培訓教案-礦井通風

礦井通風一、礦井通風的基本任務(wù)包圍地球表面的是很厚的大氣層，即空氣，普通稱地面空氣。按體積計算，地面空氣的重要成分為：氧——20.96％；氮——79％；二氧化碳——0.04％。另外，還含有少量的水蒸氣和塵埃等。地面空氣進入礦井后，成分發(fā)生變化。其因素有：①人員呼吸、煤和其它物質(zhì)氧化，使氧含量減少和二氧化碳含量增加；②混入多個有害氣體；③混入煤塵和巖塵；④空氣的溫度、濕度和壓力都會發(fā)生變化。這些變化威脅礦工的安全、影響工人的身體健康和生產(chǎn)的正常進行，因此，礦井必須進行通風。1．礦井通風的基本任務(wù)礦井通風就是把地面空氣不停送入井下，同時把污濁空氣排出井外的過程。其任務(wù)是：(1)持續(xù)不停地向井下用風場合供應(yīng)新鮮空氣；(2)沖淡和排除井下多個有害氣體和礦塵；(3)發(fā)明良好的溫度、濕度、風速等氣候條件，確保礦工的安全健康和正常生產(chǎn)，增強礦井的抗災(zāi)能力。2．礦井空氣的重要成分和質(zhì)量原則礦井空氣與地面空氣相比存在許多差別，但其重要成分仍然是氧、氮和二氧化碳。(1)氧氣(O2)。氧是一種無色、無味、無臭，化學性質(zhì)很活潑的氣體，它對空氣的相對密度為1.11。氧是人和動物呼吸及物質(zhì)燃燒不可缺少的氣體?？諝庵醒鹾康臏p少可使人感到呼吸困難、心跳加速。當氧氣含量降到9％下列時，人在短時間內(nèi)窒息死亡。因此，《規(guī)程》規(guī)定，采掘工作面的進風流中，氧氣濃度不低于20％。(2)氮氣(N2)。氮氣是一種無色、無味、無臭的惰性氣體，它對空氣的相對密度為0.97，不助燃，不能維持呼吸。井下氮氣的增加，重要因素是有機物質(zhì)的腐朽，爆破工作，從煤和巖體的裂縫中涌出等?？諝庵械獨獾脑黾?，相對減少了氧氣，因此對人體是有害的。(3)二氧化碳(CO2)。二氧化碳是一種無色、無臭、略帶有酸味的氣體，它對空氣的相對密度為1.52，易溶于水，不助燃，不能維持呼吸，常積聚于巷道底部或下山掘進工作面。井下空氣中二氧化碳的增加，重要因素是煤或巖體中涌出，可燃物質(zhì)氧化，人員的呼吸，爆破工作等?？諝庵卸趸荚黾?，人會感到呼吸困難，易發(fā)生疲勞現(xiàn)象；當增加到9％～11％時，幾分鐘內(nèi)可造成人員死亡?！兑?guī)程》規(guī)定，采掘工作面的進風流中，二氧化碳濃度不超出0.5％，總回風流中不得超出0.75％，采區(qū)或采掘工作面回風流中超出1.5％時，必須停工解決。3．礦井空氣中的有毒有害氣體和安全原則礦井空氣中所含有的對人體健康及生命安全有威脅的一切氣體，均稱為有害氣體。井下常見有害氣體有：瓦斯（重要指甲烷CH4）、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(N02)、硫化氫(H2S)、氫氣(H2)和氨氣(NH3)等。（1）一氧化碳：無色、無味、無臭，對空氣的相對密度為0.97。一氧化碳在普通條件下化學性質(zhì)不活潑，微溶于水，有可燃性和爆炸性，其爆炸界限為13％～75％，毒性極大?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：井下風流中的一氧化碳的最大濃度不得超出0.0024％。（2）硫化氫：無色、微甜、有臭雞蛋味0.0001％可嗅到，對空氣的相對密度是1.19，易溶于水，有強烈劇毒，有可燃性和爆炸性，在空氣中含量達6％時形成爆炸混合物。安全濃度：＜0.00066％。（3）二氧化氮：棕紅色、有刺激臭，對空氣的相對密度是1.57，極易溶于水，有強烈劇毒。安全濃度：＜0.00025％。（4）二氧化硫：有刺激臭及酸味，對空氣的相對密度是2.2，易溶于水，有強烈劇毒。安全濃度：＜0.0005％。（5）氫氣：無色、無味、無臭，對空氣的相對密度為0.07。有可燃性和爆炸性，其爆炸界限為4％～74％。安全濃度：＜0.5％。（6）氨氣：無色、有濃烈臭味，易溶于水，刺激皮膚、呼吸道，濃度達30％時有爆炸性。安全濃度：＜0.004％。二、礦井及采區(qū)通風系統(tǒng)（一）礦井通風系統(tǒng)礦井通風系統(tǒng)是礦井重要通風機的工作辦法、礦井通風方式、通風網(wǎng)路和風流控制設(shè)施的總稱。1．礦井重要通風機的工作辦法《規(guī)程》規(guī)定：礦井必須采用機械通風。通風機械重要指通風機，礦井重要通風機的工作辦法有下列3種。(1)抽出式通風（負壓通風）。將重要通風機安裝在回風井口，在通風機作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在低于本地大氣壓力的負壓狀態(tài)。當重要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下空氣壓力相對升高，短時間內(nèi)可克制有害氣體涌出，有助于礦井安全，因此普通礦井都采用抽出式通風。(2)壓入式通風（正壓通風）。將重要通風機安設(shè)在入風井口，在通風機作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在高于本地大氣壓的正壓狀態(tài)。當通風機停止運轉(zhuǎn)時，井下空氣壓力相對下降，瓦斯易涌出，因此不適宜在高瓦斯礦使用。只有開采煤田上部，塌陷區(qū)嚴重，瓦斯涌出量不大的礦井，采用壓入式通風較為合理。(3)壓入和抽出混合式。在入風井口設(shè)一種風機做壓入式工作，回風井口設(shè)一風機做抽出式工作。其重要應(yīng)用于礦井通風距離大、通風阻力大的礦井。在管理上比較復(fù)雜，應(yīng)用較少。2．礦井通風方式礦井通風方式根據(jù)進、出風井在井田內(nèi)的相對位置不同，分為下列幾個類型。(1)中央式。分為中央并列式和中央邊界式。①中央并列式。進、出風井均布置在井田中央的工業(yè)廣場內(nèi)。管理集中，維護方便，反風容易。但通風線路長，阻力大；井底車場附近漏風大；安全出口少；工業(yè)廣場受通風機噪聲影響和回風風流的污染。合用于煤層傾角大、埋藏深，井田走向長度較小的礦井。②中央邊界式。進風井布置在井田中央，沿井田中央上部邊界布置出風井。通風線路短、阻力小、漏風少；工業(yè)廣場不受影響；增加了安全出口，但管理分散。合用于煤層傾角較小、埋藏較淺，井田走向長度不大的礦井。(2)對角式。分為兩翼對角式和分區(qū)對角式。①兩翼對角式。進風井位于井田中央，出風井位于井田淺部沿走向的兩翼邊界附近。井下風流的流動線路是直向式，通風線路短、阻力小、漏風少；各采區(qū)風阻均衡，易控制風量；安全出口多，抗災(zāi)能力強。但占用設(shè)備多，管理不集中；早期投資大，合用于井田走向長度大、井型較大的礦井。②分區(qū)對角式。進風井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開掘一種回風井，無總回風巷。每個采區(qū)有獨立通風線路，互不影響，便于風量調(diào)節(jié)；安全出口多，抗災(zāi)能力強；建井期短，早期投資少。但占用設(shè)備多，管理分散；礦井反風較困難。合用于煤層埋藏淺或開掘總回風巷困難的礦井。(3)混合式。由上述諸種方式混合構(gòu)成，各含有獨立的通風系統(tǒng)，通風能力大，布置較靈活，適應(yīng)性強。但通風設(shè)備多，管理分散，反風困難。合用于井田范疇大，地質(zhì)和地面地形復(fù)雜的大型礦井。(4)區(qū)域式。在井田的每一種生產(chǎn)區(qū)域開鑿進、回風井，分別構(gòu)成獨立的通風系統(tǒng)。普通用于井田范疇大的特大型礦井。3．通風網(wǎng)路礦井內(nèi)風流按照生產(chǎn)需求在井巷中流動時，風流的分支、匯合線路的構(gòu)造形式，叫通風網(wǎng)路。其類型有下列3種：(1)串聯(lián)通風。指井下用風地點的回風再次進入其它用風地點的通風方式，又稱一條龍通風。(2)并聯(lián)通風。指井下各用風地點的回風直接進入采區(qū)回風道或總回風道的通風方式。(3)角聯(lián)通風。指在并聯(lián)的兩條風路之間，尚有一條或數(shù)條風路連通的通風風路。（二）采區(qū)通風系統(tǒng)采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的重要構(gòu)成單元，是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，它涉及采區(qū)進風、回風和工作面進、回風巷道構(gòu)成的風路連接形式及采區(qū)內(nèi)的風流控制設(shè)施。1．采區(qū)通風系統(tǒng)的基本規(guī)定采區(qū)應(yīng)當有足夠的供風量，并按需分派到各個采、掘工作面。為此，采區(qū)通風系統(tǒng)應(yīng)滿足下列規(guī)定。(1)每一種生產(chǎn)水平和采區(qū)，都須布置單獨的回風巷，實施分區(qū)通風。采掘工作面、硐室都應(yīng)獨立通風，有特殊困難必須串聯(lián)通風時應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。(2)有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的采煤工作面不得采用下行通風。(3)掘進和采煤工作面的進回風，都不得通過采空區(qū)或冒落區(qū)。(4)通風網(wǎng)路要力求簡樸，盡量減少通風設(shè)施的數(shù)量。(5)采空區(qū)和廢棄巷道必須及時封閉。(6)傾斜運輸巷道中，不應(yīng)設(shè)立風門。如果必須設(shè)立風門時，要采用安全方法。2．采區(qū)進風上山與回風上山的選擇采區(qū)內(nèi)普通布置兩條上山，一條為運輸上山，一條為軌道上山。當采區(qū)生產(chǎn)能力大或瓦斯涌出量大時，增設(shè)一條專用的通風上山。(1)運輸上山進風、軌道上山回風。由于風流方向與運煤方向相反，容易引發(fā)煤塵飛揚，使進風流中的煤塵濃度增大，影響工作面的安全和環(huán)境；需在軌道上山的下部車場內(nèi)安設(shè)風門，易被礦車撞壞，造成風流短路。(2)軌道上山進風、運輸上山回風。該系統(tǒng)避免了上述缺點，但輸送機設(shè)備處在回風流中，安全性差；軌道上山的上部和中部甩車場都要安裝風門，風門數(shù)量多，管理不善，易造成漏風，同時采區(qū)溜煤眼也可能產(chǎn)生漏風，因而須采用方法。在選擇采區(qū)通風系統(tǒng)時，對煤塵燃燒、爆炸危險性大的采區(qū)，應(yīng)采用軌道上山進風、運輸上山回風的采區(qū)通風系統(tǒng)；煤塵爆炸、燃燒危險性小的采區(qū)，為了簡化通風系統(tǒng)，便于管理，減少漏風量，能夠采用運輸上山進風、軌道上山回風的采區(qū)通風系統(tǒng)，但應(yīng)采用防塵方法。對于綜合機械化采區(qū)、煤層群集中上山聯(lián)合布置或厚煤層分層開采的采區(qū)，由于產(chǎn)量大，瓦斯涌出量大，供風量也大，并受到風速的限制及為了減少阻力，采區(qū)內(nèi)可布置三條或更多的上山作為進風與回風用。三、礦井通風構(gòu)筑物礦井通風系統(tǒng)，除了有構(gòu)造合理的通風網(wǎng)路和能力適宜的通風機外，還要在網(wǎng)路中的適宜位置安設(shè)隔斷、引導(dǎo)和控制風流的設(shè)施和裝置，以確保風流按生產(chǎn)需要流動。這些設(shè)施和裝置，統(tǒng)稱為通風構(gòu)筑物。按其作用不同可分為下列兩大類。（一）引導(dǎo)風流類構(gòu)筑物1．風硐風硐是連接風機和井筒的一段巷道。由于其通過風量大、內(nèi)外壓差較大，應(yīng)盡量減少其風阻，并減少漏風。普通風硐為混凝土澆注而成。2．風橋風橋是將平面交叉的進、回風流隔開成立體交叉的一種通風構(gòu)筑物。根據(jù)風橋的服務(wù)年限及通風量的大小，分為下列三種：(1)鐵筒風橋。用厚度不不大于5mm的鐵板制成圓形或矩形。它合用于服務(wù)年限短，通過的風量在lOm3/s下列的風路。(2)混凝土風橋。用磚或混凝土砌筑而成。構(gòu)造緊湊，比較結(jié)實。它合用于服務(wù)年限較長，通過的風量在10～20m3/s(3)繞道式風橋。開鑿在巖石里，結(jié)實耐用，漏風少。它合用于服務(wù)年限長，通過的風量在20m3/s3．導(dǎo)風板在礦井中慣用下列幾個導(dǎo)風板。(1)引風導(dǎo)風板。壓入式通風的礦井，為避免井底車場漏風，在入風石門與巷道交叉處，安設(shè)引導(dǎo)風流的導(dǎo)風板，運用風流動壓的方向性，變化風流分派狀況，提高礦井有效風量率。導(dǎo)風板可用木板、鐵板或混凝土板制成。(2)降阻導(dǎo)風板。通過風量較大的巷道直角轉(zhuǎn)彎處，為減少通風阻力，可用鐵板制成機翼形或普通弧形導(dǎo)風板，減少風流沖擊的能量損失。安設(shè)導(dǎo)風板后可使直角轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)由原來的1.40減少到0.3～0.4。(3)匯流導(dǎo)風板。在三岔口巷道中，當兩股風流對頭相遇匯合在一起時，可安設(shè)導(dǎo)風板，減少風流相遇時的沖擊能量損失。4．調(diào)節(jié)風窗調(diào)節(jié)風窗是一種增加風阻的調(diào)風設(shè)施，用于采區(qū)內(nèi)各工作面之間、采區(qū)之間，以及各生產(chǎn)水平之間的風量調(diào)節(jié)。（二）隔斷風流類的構(gòu)筑物1．防爆門裝有重要通風機的出風井口，必須安裝防爆設(shè)施，在斜井井口安設(shè)防爆門，在立井井口安設(shè)防爆井蓋。其作用是，一旦井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，防爆門自動打開，保護重要通風機免遭毀壞；在正常狀況下它是氣密的，以避免風流短路。防爆門（井蓋）應(yīng)設(shè)計合理，構(gòu)造嚴密，維護良好，動作可靠。2．風墻風墻（俗稱密閉）是隔斷風流的構(gòu)筑物。設(shè)立在需要隔斷風流、也不需要通車行人的巷道中。密閉的構(gòu)造隨服務(wù)年限的不同而分為兩類：(1)臨時密閉。慣用木板、木段等修筑，并用黃泥、石灰抹面，普通服務(wù)年限在二年下列。(2)永久密閉。慣用料石、磚、水泥等不燃性材料修筑，在巷道地壓大或服務(wù)年限在二年以上時采用。3．風門風門是既要切斷風流又要行人、通車的通風構(gòu)筑物。按材料可分為木制的、鐵制的和木板包鐵皮的幾個；按其啟動方式分為人力啟動和自動啟動兩種。對風門的具體規(guī)定以下：(1)風門的啟動方向，應(yīng)逆著風流，確保風門受壓后和門框接觸嚴密。(2)為了減少風門啟動時的漏風量，每處風門最少要有兩道，兩道風門之間的距離：礦車運輸時，不得不大于一列車長度，只行人時不得不大于5m。(3)嚴禁兩道風門同時啟動。為適應(yīng)礦井災(zāi)變時期風流控制的需要，我國已研制出了兩種能對井下風流進行遠程控制的風門遠控系統(tǒng)。一種以壓氣為動力，通過礦井安全監(jiān)測系統(tǒng)傳送控制命令。另一種則為電動自控風門，通過電話網(wǎng)絡(luò)傳輸控制信號。這兩種系統(tǒng)解決了災(zāi)變時期，急救人員必須進入災(zāi)區(qū)啟動或關(guān)閉風門的難題。在礦井通風系統(tǒng)中，通風構(gòu)筑物的安設(shè)和建造質(zhì)量極為重要，是造成礦井漏風量大小和有效風量率高低的重要因素，直接關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)。同時，由于頂板壓力、淋水、氧化及其它種種因素的影響，通風構(gòu)筑物的質(zhì)量將會隨時間的推移而逐步下降，故應(yīng)經(jīng)常檢查、維修，這是礦井通風管理的重要工作之一。四、反風技術(shù)反風技術(shù)是指為避免災(zāi)害擴大和急救人員的需要而采用的快速倒轉(zhuǎn)風流方向的方法。在礦井進風口、井筒、井底車場附近一旦發(fā)生火災(zāi)，為避免火災(zāi)產(chǎn)生的有害氣體進入作業(yè)區(qū)，保障井下人員安全撤離，而運用反風裝置，變化井下風流方向；有時為了適應(yīng)救護工作也需要進行反風?！兑?guī)程》規(guī)定，礦井重要通風機必須有反風裝置，必須在lOmin內(nèi)變化巷道中的風流方向；當風流方向變化后，重要通風機的供應(yīng)風量不應(yīng)不大于正常供風量的40％。反風辦法因風機的類型和構(gòu)造不同有下列幾個：1．設(shè)專用反風道反風2．軸流式通風機反轉(zhuǎn)反風調(diào)換電動機電源的任意兩相接線，使電動機變化轉(zhuǎn)向，從而變化通風機動輪的旋轉(zhuǎn)方向，使井下風流反向。此種辦法基建費用小，反風方便，但反風量較小。3．運用備用風機的風道反風當兩臺軸流式風機并排布置時，工作通風機正轉(zhuǎn)，運用另一臺備用通風機的風道作為“反風道”進行反風。4．調(diào)節(jié)動葉安裝角進行反風對于裝有動葉能夠同時整體偏轉(zhuǎn)裝置的軸流式通風機，可把全部葉片同時偏轉(zhuǎn)一定角度，不變化動輪轉(zhuǎn)向而實現(xiàn)礦井風流反向。五、掘進通風在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，都需開掘大量的井巷。在開掘過程中，為了稀釋和排除有害氣體、炮煙、礦塵和保持良好的氣候條件，必須對掘進工作面進行通風。掘進通風辦法重要有3種：礦井全風壓通風、局部通風機通風、水力或壓力引射器通風。(1)礦井全風壓通風。是運用礦井重要通風機產(chǎn)生的風壓借助導(dǎo)風設(shè)施對掘進巷道通風的辦法。(2)局部通風機通風。用局部通風機對掘進工作面進行通風的辦法。(3)引射器通風。是運用壓氣或壓力水通過噴嘴產(chǎn)生射流，造成負壓而吸入風量，使空氣流動進行通風的辦法。礦井全風壓通風和引射器通風造成的風壓有限，只適于小風量、短距離的掘進通風，而普通掘進工作面都采用局部通風機通風。局部通風機通風辦法有下列幾個方式。1．壓入式通風壓入式通風是運用局部通風機將新鮮空氣經(jīng)風筒壓入工作面，而污風則由巷道排出。壓入式通風的風流從風筒末端以自由射流狀態(tài)射向工作面，其有效射程可達7～8m，易于排除污風和礦塵。局部通風機和啟動設(shè)備處在進風側(cè)，較為安全。但是，整個掘進巷道處在回風之中，勞動衛(wèi)生條件較差。2．抽出式通風抽出式通風與壓入式通風相反，新鮮風流由巷道進入工作面，污風經(jīng)風筒由局部通風機抽出。其特點是保持巷道中為新鮮空氣，故勞動衛(wèi)生條件好。但是，風流有效吸程較短，普通為3～4m。如果風筒末端距工作面較遠，則有效吸程以外，