殊性。既要遵循普遍規(guī)律，又必須用特殊規(guī)律進行具體解算。㈠普遍規(guī)律：定義：就是任何通風網(wǎng)路，無論風量自然分配或按需分配，都要遵循的規(guī)律，它是由風流在井巷流動的特性所決定的。1、風量平衡定律：流進匯點的風量等于流出匯總的風量或者說流進與流出匯點的風量平衡。12即：Q進=Q出或Q進－Q出=03Q1+Q4=Q2+Q3+Q554Q1+Q2－Q2－Q3－Q5=0也就是說：∑Qi=0m3一般規(guī)定流進匯點的風量為正，流出匯點的風量為負。4315268Q1=Q2-8＋Q2-4Q5=Q3＋Q2-4……等。2、風壓平衡定律：定義：在閉合風路中，不同方向的風流（指順時針風流和逆時針風流），受著相等風壓支配，或者說不同方向的風流，它們的風壓必須平衡。即：∑hi=0，pa上式說明，在任何閉合風路中，不同方向的風流，它們的風壓（阻力）的代數(shù)和等于零。一般取順時方向的風流的風壓為正；逆時方向的風流的風壓為負。如圖：2143在風路1-2-3-1中，它們的風壓關(guān)系是：h1-2=h1-3＋h3-2pa對于閉合風路3-2-4-3，它們的風壓關(guān)系是：h3-2＋h2-4－h(huán)34=0pa對于閉合風路1-2-4-3-1它們風壓關(guān)系是：h1-2＋h2-4=h1-3＋h3-4pa或h1-2＋h2-4－h(huán)1-3－h(huán)3-4=0pa3、通風阻力定律：前面第十四款已解，通風網(wǎng)路中的風流，絕大多數(shù)屬于完成紊流的流動狀態(tài)，各條風路的風壓，風阻和風量的關(guān)系是：hi=RiQi2；pa式是R=alu/s2；N·S2/m8Q—風路中的風量m3/s㈡串聯(lián)風路與并聯(lián)網(wǎng)路中風流動的特殊規(guī)律串聯(lián)風路和并聯(lián)網(wǎng)路是通風網(wǎng)路中的基本形式。它們的共同點是都遵循上述所講的普遍規(guī)律，但又各其特點和特殊規(guī)律。1、串聯(lián)風路·總風量和分風量的關(guān)系：Q總=Q1=Q2=……=Qnm3/s·總風壓和分風壓關(guān)系：h總=h1＋h2＋……＋hn；pa·總風阻與分風阻的關(guān)系：R總=R1+R2+……+Rn；N·S2/m82、并聯(lián)網(wǎng)路風量之間關(guān)系：根據(jù)風量平衡定律：有幾條風路組成并聯(lián)網(wǎng)路時，則：Q總=Q1＋Q2＋……＋Qnm3/s總風壓和分壓之間關(guān)系：根據(jù)風壓平衡定律，得h總=h1=h2=……=hn；pa總風阻與分風阻的關(guān)系：3、并聯(lián)網(wǎng)路中風量自然分配的計算：Q2總=h總/R總Q21=h1/R1…………Q2n=hn/Rn則：如果并聯(lián)網(wǎng)路只有二條風路時，則㈢對角風路中風流方向的變化規(guī)律，如圖對角風路3-6的風流方向有以下三種情況：541、對角幾路3-6中無風流通過：Q3-6=0h3-6=06根據(jù)風壓平衡定律得：h2-3=h2-6，h3-4=h6-43又根據(jù)阻力定律得：R2-3Q22-3=R2-6Q22-6；R3-4Q23-4=R6-4Q26-42兩式相比得：R2-4/R3-4=R2-6/R6-41即：R2-3R6-4/R3-4R2-6=1……（1）也就是說對角風路的風阻比例關(guān)系符合上式時，對角風路3-6中沒有風流流過。4R1/R3=R2/R4或R1R4/R2R3=1b32a12、風流從a流b時：假如風路2堵塞，風阻R2無限大，則：即R1R4/R3R2＜1時風流從a流向b……（2）3、風流從b流向a時：即R1R4/R3R2＞1時風流從b流向a……（3）㈣局阻量的調(diào)節(jié)：井下各用風地點的風量必須保質(zhì)保量，按需配風，不能任其自流，否則，安全生產(chǎn)就沒有保證，這就必須采取控制或調(diào)節(jié)風量的措施。調(diào)節(jié)方法：增阻法、降阻法、增壓法優(yōu)缺點：方法 優(yōu)點 缺點增阻法 簡便易行 風阻 電耗 效益降阻法 風阻電耗效益 工程大，初期投資大，時間長增壓法 比降阻法可行電耗 管理復(fù)雜，安全性能差如何實現(xiàn)調(diào)節(jié)風量哪？1、采用增阻法調(diào)節(jié)風量就是在風阻較小的風路上設(shè)置調(diào)節(jié)風窗R，從而增大另一風路上風量。2、降阻法 就是擴大需增風風巷的斷面 R，因通常是局部風阻較小而磨擦風阻是影響風量的主要因素，所以采用降阻法時，必須降風阻擴大斷面。3、增阻法 在風阻段安裝風機與主扇串聯(lián)，共同克服該采區(qū)阻力?！窬蜻M通風1、什么是掘進通風？煤礦在生產(chǎn)過程中，為了準備新采區(qū)或二回采工作面，以建設(shè)新礦井，都需要掘進大量的井巷，而這種井巷的特點是只有一個出口，故必須采取導(dǎo)風設(shè)施，利用局部通風機或主要扇風機的能量，將新風送入掘進工作面，現(xiàn)時排出乏風，這種掘進巷道的通風，稱為掘進通風或局隨風。2、掘進通風的方法有礦井總風壓通風、局部扇風機通風、引射器通風三種。·總風壓通風——就是用礦井主要通風機產(chǎn)生的風壓及自然風壓借助采風設(shè)備對掘進巷道或用風地點進行通風的一種方法。如圖a—c。132a 1 1445 10mbc1——全風壓風流方向2——調(diào)節(jié)風墻3——風筒4——風障（檔風墻）5——局扇上圖所示的方法只有a常用，即在采區(qū)風門上方開一直徑與風筒一樣的孔，利用全負壓（風壓）進行通風?！ぞ植客L機通風壓入式通風——常用抽出式通風——采用混合式通風——很少采用·引射器通風就是利用壓氣或壓力水通風噴咀產(chǎn)生射流，在射流范圍造成負壓而吸入新鮮空氣，因此種通風法風量小又需水源和壓氣故很少采用?！癫删蚬ぷ髅媾滹L量的計算1、按瓦斯絕對涌出量計算：Q＝kq/c式中：Q—風量m3/分q—瓦斯絕對涌出量m3/分C—規(guī)程中允許的最高CH4濃度1.0%K—瓦斯涌出的不均衡系數(shù)取1.52、按一次起爆炸藥量計算：Q=25A式中：25——每公斤炸藥爆炸后，需要供給的風量m3/minkgA——一次炸藥起爆量kg3、按同時工作的人數(shù)計算：Q=4KN同時工作的最多人數(shù)風量不均衡系數(shù)取1.1～1.2每人每分鐘供風量≮4m3/min●井巷風量測定空氣在井巷中流動時，由于受到內(nèi)外磨擦力的影響，風速中巷道斷面上分布是不均勻的，在巷道軸線方向上風速最大，離巷壁越近風速越小。我們通常講的風速。因此，測量風速時，風表不能停留在巷道斷面的某一位置上，而應(yīng)在整個斷面均勻移動，其移動路線如圖a、b、c。V大V小常用a bc1、風速測量的方法：測風員測量站在巷道面內(nèi)，伸出右右臂，讓從左手側(cè)流經(jīng)風表，風表垂直于風流流動方向，按照上圖所示開始勻速移動風表，用拇指打開風表開關(guān)，并起表計時，測風到1分鐘時止表，同時按下風表停止開關(guān)，讀出表頭上指針指示數(shù)據(jù)，并做好記錄，然后按照上述方法測量二次并讀記錄，測定完畢后，取三次風表讀數(shù)計算平均值，然后根據(jù)風表校驗曲線加上（減去）或乘上校正系數(shù)。注意：風表是否正轉(zhuǎn)、風葉是否與風流垂直、三次測誤差≤5%2、風量的計算：公式：Q=VSm3/分式中：Q——所測巷道風量m3/分V——所測巷道平均風速m/分S——沒風巷道斷面——0.4㎡3、常用測量工具：有翼式機械風表、電子風表、熱效風表三類。又分高速（710m/分）、中速（0.5-10m/分）、低速（0.3-0.5m/分）。常用巷道斷面積計算巷道名稱幾何形狀面積計算公式㎡正方形aaS=a2長方形baS=a.b圓形rS=3.1416*r2梯形ahebS=(a+b)*h/2三心拱 abS=a（b+0.26b）高拱形ero baS=ab＋3.1416r2Q/360－a(r－e)/2通風壓力部分補充資料：一、基本知識：一）、基本定義：采用法定單位，即國際單位制（米、千克、秒）。空氣流動的體積用m3;其流量為m3/s空氣流動的質(zhì)量用kg；質(zhì)量為流量為kg/s力的單位是牛頓（N），1牛頓使1kg的質(zhì)量獲得1每秒每秒米（rm/s2）的加速度的力。1N=1kg·m/s2·壓力的單位為帕（pa）,1pa=1N/m21mpa=106pa常見的單位換算：·1mmHg=13.6mmH2O=133.416pa·1mmH2O=9.81pa=10pa·1個大氣壓=76cmHg=760mmHg=10336mmH2O=103360pa=0.1mpa·1kg/cm2=105pa=0.1mpa=1個大氣壓1mpa=10kg/cm2氣體的密度：單位體積氣體的質(zhì)量，kg/m3公式P=m/v氣體的比重：相同溫度和壓力下，一定體積的氣體與相同體積的空氣（或重量）之比。氣體的經(jīng)密（相對密度），相同溫度和壓力下，一定體積的氣體與相同體積的空氣質(zhì)量之比。在壓力恒定情況下，密度與溫度成反比：P1/T1=P2/T2二）大氣壓力：·指某點空氣柱的重量（單位面積）。它是空氣的靜壓。各地點的標高不同，大氣壓也不同。地勢P（大氣壓）地勢高氣壓相對低地勢P地勢低氣壓相對高T P溫度高氣壓相對低T P 溫度低氣壓相對高三）溫度：1、攝氏溫度t單位℃、海平面水的結(jié)冰點為0℃，沸點為100℃，低于2、絕對溫度（熱力學(xué)溫度）T（k）熱力學(xué)認為宇宙最低溫度為-273℃，則-273四）氣體定律：所謂氣體定律就是氣體的體積、壓力、溫度三者變化所遵循的規(guī)律。1、波義耳定律：在溫度恒定的情況下，氣體的壓力與體積成反比。P1v1=P2v2……=Pnvn公式應(yīng)用：例：某礦井下有一廢棄的巷道，斷面為6㎡，長度為200m，巷內(nèi)充滿有害氣體。試計算當巷道內(nèi)氣壓由106000Pa降至100000Pa時，巷道內(nèi)排出了多少有害氣體？可以充滿斷面為6㎡的巷道多少米？已知：巷道體積為：V1=6×200=1200mP1=106000paP2=100000pa求：V2=？ΔV=？L=？解：根據(jù)波義耳定律，在在溫度不變的情況下，氣體壓力與體積成反比。即：P1V1=P2V2則：V2=P1V1/P2=1200000×106000/100000=1272(m3)ΔV=V2－V1=1272－1200=72（m3）L=72/6=12（m）答：當氣壓由106000Pa下降至100000Pa時，巷道內(nèi)涌出有害氣體72m3，可充滿6㎡斷面巷道12m2、查理定律：·在壓力不變的情況下，氣體的體積與絕對溫度成反比。V1/T1=V2/T2=V3/T3或V/T=常數(shù)例如：在壓力恒定的條件下，某一氣體15℃時的體積為10m3，問當溫度上升到已知：V1=10m3T1=15＋273=288kT2求：V2=？解：根據(jù)查理定律得：V2=V1T2/T1=10.303/288=10.53m例2：為什么你的氧氣瓶在充填室充氣后的壓力高，等裝到呼吸器上以后進行檢查時發(fā)現(xiàn)壓力變低了呢？答：這是因為溫度的降低導(dǎo)致了氧氣瓶內(nèi)的壓力降低緣故。根據(jù)氣體定律：在體積不變的情況下，壓力與溫度成正比。即：P1/T1=P2/T2如氧氣瓶充氧后溫度為50℃，壓力為22mpa，檢查時溫度為25已知：P1=22MpaT1=273+50=323kT2=273+25=298k求：P2=？解：根據(jù)氣體定律得：P2=P1T2/T1=22×298/323=20.3（Mpa）3、混合氣體定律：壓力與體積的乘積與溫度成正比。PV/T=常數(shù)P1V1/T1=P2V2/T2=P3V3/T3例：某氣體氣壓為100Kpa，溫度15℃，體積為10m3，問當氣壓增為120Kpa，溫度升為已知：P1=100KpaT1=273+15=288kV1=10mP2=120KpaT2=273+50=323k求：V2=？解：V2=V1P1T2/P2T1=10×100×323/120×288=9.346m礦井通風中的能量方程：風流在同一巷道中穩(wěn)定流動時，從1點流到2點，其單位體積空氣流動時的能量方程為：斷面1靜壓+位壓+速壓等于斷面2靜壓+位壓+速壓+壓力損失即：P1+z1rg+1/2v21r=P2+z2rg+1/2v22r+h1-212式中：P——靜壓Paz——測點到基準面高度，mr——空氣的密度，kg/m3g——重力加速度，m/s2,g=9.81m/s2v——斷面平均風速，m/sh1-2——風流從1點到2點的壓力損失或通風阻力zrg——位壓，Pa1/2v2r——速壓，Pa能量方程說明了風流流動的過程中的哪些基本規(guī)律？1、風流總是由總能量大的斷面向總能量小的斷面流動。2、風流動過程中，壓能靜壓、動能速壓和位能位壓可以相互轉(zhuǎn)換。3、通風阻力等于兩斷面的靜壓差、位壓差與速壓差之和。火風壓1、什么是火風壓：在發(fā)火的最初階段，井下風流以及火煙都是沿著發(fā)火前的原有方向流動產(chǎn)。此后，由于溫度的增高以及礦井大氣成份的改變，往往形成一種附加的巨大的自然風壓，這種火災(zāi)時附加的自然風壓就叫做火風壓。2、火風壓有哪些特點？火風壓是礦井火災(zāi)時的一種伴生現(xiàn)象，它可以用下式近似計算：h火=z（p0－p）g=11.77z(Δt/T)式中：h火——火風壓，Pa1kg0m/s2=1N/m2z——高溫火煙經(jīng)過的巷道始末兩點的標高差，mp0——發(fā)為前巷道內(nèi)平均空氣重量，kg/m31.2kg/m3p——發(fā)火后巷道內(nèi)平均空氣重量，kg/m3Δt——發(fā)火后巷道道平均增值，T——發(fā)火后巷道空氣中平均溫度，0kg——9.81m/s2火風壓的特點：①z h火二者成正比②h火 Δt二者也是正比③h火的變化與通過火區(qū)的風量Q有關(guān)Q O2 火勢愈大h火④火風壓不僅產(chǎn)生在火災(zāi)的巷道中，凡高溫氣體（火煙）侵入的傾斜巷道中，都要產(chǎn)生火風壓。⑤減少火風壓，主要是降低Δt，唯一辦法就是截斷流向火源的風流，一是可O2，二是可減弱火勢，三是可使T⑥火風壓的作用方向始終是向上（豎直）。3、火風壓的危害①破壞通風系統(tǒng)風流動規(guī)律。②使全礦或局部地區(qū)風向、風量發(fā)生變化。③有可能發(fā)生風流逆轉(zhuǎn)。④使災(zāi)區(qū)范圍擴大，威脅礦工安全。4、上行風路，火風壓與旁側(cè)并聯(lián)風路風流逆轉(zhuǎn)的關(guān)系：上行風路——是指風流動的方向沿傾斜或垂直方向自下而上流動的風路。在上行風路中，火風壓與主扇風壓作用方向一致。在火風壓作用，只能是其風量增加，而不能改變其風向。但旁側(cè)風路在火風壓影響下，其風量會不同程度減少，而且隨著火風壓值的增大，可能會出現(xiàn)無風或風流逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象?；鸹?、下行風路中，火風壓與旁側(cè)并聯(lián)風路風流逆轉(zhuǎn)的關(guān)系：下行風路——是指風流流動方向沿傾斜或垂直方向自上而下流動的風路。在下行風路中，火風壓與主扇風壓作用方向相反，該主干風路在火風壓作用下，風量隨火風壓的增加而減少，并可能出現(xiàn)無風及風流逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象。旁側(cè)風路中不能發(fā)生風流逆轉(zhuǎn)。在火風壓的作用下，旁側(cè)風路主扇風壓與火風壓一致，風量可能增加，高溫火煙流入旁側(cè)風路，當大量火風煙流入旁側(cè)風路（下行風路）中，又產(chǎn)生與主扇風壓相反的火風壓，當火風壓達到一定值時，也可以使旁側(cè)風路風流逆轉(zhuǎn)。如圖：火火6、怎樣防止火災(zāi)風流逆轉(zhuǎn)？就是控制火勢，減少火煙量，降低火煙溫度，但在實際火災(zāi)中應(yīng)視具體情況采取措施：一是當火巷內(nèi)人員沒有撤出時——可在著火巷道進風側(cè)掛一風簾，減少向火源的供風量，在下風側(cè)安裝自動噴水水帶，減少火風煙，降低火煙的溫度，延遲風流逆轉(zhuǎn)的時間，為撤退人員創(chuàng)造條件和贏得時間。二是當人員撤出且無法直接滅火時，應(yīng)立即切斷向火源供風。但必須嚴格檢查瓦斯、一氧化碳氣體，防止人員窒息或瓦斯爆炸事故發(fā)生。均壓通風技術(shù)：此項技術(shù)是在開采有自燃發(fā)層，或處理現(xiàn)有火區(qū)的一種調(diào)壓技術(shù)。原理——均壓是指均衡漏風通道進出口兩端風壓差，以杜絕或減少漏風的措施。均壓的具體方法應(yīng)視采掘布置和漏風具體情況而定。具體方法有：開區(qū)均壓、閉區(qū)均壓兩大類。開區(qū)均壓調(diào)節(jié)風門均壓改變工作面通風系統(tǒng)均壓調(diào)節(jié)風門與風機聯(lián)合均壓利用角聯(lián)網(wǎng)風向可變性均壓閉區(qū)均壓并聯(lián)風路與調(diào)節(jié)門聯(lián)合均壓調(diào)壓風機與調(diào)節(jié)門聯(lián)合均壓連通管均壓主扇與調(diào)節(jié)門聯(lián)合均壓二、礦井瓦斯·礦井瓦斯是井下以甲烷（CH4）為主的有毒有害氣體的總稱。有時單指甲烷?！ば再|(zhì)：1、瓦斯是無色、無味、無臭的氣體，其密度為0.554。2、難溶于水。3、有很強滲透性。4、瓦斯本身無毒，但它在空氣中的濃度升高時，氧氣濃度下降而使人窒息。CH4上升1%，O2下降0.2%。5、瓦斯?jié)舛壬仙?%～16%時，遇火可以燃燒爆炸?！ね咚故侨绾涡纬傻模克前殡S煤炭生成的氣體產(chǎn)物。每生成一噸煤約生成400～600m3CH4，但在實際生產(chǎn)中，煤層CH4涌出量遠低于這一數(shù)值，這主要是在漫長的地質(zhì)年代中，大部分生成的CH4都放散到空氣中了。·瓦斯在煤層中的存狀態(tài)：主要有二種：即吸附和游離狀態(tài)。1、吸附狀態(tài)的瓦斯就象冬季凝結(jié)在門窗玻璃上的水蒸汽一樣，在煤顆粒、裂隙表面形成一層緊密的瓦斯分子層。不呈現(xiàn)壓力現(xiàn)象。2、游離狀態(tài)：是指在煤的裂隙、裂縫中以氣體的存在的瓦斯。它對外呈壓力顯現(xiàn)。·瓦斯的涌出形式有二種1、正常涌出——范圍大，時間長，涌出量均勻，速度平緩。2、異常涌出噴出——從裂縫中，無固定的氣體噴出。突出——煤、氣體同時涌出。異常涌出是大量瓦斯突然從煤、氣體中噴出，有時伴有煤、巖噴出，呈現(xiàn)強烈的動力現(xiàn)象。極易造成人員缺氧、煤巖流埋人和瓦斯燃燒爆炸事故?！ね咚褂砍隼淼谋硎炯皽y定辦法表示方法1、絕對涌出量——單位時間內(nèi)涌出的瓦斯量。m3/min2、相對瓦斯涌出量——礦井平均日產(chǎn)一噸煤涌出的CH4量。m3/t計算公式：Q絕對=Q×C m3/min風流中CH4濃度，%井巷中流過的風量，m3/min瓦斯絕對涌出量，m3/minq相=1440Q絕N/Tm3/t月產(chǎn)量，t鑒定月份的天數(shù)，日三個鑒定中絕對涌出量中最大值。相對涌出量，m3/t1440——統(tǒng)一單位（一日=24小時=24×60=1440分鐘）·礦井瓦斯等級的劃分煤礦安全規(guī)程第133條規(guī)定，礦井瓦斯等級根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量，礦井絕對涌出量和涌出形式劃分為：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t1、低沼礦井且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3即：相對涌出量≤10m3絕對涌出量≤40m32、高沼礦井礦井相對瓦斯涌出量＞10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量＞40m33、突出礦井：有煤、瓦斯突出的礦井?！ね咚贡ǖ臈l件：有三個必備條件：CH4濃度5～16%O2≥12% 明火、電火花、磨擦撞引爆火源溫度650～750℃熾熱物體、煤巖自燃等?！ね咚贡ǖ奈：Γ?、產(chǎn)生大量的有毒氣體一氧化碳2～4%、二氧化碳達4～8%、O210～6%，造成人員缺氧、中毒死亡。2、產(chǎn)生高壓，壓力是正常的9倍，破壞設(shè)備、或危及人員。3、產(chǎn)生高溫：185°～265℃·預(yù)防CH4爆炸和災(zāi)害的措施：1、加強通風，防止CH4聚積。2、加強檢查，消火CH4庫。3、嚴格電器失效檢查、杜絕火源。4、采用獨立通風系統(tǒng)，嚴禁串聯(lián)、角聯(lián)通風。5、安全設(shè)施完備，如：隔爆設(shè)施、防爆設(shè)施、避難峒室及災(zāi)變撤退路線?！ぴ鯓邮褂霉鈱W(xué)儀器檢測瓦斯和二氧化碳氣體？光學(xué)儀器在使用前，應(yīng)進行檢查，一是藥品是否失效，二是儀器氣密性，三是檢查干涉條紋是否清晰，確認完好后方可使用。檢查瓦斯前，應(yīng)在與測定地點溫差不超過10℃的新鮮風流中捏氣球5～6次，清洗瓦斯氣室，然后調(diào)整零位，在高速零位時，首先將精讀窗口退零，然后轉(zhuǎn)動粗動手輪將靠近0的黑色基線對準“0”測量瓦斯的方法：將連接瓦斯監(jiān)定器的氣繩伸至測定地點，手捏氣球5～6次，從目鏡中讀出對零的黑色基線移動的整數(shù)，然后轉(zhuǎn)動精讀手輪，使黑色基線退到整刻度（整數(shù)）位置，再通過精讀窗口讀出小數(shù)（刻度盤上的小為數(shù)），則該點CH4濃度為讀出的整數(shù)＋小數(shù)。使用該儀器還可以檢測二氧化碳濃度，具體操作方法是：首先去掉鈉石灰管，測出所測地點瓦斯和二氧化碳混合濃度，并讀數(shù)，然后接上鈉石灰管測出同一地點同一位置瓦斯?jié)舛?，讀出瓦斯?jié)舛?，最后用（混合氣體讀數(shù)－瓦斯?jié)舛茸x數(shù)）乘上0.955就是該地點的二氧化碳濃度。注意：①儀器在井下測量使用時，不必重復(fù)對零，只需在每次測定工作完畢后，將微讀數(shù)盤回零即可。②瓦斯比空氣輕，常聚積于風速較低的巷道上部，所以測瓦斯位置應(yīng)在距頂板0.3m位置。③二氧化碳比空氣重，常聚積于巷道下部，測定位置應(yīng)距巷道底板0.3m位置，且不可用混合氣體減去不同位置的瓦斯?jié)舛?，影響測定的準確性。·煤與瓦斯突出有幾種類型：煤與瓦斯突出——煤礦井下開采過程中，在很短時間內(nèi)（幾秒鐘或幾分鐘），突然從煤（巖）體中以極快的速度向巷道或采掘空間噴出大量的煤（巖）和瓦斯，并伴隨著強烈的響聲和強大的機械效應(yīng)的動力現(xiàn)象。按力學(xué)特征分類；突出煤層可劃分為：1、煤的突然傾出 突出危險區(qū)2、煤的突然壓出突出威脅區(qū)3、煤與瓦斯突出 無突出威脅區(qū)4、巖石與二氧化碳突出按突出的煤巖重量可分為：A級（小型突出）突出煤巖重量在100噸以下B級（中型）突出煤巖重量在100～499噸C級（大型）突出煤巖重量在500～999噸D級（特大型）突出煤巖重量在1000噸以上?！槭裁磿l(fā)生煤與瓦斯突出？煤與瓦斯突出是地應(yīng)力，瓦斯壓力和煤的強度三個主要因素綜合作用的結(jié)果。這三個主要因素又叫煤與瓦斯突出三要素。前面講的地應(yīng)力、瓦斯壓力是發(fā)生突出的動力，后一個為突出的阻力。動力大突出；阻力大不突出?！っ号c瓦斯突出預(yù)兆：大多數(shù)突出發(fā)生前都有一些能為人的感管或常用儀器所察覺到的預(yù)兆。它可分為有聲預(yù)兆和無聲預(yù)兆兩大類。無聲預(yù)兆：煤的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，如層理紊亂，煤層同硬變軟，煤層厚度變化，傾角由小變大，煤由溫變干，光澤變暗，遇見斷層，起伏和頂?shù)装鍞嗔训?；工作面壓力增大；瓦斯增大或忽大忽小；頂鉆或夾鉆。有聲預(yù)兆：煤體內(nèi)有炸炮響，劈裂聲和似車的悶雷聲，掉碴、脫落或射出煤塊，支柱斷折。根據(jù)其規(guī)律：煤層特征和突出預(yù)兆，在生產(chǎn)實踐中可以幫助我們做出是否有突出的判斷，以便及時撤出人員，避免突出時的人身事故?！っ号c瓦斯突出規(guī)律：1、突出發(fā)生在一定深度上，深度增加，突出危險性也增加。2、突出發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)。如斷層、褶曲、扭轉(zhuǎn)、火或侵入?yún)^(qū)和煤層厚度變化部位等。3、突出煤層有轉(zhuǎn)高的瓦斯含量和瓦斯壓力，高瓦斯煤層是突出煤層的特征之一。4、突出煤層或部位的煤具有強度低的特征。這是地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用的結(jié)果。5、突出煤層頂?shù)装逡话愣驾^堅硬致密，且有較強的應(yīng)力，易于保存瓦斯。6、突出多發(fā)生在落煤時，特別是放炮時，突出的危險因?qū)γ后w的震動而有所增加。7、突出具有延期性且有預(yù)兆?！と绾斡嬎阃咚?jié)舛壬仙侥骋恢档臅r間？例：某一礦掘井工作長400m，因迎頭火災(zāi)必須進行封閉，巷道斷面為6m2，正常供風量為100m已知：巷道空間為L×S=400×6=2400m正常供風量Q=100m3求：求瓦斯?jié)舛染鄯e到爆炸下限的時間為t=？解：瓦斯絕對涌出量為：Q風×C=100×0.2%=0.2m3t=LS（5%－0.2%）/0.2=2400（5%－0.2%）/0.2=576（min）答：必須在著火后576min內(nèi)封閉完。由上邊演算總結(jié)得：t=LS（5%－C）/Q絕Q風C=絕對涌出量m3/min實測CH4濃度%瓦斯爆炸下限巷道斷面m2巷道長度m瓦斯?jié)舛染鄯e到爆炸下限所用時間min·“四位一體”綜合防突措施1、突出危險性預(yù)測2、防治突出的安全技術(shù)措施3、防治突出措施的校果檢驗4、安全防護措施·容易聚積瓦斯的地方：在井下容易產(chǎn)生瓦斯聚積的地點有：停風的采掘工作面，特別是掘進工作；采煤工作面上隅角；未封閉的盲巷；巷道冒頂空洞；風速低于《規(guī)程》規(guī)定的風速下限，如采煤工作面，掘進工作面風速≤0.25；其它通風行人巷道風速≤0.15時，都易發(fā)生CH4聚積?！な裁辞闆r屬于瓦斯聚積？在井下風流中，任何地點的瓦斯?jié)舛冗_到2%以上，其空間體積大于0.5立方米，都是瓦斯聚積。·處理聚積瓦斯的方法：①掛風障法②采風板法③水風扇法④風袖處理法⑤充填法⑥排放巷法、抽放巷法·聚積瓦斯的排放方法：1、利用礦井主扇工作風壓排放2、利用局部扇風機分段排放 處理事故常用3、利用局扇配合風袖一次排放正常生產(chǎn)期間常用4、利用風筒錯口法一次排放·排放瓦斯工作必須按照哪些規(guī)定？1、必須制定專項的排放CH4安全技術(shù)措施。2、參加排放人員，必須認真學(xué)習(xí)CH4排放安全技術(shù)措施。3、排放前，礦山救護隊要逐項檢查，符合規(guī)定后方可排放。4、排放前，要撤出回風側(cè)人的人員，切斷回風流電源，并按排專人在進入該回風系統(tǒng)的入口把口警戒。5、排放時，要有專人檢查CH4濃度，全風壓混合處的CH4濃度≤1。0%。6、排放工作結(jié)束后，救護隊員應(yīng)與現(xiàn)場通風，安監(jiān)部門一起檢查，確認各點CH4濃度下降規(guī)定以下，通風正常后，方可撤出工作地點。排放瓦斯的關(guān)鍵：撤人把口斷電限量如何判斷瓦斯鑒定能否使用？①使用檢查儀器是否氣密切良好。②藥品是否符合標準（粒度3-5㎜）。③電路光路是否正常。④光譜是否偏斜、彎曲；寬度是否符合規(guī)定。合格的儀器，第一條黑基線對準0刻度時，第5條條紋落在7%的數(shù)值上三、地質(zhì)與礦圖的一般知識1、什么是煤（巖）層產(chǎn)狀？煤（巖）層產(chǎn)狀是指其在地殼中的形成狀態(tài)。一般用產(chǎn)狀要素來表示，包括走向、傾向、和傾角。CAOAC水平面 B如圖:AOA1走向線煤（巖）層面OB—傾斜線 OC—傾向線α—傾角走向——煤（巖）層層面與水平面的交線稱走向線，走向線延伸方向為走向。傾向——層面上與走向線垂直向下延伸的直線稱為傾斜線，傾斜線在水平面上的投影稱傾向線，傾向線所指的方向為傾向。傾角——是煤（巖）層層面與平面的夾角。產(chǎn)狀要素用符號16°表示。橫線表示走向，垂直橫線帶有箭頭的線是傾向線。2、煤層按傾角劃分為幾類？·可劃分為三類：緩傾斜煤層——傾角小于25°。傾斜煤層——傾角在25°～45°之間。急傾斜煤層——傾角大于45°。通常我們將傾角在8°以下的煤層稱為近水平煤層。3、我們常見的地質(zhì)構(gòu)造有哪些？·褶皺構(gòu)造巖層受力后被擠壓或彎彎曲曲并保持巖層的連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)叫褶皺。巖層褶皺中的每一個彎曲部份稱為褶曲。褶曲又分為向斜和背斜。ABC——背斜BCD——向斜背斜中間高，向斜中間低BD C A·斷裂構(gòu)造巖層受力后發(fā)生斷裂，出現(xiàn)斷裂面，失去了連續(xù)性和完整性的構(gòu)造形態(tài)稱為斷裂構(gòu)造。斷裂面兩側(cè)巖層沒有發(fā)生明顯的斷裂位移稱為裂隙或節(jié)埋，產(chǎn)生明顯位移的斷裂構(gòu)造叫做斷層。平推斷層平推斷我們煤礦井下常見的斷層可分為三種： 平推斷層平推斷正斷層a逆斷層b平推斷層c下盤上盤上盤 下盤a bc 上盤××下盤正斷層——上盤下降，下盤升逆斷層——下盤下降，上盤上升·巖溶陷落柱當煤層下部分有可溶性石灰?guī)r、白云巖，并有發(fā)肓的巖溶時，巖溶可能發(fā)生坍塌而引起上覆煤層和巖層跨落，破壞了煤層的完整性，多呈園形的柱狀體，稱為陷落柱。·巖漿侵入是地點的巖漿侵入煤體，由于它的高溫使煤層連續(xù)性、完整性遭到破壞。煤質(zhì)降低，灰分增高，煤的變質(zhì)程度加深，甚至變成天然焦。4、礦井巷道的分類：1）礦井開拓巷道：·為礦井或一個水平服務(wù)的巷道——開拓巷道?！さV井開拓巷道的類型：a．平峒——從山腰或山腳的開闊地點做水平巷道進入礦體。b．斜井（立井）——煤層埋藏淺（深），從地面傾斜（垂直）地進入礦體。c.井底車場——井下主要運輸巷道和井筒連接處的一組巷道和峒室的部稱。d．石門——穿過各巖層掘進并同煤層走向垂直或斜交的水平巷道，用來聯(lián)系運輸巷和煤層。e．主要運輸大巷——沿走向開掘，供全礦井或某一水平運輸用的水平巷道，多布置在巖層中，也有在煤層布置的。f．風井——主要供通風用的井筒，風井井口裝有扇風機。2）準備巷道：為一個采區(qū)服務(wù)的巷道——準備巷道。主要有以下幾種類型：主要絞車道、上山巷道、下山巷道、其它巷道（小巷、橫巷、風眼、溜煤眼）3）回采巷道為采煤工作面服務(wù)的巷道——回采巷道。主要有：回風巷、運輸巷、切巷。5、采掘工程平面圖·概念：采氣工程平面圖是根據(jù)測量資料、地質(zhì)資料采用垂直投影的方法繪制的，適應(yīng)采掘需要的圖紙?！ふ队埃和队熬€相互平行，而且都垂直于投影面，所形成的物體投影叫做正投影?！ぷ鶚讼到y(tǒng)：為了準確反映地質(zhì)圖體的地理位置，地質(zhì)圖必須具有座標系統(tǒng)。A．國際通用的地理座標——經(jīng)、緯度x（N）B．平面直角坐標 y（E）C．反映立體關(guān)系的高程——以苦海海平面為基準?！烁咄队皥D就是注有標高數(shù)字的正投影圖。地質(zhì)測量及采掘工程圖通常都是標高投影圖。如右下標高投影圖所示。800600400300800300 600600A假如用平面A從黃海高程600m位置將上圖小山包頂切開——拿掉后，山包與平面A相交周邊線組成的平面和平面A在同一平面內(nèi)，也就是說此平面標高是600m，山包的輪廓線與平面的交線也是600m，此交線采用正投影方法獲得投影圖就是等高線圖。通過上圖我們可以看到等高線越密（間