矿井通风安全

矿井通风与安全中国矿业大学第五章掘进通风5.1掘进通风方法5.2掘进工作面所需风量的计算5.3掘进通风设备的选择5.4掘进通风技术管理和安全措施掘进通风的概念矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了稀释和排出自煤(岩)体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对独头掘进工作面进行通风。CH4炮烟粉尘怎么工作嘛？？？5.1掘进通风方法矿井风压通风方法局部动力设备通风掘进通风5.1.1总风压通风方法这种方法不需增设其它动力设备，直接利用矿井主扇造成的风压对掘进巷道和工作面进行通风．为了将新鲜风流引入工作面并排出污风，必须采用挡风墙、风幛和风筒等导风设施。优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压。1.利用纵向风墙导风风墙的构筑可用砖、石风墙，木板墙及帆布，塑料等柔性风幛。后两种漏风大，只适用于短距离的导风。砖、石风墙漏风小，导风距离可超过500m；墙需有一砖至一砖半厚，并用砂浆勾缝。在图中1为纵向风墙，2为带有调节风窗的调节风门，以便行人和调节导入掘进工作面的风量。2.利用风筒导风采用风筒导风需设置挡风墙2，墙上开有风窗的调节风门3。火区封闭火区的独头巷道3.利用平行巷道通风在掘进主巷的同时，距主巷10～20m另掘一条平行的配风巷，主、配巷之间按一定距离开掘联络眼，前一个联络眼掘通后，后一个联络眼便密封。主巷进风，配巷回风。两条平行的独头巷道可用风幛或风筒导风。适于长距离的巷道掘进通风5.1.2使用局部动力设施的通风法当总风压不能满足掘进通风的要求时，借助专门的动力设备对掘进巷道进行局部通风。局部动力设施主要有引射器和局部通风机。1．引射器通风引射器的通风原理是利用压力水或压缩空气经喷嘴高速射出产生射流。周围的空气被卷吸到射流中，为了减少射流与卷吸空气间冲击损失，空气和射流在混合管内掺混，整流后共同向前运动，使风筒内有风流不断流过。优点与缺点引射器通风具有设备简单、安全、水引射器有利于除尘和降温(水温低时)的优点。但产生的风压低，送风量小（20～200m3/min)，效率低，费用高，只有在用水砂充填采煤法的矿井中，才可顺便使用水风扇引射器。为满足掘进通风的风压与风量要求，可用多喷咀进行串联通风。2.局部通风机通风局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，按其工作方式分为压入式、抽出式和混合式三种。1)压入式通风局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口10m外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面，污风沿巷道排出。工作面爆破后，烟尘充满迎头形成炮烟抛掷区。风流由风筒射出后，按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同向前移动。风流从风筒出口到转向点的距离叫有效射程lj，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射程，否则会在工作面附近出现烟流停滞区。压入式风筒出口到工作面的距离lp约为：lp≤lj＝(4～5)S，m（S——掘进巷道净断面积，m2)2)抽出式通风这种通风方式是把局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，污风通过铁风筒由局部通风机排出。这种通风方式在风筒吸口附近形成一股流入风筒的风流，离风筒越远风速越小，只能在一定距离以内有吸入炮烟的作用，这段距离称为有效吸程ls。在有效吸程以外的炮烟处于停滞状态。因此，抽出式风筒口离工作面的距离le应小于有效吸程：le≤ls＝1.5S，m压入式通风与抽出式通风优缺点比较：(1)抽出式通风时，污浊风流必须通过局部通风机，极不安全。而压入式通风时，局部通风机安设在新鲜风流中，通过局通风机的为新鲜风流，故安全性高，(2)抽出式通风有效吸程小，排出工作面炮烟的能力较差：压入式通风风筒出口射流的有效射程大，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强。压入式通风与抽出式通风优缺点比较：(3)抽出式通风由于炮烟从风筒中排出，不污染巷道中的空气，故劳动卫生条件好。压入式通风时炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，而且排出炮烟的时间较长。(4)抽出式通风只能使用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒，压入式通风可以使用柔性风筒。从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。3混合式通风混合式通风的布置如图所示。其中压入式风筒出风口与工作面的距离仍应小于有效射程长度，抽出式风筒吸风口与工作面的距离和压入式局部通风机所在位置有关。压入式局部通风机可随工作面的推进及时向前移动，与工作面距离保持在40～50米左右。抽出式风筒吸风口应超压入式局部通风机10米以上，同时其风筒吸风口距工作面的距离应大于炮烟抛掷长度，一般为30米左右。4可控循环通风当局部通风机的吸入风量大于全压供给设置通风机巷道的风量时，则部分由局部用风地点排出的污浊风流，会再次经局部通风机送往用风地点，故称其为循环风。循环通风分为掺有适量外界新风的循环通风和不掺有外界新风的循环通风。前者即为可控循环通风，也称为开路循环通风；后者称为闭路循环通风。煤矿掘进工作面连续不断地涌出瓦斯等有害气体，当使用闭路循环系统时，因无任何出口除去有害气体，封闭循环区域中污染物浓度必然会越来越大。因此，《规程》严禁采用循环通风。放炮后，同时开动风机1和3，用很短的时间把炮烟排走。这种平时只开一台风机，排炮烟时才开两台风机的闭路循环通风方式，能节约电能。它仅适用于需要除尘和排炮烟的掘进巷道通风，故在冶金矿山中应用较多。闭路循环通风方式1－压入式风机；2－除尘器；3－抽出式风机可控循环通风布置示意图可控循环局部通风的优点：1)采用混合式可控循环通风时，掘进巷道风流循环区内(即从后置风筒口至掘进工作面)的风速较高，避免了瓦斯层状积聚，同时也降低了等效温度，改善了掘进巷道中的气候条件。2)当在局部通风机前配置除尘器时，可降低矿尘浓度。3)在供给掘进工作面相同风量条件下，可降低通风能耗。可控循环局部通风的缺点1)循环风流通过运转风机的加热，再返回掘进工作面，使风温上升；2)流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯和粉尘，因此必须研制新型防爆除尘风机。3)当工作面附近发生火灾时，烟流会返回掘进工作面，故安全性差，抗灾能力弱。灾变时，有应立即控制有循环风流通过的风机，停止循环通风，恢复常规通风。因此，对使用可控循环通风提出下列要求：1)在可控循环通风系统中，必须装有瓦斯、风量、粉尘自动监测装置及报警装置，必须进行常规环境检测分析；2)对循环风机实现自动开关和风量控制。对使用可控循环风的混合式通风，抽出式与压入式的两台风机间须设闭锁装置，保证主要局部通风机启动后，有循环风通过的风机再启动，以免形成闭路循环风流；适当控制抽出式与压入式两台局部通风机的风量比，以获得可控循环通风的最佳除尘和降温效果。5.2掘进工作面所需风量的计算对于新设计矿井工作面按爆破排烟的需要确定风量。1、压入式通风方式所需风量计算2、抽出式通风方式所需风量计算3、混合式通风方式所需风量计算5.2.1压入式通风量计算式中，Qbp——风筒口的出风量，m3/min；t——通风时间，min；A——一次爆破的炸药消耗量，kg；S——掘进巷道的净断面积，m2；ld——工作面至炮烟被稀释到安全浓度的距离，可按ld＝400A/S(m)计算。当掘进巷道的长度小于ld时，用巷道长度置换ld。min,)(8.7332mSlAtQdbp5.2.2抽出式通风量计算式中，Qbe——风筒入口的风量，m3/min；lt——炮烟抛掷的长度，m。它取决于起爆方式和炸药消耗量，即：电雷管起爆时，lt＝15+A/5，m；火雷管起爆时，lt＝15＋A，mmin,183mSlAtQtbe5.2.3混合式通风量计算在长抽短压的通风方式中，应满足抽出式风筒入口的风量Qbe大于压入式风筒出口的风量Qbp，以防止循环风和维持风筒重叠段内的巷道中具有排尘或稀释瓦斯的最低速度。因此，须先计算Qbp，然后用下式计算Qbe：Qbe＝Qbp＋60VS式中，V——排尘的最低风速0.15～0.25m/s；或稀释瓦斯的最低风速0.5m/s；S——风筒重叠段的巷道面积，m2。最后，根据最低风速验算岩巷：按最低排尘风速0.15m/s计算，最低风量：Qb≥9×S，m3/min；半煤岩和煤巷：按不能形成瓦斯层的最低风速0.5m/s计算，最低风量：Qb≥30×S，m3/min。根据最高风速验算，岩巷、半煤岩和煤巷皆以最高风速4m/s计算，这时：Qb≤240×S，m3/min。5.3掘进通风设备的选择1、风筒的选择2、确定局部通风机工作参数3、选择局部通风5.3.1风筒选择1．风筒的种类掘进通风使用的风筒有：金属风筒和帆布、胶布、人造革等柔性风筒。柔性风筒只适用于压入式通风。为了满足抽出式通风的要求，目前有用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨架的塑料布风筒。常用的风筒直径有300、400、500、600和800mm等。2．风筒的风阻风筒风阻包括风筒的摩擦风阻Rfr和局部风阻Rer[包括接头风阻Rjo、弯头风阻Rbe和风筒的出口风阻Rou(压入式)或是入口风阻Rin(抽出式)。压入式风筒的总风阻为：2522286.5222pfrjobeoujobeiouRRRRRLNsndsssm，2522286.5,222efrjobeinjobeiinRRRRRLNsndsssm式中,L——风筒全长，m；d——风筒直径，m；s——风筒断面积，m2；α—风筒摩擦阻力系数，N·s2／m4。金属风筒内壁粗糙度大致相同，所以α值只与直径有关(表5-2）如下图。柔性风筒和带刚性圈的柔性风筒的摩擦阻力系数都与风压有关。抽出式风筒的总风阻为：ξjo——风筒接头的局部阻力系数，无因次。当风筒全长共有n个接头时，则接头总的局部阻力系数按nξjo计算。ξbs——风筒拐弯局部阻力系数，无因次，按拐弯角度β查表；ξou——风筒出口局部阻力系数，取ξou＝1；ξin——风筒入口局部阻力系数，当入口处完全修圆时ξin＝0.1，不修圆的直角入口ξin＝0.5～0.6。金属风筒直径（mm）200300400500600800α×1044944.139.234.329.424.5表5-2在实际应用中，一般将实测百米风筒平均风阻(包括局部风阻)作为衡量风筒管理质量和设计的数据。根据风筒的百米风阻值R100可以直接计算长度为L的风筒实际风阻：82100,100msNRLRp表5-3是开滦等矿和重庆研究所实测的风筒百米风阻值的结果。3．风筒漏风金属和透气性极小的塑料风筒的漏风主要发生在接头处；胶布风筒全长及接头都有漏风，属连续均匀漏风。漏风使风筒的始端风量Qf与风筒末端风量Q不等。故用始末两端风量的几何平均值作为通过风筒的平均风量Qα，即：显然，Qf与Q的差值就是风筒的漏风量Ql。它与风筒种类，接头的数目、方法和质量以及风筒直径、风压等有关，但更主要的是与风筒的维护和管理密切相关．smQQQf3,反映风筒漏风程度的指标：1)风筒漏风率风筒漏风量占局扇工作风量的百分数，即Le虽然反映某一风筒的漏风情况，但不能作为比较的指标，故常用百米漏风率Le100，即：式中L——风筒长度，m。,%100100fffleQQQQQL,%100100100LQQQLffe柔性风筒的漏风率应符合下表2)风筒的有效风量率Ef：掘进工作面风量(风筒末端风量)占局部通风机工作风量的百分数，即：3)风筒漏风备用系数ψ该值是指Qf与Q之比，即：,%100)1(100100eflfffLQQQQQEeffLEQQ111004)风筒的直径风筒直径的选择主要取决于送风量、送风距离以及巷道断面的大小等因素。生产中，一般是根据经验选取标准直径。下表是鸡西、开滦等矿区局部通风机和风筒配套的经验。表5-55.3.2确定局部通风机的工作参数1)局部通风机工作风量Qf根据掘进工作面所需风量Q、距离L和风筒百米漏风率Le100，确定风筒的漏风率Le,：然后确