14矿井通风采矿概论

矿井通风14本章主要内容第一节矿井通风的任务与矿井空气第二节矿井通风压力和通风阻力第三节矿井通风动力第四节矿井通风系统第五节矿井总风量的计算第六节采区通风系统第七节掘进通风方法第八节矿井通风构筑物一、矿井通风的基本任务–提供井下足够的新鲜空气，以供人员呼吸；–把井下的瓦斯稀释和排除井下有毒、有害气体和矿尘；–创造良好的矿井工作环境，保证井下有适合的气候条件（及适宜的温度、湿度与风速），以利于工人劳动和机器运转。第一节矿井通风的任务与矿井空气二、矿井空气第一节矿井通风的任务与矿井空气O2N2CO2CH4CONO2SO2H2SNH3二、矿井空气第一节矿井通风的任务与矿井空气•《煤矿安全规程》：–采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。一、空气压力第二节矿井通风压力和通风阻力点压力绝对压力相对压力两点压力差二、井巷通风阻力第二节矿井通风压力和通风阻力–当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性、惯性以及井巷周边对风流的阻滞、扰动作用而形成的通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。–通风机或自然因素所形成的通风压力是用来克服矿井通风阻力的，所以通风压力和通风阻力是作用力与反作用力的关系，即数值相等，作用方向相反，故通风阻力值就是矿井通风需要的风压值。二、井巷通风阻力•摩擦阻力–空气沿井巷流动时，由于流层之间的摩擦和流体与井巷周边壁面之间的相互摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力（也称沿程阻力）。第二节矿井通风压力和通风阻力23mLUQhS式中hm——井巷摩擦阻力，Pa；α——井巷摩擦阻力系数，N·s2/m4；L——井巷长度，m；U——井巷周边长度，m；Q——井巷中流过的风量，m3/s。3mLURS2mmhRQ式中Rm——摩擦风阻，N·s2/m8。二、井巷通风阻力•局部阻力–空气流经井巷的某些局部地点（如井巷突然扩大、突然缩小，急转弯以及分岔或汇合等），造成风流速度和方向的突然变化，导致均匀风流产生紊乱的涡流与撞击，因而在局部地点产生的附加阻力称为局部阻力。第二节矿井通风压力和通风阻力式中hj——井巷局部阻力，Pa；Rj——产生局部阻力地点的局部风阻，N·s2/m8。2jjhRQ二、井巷通风阻力第二节矿井通风压力和通风阻力•矿井的通风总阻力22zmjmjhhhRRQRQ三、降低通风阻力的措施第二节矿井通风压力和通风阻力–减小井巷摩擦阻力系数。对于服务年限长的主要井巷，应尽量采用巷道周壁表面光滑的支护方式，对于棚式支护，应尽量架设整齐，必要时背好帮顶等，。–保证有足够大的井巷断面。特别是主要进、回风流巷道断面扩大对降低风阻效果明显。–尽量缩短通风路线长度。因为巷道的摩擦阻力与巷道长度呈正比，因此应尽量缩短风路的长度。–避免巷道内风量过于集中。巷道摩擦阻力与风量的平方成正比，若巷道内风量过于集中，摩擦阻力会大大增加。因此，应尽可能使矿井的总进风早分开，使矿井的总回风晚汇合。–降低局部阻力。应尽量避免巷道急拐弯，避免巷道断面突然扩大、突然缩小，尽量避免在主要巷道内任意停放车辆、堆积木材、器材等。一、自然通风第三节矿井通风动力冬天p1’=p3Δp11’Δp23p1p2夏天p1’=p3Δp11’Δp23P1p2二、机械通风•机械通风是矿井通风的主要动力。•通风机的分类：第三节矿井通风动力通风机按服务范围分按自身构造分主要通风机辅助通风机局部通风机离心式通风机轴流式通风机离心式风机1—动轮；2—螺形外壳；3—扩散器；4—止推轴承；6—径向轴承；7—前导器；8—轴承架；9—齿轮联轴器；10—制动器；11—机座；12—吸风口；13—通风机房；14—电动机；15—风硐离心式风机轴流式风机1—集风口；2—流线罩；3—前导器；4—第一级动轮；5—中间整流器；6—第二级动轮；7—后整流器；8—扩散器；9—通风机架；10—电动机；11—通风机房；12—风硐；13—流线形导风板轴流式风机第四节矿井通风系统矿井通风系统通风机的工作方式通风方式通风网络一、矿井主要通风机的工作方式第四节矿井通风系统抽出式通风压入式通风混合式通风二、矿井通风方式第四节矿井通风系统•1.中央式中央并列式通风1—进风井；2—出风井；3—总进风巷；4—总回风巷；5—总回风石门二、矿井通风方式第四节矿井通风系统•1.中央式中央分列式通风1—进风井；2—出风井；3—总进风巷；4—总回风巷二、矿井通风方式第四节矿井通风系统•2.对角式两翼对角式通风1—进风井；2—出风井；3—总进风巷；4—总回风巷二、矿井通风方式第四节矿井通风系统•3.混合式–中央式和对角式或中央并列式或中央分列式所组成的一种综合形式，它是老矿井进行深部开采时常用的通风方式。二、矿井通风方式第四节矿井通风系统•中央式相比对角式的优点：–矿井总回风巷可以随采区接替逐步开掘，因而建井工期短，总回风巷的维护费用低；–回风井筒数目少，同时运转的风机台数少，容易管理；–当进风井口及井底车场附近发生火灾需要反风时，容易实现。二、矿井通风方式第四节矿井通风系统•中央式相比对角式的缺点：–随着向边界采区开采，总回风巷不断延长，通风线路随之加长，因而通风阻力不断增加；–矿井生产期间，由于井下巷道阻力不断增加，阻力变动范围大，难以保证通风机在高效率状态下运转；–矿井总进风和总回风风流反向平行流动，容易发生漏风；–在矿井生产的中后期，多采区同时生产时矿井通风系统关联性太强，系统独立性差，系统防灾抗灾能力差。二、矿井通风方式第四节矿井通风系统•通风方式的选择–中央式：矿井瓦斯和煤层自然发火不严重，煤层埋藏深，倾角大，但井田走向不长。–对角式：井田走向较长（超过4km），井型较大，煤层上部距地表较浅，瓦斯和自然发火严重的矿井。三、矿井反风第四节矿井通风系统–矿井进风口、井筒、井底车场附近一量发生火灾，为缩小灾情、出，有时需要反风，即改变风流方向。–《规程》规定，矿井：矿井主要通风机必须有反风装置，必须能在10min内改变巷道中的风流方向；风流方向改变后，供风量应小于正常风量的40％一、矿井配风原则、方法和依据–配风原则和方法：根据实际需要，“由里向外”配风，即首先确定井下各用风地点（如采掘工作面、硐室、火药库等）所需的风量，然后逆风流方向加上各风路中允许的漏风量，求得各风路上的风量和矿井的总进风量；根据求得的矿井总进风量再加上空气体积膨胀的风量（这项风量约为总进风量的5％）即得矿井总回风量。第五节矿井总风量的计算一、矿井配风原则、方法和依据–配风依据：•氧气含量的规定；•瓦斯、—氧化碳等有害气体安全浓度的规定；•风流速度的规定；•空气温度的规定；•空气中悬浮粉尘安全浓度的规定。第五节矿井总风量的计算二、生产矿井总进风量的计算第五节矿井总风量的计算•矿井需要的风量(Q)应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值。4kjktQNKjdkjqtcktQQQQQK①按井下同时工作的最多人数计算：②按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算：三、新设计矿井风量的计算第五节矿井总风量的计算•设计矿井的风量，可参照邻近生产矿井的通风资料，按生产矿井的风量计算方法进行计算。对新矿区、无邻近生产矿井参照时，可参照省内气候、矿山地质、开采技术条件相类似的生产矿井的风量计算方法进行计算。煤矿通风网络图一、采区通风第六节采区通风系统–采区通风系统是矿井通风系统的核心单元，是采区生产系统的重要组成部分，它包括采区进风、回风和采煤工作面进回风巷道等组成的风路连接形式及采区的风流控制设施。–所谓采区通风系统是指风流进入采区，沿采区巷道清洗工作面后排出采区的整个风流流动路线。在准备采区时，必须在采区内构成通风系统以后方可开掘其它巷道。采煤工作面必须在构成全风压通风以后，方可回采。一、采区通风第六节采区通风系统运输上山进风轨道上山回风运煤过程中产生的煤尘容易污染采区进风流所需风门数量少，不容易发生风流短路，漏风量小，容易管理适宜于煤尘燃烧爆炸危险性小的采区一、采区通风第六节采区通风系统轨道上山进风运输上山回风可以减少煤尘对采区进风风流的污染所需风门数量多，容易发生风流短路，漏风量大，管理复杂适宜于煤尘燃烧、爆炸危险性大的采区二、工作面通风第六节采区通风系统U形通风系统Y形通风系统W形通风系统第七节掘进通风方法a—压入式通风；b—抽出式通风；c、d—混合式通风局部通风机负压风筒正压风筒一、风门–在人员和车辆需要通行，而不能让风流通过的巷道中，需要设置通风构筑物，这种既要切断风流又能保证行人通车的通风构筑物称为风门。第八节矿井通风构筑物风门带调节风窗的风门二、风墙–风墙（又称密闭）是用来切断风流或封闭采空区，防止瓦斯向巷道扩散的一种构筑物。风墙按服务年限不同可分为临时性风墙和永久性风墙两类。临时性风墙由于服务年限短，可用木板、可塑性等材料修筑；永久性风墙要用不燃性材料（如砖、料石或水泥等）修筑。第八节矿井通风构筑物1—观测孔；2—注浆孔；3—放水孔四、井口封闭装置–在安设扇风机的井筒内，空气压力与大气压力之间存在较大压力差，为防止井内风流和地面大气短路，其井口必须有封闭装置，以使井口和地面大气隔开。对于通风、提升共用的井筒，应将整个井楼密闭起来。–出风斜井井口一般都要安设风门，以便把地面与井下空气隔离，同时对扇风机起到防爆安全作用。–对于不作提升用的通风井筒，为了防止瓦斯、煤尘爆炸时损坏通风机，一般用铁板制成的防爆井盖封闭井口。当井下一旦发生爆炸事故时，爆炸波冲开井盖，将爆炸压力释放后，井盖靠自重作用能重新回到原来恶位置，回复正常通风。第八节矿井通风构筑物煤矿风井井口防爆门煤矿风井井口风机煤矿风井井口风机作业题1．矿井通风的任务是什么？3.矿内空气为什么会在井巷中流动？降低矿井通风阻力的措施主要有哪些？7．矿井通风方式有哪几种？各有什么有缺点？