2011矿井通风讲义基础090810

2020/7/1412020/7/141MineVentilationandDustControl《矿井通风与防尘》2020/7/1422020/7/142参考文献1矿井通风技术测定及其应用淮南煤炭学院通风安全教研室煤炭工业出版社2矿井通风阻力及其测定黄元平煤炭工业出版社3煤矿安全手册第一篇矿井通风与空调赵金福煤炭工业出版社4矿井通风黄元平中国矿业学院出版社5矿井通风与安全吴中立中国矿业大学出版社6矿井通风工程（美）C.J.霍尔煤炭工业出版社7金属矿井通风防尘设计参考资料冶金工业出版社8通风学（日）平松良雄冶金工业出版社9冶金地下矿山安全规程10金属非金属矿山安全湖北科学技术出版社11矿山安全培训教材国家安全生产监督管理局安全科学技术研究中心12教材：矿井通风与防尘王英敏冶金工业出版社2020/7/1432020/7/143目录Contents1绪论2矿内大气3矿内风流的基本性质4矿内风流运动的能量方程式5井巷通风阻力6矿井自然通风7机械通风8矿井通风网路中风流基本定律和风量自然分配9矿井风量调节10矿井通风系统11局部通风12矿井通风管理与监测13矿井防尘2020/7/1442020/7/1441绪论Introduction1.1课程性质、目的及任务1.2课程的主要内容和基本要求1.3课程的重点和难点1.4课程的实验安排1.5课程的学时分配2020/7/1452020/7/1451.1课程性质、目的及任务theproperties,PurposesandTaskoftheCourse《矿井通风与防尘》是采矿工程、安全工程专业的限选专业课。矿井通风是矿井各生产环节中最基本的一环，在矿井建设和生产期间始终占有非常重要的地位。矿井通风的根本目的就是向矿井输入新鲜空气和排出污浊空气。即依靠通风动力将定量的新鲜空气，沿着既定的通风线路不断地输入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、机电硐室、火药库以及其他用风地点的需要；同时，将用过的空气不断排出地面。基本任务是供给矿井新鲜风量，以冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘，保证井下风流的质量和数量符合国家安全卫生标准，创造良好的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产。2020/7/1462020/7/1461.2课程的主要内容和基本要求theMainContentsandBasicRequirementsoftheCourse主要内容1研究矿内有毒、有害（CO，NO2，H2S，SO2）及放射性气体和粉尘生成及分布的规律。2研究矿内气候条件的变化规律。3正确确定矿井的总供风量和各作业地点所需的风量。4正确确定矿井的通风系统、通风网路结构和通风方法。5正确计算矿井通风阻力，合理确定所需的通风动力。6随着生产的发展变化及时进行风量的调节。7对矿井通风状况进行检查、测定，及时发现问题，解决问题。基本要求掌握矿内大气的性质和风流运动的基本规律，学会矿井通风和防尘的检测方法、技术管理措施和设计计算方法。2020/7/1472020/7/1471.3课程的重点和难点theKeynoteandDifficultPointoftheCourse重点是学习矿内风流运动的基本规律、风量计算及分配、矿井通风阻力计算以及主扇选型。难点是矿井通风系统的分析和设计。2020/7/1482020/7/1482矿内大气AtmosphereAirinMine2.1矿内空气的主要成分2.2矿内空气中常见的有害气体2.3放射性气体2.4矿内气候条件2020/7/1492020/7/1492.1矿内空气的主要成分MainCompositionofMineAir2.1.1地面空气2.1.2矿井空气2.1.3井下空气的主要成分2020/7/14102020/7/14102.1.1地面空气AtmosphericAir地面空气一般是由以下几种气体混合组成：O2氧20.90％；（按体积百分比）N2氮78.13％；CO2二氧化碳0.03％；Ar氩0.93％；其它稀有气体0.01％。地面空气是干空气和水蒸气的混合气体，在正常情况下，地面空气（干空气）中各种气体的组成如上述，它们表示某种气体的体积在干空气的总体积中所占的百分数。2020/7/14112020/7/14112.1.2矿井空气AirinMine地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。地面空气进入井下后会发生物理和化学两种变化。一般来讲，正常的地面空气进入矿井后，当其成分与地面空气成分相同或相差不多时，称为矿内新鲜空气（安全规程规定，就含尘量而言，入风风源的含尘量不大于0.5mg/m3）（新风）。当井下空气中混入各种有毒有害气体，含氧量降低，CO2增加，以及粉尘含量增加，这时称为矿内污浊空气（污风）。2020/7/14122020/7/1412物理变化PhysicalChange1气体混入。井下空气中混入CO2和H2S等气体。2固体混入。井下各作业点所产生的矿尘（岩尘）和其它杂尘浮游在井下空气中。3气象变化。主要是由于井下空气的温度、气压和湿度的变化引起井下空气的体积和浓度变化。2020/7/14132020/7/1413化学变化ChemicalChange井下一切物质（如岩石，坑木等）的缓慢氧化、自燃现象及人体呼吸产生CO2。井下爆破、火区氧化、机械润滑油高温分解等都能产生CO。井下火区氧化和含硫矿的水解都能产生H2S。井下爆破能产生氧化氮（NO2及N2O5）等。2020/7/14142020/7/14142.1.3井下空气的主要成分MainCompositionofMineAir井下空气的主要成分有O2，N2，CO2，但是N2是惰性气体，变化不大，故主要还是O2，CO2。2020/7/14152020/7/1415氧气(O2)（1）Oxygen氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,人体维持正常生命过程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。人体输氧量与劳动强度的关系劳动强度呼吸空气量（L/min）氧气消耗量（L/min）休息6-150.2－0.4轻劳动20-250.6-1.0中度劳动30-401.2-2.6重劳动40-601.8-2.4极重劳动40-802.5-3.12020/7/14162020/7/1416氧气(O2)（2）Oxygen氧气既提供人呼吸，又是助燃物质。井下工人劳动，需要有足够含氧量的空气，但对一些采空区域却要阻止含氧空气进入，以防自燃，酿成火灾。当空气中的含氧量减小时，人们的呼吸就会感到困难，严重时会导致窒息（含氧量降到6％－9％）。所以，我国矿山安全规程规定，矿内空气的含氧量不得低于20％。2020/7/14172020/7/1417二氧化碳(CO2)CarbonDioxideCO2是一种比重为1.52的无色，略带酸臭味的气体，常沉积在巷道的底部。当空气中CO2浓度过大时，造成氧浓度降低，可以引起缺氧窒息。当空气中的CO2含量达10－20％，人就有生命危险。我国矿山安全规程规定：有人工作或可能有人到达的井巷，CO2不得大于0.5％，总回风流中CO2不大于1％。2020/7/14182020/7/14182.2矿内空气中常见的有害气体MainNoxiousGasesinMine金属矿山井下常见的对安全生产威胁最大的有毒气体有：CO，NO2，SO2，H2S等。2.2.1有毒气体的来源2.2.2各种有毒气体的性质2.2.3矿尘2.2.4矿内空气成分安全标准2020/7/14192020/7/14192.2.1有毒气体的来源theSourceofNoxiousGases1爆破时所产生的炮烟。炸药在井下爆炸后，产生大量的有毒有害气体，如CO,NO2等。2柴油机工作时所产生的废气。柴油机工作时所排废气的主要成分时氧化氮，CO、醛类和油烟等。3硫化矿物的氧化。在开采高硫矿床时，由于硫化矿物缓慢氧化，产生SO2和H2S气体。4井下火灾。井下火灾引起坑木燃烧，产生大量的CO。2020/7/14202020/7/1420爆破Explosion爆破是矿山生产的主要作业之一。爆破后，工人不能立即进入工作面，因为现代各种工业炸药的爆破分解都是建立在可燃物质(如碳、氢、氧等)气化的基础上。当炸药爆炸时除产生水蒸气和氮外，还产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有毒有害气体，统称为炮烟。它会直接危害矿工的健康和安全。2020/7/14212020/7/14212.2.2各种有毒气体的性质thePropertiesofNoxiousGases一氧化碳（CO）：矿山安全规程规定：矿内空气中CO浓度不可超过0.0024％。爆破后，在通风机连续运转条件下，CO浓度降至0.02％时，才可进入工作面。氮氧化物（NOx→NO2）：矿山安全规程规定：氮氧化物不大于0.00025％。（NOx－5mg/m3）硫化氢（H2S）：矿山安全规程规定：井下空气中H2S含量不能超过0.00066％。（H2S—10mg/m3）。二氧化硫(SO2)：矿山安全规程规定：空气中SO2含量不得超过0.0005％。（SO2－5mg/m3）。2020/7/14222020/7/1422一氧化碳CarbonMonoxide一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体。相对密度为0.97，微溶于水，能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在13～75％范围内时有爆炸的危险。主要危害：血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞。一氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大250～300倍。一旦一氧化碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。当浓度为0.08%时，40分钟引起头痛眩晕和恶心；浓度为0.32%时，5~10分钟引起头痛、眩晕，30分钟引起昏迷，死亡。2020/7/14232020/7/1423氮氧化物（NOx→NO2）NitrogenDioxide炸药爆炸时产生一系列的氮氧化物，如NO，NO2，NO遇空气中的氧就立即氧化为NO2。NO2是一种比重为1.57的褐红色气体，易溶于水而生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用。主要危害：对于人体最大的危害是引起肺水肿。二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者指头出现黄色斑点。矿内空气中当NO2的浓度为0.01%时，出现严重中毒，0.025％时，很快使人中毒死亡。2020/7/14242020/7/1424硫化氢（H2S）HydrogenSulfide硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到0.0001％即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氢相对密度为1.19，易溶于水，所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为6.0％时，有爆炸危险。主要危害：硫化氢剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时，主要以腐蚀刺激作用为主；浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。如当浓度达到0.1%时，在短时间内就会有生命危险。2020/7/14252020/7/1425二氧化硫(SO2)SulfurDioxide二氧化硫(SO2)，无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到0.0005％即可嗅到。其相对密度为2.2，常存在于巷道底部，易溶于水。主要危害：遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水肿。当浓度达到0.002％时，眼睛及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达0.05％时，短时间内即有致命危险。2020/7/14262020/7/14262.2.3矿尘MineDust在开采过程中，所产生的一切细散状矿物和岩石的尘粒，称为矿尘，它能较长久地悬浮于空气中，也叫做粉尘。含游离二氧化矽（SiO2）的粉尘叫做矽尘。矿尘最大危害是，当