《采煤概論》電子教案礦井通風課件

河南理工大學

《采煤概論》精品課程第14章礦井通風1本章主要內容第14章礦井通風第一節(jié)礦井通風的任務與礦井空氣第二節(jié)礦井通風壓力和通風阻力第三節(jié)礦井通風動力第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)第五節(jié)礦井總風量的計算第六節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)第七節(jié)掘進通風方法第八節(jié)礦井通風構筑物2

第一節(jié)礦井通風的任務與礦井空氣一、礦井通風的基本任務煤礦生產是地下作業(yè)，自然條件比較復雜，只有少數井巷與地面相通，因此，礦井通風是保證礦井安全的最主要的技術手段之一，在礦井建設和生產過程中，必須源源不斷地將地面空氣輸送到井下各個用風地點，其主要任務是：1）提供井下足夠的新鮮空氣，以供人員呼吸；2）把井下的及稀釋和排除井下有毒、有害氣體和礦塵；3）創(chuàng)造良好的礦井工作環(huán)境，保證井下有適合的氣候條件（及適宜的溫度、濕度與風速），以利于工人勞動和機器運轉。3第一節(jié)礦井通風的任務與礦井空氣2.礦井空氣中的有害氣體礦井空氣中所含有的對人體健康及生命安全有威脅的—切氣體，均稱為有害氣體。除瓦斯（CH4）外主要有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、硫化氫（H2S）、氫氣（H2）、氨（N2）等。這些有毒有害氣體對煤礦井下作業(yè)人員人身健康和安全有極大危害。《規(guī)程》規(guī)定，井下空氣中一氧化碳的濃度不得超過0．0024％；井下空氣中二氧化硫濃度不得超過0．0005％。5第二節(jié)礦井通風壓力和通風阻力一、空氣壓力表示一條水平巷道，在巷道內風流（空氣）能從A點向B點流動，是因為A點的壓力大于B點的壓力，由此可以引出兩個概念，一是A點或B點的壓力，稱為點壓力；二是A點與B點之間存在著壓力差。6第二節(jié)礦井通風壓力和通風阻力1.點壓力空氣的點壓力可以用絕對壓力和相對壓力來表示。1)絕對壓力：某點的絕對壓力是以真空為基準，以“0”壓為起算點所計量的壓力，所以，絕對壓力總是正值，其單位通常用帕（Pa）表示。通常說的大氣壓力就是指絕對壓力。一個標準大氣壓力值為101.325Pa。2)相對壓力：某點的相對壓力是以當地的大氣壓力為基準所計算的壓力。若大于當地的大氣壓力的為正壓，小于當地的大氣壓力的為負壓。故相對壓力有正值和負值之分。相對壓力的單位通常是帕（Pa）表示。2.兩點壓力差由于A、B兩點壓力大小不相等，因而在A、B兩點之間就存在壓力差，由于這種壓力差是由礦井通風機或自然因素造成的，故壓力差又叫通風壓力。它是用來克服巷道通風阻力并使風流按照規(guī)定的風速流動的動力，其數值可以通過計算或儀器測定得到。7第二節(jié)礦井通風壓力和通風阻力1.摩擦阻力空氣沿井巷流動時，由于流層之間的摩擦和流體與井巷周邊壁面之間的相互摩擦而產生的阻力稱為摩擦阻力（也稱沿程阻力），它與巷道斷面的大小、形狀、支架型式、巷道壁的粗糙程度有關。在礦井通風中，常用風流的壓能損失h摩來表示摩擦阻力，其值的大小按下式計算，h摩=αLUQ2/S3（14－1）式中h摩——井巷摩擦阻力，Pa；α——井巷摩擦阻力系數，N·S2/m4（?！っ?/米2）；L——井巷長度，m；U——井巷周邊長度，m；Q——井巷中流過的風量，m3/s。通常令上式中αLU/S3=R摩式中R摩——摩擦風阻，N·S2/m8。則（1）式可寫成：h摩=R摩Q2（14－2）9第二節(jié)礦井通風壓力和通風阻力2.局部阻力空氣流經井巷的某些局部地點（如井巷突然擴大、突然縮小，急轉彎以及分岔或匯合等），造成風流速度和方向的突然變化，導致均勻風流產生紊亂的渦流與撞擊，因而在局部地點產生的附加阻力稱為局部阻力。其值可按下式計算：h局=R局Q2（14—3）式中h局——井巷局部阻力：Pa；R局——產生局部阻力地點的局部風阻，Ns2/m8。綜合以上所述，井巷的通風總阻力h阻=h摩+h局=（R摩+R局）Q2=R總Q2（14-4）式中h阻——井巷通風總阻力，Pa；R總——井巷通風總風阻，N·S2/m4；Q——井巷中流過的風量，m3/S。10第二節(jié)礦井通風壓力和通風阻力三、降低通風阻力的措施1）減小井巷摩擦阻力系數。對于服務年限長的主要井巷，應盡量采用巷道周壁表面光滑的支護方式，對于棚式支護，應盡量架設整齊，必要時背好幫頂等，。2）保證有足夠大的井巷斷面。特別是主要進、回風流巷道斷面擴大對降低風阻效果明顯。3）盡量縮短通風路線長度。因為巷道的摩擦阻力與巷道長度呈正比，因此應盡量縮短風路的長度。4）避免巷道內風量過于集中。巷道摩擦阻力與風量的平方成正比，若巷道內風量過于集中，摩擦阻力會大大增加。因此，應盡可能使礦井的總進風早分開，使礦井的總回風晚匯合。5）降低局部阻力。應盡量避免巷道急拐彎，避免巷道斷面突然擴大、突然縮小，盡量避免在主要巷道內任意停放車輛、堆積木材、器材等。11第三節(jié)礦井通風動力二、機械通風機械通風是礦井通風的主要動力。按其服務范圍可以分為三種：1）主要通風機（簡稱主扇），主要用于全礦井或礦井的一翼（部分）；2）輔助通風機（簡稱輔扇），主要服務于礦井網絡的某一分支（如采區(qū)或工作面），以幫助主要通風機供風以保證該分支的風量；3）局部通風機（簡稱局扇），主要用于獨頭掘進的井巷等局部地區(qū)通風。礦用通風機按其構造又可分為離心式通風機和軸流式通風機兩類。13第三節(jié)礦井通風動力1）離心式通風機14第三節(jié)礦井通風動力2）軸流式通風機15第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)二、礦井通風方式按照礦井進風井和回風井相互位置關系，可把礦井通風方式分為三種基本類型：1）中央式，又可分為中央并列式和中央分列式兩種。2）對角式，又可分為兩翼對角式和分區(qū)對角式兩種。3）混合式，混合式是中央式和對角式或中央并列式和中央分列式所組成的一種綜合形式，它是老礦井進行深部開采時常采用的通風方式。17第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)中央并列式圖14-618第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)中央分列式圖14-719第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)中央式與對角式比較優(yōu)點：

（1）礦井總回風巷可以隨采區(qū)接替逐步開掘，因而建井工期短，總回風巷的維護費用低；（2）回風井筒數目少，同時運轉的風機臺數少，容易管理；（3）當進風井口及井底車場附近發(fā)生火災需要反風時，容易實現(xiàn)。缺點：（1）隨著向邊界采區(qū)開采，總回風巷不斷延長，通風線路隨之加長，因而通風阻力不斷增加；（2）礦井生產期間，由于井下巷道阻力不斷增加，阻力變動范圍大，難以保證通風機在高效率狀態(tài)下運轉；（3）礦井總進風和總回風風流反向平行流動，容易發(fā)生漏風；（4）在礦井生產的中后期，多采區(qū)同時生產時礦井通風系統(tǒng)關聯(lián)性太強，系統(tǒng)獨立性差，系統(tǒng)防災抗災能力差。21第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)三、礦井反風礦井進風口、井筒、井底車場附近一量發(fā)生火災，為縮小災情、出，有時需要反風，即改變風流方向?！兑?guī)程》規(guī)定，礦井：礦井主要通風機必須有反風裝置，必須能在10min內改變巷道中的風流方向；風流方向改變后，供風量應小于正常風量的40％。1．離心式通風機的反風2．軸流式通風機的反風22第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)圖14-9圖14-1023第五節(jié)礦井總風量的計算二、生產礦井總進風量的計算

生產礦井總進風量是指井下各工作地點的需風量和各條風路中損失風量的總和。根據《規(guī)程》規(guī)定，礦井需要的風量(Q)應按下列要求分別計算，并選取其中的最大值。

1）按井下同時工作的最多人數計算礦井總需風量：Q礦進=4×N×K礦通m3/min式中：N——井下同時工作的最多人數K礦通——礦井通風系數；一般取1.20～1.25

2）按采煤、掘進、硐室及其它地點實際需要風量的總和計算：Q礦進=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其它）×K礦通m3/min式中：∑Q采——采煤工作面實際需要風量的總和，m3/min；∑Q掘——掘進工作面實際需要風量的總和，m3/min；∑Q硐——硐室實際需要風量的總和，m3/min；∑Q其它——礦井除了采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風的風量總和，m3/min。25第五節(jié)礦井總風量的計算三、新設計礦井風量的計算設計礦井的風量，可參照鄰近生產礦井的通風資料，按生產礦井的風量計算方法進行計算。對新礦區(qū)、無鄰近生產礦井參照時，可參照省內氣候、礦山地質、開采技術條件相類似的生產礦井的風量計算方法進行計算。26第六節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)二、采煤工作面通風 由采煤工作面及其進、回風巷道所構成的通風路線叫采煤工作面通風系統(tǒng)。采煤工作面的通風系統(tǒng)可有多種形式，如“U”型、“Y”型、“W”型和“H”型等通風系統(tǒng)。 1）“U”型通風系統(tǒng)：這種通風系統(tǒng)最為簡單，采用最廣泛。但它的缺點是，采煤工作面的采空區(qū)一側的上隅角容易積聚瓦斯。 2）“Y”型通風系統(tǒng)：這種通風系統(tǒng)對解決回風流瓦斯?jié)舛冗^高或上隅角積存瓦斯具有良好效果。但要求工作面的上順槽沿采空區(qū)一翼全長預先掘出，且在回采期內要始終維護。3）“W”型通風系統(tǒng)：這種通風系統(tǒng)適用于瓦斯涌出量大、工作面較長的綜采工作面，當開采煤層的瓦斯涌出量特別大時，還可在中間平巷中布置鉆孔抽放瓦斯，但這種通風系統(tǒng)中有半個工作面是下行通風．對有煤與瓦斯突出的采煤工作面嚴禁采用。4）還有“Z”型通風系統(tǒng)29第六節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)圖14-14圖14-1530第七節(jié)掘進通風方法掘進通風方法有總風壓通風、引射器通風和局部通風機通風三種。局部通風機通風的通風方式主要有壓入式、抽出式和混合式通風三種，圖14-1631第八節(jié)礦井通風構筑物一、風門在人員和車輛需要通行，而不能讓風流通過的巷道中，需要設置通風構筑物，這種既要切斷風流又能保證行人通車的通風構筑物稱為風門。

二、風墻風墻（又稱密閉）是用來切斷風流或封閉采空區(qū)，防止瓦斯向巷道擴散的一種構筑物。風墻按服務年限不同可分為臨時性風墻和永久性風墻兩類。臨時性風墻由于服務年限短，可用木板、可塑性等材料修筑；永久性風墻要用不燃性材料（如磚、料石或水泥等）修筑。14-1732第八節(jié)礦井通風構筑物三、風橋

在進風巷道與回風流平面交叉處，為防止風流短路，使進回風分離，需要設置通風構筑物，這種用于隔開兩條互相交叉的進、回風流的構筑物稱為風橋。圖14-1833第八節(jié)礦井通風構筑物四、井口封閉裝置

在安設扇風機的井筒內，空氣壓力與大氣壓力之間存在較大壓力差，為防止井內風流和地面大氣短路，其井口必須有封閉裝置，以使井口和地面大氣隔開。對于通風、提升共用的井筒，應將整個井樓密閉起來。出風斜井井口一般都要安設風門，以便把地面與井下空氣隔離，同時對扇風機起到防爆安全作用。34第八節(jié)礦井通風構筑物五、風量調節(jié)圖14-20圖15-2035第八節(jié)礦井通風構筑物2)礦井總風量調節(jié)

(1)改變離心式通風機轉速?；蚋淖冚S流式通風機工作輪葉片的安裝角，使主要通風機的風壓及風量發(fā)生變化，從而調節(jié)礦井的風量。(2)改變通風機的工作風阻(利用閘門)也可以改變通風機的工作狀況，從而達到調節(jié)風量的目的，一般離心式通風機多采用這種方法。36思考題1．礦井通風的任務是什么？2．礦井空氣中的主要成分與地面空氣的主要