第三章 礦井通風.ppt

1、緒論,礦井通風的目的： 創(chuàng)造一種與地表大氣條件相近的井下氣候環(huán)境 預(yù)防和治理各種災(zāi)害 控制、縮小和撲滅災(zāi)害,井下空氣的成分,新鮮空氣（新風）污濁空氣（乏風） 井下空氣的主要成分：氧氣和氮氣 氧氣：相對密度為1.105，人體在靜止狀態(tài)下耗氧量為0.25 l/min，在工作時耗氧量為13 l/min； 當濃度小于17時，呼吸困難、心跳加快， 當濃度小于15時，無力進行勞動， 當濃度小于12時，有生命危險。 當濃度小于3時,立即死亡。 規(guī)程規(guī)定工作面進風流中=20 氮氣：相對密度為0.97，微溶于水，不助燃，無毒。地層中涌出。當?shù)獨鉂舛壬邥r，意味著氧氣濃度的減少，可引起缺氧窒息。,井下空氣的成分,

2、井下空氣中常見的有毒有害氣體：一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO2）、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氫氣（H2）等。 其來源是爆破生成的炮煙、礦物氧化、火災(zāi)、爆炸，以及柴油機工作產(chǎn)生的廢氣等。 甲烷，對空氣的相對密度為0.55，難溶于水。一定濃度并遇到高溫(650750)時能引起爆炸。 在采掘工作面進風流的瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5，在采掘工作面和采區(qū)的回風流中，瓦斯?jié)舛炔坏贸^1，在礦井和一翼的總回風流中，瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.75。 礦塵能引起塵肺病，煤塵能引起爆炸。規(guī)程規(guī)定，粉塵中含游離二氧化硅在10以上時，粉塵濃度應(yīng)低于2mg/m3，井下空氣中煤塵濃

3、度應(yīng)低于10mg/m3。,井下空氣的成分,稀釋礦內(nèi)有害氣體的措施： 應(yīng)向礦內(nèi)連續(xù)供給新鮮風流，使之達到安全濃度。CH4和CO2是礦內(nèi)有害氣體的主要成分，稀釋它們所需的風量最大，所以它們是確定礦井風量和工作面風量的主要依據(jù)。 抽放瓦斯、煤體注入石灰水以減少H2S和SO2、防止煤炭自燃、采取綜合防塵措施等。 爆破后空氣中的CO、CO2、NO2等氣體濃度往往超過安全濃度，除了采取水炮泥、噴霧灑水等措施外，必須等炮煙吹散后方可進入掘進工作面。 當發(fā)生爆炸、火災(zāi)、煤與瓦斯突出等事故時，空氣中有害氣體的濃度通常是致命的，應(yīng)佩帶自救器。,礦井通風系統(tǒng),礦井通風系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣

4、的通風網(wǎng)路、通風動力和通風控制設(shè)施的總稱。 一、礦井通風系統(tǒng)的類型及其適用條件 按進、回井在井田內(nèi)的位置不同，通風系統(tǒng)可分為中央式、對角式、區(qū)域式及混合式。 1、中央并列式 進、回風井均位于井田走向中央。,2、對角式 1）兩翼對角式 進風井大致位于井田走向的中央，兩個回風井位于井田邊界的兩翼（沿傾斜方向的淺部），稱為兩翼對角式，如果只有一個回風井，且進、回風分別位于井田的兩翼稱為單翼對角式。 2）分區(qū)對角式 進風井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開掘一個不深的小回風井，無總回風巷。,3、區(qū)域式 在井田的每一個生產(chǎn)區(qū)域開鑿進、回風井，分別構(gòu)成獨立的通風系統(tǒng)。如圖。 4、混合式 由上述諸種方式混合組成

5、。例如，中央分列與兩翼對角混合式，中央并列與兩翼對角混合式等等。,二、主要通風機的工作方式與安裝地點 主要通風機的工作方式有三種：抽出式、壓入式、壓抽混合式。,1、 抽出式 主要通風機安裝在回風井口，在抽出式主要通風機的作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在低于當?shù)卮髿鈮毫Φ呢搲籂顟B(tài)。當主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風流的壓力提高，比較安全。,2、壓入式 主要通風機安設(shè)在入風井口，在壓入式主要通風機作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在高于當?shù)卮髿鈮旱恼龎籂顟B(tài)。在冒落裂隙通達地面時，壓入式通風礦井采區(qū)的有害氣體通過塌陷區(qū)向外漏出。當主要通風機因故停止運轉(zhuǎn)時，井下風流的壓力降低。,3、壓抽混合式 在入風井口設(shè)一風機

6、作壓入式工作，回風井口設(shè)一風機作抽出式工作。通風系統(tǒng)的進風部分處于正壓，回風部分處于負壓，工作面大致處于中間，其正壓或負壓均不大，采空區(qū)通連地表的漏風因而較小。其缺點是使用的通風機設(shè)備多，管理復(fù)雜。,三、礦井通風系統(tǒng)的選擇 根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件，在確保礦井安全、兼顧中、后期生產(chǎn)需要的前提下，通過對多種個可行的礦井通風系統(tǒng)方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。 中央式通風系統(tǒng)具有井巷工程量少、初期投資省的優(yōu)點。因此，礦井初期宜優(yōu)先采用。 有煤與瓦斯突出危險的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井，應(yīng)采用對角式或分區(qū)對

7、角式通風； 當井田面積較大時，初期可采用中央通風，逐步過渡為對角式或分區(qū)對角式。 礦井通風方法一般采用抽出式。當?shù)匦螐?fù)雜、露頭發(fā)育老窯多、采用多風井通風有利時，可采用壓入式通風。,采區(qū)通風系統(tǒng) 采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的主要組成單元, 包括：采區(qū)進風、回風和工作面進、回風巷道組成的風路連接形式及采區(qū)內(nèi)的風流控制設(shè)施。 一、采區(qū)通風系統(tǒng)的基本要求 1、每一個采區(qū)， 都必須布置回風道，實行分區(qū)通風。 2、采煤和掘進工作面應(yīng)獨立通風系統(tǒng)。有特殊困難必須串聯(lián)通風時應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。 3、煤層傾角大于12的采煤工作面采用下行通風時，報礦總工程師批準， 4、采煤和掘進工作面的進風和回風，都不得經(jīng)過采空區(qū)或

8、冒落區(qū)。 二、采區(qū)進風上山與回風上山的選擇 上（下）山至少要有兩條；對生產(chǎn)能力大的采區(qū)可有3條或4條上山。 1、軌道上山進風，運輸機上山回風 2、運輸機上山進風、軌道上山回風 比較：軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，輸送機上山進風，運輸過程中所釋放的瓦斯，可使進風流的瓦斯和煤塵濃度增大，影響工作面的安全衛(wèi)生條件。,三、采煤工作面上行風與下行風 上行風與下行風是指進風流方向與采煤工作面的關(guān)系而言。當采煤工作面進風巷道水平低于回風巷時，采煤工作面的風流沿傾斜向上流動，稱上行通風，否則是下行通風。 優(yōu)缺點： 、下行風的方向與瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯分層

9、流動和局部積存的現(xiàn)象。 、上行風比下行風工作面的氣溫要高。 、下行風比上行風所需要的機械風壓要大； 、下行風在起火地點瓦斯爆炸的可能性比上行風要大。,四、工作面通風系統(tǒng) 1、U型與Z型通風系統(tǒng) 2、Y型、W型及雙Z型通風系統(tǒng) 3、H型通風系統(tǒng),通風構(gòu)筑物及漏風 礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)路中適當位置安設(shè)的隔斷、引導(dǎo)和控制風流的設(shè)施和裝置，以保證風流按生產(chǎn)需要流動。這些設(shè)施和裝置，統(tǒng)稱為通風構(gòu)筑物。 一、通風構(gòu)筑物 分為兩大類：一類是通過風流的通風構(gòu)筑物，如主要通風機風硐、反風裝置、風橋、導(dǎo)風板和調(diào)節(jié)風窗；另一類是隔斷風流的通風構(gòu)筑物，如井口密閉、擋風墻、風簾和風門等 。 1、風門 按設(shè)地點：在通風系統(tǒng)中既

10、要隔斷風流又要行人或通車的地方應(yīng)設(shè)立風門。在行人或通車不多的地方，可構(gòu)筑普通風門。而在行人通車比較頻繁的主要運輸?shù)郎?，則應(yīng)構(gòu)筑自動風門。,設(shè)置風門的要求： （1）每組風門不少于兩道，通車風門間距不小于一列車長度，行人風門間距不小于5m。入排風巷道之間要需設(shè)風門處同時設(shè)反向風門，其數(shù)量不少于兩道； （2）風門能自動關(guān)閉；通車風門實現(xiàn)自動化，礦井總回風和采區(qū)回風系統(tǒng)的風門要裝有閉鎖裝置；風門不能同時敞開（包括反風門）； （3）門框要包邊沿口，有墊襯，四周接觸嚴密，門扇平整不漏風，門扇與門框不歪扭。門軸與門框要向關(guān)門方向傾斜80至85； （4）風門墻垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m，嚴密不漏風

11、； 墻垛周邊要掏槽，見硬頂、硬幫與煤巖接實。墻垛平整，無裂縫、重縫和空縫； （5）風門水溝要設(shè)反水池或擋風簾，通車風門要設(shè)底坎，電管路孔要堵嚴；風門前后各5m內(nèi)巷道支護良好，無雜物、積水、淤泥。,2、風橋 當通風系統(tǒng)中進風道與回風道需水平交叉時，為使進風與回風互相隔開需要構(gòu)筑風橋。按其結(jié)構(gòu)不同可分為三種。 1）繞道式風橋 開鑿在巖石里，最堅固耐用，漏風少。 2）混凝土風橋 結(jié)構(gòu)緊湊，比較堅固。 3）鐵筒風橋 可在次要風路中使用。,3、密閉 密閉是隔斷風流的構(gòu)筑物。設(shè)置在需隔斷風流、也不需要通車行人的巷道中。密閉的結(jié)構(gòu)隨服務(wù)年限的不同而分為兩類： 1）臨時密閉，常用木板、木段等修筑，并用黃泥、石

12、灰抹面。 2）永久密閉，常用料石、磚、水泥等不燃性材料修筑。 4、導(dǎo)風板 應(yīng)用以下幾種導(dǎo)風板。 1）引風導(dǎo)風板 ； 2）降阻導(dǎo)風板； 3）匯流導(dǎo)風板,觀察孔,二、漏風及有效風量 1、礦井漏風及其危害性 有效風量：礦井中流至各用風地點，起到通風作用的風量。 漏風：未經(jīng)用風地點而經(jīng)過采空區(qū)、地表塌陷區(qū)、通風構(gòu)筑物和煤柱裂隙等通道直接流（滲）入回風道或排出地表的風量。 漏風的危害：使工作面和用風地點的有效風量減少，氣候和衛(wèi)生條件惡化，增加無益的電能消耗，并可導(dǎo)致煤炭自燃等事故。減少漏風、提高有效風量是通風管理部門的基本任務(wù)。,二、漏風及有效風量 2、漏風的分類及原因 1）漏風的分類 礦井漏風按其地點

13、可分為：（1）外部漏風（或稱井口漏風）泛指地表附近如箕斗井井口，地面主通風機附近的井口、防爆蓋、反風門、調(diào)節(jié)閘門等處的漏風。（2）內(nèi)部漏風（或稱井下漏風）是指井下各種通風構(gòu)筑物的漏風、采空區(qū)以及碎裂的煤柱的漏風。 2）漏風的原因 當有漏風通路存在，并在其兩端有壓差時，就可產(chǎn)生漏風。漏風風流通過孔隙的流態(tài)，視孔隙情況和漏風大小而異。,3、礦井漏風率及有效風量率 1）礦井有效風量Qe 是指風流通過井下各工作地點實際風量總和。 2）礦井有效風量率： 礦井有效風量率是礦井有效風量Qe與各臺主要通風機風量總和之比。礦井有效風量率應(yīng)不低于85%。 3）礦井外部漏風量 指直接由主要通風機裝置及其風井附近地表

14、漏失的風量總和?？捎酶髋_主要通風機風量的總和減去礦井總回（或進）風量。 4）礦井外部漏風率 指礦井外部漏風量QL與各臺主要通風機風量總和之比。 礦井主要通風機裝置外部漏風率無提升設(shè)備時不得超過5，有提升設(shè)備時不得超過15。 4、減少漏風、提高有效風量 漏風風量與漏風通道兩端的壓差成正比，和漏風風阻的大小成反比。應(yīng)增加地面主要通風機的風硐、反風道及附近的風門的氣密性，以減少漏風。,掘進工作面通風,利用局部扇風機或主要扇風機產(chǎn)生的風壓對井下獨頭巷道進行通風的方法稱為局部通風（又稱掘進通風）。 局部通風方法 一、局部扇風機通風 利用局部通風機作動力，通過風筒導(dǎo)風的通風方法稱局部通風機通風，它是目前局

15、部通風最主要的方法。 常用通風方式：壓入、抽出和混合式。 1.壓入式 布置方式：,10m,2.抽出式 布置方式： 有效吸程Le:風筒吸口吸入空氣的作用范圍。 在巷道邊界條件下，其一般計算式為： 式中 S巷道斷面，m2。 特點：（）新鮮風流沿巷道進入工作面，勞動條件好； （）污風通過風機； （）有效吸程小，延長通風時間，排煙效果不好； （）不通使用柔性風筒。,Le,3. 壓入式和抽出式通風的比較： 1) 壓入式通風時，局部通風機及其附屬電氣設(shè)備均布置在新鮮風流中，污風不通過局部通風機，安全性好；而抽出式通風時，含瓦斯的污風通過局部通風機，若局部通風機不具備防爆性能，則是非常危險的。 2)壓入式通

16、風風筒出口風速和有效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，且因風速較大而提高散熱效果。然而，抽出式通風有效吸程小，掘進施工中難以保證風筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之內(nèi)。與壓入式通風相比，抽出式風量小,工作面排污風所需時間長、速度慢。 3)壓入式通風時,掘進巷道涌出的瓦斯向遠離工作面方向排走,而用抽出式通風時,巷道壁面涌出的瓦斯隨風流向工作面，安全性較差。 4) 抽出式通風時,新鮮風流沿巷道進向工作面，整個井巷空氣清新，勞動環(huán)境好；而壓入式通風時，污風沿巷道緩慢排出，當掘進巷道越長，排污風速度越慢，受污染時間越久。 5)壓入式通風可用柔性風筒，其成本低、重量輕，便于運輸，而抽出式通風的風筒承受負壓

17、作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風筒，成本高，重量大，運輸不便。,4. 混合式通風 混合式通風是壓入式和抽出式兩種通風方式的聯(lián)合運用,按局部通風機和風筒的布設(shè)位置，分為:長壓短抽、長抽短壓和長抽長壓。 1) 長抽短壓（前壓后抽） 工作面的污風由壓入式風筒壓入的新風予以沖淡和稀釋，由抽出式主風筒排出。 其中抽出式風筒須用剛性風筒或帶剛性骨架的可伸縮風筒，若采用柔性風筒，則可將抽出式局部通風機移至風筒入風口，改為壓出式，由里向外排出污風(如圖b）。,10m,10m,10m,10m,2) 長壓短抽(前抽后壓) 工作方式：新鮮風流經(jīng)壓入式長風筒送入工作面, 工作面污風經(jīng)抽出式通風除塵系統(tǒng)凈化,被

18、凈化后的風流沿巷道排出。 混合式通風的主要特點： a、通風是大斷面長距離巖巷掘進通風的較好方式； b、主要缺點是降低了壓入式與抽出式兩列風筒重疊段巷道內(nèi)的風量，當掘進巷道斷面大時,風速就更小,則此段巷道頂板附近易形成瓦斯層狀積聚。,5.可控循環(huán)通風 當局部通風機的吸入風量大于全風壓供給設(shè)置通風機巷道的風量時，則部分由局部用風地點排出的污濁風流，會再次經(jīng)局部通風機送往用風地點，故稱其為循環(huán)風。 循環(huán)通風方式：循環(huán)通風分為摻有適量外界新風的循環(huán)通風和不摻有外界新風的循環(huán)通風。前者即為可控制循環(huán)通風，也稱為開路循環(huán)通風；后者稱為閉路循環(huán)通風。 在煤礦掘進通風中當使用閉路循環(huán)系統(tǒng)時，因既無任何出口，也

19、無法除去這些氣體，在封閉的循環(huán)區(qū)域中的污染物濃度必然會越來越大。因此，規(guī)程嚴禁采用循環(huán)通風。,注意：如果循環(huán)通風是在一個敞開的區(qū)域內(nèi)，且連續(xù)不斷地有適量的新鮮風流摻入到循環(huán)風流中,經(jīng)理論與實踐證明，這部分有控制的循環(huán)風流中的污染物濃度僅僅取決于該地區(qū)內(nèi)污染物的產(chǎn)生率及流過該地區(qū)的新鮮風量的大小，故循環(huán)區(qū)域中任何地點的污染物濃度，都不會無限制地增大，而是趨于某一限值。,可控循環(huán)局部通風優(yōu)點: (1) 采用混合式可控循環(huán)通風時,掘進巷道風流循環(huán)區(qū)內(nèi)側(cè)的風速較高，避免了瓦斯層狀積聚,同時也降低了等效溫度，改善了掘進巷道中的氣候條件。 (2) 當在局部通風機前配置除塵器時，可降低礦塵濃度。 (3) 在

20、供給掘進工作面相同風量條件下，可降低通風能耗。,可控循環(huán)局部通風缺點： (1) 由于流經(jīng)局部通風機的風流中含有一定濃度的瓦斯與粉塵，因此，必須研制新型防爆除塵風機。 ()循環(huán)風流通過運轉(zhuǎn)風機的加熱,再返回掘進工作面，使風溫上升。 (3) 當工作面附近發(fā)生火災(zāi)時，煙流會返回掘進工作面，故安全性差，抗災(zāi)能力弱，災(zāi)變時有循環(huán)風流通過的風機應(yīng)立即進行控制,停止循環(huán)通風,恢復(fù)常規(guī)通風。,二、礦井全風壓通風 全風壓通風是利用礦井主要通風機的風壓，借助導(dǎo)風設(shè)施把主導(dǎo)風流的新鮮空氣引入掘進工作面。其通風量取決于可利用的風壓和風路風阻。 按其導(dǎo)風設(shè)施不同可分為： 1.風筒導(dǎo)風 在巷道內(nèi)設(shè)置擋風墻截斷主導(dǎo)風流，用

21、風筒把新鮮空氣引入掘進工作面，污濁空氣從獨頭掘進巷道中排出。 特點：此種方法輔助工程量小，風筒安裝、拆卸比較方便，通常用于需風量不大的短巷掘進通風中。,.平行巷道導(dǎo)風 在掘進主巷的同時，在附近與其平行掘一條配風巷，每隔一定距離在主、配巷間開掘聯(lián)絡(luò)巷，形成貫穿風流，當新的聯(lián)絡(luò)巷溝通后，舊聯(lián)絡(luò)巷即封閉。兩條平行巷道的獨頭部分可用風幛或風筒導(dǎo)風，巷道的其余部分用主巷進風，配巷回風。 特點：此方法常用于煤巷掘進，尤其是厚煤層的采區(qū)巷道掘進中，當運輸、通風等需要開掘雙巷時。此法也常用于解決長巷掘進獨頭通風的困難。 3.鉆孔導(dǎo)風 離地表或鄰近水平較近處掘進長巷反眼或上山時，可用鉆孔提前溝通掘進巷道，以便形成貫穿風流。 這種通風方法曾被應(yīng)用于煤層上