第9章矿井通风系统设计

1安全工程学院矿井通风与安全MineVentilationandSafety中国矿业大学多媒体教学课件2第9章通风系统设计中国矿业大学多媒体教学课件3上一章内容•第7章采区通风•7.1采区通风系统•7.2长壁工作面的通风方式•7.3采区风量计算•7.4采区通风构筑物•7.5采区专用回风巷•7.6减少漏风的措施4•9.1矿井通风系统的拟定•9.2矿井风量的计算和分配•9.3矿井通风阻力计算•9.4矿井通风设备选型•9.5概算矿井通风费用•9.6生产矿井的通风系统改造•9.7矿井通风系统安全性评价第9章通风系统设计5矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要一环。必须密切配合其它生产环节，周密考虑，精心设计。新建矿井在进行开拓、开采设计的同时，还要对通风进行设计。生产矿井随着开拓、开采的发展变化，也要进行通风设计。这两类通风设计的内容和方法基本相似。9矿井通风设计6矿井通风设计的内容与要求１、矿井通风设计的内容确定矿井通风系统；矿井风量计算和风量分配；矿井通风阻力计算；选择通风设备；概算矿井通风费用。２、矿井通风设计的要求将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件；通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。7•矿井通风系统设计依据的基础资料：•（1）矿井自然条件：•地质、地形图；•煤岩中的游离二氧化碳含量；•煤层的瓦斯含量和压力以及瓦斯和二氧化碳涌出量；•煤的自燃倾向性及自燃发火期；•煤尘爆炸性指数；矿区气候条件（年最高、低气温和年平均气温，常年主导风向，地温及地温增深率）。8•（2）矿井生产条件：•矿井年产量及服务年限；•矿井的开拓、开采与运输系统；•各采区储量及按年限分配的位置与产量分配情况；•同时开采的煤层数、采区数、采掘工作面数；•井下同时工作的最多人数；•同时爆破的最多炸药消耗量；•井巷断面及支护形式等。9•（3）邻近生产矿井与通风设计有关的经验数据或统计资料及风量计算方法。•（4）各种技术经济参数、性能的资料以及有关法规与政策规定。•在符合实际情况时，应尽可能多的收集和准备以上基础资料，以达到最佳的矿井通风设计系统，大大提矿井的高安全生产及效益。109.1矿井通风系统的拟定•矿井通风系统是矿井生产系统的主要组成部分，包含矿井通风方式（Thetypesofmineventilationsystem）、通风方法（Ventilationmode）和通风网络（Ventilationnetwork）。矿井通风方式是指进风井(或平硐)和回风井(或平硐)的布置方式，可分为中央式、对角式和混合式等；•矿井通风方法是指产生通风动力的方法，有自然通风法和机械通风法(压入式、抽出式)；•矿井通风网络是指井下各风路按各种形式联接而成的网络。119.1矿井通风系统的拟定一、矿井通风系统的类型按进回风井在井田内的位置不同，通风系统可以分为中央式、对角式、区域式及混合式。121．中央式进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对位置，又分为中央并列式和中央边界式（中央分列式）。1)中央并列式。其中又分为：中央并列抽出式在地形条件许可时，进风井和出风井大致并列在井田走向的中央，二井底都开掘到第一水平，主要通风机设在出风井的井口附近，将污风抽到地表，出风井的井底必须和总进风流隔开，出风井的井口一般用防爆门紧闭；还要在岩石中做条回风石门m—n，煤层倾角越大、总回风石门越短，反之越长。13中央并列压入式把压入式主要通风机设置在进风井的井口附近，将新风自地表压入井下，进风井的井口房须密闭，其它与抽出式相同。14主井副井中央回风井中央石门风机房采区进风采区回风15•南屯矿采用中央并列抽出式系统．•副井进风、中央风井回风。•中央风井安装2台轴流式通风机．其中1台工作、l台备用；•通风机电动机功率均为800kw，角度为40，风压为1176Pa，风星157．8m3／s。161718•中梁山矿务局北矿，采用中央并列抽出式通风系统，平硐和副井进风，平洞断面积12.1m2：，副井断面积28.3m2。•主井为回风井，其断面积力19.63m2。电动机功率为950kw，风压l274Pa，风量150m‘／s：，等积孔4．5—5m2。最大通风流程为10km。主要通风机采用反风道反风。1920•曲阜市单家村煤矿通风系统:采用中央并列抽出式通风系统，副井进风．主并回风。全矿总风量为31.5，风压为640Pa，等积孔为1.95M2212)中央分列式(又名中央边界式)。其中又分为：中央分列抽出式进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央，在沿倾斜方向上，出风井和进风井相隔—段距离，出风井的井底高于进风井的井底，主要通风机设在出风井口附近；在井田走向的中央开凿主井和副井。22中央分列压入式如图9—3所示，主要通风机安设在进风井口(副井口)附近，其井口房须密闭，主井底和总进风须隔开，其它都与图9—2相同。232425•矿井采用中央分列抽出式通风系统。进风井位于井田走向中央，回风井位于井田浅部走向中部．•全矿共有立井4个，其个2个副井，1个主井和1个风井。全矿井总进风量为206．67m3／s，总排风达为2l2m3／s，风压2786Pa，等积扎4．7mz，最大通风流程6800m．最小通风流程1500m。262．对角式1)两翼对角式。其中又分为：两翼对角抽出式进风井筒大致位于井田走向的中央，两个出风井筒分别位于两翼边界采区中央的浅部，主要通风机设在出风井口附近。为了开采深水平，有时把两翼风井设在两翼沿倾斜的中央和沿走向的边界附近。用斜井和平峒开拓时，可把图9—4中的立井改为斜井和平峒。27两翼对角压入式进风井和出风井的位置与图9—4相同，只是在进风井口(副井口)附近安设压入式主要通风机，进风副井口须密闭，主井底和总进风须隔开。28293031鸡西矿务局城子河矿采用两翼对角抽出式通风系统，副井为主要进风井，其东西两侧的斜井为辅助进风井，矿井东西两翼设两个回风井。322)分区对角式。其中又分为：分区对角抽出式进风井大致位于井田走向的中央，在每个采区各掘一个小回风井，并分别安设抽出式分区主要通风机，可不必做总回风道。在图9—5中也可以用斜井代替立井，或者进风用垂直于走向(或平行于走向)的平峒，出风用斜井；或者进风和出风都用平峒。3334分区对角压入式各出风井口不安设通风机，只在进风井口(副井口)附近安设压入式主要通风机，进风副井口要密闭，主井井底和总进风须隔开。3536平顶山七矿采用分区对角压入式通风系统，进风井位于井田中央，风流通过风机由副井进入，再分别由井田两侧的2号、3号立井及中央1号斜井回至地面。3738攀枝花矿务局太平矿采用集中压入式分区回风通风系统。393.混合式进风井与出风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成，其中有中央分列与两翼对角混合式和中央并列与中央分列混合式等。例如，图9—7所示为中央分列与两翼对角混合式通风系统。为了缩短基建时间，在初期采用中央分列式通风系统，随着生产的发展，当开采到两翼边界时，则用中央分列与两翼对角混合式的通风系统。40中央并列分列混合式41中央分列与单翼对角混合式42中央分列与对角混合式4344二、拟定矿井通风系统1.选择矿井通风系统的基本要求选择任何通风系统，都要符合投产较快，出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等总原则。具体要求有：1)每个矿井特别是地震区、多雷区的矿井，至少要有两个通到地面的安全出口，各个出口之间的距离不得小于30m，新建和改建的矿井，如果采用中央并列式通风时，还要在井田边界附近设置安全出口。井下每一个水平到上一水平和每个采区至少都有两个出口，并与通到地面的安全出口相连通，通到地面的安全出口和两个水平之间的出口都必须有便于人行的设施(台阶和梯子间等)。452)进风井口要避免污风、尘土、炼焦气体，矸石燃烧气体等的侵入。进风井口距离产生烟尘、有害气体的地点不得小于500m；为防止进风井筒冬季结冰，需装设暖风设备；矿井的总回风道不得作为主要人行道；地面主要通风机和回风流的噪音都不得造成公害；进风井与出风井的设置地点必须地层稳定，施工地质条件比较简单，占地少，压煤少，而且要在当地历年来洪水位的最高标高以上(大中型和小型矿井分别超过当地百年和50年内最高水位)。463)箕斗井一般不应兼作进风井或出风井。如果井上、下装卸装置和井塔有完善的封闭措施，其漏风率不超过15％，并有可靠的降尘设施，箕斗井可以兼作出风井；若井筒中风速不超过6m/s，有可靠的降尘措施，保证粉尘浓度符合工业卫生标准，箕斗井可以兼作进风井。胶带斜井不得兼作出风井。如果胶带斜井中风速不超过4m/s，有可靠的降尘措施，粉尘浓度符合卫生标准，才可兼作进风井。474)所有矿井都要采用机械通风，主要通风机和分区主要通风机必须安装在地面。但有战备的特殊要求时，可以考虑装在井下。新设计矿井不宜在同一井口选用几台主要通风机联合运转。5)不宜把两个可以独立通风的矿井合并为一个通风系统。若有几个出风井，则自采区流到各个出风井的风流需保持独立；各工作面的回风在进入采区回风道之前、各采区的回风在进入回风水平之前都不能任意贯通，下水平的回风流和上水平的进风流必须严格隔开，在条件允许时，要尽量使总进风早分开，总回风晚汇合。6)采用多台分区主要通风机通风时，为了保持联合运转的稳定性，总进风道的断面不宜过小，尽可能减少公共风路的风阻。各分区主要通风机的回风流、中央主要通风机和每一翼主要通风机的回风流都必须严格隔开。487)要充分注意降低通风费用，为此，主要风道的断面不宜过小，并做到壁面光滑，以降低摩擦阻力，主要风道的拐弯要缓慢，断面的变化要均匀，以降低局部阻力；要尽可能使每个采区的产量均衡，阻力接近，使自然分配的风量基本上和按需要分配的风量一致；尽可能少用通风构筑物，同时也要重视降低基建费用。为此，要充分利用一切可用的直通地面的旧井巷，或利用上水平可用的旧巷道帮助下水平回风。8)要符合采区通风和掘进通风的若干要求，要满足防治瓦斯、火、尘、水和高温对矿井通风系统的要求，还要有利于深水平或后期通风系统的发展变化。492.选择矿井主要通风机的工作方法煤矿主要通风机的工作方法基本上分为抽出式与压入式两种：1)抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态。一旦主要通风机因故停止运转，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加。2)采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。用抽出式通风，就没有这种缺点。50用平峒开拓时，往往需要在材料、人行道上设置自动风门1，人员、车辆来往频繁，风门漏风较大，有时风门被撞坏，还会造成风流短路。在出煤路线的翻笼下面煤仓2中须经常存留一定煤量，以防漏风。但往往因煤炭被放空或放出较多，使大量风流自煤仓经过皮带斜井3漏到地面。对于立井提升的压入式通风的矿井，在副井钢丝绳通过处1和箕斗井底煤仓2有时都有较大的漏风。513)在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，用抽出式通风，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使通过主要通风机的一部分风流短路，总进风量和工作面有效风量都会减少。用压入式通风，则能用一部分回风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。另外，如果能够严防总进风路线上的漏风，则压入式主要通风机的规格尺寸和通风电力费用都较抽出式为小。524)在由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，因为过渡时期是新旧水平同时产生，战线较长，如果某环节因故出现问题，就不能按照既定的采掘程序和起止期限进行生产，使过渡时期通风系统和风量都发生较大的变化。想把压入式主要通风机直接变为抽出式主要通风机，比较困难，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长。用抽出式通风，就没有这些缺点。53一般地说，在