采煤概論》電子教案礦井通風

1、1、河南理工大學采煤概論精品課程，第14章礦山通風，2、本章主要內(nèi)容， 第14章礦山通風第1節(jié)礦山通風的任務(wù)和礦山空氣第2節(jié)礦山通風壓力和通風抵抗第3節(jié)礦山通風動力第4節(jié)礦山通風系統(tǒng)第5節(jié)礦山總風量的訂正第6節(jié)采礦業(yè)通風系統(tǒng)第7節(jié)掘進方法第8節(jié)礦山通風構(gòu)筑物，3， 第一節(jié)礦山通風的任務(wù)和礦山空氣，一、礦山通風的基本任務(wù)煤礦的生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件比較復雜，只有少數(shù)的井巷通向地面，因此礦山通風是保證礦山安全的最主要的技術(shù)手段之一，在礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中， 必須將地面空氣一個接一個地送到井下各用風的地方，其主要任務(wù)是：1)在井下提供充足的新鮮空氣；2 )在井下及稀釋和排除井下有毒、有害氣體和礦塵

2、；3 )創(chuàng)造良好的礦山工作環(huán)境，在井下建立適當?shù)臍夂驐l件(以及適當?shù)臏囟取⑦m當?shù)牡V塵4、第一節(jié)礦井通風任務(wù)和礦井空氣，二、礦井空氣1 .礦井空氣中主要成分的地面空氣進入礦井后，稱為礦井空氣。 一般來說，地面上的空氣成分是一定的，主要由氧、氮、二氧化碳三種氣體組成，以體積的百分比計，氧為20.96%； 氮79%； 二氧化碳0.04%煤礦安全規(guī)程規(guī)定：在采掘工作面的供風流中，氧濃度必須在20%以上，在采掘工作面的供風流中，二氧化碳濃度不得超過0.5%，在總回風流中，二氧化碳濃度不得超過0.75%。 采掘工作面風流中的二氧化碳濃度超過1.5%，或采掘區(qū)、采掘工作面回風流中的二氧化碳濃度超過1.5%時

3、，應停止處理。 5、第一節(jié)礦井通風任務(wù)和礦井空氣，2 .礦井空氣中的有害氣體礦井空氣中所含的對人體健康和生命安全有威脅的切氣體，均稱為有害氣體。 除了氣體(CH4)以外，主要有一氧化碳(CO )、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、硫化氫(H2S )、氫(H2)、氨(N2)等。 這些有毒有害氣體嚴重危害煤礦井下作業(yè)人員的人身健康和安全。 根據(jù)規(guī)程，井下空氣中的一氧化碳濃度不得超過00024井下空氣中的二氧化硫濃度不得超過00005。6、第二節(jié)坑道通風壓力和通風阻力，一、空氣壓力表示水平巷道，巷道內(nèi)風流(空氣)從a點流向b點，是因為a點的壓力大于b點的壓力，可引出兩個概念。 一個是a點或b點

4、的壓力，稱為點壓力。 二是a點和b點之間存在壓力差。 7、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：因為某點的絕對壓力是以真空為基準，以“0”壓力為起點進行修正測量的壓力，所以絕對壓力總是為正值，其單位通常用Pa表示。 一般說的大氣壓就是絕對壓力。 標準大氣壓值為101.325Pa。 2 )相對壓力：某點的相對壓力是以當?shù)卮髿鈮毫榛鶞市拚膲毫Α?比當?shù)卮髿鈮捍蟮氖钦龎?，比當?shù)卮髿鈮盒〉氖秦搲骸?相對壓力有正值和負值之分。 相對壓力的單位通常是帕(Pa )顯示。 2 .兩點的壓力差由于a、b兩點的壓力大小不相等，在a、b兩點之間存

5、在壓力差，這種壓力差是由坑道風扇或自然因素引起的，因此壓力差也被稱為通風壓力。 克服巷道的通風阻力，使風流按照規(guī)定的風速流動的動力，其數(shù)值可以通過修正計算和修正器來測量。8、第二節(jié)礦井通風壓力和通風阻力、二、井巷通風阻力空氣沿井巷運動時風流的粘性、慣性及對井巷周邊的風流的阻隔、干擾作用所引起的通風阻力，是風流能量損失的原因。如上所述，由于通風機和自然因素引起的通風壓力用于克服坑道通風阻力，通風壓力與通風阻力為作用力與反作用力的關(guān)系，即數(shù)值相等，作用方向相反，故通風阻力值為坑道通風所需的風壓值。 礦井通風阻力分為摩擦阻力和局部阻力兩種。 9、第二節(jié)坑道通風壓力和通風阻力，1、摩擦阻力空氣沿井巷流

6、動時，流層間的摩擦和流體與井巷周邊壁面間的相互摩擦產(chǎn)生的阻力稱為摩擦阻力(也稱為沿程阻力)，它與巷道斷面的大小、形狀、支架樣式、巷道壁的粗糙度有關(guān)。 在坑道通風中，用風流的壓力損失h摩表示摩擦阻力，其值的大小用下式修正，在h摩=LUQ2/S3 (141 )式中為h摩井巷摩擦阻力、Pa。 井巷摩擦阻力系數(shù)、NS2/m4(牛秒2/米2) l井巷的長度、m； u井巷周邊長度，m； q流過井巷的風量，m3/s。 通常，設(shè)為上式中LU/S3=R摩擦式中r摩擦風阻力、NS2/m8。 式(1)表示h摩=R摩Q2 (142 )、10、第二節(jié)坑通風壓力和通風阻力，2 .局部阻力空氣流過井巷的一部分的局部地點(例

7、如，井巷的急速擴大、急速縮小、急速旋轉(zhuǎn)及分支或合流等)，風流速度和方向的該值為h站=R站Q2 (143 )式中的h站r局發(fā)生局部阻力地點的局部風阻，Ns2/m8。 綜上所述，井巷的通風總電阻h電阻=h摩h站=(R摩r站) Q2=R總Q2 (14-4 )式中的h電阻井巷通風總電阻、Pa。 r總井巷通風總風阻、NS2/m4； q流過井巷的風量，m3/S。11、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(shù)。 對于工齡較長的主要井道，應盡可能采用巷道周壁表面光滑的支護方式，對于架式支護，應盡可能好好架設(shè)，必要時予以幫助等。 2 )確保足夠大的井架斷面。 特別是主要的輸

8、入回風流路的截面擴大對風阻降低效果顯著。 3 )盡量縮短通風路線的長度。 胡同的摩擦阻力與胡同的長度成正比，所以請盡量縮短風路的長度。 4 )避免胡同內(nèi)風量過于集中。 胡同的摩擦阻力與風量的平方成正比，胡同內(nèi)的風量過于集中的話，摩擦阻力會大幅增加。 因此，必須盡快分離礦山的總進氣風，使礦山的總回風緩慢匯合。 5 )降低局部電阻。 盡量避免胡同的急轉(zhuǎn)彎，避免胡同截面突然擴大、突然縮小，主要的胡同內(nèi)任意停放車輛，不要堆積木材、器材等。12、第三節(jié)坑道通風動力，一、自然通風給空氣提供能量，產(chǎn)生自然風壓，沿井架流。 這種自然力主要是由于地面溫度的變化，坑道風側(cè)和回氣側(cè)的空氣溫度不同而引起的。 根據(jù)規(guī)章

9、，礦山必須采用機械通風，自然通風只能在特定的條件下使用。13、第三節(jié)礦山通風動力、二、機械通風機械通風是礦山通風的主要動力。 可以按其服務(wù)范圍分為3種：1)主要通風機(簡稱主扇)，主要用于全礦井或礦井的一葉(部分)2)輔助風扇(簡稱輔助風扇)，主要服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某個分支(例如采礦區(qū)或工作面) 主要風扇供風幫助保證該分支的風量3 )局部通風機(簡稱局扇)，主要用于單獨挖掘井巷等局部地區(qū)的通風。 礦用通風機根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為離心式通風機和軸流風扇2種。、14、第三節(jié)礦井通風動力、1 )離心式通風設(shè)備、15、第三節(jié)礦井通風動力、2 )軸流風扇、16、第四節(jié)礦井通風系統(tǒng)、一、礦井主通風設(shè)備的工作方式礦

10、井主通風設(shè)備的工作方式主要有提取式通風和壓入式通風兩種。 1 )抽出式2 )壓入式通風3 )抽出和壓入混合式通風，圖14-5、17，第四節(jié)坑通風系統(tǒng)，二，坑道通風方式根據(jù)坑道入風井和回氣井的相互位置關(guān)系，坑道通風方式可分為三個基本類型：1)中央式，中央式2 )對角式是兩翼對角式和分區(qū)對角式的3 )混合型、混合型是由中央式和對角式或中央并列式和中央分列式組成的綜合形式，是老坑道進行深部開采時常用的通風方式。18、第四節(jié)礦山通風系統(tǒng)、中央并列式、圖14-6、19、第四節(jié)礦山通風系統(tǒng)、中央分列式、圖14-7、20、第四節(jié)礦山通風系統(tǒng)、對角式、圖14-8、21 (2)回氣井筒數(shù)量少、同時運轉(zhuǎn)的風扇的數(shù)

11、量少、管理方便缺點： (1)隨著邊界采空區(qū)開采，總返氣道延長，通風道延長，通風阻力增加。 (2)礦井生產(chǎn)期間，由于井下巷道阻力增加，阻力變動范圍大，難以保證通風機在高效狀態(tài)下運行；(3)礦井的總進氣風和總回氣風的風流反向平行流動，容易產(chǎn)生漏風；(4)在礦山生產(chǎn)的中后期，在多采礦區(qū)同時生產(chǎn)時、22、第四節(jié)礦山通風系統(tǒng)、三、礦山反風礦山的進氣口、井筒、井底車場附近發(fā)生了一定量的火災，為了縮小災害狀況，有時需要改變反風即風流的方向。 按照規(guī)程：礦井：礦井主要通風機應具有反風裝置，10分鐘內(nèi)巷道風流方向必須改變，風流方向改變后，供風量應小于正常風量40。 1離心式通風機的反風2軸流風扇的反風、23、第

12、四節(jié)坑通風系統(tǒng)、24、第五節(jié)坑總風量的補正算、一、坑配風原則、方法和根據(jù)1 )配風原則和方法：根據(jù)實際的需要，確定“從里到外”配風即井下的各用途，求出坑道總?cè)腼L量，空氣體積膨脹2 )配風依據(jù)(1)氧含量的規(guī)定(2)氣體、氧化碳等有害氣體的安全濃度的規(guī)定(3)風流速度的規(guī)定(4)空氣溫度的規(guī)定，(5)空氣中浮游粉塵安全濃度的規(guī)定。25、第五節(jié)礦井總風量的修正、二、生產(chǎn)礦井總進風量的修正所謂生產(chǎn)礦井總進風量，是指井下各單位的必要風量和各風路中的損失風量的總和。 根據(jù)規(guī)程的規(guī)定，礦井所需風量(q )按以下要求分別進行修正，從中選擇最大值。 1 )井下同時工作最多的人數(shù)修正坑道總必要風量： q礦入=4

13、NK礦通m3/min式中： n井下同時工作最多的人數(shù)k礦通坑通風系數(shù)。 一般用1.201.25 2)采煤、掘進、管道室及其他場所的實際所需風量的總和進行修正： q礦進=(Q采q只有q其他) k礦通m3/min式中： q采煤工作面的實際所需風量的總和，m3/min； q挖掘掘進工作面實際所需風量總和，m3/min； q僅配管室實際需要的風量的總和、m3/min； q其他坑道除采煤、掘進和管道室地點之外，其他井巷需要進行通風風量的總和，為m3/min。、26、第五節(jié)礦井總風量的修正、三、新建修正礦井風量的修正可參照鄰近生產(chǎn)礦井的通風資料，按照生產(chǎn)礦井的風量修正方法進行修正。 沒有新礦區(qū)、鄰近生產(chǎn)礦

14、山參照的，可以參照省內(nèi)氣候、礦山地質(zhì)、開采技術(shù)條件類似的生產(chǎn)礦山風量訂正方法進行訂正。27、第六節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)，一、采區(qū)通風采區(qū)通風系統(tǒng)是采區(qū)通風系統(tǒng)的核心單元，是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，包括采區(qū)入風、回風和采煤工作面入回風道等風道連接形式和采區(qū)風流控制設(shè)施。 采區(qū)的通風系統(tǒng)是指風流入采區(qū)，沿采區(qū)巷道沖刷工作面后，排出整個采區(qū)風流通道。 準備采區(qū)時，必須在采區(qū)內(nèi)構(gòu)成通風系統(tǒng)，然后挖掘其他巷道。 采煤工作面必須構(gòu)成全風壓通風后才能采煤。 采區(qū)入、回氣巷必須貫穿整個采區(qū)的長度或高度，不得將一側(cè)的山、下山或盤區(qū)的風巷分成兩條。 一段是進風巷，另一段是回風巷。 采區(qū)內(nèi)一般配置3座山，一座是運動山，

15、一座是軌道山，一座是專用回氣山。 瓦斯涌出量少的小煤礦可以配置兩座山。28、第六節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)、29、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、回巷道構(gòu)成的通風途徑稱為采煤工作面通風系統(tǒng)。 采煤工作面的通風系統(tǒng)有“u”型、“y”型、“w”型、“h”型等通風系統(tǒng)。 1)“U”型通風系統(tǒng)：該通風系統(tǒng)最簡單，采用最廣泛。 但是，存在采煤作業(yè)面的采空區(qū)側(cè)的上角容易積存氣體的缺點。 2)“Y”型通風系統(tǒng)：該系統(tǒng)可有效解決風流韻事濃度過高、以及左上角積氣等問題。 但是，工作面上順溝沿采空區(qū)的一葉全長預先挖出，在采礦期間必須經(jīng)常進行維護。 3)“W”型通風系統(tǒng)：該通風系統(tǒng)適用于瓦斯涌出量大、

16、工作面長的綜合采煤工作面，且開采煤層瓦斯涌出量特別大時，也可以在中間平巷鉆孔抽放瓦斯，但該通風系統(tǒng)的一半工作面嚴禁下行通風在瓦斯突出的采煤工作面4)z”型通風系統(tǒng)，30，第6節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)，圖14-14，圖14-14，31，第7節(jié)掘進通風方法，通風方法有總風壓通風、引射器通風和局部通風通風三種。 局部通風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14-16、32、第八節(jié)坑通風構(gòu)筑物，一、風門需要在人員和車輛通行、風流不能通過的巷道中設(shè)置通風結(jié)構(gòu)建筑物，將這種既阻隔風流又能保證行人開通的通風構(gòu)筑物稱為風門。 二、風壁風壁(也稱密閉)是阻隔風流、封閉采空區(qū)，防止瓦斯向巷道擴散的構(gòu)筑物。 風墻根據(jù)工作年限可以分為暫時風墻和永久風墻。 暫時的風墻服務(wù)期短，可以用板、可塑性等材料建設(shè)的永久的風墻必須用不燃性材料(磚、材石、水泥等)建設(shè)。14-17、33、第八節(jié)坑通風構(gòu)筑物、三、風橋在進氣巷道和回流平面交叉處，為了防止風流短路、分離進氣，需要設(shè)置通風構(gòu)筑物，并將這種相互交叉的兩個回流分隔的構(gòu)筑物稱為風橋。圖14-18、34、第八節(jié)坑通風構(gòu)筑物、四、井口封閉裝置在設(shè)置有電風扇的井筒內(nèi)，空氣壓力和大氣壓力間存在較大的壓力差，為了防止