【采矿课件】第七章矿井风流的管理

第七章矿井风流的管理本章主要内容及重点和难点1、矿井风量的调节2、矿井风流的管理3、矿井通风图的绘制一个矿井通风系统的网路包括三大部分，即进风部分、出风部分及供各个工作地点的用风部分，一般情况，矿井的进风部分及出风部分的网路结构相对来说比较固定，而用风部分则经常要求调整。所以根据生产发展的需要，不断地建立合理的通风系统，使新鲜风流按质按量送到工作地点，这就是矿井通风管理工作的目的。第一节矿井风量调节随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。一、局部风量调节局部风量调节是指在采区内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。调节方法：增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。(一)增阻调节法（风窗调节）增阻调节法是在通过在巷道中安设调节风窗等设施，增大巷道中的局部阻力，从而降低与该巷道处于同一通路中的风量，或增大与其关联的通路上的风量。增阻调节是一种耗能调节法主要措施：(1)调节风窗；(2)临时风帘；(3)空气幕调节装置等。使用最多的是调节风窗。第七章矿井风流的管理风窗调节法原理分析如图１，２分支风阻分别为R1和R2，风量分别为Q1,Q2。则两分支的阻力为：h1=R1Q12h2=R2Q22，且h1=h2若分支２风量不足。可在１分支中设置调节窗。设调节风窗产生的局部风阻为△R。∵(R1+△R)Q1’2=R2Q2’2∴但增阻后，并联系统总风阻增大。使Q’＜Q，由于Q’未知，实际计算过程中，假设Q’＝Q。已知,△R后，可计算调节风窗面积。使用条件：增阻分支风量有富余。特点：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增阻调节法会增加矿井总风阻，减少总风量。122'12'2RRRQQ１R1Q1R2Q2Q2R1+△RQ1’R2Q’2Q’2１调节风窗开口面积计算：当Sc/S＜＝0.5时，当Sc/S＞＝0.5时，Sc—调节风窗的断面积，m2；S—巷道的断面积，m2；Q—通达风量，m3/s；hc—调节风窗阻力，Pa；Rc—调节风窗的风阻，N·s2/m8；Rc＝hc/Q2。cchSQQSS84.065.0ccRSSS84.065.0cchSQQSS759.0ccRSSS759.01(二)减阻调节法减阻调节法是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其关联通路上的风量。主要措施：(1)扩大巷道断面；(2)降低摩擦阻力系数；(3)清除巷道中的局部阻力物；(4)采用并联风路；(5)缩短风流路线的总长度等。特点：可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的工程量和投资一般都较大，施工工期较长，所以一般在对矿井通风系统进行较大的改造时采用。(三)增能调节法增能调节法主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法，增加局部地点的风量。主要措施：(1)辅助通风机调节法。(2)利用自然风压调节法。特点：增能调节法的施工相对比较方便，不须降低矿井总风阻，增加矿井总风量，同时可以减少矿井主通风机能耗。但采用辅助通风机调节时设备投资较大，辅助通风机的能耗较大，且辅助通风机的安全管理工作比较复杂，安全性较差。二、矿井总风量的调节当矿井（或一翼）总风量不足或过剩时，需调节总风量，也就是调整主通风机的工况点。采取的措施是：改变主通风机的工作特性，或改变矿井风网的总风阻。(一)改变主通风机工作特性改变主通风机的叶轮转速、轴流式风机叶片安装角度和离心式风机前导器叶片角度等，可以改变通风机的风压特性，从而达到调节风机所在系统总风量的目的。RM1M2M3QH(二)改变矿井总风阻值1.风硐闸门调节法如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以改变风机的总工作风阻，从而可调节风机的工作风量。2.降低矿井总风阻当矿井总风量不足时，如果能降低矿井总风阻，则不仅可增大矿井总风量，而且可以降低矿井总阻力。M1R1R2M2R3M3QH第二节通风构筑物矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、引导和控制风流的设施和装置，以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为通风构筑物。通风构筑物分为两大类：一类是通过风流的通风构筑物，如主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板和调节风窗；另一类是隔断风流的通风构筑物，如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等。一、风门按设地点：在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方，可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输道上，则应构筑自动风门。＋－风门表示方式＋－调节风门表示方式设置风门的要求：（1）每组风门不少于两道，通车风门间距不小于一列车长度，行人风门间距不小于5m。入排风巷道之间要需设风门处同时设反向风门，其数量不少于两道；（2）风门能自动关闭；通车风门实现自动化，矿井总回风和采区回风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）；（3）门框要包边沿口，有垫衬，四周接触严密，门扇平整不漏风，门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜80°至85°；（4）风门墙垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m，严密不漏风；墙垛周边要掏槽，见硬顶、硬帮与煤岩接实。墙垛平整，无裂缝、重缝和空缝；（5）风门水沟要设反水池或挡风帘，通车风门要设底坎，电管路孔要堵严；风门前后各5m内巷道支护良好，无杂物、积水、淤泥。二、风桥当通风系统中进风道与回风道需水平交叉时，为使进风与回风互相隔开需要构筑风桥。按其结构不同可分为三种。1）绕道式风桥开凿在岩石里，最坚固耐用，漏风少。2）混凝土风桥结构紧凑，比较坚固。3）铁筒风桥可在次要风路中使用。三、风墙（密闭）密闭是隔断风流的构筑物。设置在需隔断风流、也不需要通车行人的巷道中。密闭的结构随服务年限的不同而分为两类：1）临时密闭，常用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面。2）永久密闭，常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。四、导风板应用以下几种导风板。1）引风导风板；2）降阻导风板；3）汇流导风板观察孔表示方式放水孔注浆孔五、扇风机反风装置机械通风的矿井，在主要扇风机房应设置反风装置、以便在发生意外事故或某种原因进行及时反风。反风装置由反风道及闸门等设施构成。抽出式通风时，反风装置如下图所示。正常情况如左图a，废风由风井进入主扇，排往地表；反风时，按右图b所示位置将闸门1关闭，闸门2将通往地表的出口关闭，此时扇风机由地表进风，从反风道压入井下。轴流式扇风机可反转电机造成风流反向。六、空气幕利用特制的供风器(包括扇风机)，由巷道的一侧或两侧，以很高的风速和一定的方向喷出空气，形成门板式的气流来遮断或减弱巷道中通过的风流，称为空气幕，如图下图所示。它可克服使用调节风窗或辅扇时存在的某些不可避免的缺点，特别是在运输巷道中采用空气幕时，既不妨碍运输，工作又可靠。第三节矿井风流的管理矿井通风工作的效果，主要应从送到工作面的空气数量及质量、粉尘合格率、有效风量率以及其他卫生标准、经济成本等方面来衡量。所以矿井应建立合理通风系统。但是由于采掘工作面不断变动，通风系统常常遭到破坏往往表现在工作面出现串联风流、漏风、反转风流、循环风流等方面。所以克服串、漏、反、循是通风管理工作必须注意的问题。一、克服工作面串联风流1、棋盘式通风在作业区域内，每隔一定水平距离，保留一条联通上下各中段并且通达总回风巷道的回风天井。回风天井用风桥跨过每个运输巷道。平巷进风，天井回风其典型布置见右图所示。各作业地点的废风都设法引入回风天井里去，从而克服了工作面的废风串联，但是增加了通风工程量。2、上下间隔式通风为了解决多中段同时开采的通风问题，用风门、风墙、风窗等通风构筑物使相邻的两个中段分别进、回风，其典型布置如下图所示。它不需要开凿其它的通风巷道，但在采区爆破频繁时，不利于下行风流采场炮烟的排出。3、平行双巷通风中条山漉子沟矿为缓倾斜多中段有底部结构的崩落采矿法，其电耙巷道垂直于矿体走向，以利用平行双巷分别进、回风，有效地克服了工作面的串联风流。其布置如下左图所示。4、梳式通风盘古山矿为平行密集脉状矿床，每一中段坑道纵横交错，新风与废风难于分开。在每一中段建立一条专用沿脉回风道，并将穿脉巷道断面扩大，用风幛隔成两格，一格运输及通风，另一条回风；或用假顶将穿脉分成上下两格，分别作进、回风通路。回风格与沿脉回风道相接，从而克服了工作面之间的串联风流。由于回风道呈梳式结构，故称梳式通风，其布置如上右图所示。上述实例，是根据各自矿井的具体情况，采取相应措施，有效地克服了采场间的串联风流。这些例子中包含着一个共同的规律，即为了克服工作面的串联风流，必须根据矿井的具体情况，采取措施，使每个工作面的进风直接与新鲜风流相联，出风直接与废风相联。二、克服漏风最有害的漏风是:新风及废风之间的漏风、工作面之间的漏风、抽出式通风矿井地表向出风部分的漏风、压入式通风矿井进风部分向地表的漏风。前两种属于内部漏风，后两种属于外部漏风。矿井漏风必须具备两个条件，即漏风的通路和漏风地点两侧的压差。不论去掉其中哪一个条件都可以杜绝漏风。所以应从这两方面采取措施来减少和防止漏风。1、阻塞漏风通道，提高各种通风构筑物的严密性。2、根据围岩情况的不同，采用不同的供风方式。3、坚持合理的开采顺序。4、减小矿井压差，采用分区通风。5、合理选择主扇位置。6、可利用空气幕或导风板阻止井口漏风。三、克服反转风流某些风流反转，可减少工作面风量或造成废风串联，破坏合理的通风系统，这是通风管理工作中经常遇到的问题。反转风流一般出现在对角巷道里，原因是其他巷道风阻变化，改变了对角巷道两端的空气压力。所以为了保证对角巷道的风流方向，可以改变有关巷道的风阻，或在对角巷道中安装辅扇。当通风网路较复杂时，应从进出风的布置形式来保证风流的稳定性。四、克服循环风流循环风流的出现，不仅导致废风串联，而且废风不能排出矿外。循环风流的出现往往是使用辅扇不当、能力过大而迫使与它平行的风流反转造成循环。辅扇造成的反转风流必然循环；由于风阻改变而形成的对角巷道的反转风流不会循环。循环风流中必有反转风流;反转风流不一定循环。循环风流一定是在风流的闭合回路中出现了新的通风动力，由于这一动力作用，原有的风量分配破坏了，造成新的压差代数和为零而出现的。因此除串联外的通风网路，都为循环风流创造了条件，再加上某种通风动力的作用就出现了循环风流。在矿井里采用辅扇时一定要注意循环风流的出现。这可以用调节辅扇风量或改变辅扇位置来克服循环风流。第四节矿井通风图的绘制矿井通风图包括：1、通风平面图注明风流方向及各种通风构筑物的坑道平面图。2、通风系统图根据通风平面图按轴侧投影方法绘制的立体图，并注明风流方向及通风构筑物，称为通风系统图。3、通风示意图根据通风平面图或通风系统图的风流路线，作出风流联结关系的图形，称为通风示意图。这种图形对分析通风系统比较方便。在此只介绍通风系统图的制作方法：一、投影方式x、y、z轴可根据需要选用下图所示的投影方式。二、比例若无特殊要求，x、y轴的比例取通风平面图的比例。Z轴的比例按下法选取。矿井中段的真实高度为H米，在通风系统图上取为h米表示，如下图所示。通风系统图上z轴的比例为1：z而z＝H/h可以看出，h大图纸竖边增大；h小各中段巷道在图纸上重叠多。a为通风平面图图框竖边长度。一般可取h＝a/2或a/4。若各中段的巷道偏于平面图上的一侧。取h＝a/4否则取h＝a/2。为使作图方便，z应取整数。三、通风系统图图框的确定设通风系统图图框的竖边长度为a′，横边长度为b′。1、正等侧投影（如下左图所示）2、斜二侧投影（如下右图所示）四、作图步骤（1）看懂通风平面图。（2）决定通风系统图投影方式。（3）决定通风系统图的比例。（4）决定通风系统图的图框尺寸。（5）按以上决定作出图框及各中段投影平面。第七章习题•7-1,7-4,7-5,7-7,7-8,7-9,7-11