【采矿课件】第八章掘进通风

1第八章掘进通风在新建、扩建或生产矿井中，都需要开掘大量的井巷工程，以便准备开拓系统、新的采区及新的工作面。在掘进巷道时，为了稀释并排出掘进工作面涌出的有害气体及爆破后产生的炮烟和矿尘，创造良好的气候条件，保证人员的健康和安全，必须不断地对掘进工作面进行通风，这种通风称为掘进通风或局部通风。第一节掘进通风方法掘进通风方法按通风动力形式不同分为局部通风机通风、矿井全风压通风和引射器通风三种。其中，局部通风机通风是最为常用的掘进通风方法。一、局部通风机通风局部通风机是井下局部地点通风所用的通风设备。局部通风机通风是利用局部通风机作动力，用风筒导风把新鲜风流送入掘进工作面。局部通风机通风按其工作方式不同分为压入式、抽出式和混合式三种。⒈压入式通风压入式通风如图8-1所示。局部通风机和启动装置安设在离掘进巷道口10m以外的进风侧巷道中，局部通风机把新鲜风流经风筒送入掘进工作面，污风沿掘进巷道排出。风流从风筒出口形成的射流属末端封闭的有限贴壁射流，如图8-2所示。气流贴着巷道壁射出风筒后，由于吸卷作用，射流断面逐渐扩大，直至射流的断面达到最大值，此段称作扩张段，用L扩表示；然后，射流断面逐渐缩小，直至为零，此段称收缩段，用L收表示。风筒出口至射流反向的最远图8-1压入式通风距离称为射流的有效射程，用L射表示。一般有：L射=（4~5）S，m(8-1)式中S——巷道断面，m2。在有效射程以外的独头巷道会出现循环涡流区，为了有效地排出炮烟，风筒出口与工作面的距离应小于有效射程L射。压入式通风的优点是局部通风机和启动装置都位于新鲜风流中，不易引起瓦斯和煤尘爆炸，安全性好；风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面通风时间短；既可用硬质风筒，又可用柔性风筒，适应性强。缺点是污风沿巷道排2出，污染范围大；炮烟从掘进巷道排出的速度慢，图8-2有效贴壁射流需要的通风时间长。适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。⒉抽出式通风抽出式通风如图8-3所示。局部通风机安装在离掘进巷道口10m以外的回风侧巷道中，新鲜风流沿掘进巷道流入工作面，污风经风筒由局部通风机抽出。抽出式通风，在风筒吸入口附近形成一股流入风筒的风流，离风筒口越远风速越小，所以，只在距风筒口一定距离以内有吸入炮烟的作用，此段距离称为有效吸程，用L吸表示，一般情况下：图8-3抽出式通风L吸=1.5S，m(8-2)式中S――巷道断面积，m2。在有效吸程以外的独头巷道循环涡流区，炮烟处于停滞状态。因此，抽出式通风风筒吸入口距工作面的距离应小于有效吸程，才能取得好的通风效果。抽出式通风的优点是污风经风筒排出，掘进巷道中为新鲜风流，劳动卫生条件好；放炮时人员只需撤到安全距离即可，往返时间短；而且所需排烟的巷道长度为工作面至风筒吸入口的长度，故排烟时间短，有利于提高掘进速度。其缺点是风筒吸入口的有效吸程短，风筒吸风口距工作面距离过远则通风效果不好，过近则放炮时易崩坏风筒；因污风由局部通风机抽出，一旦局部通风机产生火花，将有引起瓦斯、煤尘爆炸的危险，安全性差。在瓦斯矿井中一般不使用抽出式通风。⒊混合式通风混合式通风是一个掘进工作面同时采用压入式和抽出式联合工作。其中压入式向工作面供新风，抽出式从工作面排出污风。按局部通风机和风筒的布设位置不同分为长抽短压、长压短抽和长压长抽三种方式。1)长抽短压。其布置方式如图8-4(a)所示。工作面污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀图8-4长抽短压通风方式3释，由抽出式风筒排出。具体要求是：抽出式风筒吸风口与工作面的距离应小于污染物分布集中带长度，与压入式风机的吸风口距离应大于10m以上；抽出式风机的风量应大于压入式风机的风量；压入式风筒的出口与工作面间的距离应在有效射程之内。若采用长抽短压通风时，其中抽出式风筒须用刚性风筒或带刚性骨架的可伸缩风筒。若采用柔性风筒，则可将抽出式局部通风机移至风筒入口，改作压入式，如图8-4（b）所示。（2）长压短抽。其布置方式如图8-5所示。新鲜风流经压入式风筒送入工作面，工作面污风经抽出式通风除尘系统净化，被净化的风流沿巷道排出。抽出式风筒吸风口与工作面距离应小于有效吸程，对于综合机械化掘进，应尽可能靠近最大产尘点。压入式风筒出风口应超前抽出式风筒出风口10m以上，它与工作面的距离应不超过有效射程。压入式通风机的风量应大于抽出式通风机的风量。混合式通风兼有抽出式与压入式通风的优点，通风效果好。主要缺点是增加了一套通风设备，电能消耗大，管理也比较复杂；图8-5长压短抽通风方式降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量。混合式通风适用于大断面、长距离岩巷掘进巷道中。煤巷综掘工作面多采用与除尘风机配套的长压短抽混合式。《规程》规定，煤巷、半煤岩巷的掘进如采用混合式通风时，必须制订安全措施。但在瓦斯喷出区域或煤（岩）与瓦斯突出煤层、岩层中，掘进通风方式不得采用混合式。二、矿井全风压通风矿井全风压通风，是直接利用矿井主通风机所造成的风压，借助风幛和风筒等导风设施将新风引入工作面，并将污风排出掘进巷道。矿井全风压通风的形式有：⒈利用纵向风幛导风如图8-6所示，在掘进巷道中安设纵向风幛，将巷道分隔成两部分，一侧进风，图8-6风幛导风图8-7风筒导风1－风幛；2－调节风门1－风筒；2－风墙；3－调节风门一侧回风。选择风幛材料的原则应是漏风小、经久耐用、便于取材。短巷道掘进时可用木板、帆布等材料，长巷道掘进时用砖、石和混凝土等材料。纵向风幛在矿山压力作用下将变形破坏，容易产生漏风。当矿井主要通风机正常运转，并有足够的全风压克服导风设施4的阻力时，全风压能连续供给掘进工作面风量，无需附加局部通风机，管理方便，但其工程量大，有碍于运输。所以，只适用地质构造稳定、矿山压力较小、长度较短，或使用通风设备不安全或技术上不可行的局部地点巷道掘进中。⒉利用风筒导风如图8-7所示，利用风筒将新鲜风流导入工作面，工作面污风由掘进巷道排出。为了使新鲜风流进入导风筒，应在风筒入口处的贯穿风流巷道中设置挡风墙和调节风门。利用风筒导风法辅助工程量小，风筒安装、拆卸比较方便。通常适用于需风量不大的短巷掘进通风中。⒊利用平行巷道通风如图8-8所示。当掘进巷道较长，利用纵向风幛和风筒导风有困难时，可采用两条平行巷道通风。采用双巷掘进，在掘进主巷的同时，距主巷10～20m平行掘一条副巷（或配风巷），主副巷之间每隔一定距离开掘一个联络眼，前一个联络眼贯通后，后一个联络眼便封闭上。利用主巷进风，副巷回风，两条巷道的独头部分，可利用风筒或风幛导风。利用平行巷道通风，可以缩短独头巷道的长度，不用局部通风机就可保证较长巷道的通风，连续可靠，安全性好。因此，平行巷道通图8-8平行巷道导风风适用于有瓦斯、冒顶和透水危险的长巷掘进，特别适用于在开拓布置上为满足运输、通风和行人需要而必须掘进两条并列的斜巷、平巷或上下山的掘进中。⒋钻孔导风如图8-9所示。离地表或邻近水平较近处掘进长巷反眼或上山时，可用钻孔提前沟通掘进巷道，以便形成贯穿风流。为克服钻孔阻力，增大风量，可利用大直径钻孔或在钻孔口安装风机。图8-9钻孔导风1－上山；2－钻孔三、引射器通风利用引射器产生的通风负压，通过风筒导风的通风方法称为引射器通风。引射器通风一般采用压入式，其布置方式如图8-10所示。利用引射器通风的主要优点是无电器设备、无噪音。水力引射器通风还能起降温、降尘作用。在煤与瓦斯突出严重的煤层掘进时，用它代替局部通风机通风，设备简单，比较安全。缺点是供风量小，需要水源或压气。适用于需风量不大的短巷道掘进通风，也可在含尘量大、气温高的采掘机械附近，采取水力引射器与其它通风方法的混合式通风。5图8-10引射器通风1－风筒；2－引射器；3－水管（或风管）第二节局部通风设备局部通风设备由局部通风动力设备、风筒及附属装置组成。一、局部通风机井下局部地点通风所用的通风机称为局部通风机。掘进工作面通风要求通风机体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可调、坚固防爆。⒈局部通风机的种类和性能1)JBT系列局部通风机JBT系列局部通风机是目前煤矿中普遍使用的局部通风机，研制于上世纪六十年代，其全风压效率只有60%~70%，风量、风压偏低，噪声高达103~118dB(A)，已逐渐被淘汰。2)BKJ66－11系列局部通风机图8-11BKJ系列局部通风机结构图61－前风筒；2－主风筒；3－叶轮；4－后风筒；5－滑架；6－电动机BKJ66－11型矿用局部通风机是沈阳鼓风机厂生产的新型局部通风机，其结构如图8-11所示。该系列通风机机号有№3.6、4.0、4.5、5.6、6.0、6.3等6个规格。其性能特性曲线如图8-12所示，性能曲线参数表如表8-1所示。图8-12BKJ66－11型局部通风机性能曲线图表8-1BKJ66－11型局部通风机性能参数表型号风量/m3▪min－1全风压/Pa功率/kw转速/r▪min－1动轮直径/mBKJ66－11No3.6BKJ66－11No4.0BKJ66－11No4.5BKJ66－11No5.0BKJ66－11No5.6BKJ66－11No6.380~150120~210170~300240~420330~570470~800600~1200800~15001000~19001200~23001500~29002000~37002.55.08.01522422950295029502950295029500.360.400.450.500.560.63BKJ66－11系列通风机的优点是：效率高，最高效率达90%，且高效区宽，比JBT系列提高效率15～30%，耗电少；如用BKJ66－11№o4.5代替JBT52－2型，电动机功率可由11KW降至8KW；噪音低，比JBT系列局部通风机降低6～8dB（A）。7图8-13FDII系列低噪声对旋轴流局部通风机结构1－集流器；2－电机；3－机壳；4－I级叶轮；5－II级叶轮；6－扩散器；7－消音层3)对旋式局部通风机我国生产的对旋式局部通风机，其特点是噪音低、结构紧凑、风压高、流量大、效率高，部件通用化，使用安全，维修方便，根据不同通风要求，既可整机使用，又可分级使用，从而减少能耗。图8-13是我国研制生产的FDII系列对旋轴流式通风机结构。⒉局部通风机联合工作1)局部通风机的串联当在通风距离长、风筒阻力大，一台局部通风机风压不能保证掘进需风量时，可采用两台或多台局部通风机串联工作。串联方式有集中串联和间隔串联。若两台局部通风机之间仅用较短(1~2m)的铁质风筒连接称为集中串联，如图8-14(a)所示；若局部通风机分别布置在风筒的端部和中部，则称为间隔串联，如图8-14(b)所示。局部通风机串联的布置方式不同，沿风筒的压力分布也不同。集中串联的风筒全长均应处于正压状态，以防柔性风筒抽瘪，但靠近风机侧的风筒承压较高，柔性风筒容易胀裂，且漏风较大。间隔串联的风筒承压较低，漏风较少，但两台局部通风机相距过远时，其连接风筒可能出现负压段，如图8-14(c)，使柔性风筒抽瘪而不能正常通风。2)局部通风机并联当风筒风阻不大，用一台局部通风机供风不足时，可采用两台或多台局部通风机集中并联工作。二、风筒⒈风筒的类型掘进通风使用的风筒分硬质风筒和柔性图8-14局部通风机串联布置8风筒两类。(a)集中串联；(b)间隔串联；(c)风机间距过远1)硬质风筒一般由厚2~3mm的铁板卷制而成，常见的铁风筒规格如表8-2。铁风筒的优点是坚固耐用，使用时间长，各种通风方式均可使用。缺点是成本高，易腐蚀，笨重，拆、装、运不方便，在弯曲巷道中使用困难。铁风筒在煤矿中使用日渐减少。近年来生产了玻璃钢风筒，其优点是比铁风筒轻便（重量仅为钢材的1/4），抗酸、碱腐蚀性强，摩擦阻力系数小，但成本比铁风筒高。表8-2铁风筒规格参数表风筒直径/mm风筒节长/m风筒壁厚/mm垫圈厚/mm风筒质量/kg▪m－14002，2.52823.45002.5，32828.36002.5，32834.87002.5，32.5846.180032.5854.590032.5860.8100032.5860.82)柔性风