第6章局部通风

1/60河南理工大学安全学院局部通风目录第六章局部通风2/60河南理工大学安全学院局部通风目录第一节局部通风方法第五节掘进安全技术装备系列化第二节掘进工作面需风量计算第三节局部通风装备第四节局部通风系统设计3/60河南理工大学安全学院局部通风目录1.上次课内容回顾1)、上次课所讲的主要内容风量分配基本定律----三大定律(阻力定律、风量平衡定律、能量平衡定律)、网络图及网络特性(简单网络、角联及复杂网络)、网络的动态分析(井巷风阻变化规律、风流的稳定性及影响因素)、矿井风量调节(局部风量调节、全矿井风量调节)、计算机解算复杂网络。2)、能解决的实际问题（1）绘制矿井通风网络图；（2）进行矿井内风量调节；（3）矿井通风系统改造方面的课题；4/60河南理工大学安全学院局部通风目录本章的主要内容：1、局部通风方法----压入式、抽出式、混合式、可控循环风，全风通风，2、掘进工作面需风量计算----压入式、抽出式、混合式、按瓦斯、粉尘、炸药等3、局部通风装备----风筒----种类、阻力、漏风、安装；局部通风机----性能、联合运行4、局部通风系统设计----原则、步骤5、掘进安全技术装备系列化本章的重点与难点：局部通风方法、掘进工作面需风量计算、局部通风系统设计。5/60河南理工大学安全学院局部通风目录概述无论是新建、扩建或生产矿井，都需要开拓大量的井巷工程，以便准备新的采区和工作面。为排除自煤岩体涌出的有害气体和爆破产生的炮烟与煤尘，就需对之进行通风。利用局部通风机或主要通风机产生的风压对井下独头巷道(只有一个出口的巷道)进行通风的方法称为局部通风第一节局部通风方法通常局部通风方法有：自然通风、局部通风式通风、矿井全风压通风、引射器通风，其中局部通风机通风最常用。一、自然通风由于各种自然因素（其中主要是温差）促成空气流动称为自然通风。在竖井开凿初期常采用这种方法。在冬季岩温高于气温，空气与岩壁进行热交换，使靠近井壁的空气温度高于井筒中心气温，因而形成了靠近中壁气流上升和井筒中心气流下降的自然通风现象。6/60河南理工大学安全学院局部通风目录在夏季相反。《规程》规定：井下巷道不得采用扩散通风。扩散通风就是利用空气的自然扩散运动来对掘进地点通风。二、局部通风机通风利用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法称局部通风机通风，它是目前局部通风最主要的方法。1.压入式布置方式：局部通风机及其附属装置安装在离掘进巷道口10m以外的进风侧，将新鲜风流输入到工作面，污浊空气沿巷道排出。≥10m7/60河南理工大学安全学院局部通风目录新鲜风流出风筒形成的射流属于末端封闭的有限贴壁射流。气流出风筒后，自流断面逐渐扩张，直至达到最大值，此段称为扩张段，用Le表示；然后，射流断面逐渐减小，直到为零，此段称为收缩段，用La表示。从风筒出口至射流反向的最远距离（即扩张段和收缩段总长）称射流有效射程，用Ls表示。在巷道条件下，Ls的大小一般有：式中S——巷道断面,m2。从图中可看出，要排除炮烟及有毒有害气体，风筒出口与工作面的距离应不超过有效射程。SLS)5~4(LeLaLsLv8/60河南理工大学安全学院局部通风目录其炮烟排出过程分为：工作面迎头区、巷道排烟过程。(1)工作面头区的排烟过程如图示，工作面迎头区（自风筒出口到掘进工作面的空间），在迎头区内，风筒出口射流与炮烟发生掺混合后沿着风流向外推移。(2)巷道排烟过程。炮烟在巷道向外推移过程中，形成沿风流方向的炮烟波。对一巷道中任一断面，炮烟波到达后，炮烟浓度逐渐增大，达到最大值后，又逐渐降低。LeLaLsLv9/60河南理工大学安全学院局部通风目录特点：（１）局扇及电器设备布置在新鲜风流中；（２）有效射程远，工作面风速大，排烟效果好；（３）可使用柔性风筒，使用方便；（４）由于Ｐ内＞Ｐ外，风筒漏风对巷道排污有一定作用。要求：（１）Ｑ局＜Ｑ巷，避免产生循环风；（２）局扇入口与掘进巷道距离大于10m；（３）风筒出口至工作面距离小于Ls。回风上山进风上山10/60河南理工大学安全学院局部通风目录2.抽出式布置方式：局部通风机安装在离掘进头巷道10m以外的回风侧，新鲜风流经过，污浊空气由风筒排出。有效吸程Le:风筒吸口吸入空气的作用范围，在巷道边界条件下，其一般计算式为：式中S——巷道断面，m2。SLe5.1Le≥10m11/60河南理工大学安全学院局部通风目录特点：（１）新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；（２）污风通过风机；（３）有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好；（４）不通使用柔性风筒。12/60河南理工大学安全学院局部通风目录3、压入式通风与抽出式通风比较SLe5.1Le压入式通风抽出式通风•安全性（污风通过风机）•有效射程与有效吸程•掘进巷道涌出瓦斯•井巷空气清新程度•风筒运送方便程度及成本SLs)5—4(当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风；而当以排除粉尘为主的井筒掘进时，宜采用抽出式通风。突出矿井严禁采用抽出式或混合式。（2005规程）13/60河南理工大学安全学院局部通风目录4.混合式通风混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用,按局部通风机和风筒的布设位置，分为:长压短抽、长抽短压和长抽长压。1)长抽短压（前压后抽）工作面的污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀释，由抽出式风筒排出。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，可将抽出式局部通风机移至风筒入风口，改为压出式，由里向外排污风。10m10m≥10m≥10m14/60河南理工大学安全学院局部通风目录2)长压短抽(前抽后压)工作方式：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面,工作面污风经抽出式通风除尘系统净化,被净化后的风流沿巷道排出。混合式通风的主要特点：a、大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式；b、主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时,风速就更小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。≥10m≥10m15/60河南理工大学安全学院局部通风目录5.当局部通风机的吸入风量大于全风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。循环通风方式：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。前者即为可控制循环通风，也称为开路循环通风；后者称为闭路循环通风。16/60河南理工大学安全学院局部通风目录在煤矿掘进通风中当使用闭路循环系统时，因既无任何出口，也无法除去这些气体，在封闭的循环区域中的污染物浓度必然会越来越大。因此，《规程》中规定，煤矿开采中严禁采用闭路循环通风。可控循环通风是由英国学者S.J.LEACH和A.SLACK研究提出，七十年初在英国开始应用。之后，包括中国在内的许多国家也相继对可控循环通风进行了研究和应用。如果循环通风是在一个敞开的区域内，且连续不断地有适量的新鲜风流掺入到循环风流中,经理论与实践证明，这部分有控制的循环风流中的污染物浓度仅仅取决于该地区内污染物的产生率及流过该地区的新鲜风量的大小，故循环区域中任何地点的污染物浓度，都不会无限制地增大，而是趋于某一限值。17/60河南理工大学安全学院局部通风目录在低瓦斯矿中，当采掘工作面位于矿井的边远地区，原有通风系统不能保证按需供风，而该地区的回风的风质又比较好时，可以在局部通风系统的进、回风之间安置通风设备、设施和监控设备，对回风进行合理循环控制加以再利用，以增加用风地点的实际风量。此种通风方法称为可控循环风。循环率：(Qc循环风量，Q工作面风量，工作面瓦斯涌出量为q1，)回风巷瓦斯浓度：%100QQCQcQ循环风机%1001111111CCQQqqQQQQqC18/60河南理工大学安全学院局部通风目录可控循环局部通风优点:(1)采用混合式可控循环通风时,掘进巷道风流循环区内侧的风速较高，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。缺点：(1)由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯与粉尘，因此，必须研制新型防爆除尘风机(２)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。(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，灾变时有循环风流通过的风机应立即进行控制,停止循环通风,恢复常规通风。19/60河南理工大学安全学院局部通风目录三、矿井全风压通风全风压通风是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风路风阻。按其导风设施不同可分为：1.风筒导风在巷道内设置挡风墙截断主导风流，用风筒把新鲜空气引入掘进工作面，污浊空气从独头掘进巷道中排出。特点：此种方法辅助工程量小，风筒安装、拆卸比较方便，通常用于需风量不大的短巷掘进通风中。20/60河南理工大学安全学院局部通风目录２.平行巷道导风在掘进主巷的同时，在附近与其平行掘一条配风巷，每隔一定距离在主、配巷间开掘联络巷，形成贯穿风流，当新的联络巷沟通后，旧联络巷即封闭。两条平行巷道的独头部分可用风幛或风筒导风，巷道的其余部分用主巷进风，配巷回风。特点：此方法常用于煤巷掘进，尤其是厚煤层的采区巷道掘进中，当运输、通风等需要开掘双巷时。此法也常用于解决长巷掘进独头通风的困难。21/60河南理工大学安全学院局部通风目录3.钻孔导风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。这种通风方法曾被应用于煤层上山的掘进通风，取得了良好排瓦斯效果。4.风幛导风在巷道内设置纵向风幛，把风幛上游一侧的新风引入掘进工作面，清洗后的污风从风幛下游一侧排出。这种导风方法，构筑和拆除风幛的工程量大。适用于短距离或无其它好方法可用时采用。22/60河南理工大学安全学院局部通风目录四、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引射器通风。引射器通风一般都采用压入式。优点：无电气设备，无噪音;还具有降温、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，安全性较高。缺点：风压低、风量小、效率低，并存在巷道积水问题。1引射器23/60河南理工大学安全学院局部通风目录第二节掘进工作面需风量计算一、排除炮烟所需风量1.压入式通风前苏联В.Н.沃洛宁公式，Lop≤Ls＝(4～5)时，工作面所需风量或风筒出口的风量应为：2.抽出式通风前苏联В.Н.沃洛宁公式,当风筒末端至工作面的距离时,工作面所需风量或风筒入口风量应为：3/1222456.0pqkpCpLAbStQSeoeLLatheCAbSLtQ254.0m3/minm3/min24/60河南理工大学安全学院局部通风目录2.混合式通风在长抽短压混合式布置时，为防止循环风和维持风筒重叠段巷道内具有最低的排尘或稀释瓦斯风速，则抽出式风筒的吸风量应大于压入式风筒出口风量,即式中Ｑpc按压入式风量计算。二、排除瓦斯所需风量在有瓦斯涌出的巷道掘进工作面内，其所需风量应保证巷道内任何地点瓦斯浓度不超限，其值可按下式计算：pcecQQ)25.1~2.1(ipqqhgCCQKQ10025/60河南理工大学安全学院局部通风目录三、排除矿尘所需风量风流的排尘风量可按下式计算：四、按风速验算风量岩巷按最低风速0.15m/s，或风量Q9S(m3/min);半煤岩巷和煤巷按不能形成瓦斯层的最低风速0.25m/s，或Q15S(m3/min);验算。在实际工作中，一般按通风的主要任务来计算风量；如大量瓦斯涌出的巷道，则按瓦斯因素来计算；无瓦斯涌出的岩巷，则按炮烟和矿尘因素计算；综掘煤巷按矿尘和瓦斯因素计算。iphdGGGQ26/60河南理工大学安全学院局部通风目录第三节局部通风装备局部通风装备是由局部通风动力设备、风筒及其附属装置组成。一、风筒风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏