采煤概論》電子教案礦井通風(fēng)

1、1、河南理工大學(xué)采煤概論精品課程，第14章礦山通風(fēng)，2、本章主要內(nèi)容， 第14章礦山通風(fēng)第1節(jié)礦山通風(fēng)的任務(wù)和礦山空氣第2節(jié)礦山通風(fēng)壓力和通風(fēng)抵抗第3節(jié)礦山通風(fēng)動(dòng)力第4節(jié)礦山通風(fēng)系統(tǒng)第5節(jié)礦山總風(fēng)量的訂正第6節(jié)采礦業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)第7節(jié)掘進(jìn)方法第8節(jié)礦山通風(fēng)構(gòu)筑物，3， 第一節(jié)礦山通風(fēng)的任務(wù)和礦山空氣，一、礦山通風(fēng)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(fù)雜，只有少數(shù)的井巷通向地面，因此礦山通風(fēng)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(guò)程中， 必須將地面空氣一個(gè)接一個(gè)地送到井下各用風(fēng)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(dāng)?shù)臍夂驐l件(以及適當(dāng)?shù)臏囟取⑦m當(dāng)?shù)牡V塵4、第一節(jié)礦井通風(fēng)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(jìn)入礦井后，稱(chēng)為礦井空氣。 一般來(lái)說(shuō)，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(jì)，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(fēng)流中，氧濃度必須在20%以上，在采掘工作面的供風(fēng)流中，二氧化碳濃度不得超過(guò)0.5%，在總回風(fēng)流中，二氧化碳濃度不得超過(guò)0.75%。 采掘工作面風(fēng)流中的二氧化碳濃度超過(guò)1.5%，或采掘區(qū)、采掘工作面回風(fēng)流中的二氧化碳濃度超過(guò)1.5%時(shí)

3、，應(yīng)停止處理。 5、第一節(jié)礦井通風(fēng)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(duì)人體健康和生命安全有威脅的切氣體，均稱(chēng)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(yán)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(guò)00024井下空氣中的二氧化硫濃度不得超過(guò)00005。6、第二節(jié)坑道通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力，一、空氣壓力表示水平巷道，巷道內(nèi)風(fēng)流(空氣)從a點(diǎn)流向b點(diǎn)，是因?yàn)閍點(diǎn)的壓力大于b點(diǎn)的壓力，可引出兩個(gè)概念。 一個(gè)是a點(diǎn)或b點(diǎn)

4、的壓力，稱(chēng)為點(diǎn)壓力。 二是a點(diǎn)和b點(diǎn)之間存在壓力差。 7、第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力，1 .點(diǎn)壓力空氣的點(diǎn)壓力可以用絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力來(lái)表示。 1 )絕對(duì)壓力：因?yàn)槟滁c(diǎn)的絕對(duì)壓力是以真空為基準(zhǔn)，以“0”壓力為起點(diǎn)進(jìn)行修正測(cè)量的壓力，所以絕對(duì)壓力總是為正值，其單位通常用Pa表示。 一般說(shuō)的大氣壓就是絕對(duì)壓力。 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓值為101.325Pa。 2 )相對(duì)壓力：某點(diǎn)的相對(duì)壓力是以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)修正的壓力。 比當(dāng)?shù)卮髿鈮捍蟮氖钦龎?，比?dāng)?shù)卮髿鈮盒〉氖秦?fù)壓。 相對(duì)壓力有正值和負(fù)值之分。 相對(duì)壓力的單位通常是帕(Pa )顯示。 2 .兩點(diǎn)的壓力差由于a、b兩點(diǎn)的壓力大小不相等，在a、b兩點(diǎn)之間存

5、在壓力差，這種壓力差是由坑道風(fēng)扇或自然因素引起的，因此壓力差也被稱(chēng)為通風(fēng)壓力。 克服巷道的通風(fēng)阻力，使風(fēng)流按照規(guī)定的風(fēng)速流動(dòng)的動(dòng)力，其數(shù)值可以通過(guò)修正計(jì)算和修正器來(lái)測(cè)量。8、第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力、二、井巷通風(fēng)阻力空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)風(fēng)流的粘性、慣性及對(duì)井巷周邊的風(fēng)流的阻隔、干擾作用所引起的通風(fēng)阻力，是風(fēng)流能量損失的原因。如上所述，由于通風(fēng)機(jī)和自然因素引起的通風(fēng)壓力用于克服坑道通風(fēng)阻力，通風(fēng)壓力與通風(fēng)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(fēng)阻力值為坑道通風(fēng)所需的風(fēng)壓值。 礦井通風(fēng)阻力分為摩擦阻力和局部阻力兩種。 9、第二節(jié)坑道通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力，1、摩擦阻力空氣沿井巷流

6、動(dòng)時(shí)，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(chēng)為摩擦阻力(也稱(chēng)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(fēng)中，用風(fēng)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(zhǎng)度、m； u井巷周邊長(zhǎng)度，m； q流過(guò)井巷的風(fēng)量，m3/s。 通常，設(shè)為上式中LU/S3=R摩擦式中r摩擦風(fēng)阻力、NS2/m8。 式(1)表示h摩=R摩Q2 (142 )、10、第二節(jié)坑通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力，2 .局部阻力空氣流過(guò)井巷的一部分的局部地點(diǎn)(例

7、如，井巷的急速擴(kuò)大、急速縮小、急速旋轉(zhuǎn)及分支或合流等)，風(fēng)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(diǎn)的局部風(fēng)阻，Ns2/m8。 綜上所述，井巷的通風(fēng)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(fēng)總電阻、Pa。 r總井巷通風(fēng)總風(fēng)阻、NS2/m4； q流過(guò)井巷的風(fēng)量，m3/S。11、第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力、三、降低通風(fēng)阻力的措施1 )減小井巷摩擦阻力系數(shù)。 對(duì)于工齡較長(zhǎng)的主要井道，應(yīng)盡可能采用巷道周壁表面光滑的支護(hù)方式，對(duì)于架式支護(hù)，應(yīng)盡可能好好架設(shè)，必要時(shí)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(fēng)流路的截面擴(kuò)大對(duì)風(fēng)阻降低效果顯著。 3 )盡量縮短通風(fēng)路線(xiàn)的長(zhǎng)度。 胡同的摩擦阻力與胡同的長(zhǎng)度成正比，所以請(qǐng)盡量縮短風(fēng)路的長(zhǎng)度。 4 )避免胡同內(nèi)風(fēng)量過(guò)于集中。 胡同的摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比，胡同內(nèi)的風(fēng)量過(guò)于集中的話(huà)，摩擦阻力會(huì)大幅增加。 因此，必須盡快分離礦山的總進(jìn)氣風(fēng)，使礦山的總回風(fēng)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(kuò)大、突然縮小，主要的胡同內(nèi)任意停放車(chē)輛，不要堆積木材、器材等。12、第三節(jié)坑道通風(fēng)動(dòng)力，一、自然通風(fēng)給空氣提供能量，產(chǎn)生自然風(fēng)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(fēng)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(jī)械通風(fēng)，自然通風(fēng)只能在特定的條件下使用。13、第三節(jié)礦山通風(fēng)動(dòng)力、二、機(jī)械通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)是礦山通風(fēng)的主要?jiǎng)恿Α?可以按其服務(wù)范圍分為3種：1)主要通風(fēng)機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)主扇)，主要用于全礦井或礦井的一葉(部分)2)輔助風(fēng)扇(簡(jiǎn)稱(chēng)輔助風(fēng)扇)，主要服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)分支(例如采礦區(qū)或工作面) 主要風(fēng)扇供風(fēng)幫助保證該分支的風(fēng)量3 )局部通風(fēng)機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)局扇)，主要用于單獨(dú)挖掘井巷等局部地區(qū)的通風(fēng)。 礦用通風(fēng)機(jī)根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)扇2種。、14、第三節(jié)礦井通風(fēng)動(dòng)力、1 )離心式通風(fēng)設(shè)備、15、第三節(jié)礦井通風(fēng)動(dòng)力、2 )軸流風(fēng)扇、16、第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)、一、礦井主通風(fēng)設(shè)備的工作方式礦

10、井主通風(fēng)設(shè)備的工作方式主要有提取式通風(fēng)和壓入式通風(fēng)兩種。 1 )抽出式2 )壓入式通風(fēng)3 )抽出和壓入混合式通風(fēng)，圖14-5、17，第四節(jié)坑通風(fēng)系統(tǒng)，二，坑道通風(fēng)方式根據(jù)坑道入風(fēng)井和回氣井的相互位置關(guān)系，坑道通風(fēng)方式可分為三個(gè)基本類(lèi)型：1)中央式，中央式2 )對(duì)角式是兩翼對(duì)角式和分區(qū)對(duì)角式的3 )混合型、混合型是由中央式和對(duì)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(jìn)行深部開(kāi)采時(shí)常用的通風(fēng)方式。18、第四節(jié)礦山通風(fēng)系統(tǒng)、中央并列式、圖14-6、19、第四節(jié)礦山通風(fēng)系統(tǒng)、中央分列式、圖14-7、20、第四節(jié)礦山通風(fēng)系統(tǒng)、對(duì)角式、圖14-8、21 (2)回氣井筒數(shù)量少、同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)扇的數(shù)

11、量少、管理方便缺點(diǎn)： (1)隨著邊界采空區(qū)開(kāi)采，總返氣道延長(zhǎng)，通風(fēng)道延長(zhǎng)，通風(fēng)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(dòng)范圍大，難以保證通風(fēng)機(jī)在高效狀態(tài)下運(yùn)行；(3)礦井的總進(jìn)氣風(fēng)和總回氣風(fēng)的風(fēng)流反向平行流動(dòng)，容易產(chǎn)生漏風(fēng)；(4)在礦山生產(chǎn)的中后期，在多采礦區(qū)同時(shí)生產(chǎn)時(shí)、22、第四節(jié)礦山通風(fēng)系統(tǒng)、三、礦山反風(fēng)礦山的進(jìn)氣口、井筒、井底車(chē)場(chǎng)附近發(fā)生了一定量的火災(zāi)，為了縮小災(zāi)害狀況，有時(shí)需要改變反風(fēng)即風(fēng)流的方向。 按照規(guī)程：礦井：礦井主要通風(fēng)機(jī)應(yīng)具有反風(fēng)裝置，10分鐘內(nèi)巷道風(fēng)流方向必須改變，風(fēng)流方向改變后，供風(fēng)量應(yīng)小于正常風(fēng)量40。 1離心式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)2軸流風(fēng)扇的反風(fēng)、23、第

12、四節(jié)坑通風(fēng)系統(tǒng)、24、第五節(jié)坑總風(fēng)量的補(bǔ)正算、一、坑配風(fēng)原則、方法和根據(jù)1 )配風(fēng)原則和方法：根據(jù)實(shí)際的需要，確定“從里到外”配風(fēng)即井下的各用途，求出坑道總?cè)腼L(fēng)量，空氣體積膨脹2 )配風(fēng)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(fēng)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(fēng)量的修正、二、生產(chǎn)礦井總進(jìn)風(fēng)量的修正所謂生產(chǎn)礦井總進(jìn)風(fēng)量，是指井下各單位的必要風(fēng)量和各風(fēng)路中的損失風(fēng)量的總和。 根據(jù)規(guī)程的規(guī)定，礦井所需風(fēng)量(q )按以下要求分別進(jìn)行修正，從中選擇最大值。 1 )井下同時(shí)工作最多的人數(shù)修正坑道總必要風(fēng)量： q礦入=4

13、NK礦通m3/min式中： n井下同時(shí)工作最多的人數(shù)k礦通坑通風(fēng)系數(shù)。 一般用1.201.25 2)采煤、掘進(jìn)、管道室及其他場(chǎng)所的實(shí)際所需風(fēng)量的總和進(jìn)行修正： q礦進(jìn)=(Q采q只有q其他) k礦通m3/min式中： q采煤工作面的實(shí)際所需風(fēng)量的總和，m3/min； q挖掘掘進(jìn)工作面實(shí)際所需風(fēng)量總和，m3/min； q僅配管室實(shí)際需要的風(fēng)量的總和、m3/min； q其他坑道除采煤、掘進(jìn)和管道室地點(diǎn)之外，其他井巷需要進(jìn)行通風(fēng)風(fēng)量的總和，為m3/min。、26、第五節(jié)礦井總風(fēng)量的修正、三、新建修正礦井風(fēng)量的修正可參照鄰近生產(chǎn)礦井的通風(fēng)資料，按照生產(chǎn)礦井的風(fēng)量修正方法進(jìn)行修正。 沒(méi)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(kāi)采技術(shù)條件類(lèi)似的生產(chǎn)礦山風(fēng)量訂正方法進(jìn)行訂正。27、第六節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，一、采區(qū)通風(fēng)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是采區(qū)通風(fēng)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(fēng)、回風(fēng)和采煤工作面入回風(fēng)道等風(fēng)道連接形式和采區(qū)風(fēng)流控制設(shè)施。 采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)是指風(fēng)流入采區(qū)，沿采區(qū)巷道沖刷工作面后，排出整個(gè)采區(qū)風(fēng)流通道。 準(zhǔn)備采區(qū)時(shí)，必須在采區(qū)內(nèi)構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)，然后挖掘其他巷道。 采煤工作面必須構(gòu)成全風(fēng)壓通風(fēng)后才能采煤。 采區(qū)入、回氣巷必須貫穿整個(gè)采區(qū)的長(zhǎng)度或高度，不得將一側(cè)的山、下山或盤(pán)區(qū)的風(fēng)巷分成兩條。 一段是進(jìn)風(fēng)巷，另一段是回風(fēng)巷。 采區(qū)內(nèi)一般配置3座山，一座是運(yùn)動(dòng)山，

15、一座是軌道山，一座是專(zhuān)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(fēng)系統(tǒng)、29、第六節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)、二、采煤工作面通風(fēng)由采煤工作面及其進(jìn)、回巷道構(gòu)成的通風(fēng)途徑稱(chēng)為采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)。 采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)有“u”型、“y”型、“w”型、“h”型等通風(fēng)系統(tǒng)。 1)“U”型通風(fēng)系統(tǒng)：該通風(fēng)系統(tǒng)最簡(jiǎn)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(diǎn)。 2)“Y”型通風(fēng)系統(tǒng)：該系統(tǒng)可有效解決風(fēng)流韻事濃度過(guò)高、以及左上角積氣等問(wèn)題。 但是，工作面上順溝沿采空區(qū)的一葉全長(zhǎng)預(yù)先挖出，在采礦期間必須經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)。 3)“W”型通風(fēng)系統(tǒng)：該通風(fēng)系統(tǒng)適用于瓦斯涌出量大、

16、工作面長(zhǎng)的綜合采煤工作面，且開(kāi)采煤層瓦斯涌出量特別大時(shí)，也可以在中間平巷鉆孔抽放瓦斯，但該通風(fēng)系統(tǒng)的一半工作面嚴(yán)禁下行通風(fēng)在瓦斯突出的采煤工作面4)z”型通風(fēng)系統(tǒng)，30，第6節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，圖14-14，圖14-14，31，第7節(jié)掘進(jìn)通風(fēng)方法，通風(fēng)方法有總風(fēng)壓通風(fēng)、引射器通風(fēng)和局部通風(fēng)通風(fēng)三種。 局部通風(fēng)通風(fēng)的通風(fēng)方式主要有壓入式、抽出式和混合式通風(fēng)三種，圖14-16、32、第八節(jié)坑通風(fēng)構(gòu)筑物，一、風(fēng)門(mén)需要在人員和車(chē)輛通行、風(fēng)流不能通過(guò)的巷道中設(shè)置通風(fēng)結(jié)構(gòu)建筑物，將這種既阻隔風(fēng)流又能保證行人開(kāi)通的通風(fēng)構(gòu)筑物稱(chēng)為風(fēng)門(mén)。 二、風(fēng)壁風(fēng)壁(也稱(chēng)密閉)是阻隔風(fēng)流、封閉采空區(qū)，防止瓦斯向巷道擴(kuò)散的構(gòu)筑物。 風(fēng)墻根據(jù)工作年限可以分為暫時(shí)風(fēng)墻和永久風(fēng)墻。 暫時(shí)的風(fēng)墻服務(wù)期短，可以用板、可塑性等材料建設(shè)的永久的風(fēng)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(fēng)構(gòu)筑物、三、風(fēng)橋在進(jìn)氣巷道和回流平面交叉處，為了防止風(fēng)流短路、分離進(jìn)氣，需要設(shè)置通風(fēng)構(gòu)筑物，并將這種相互交叉的兩個(gè)回流分隔的構(gòu)筑物稱(chēng)為風(fēng)橋。圖14-18、34、第八節(jié)坑通風(fēng)構(gòu)筑物、四、井口封閉裝置在設(shè)置有電風(fēng)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