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1前言第一章概论第二章通风机的基本理论第一节风流的基本性质第二节通风机的工作原理第三章通风机的构造及性能参数第一节通风机的构造第二节通风机主要性能参数第三节矿井通风机和通风网络的性能曲线第四节通风机参数的比例定律第四章通风机的调节与联合运转第一节通风机的调节第二节矿井总风量的调节第三节通风机联合运转第五章通风机的反风第一节矿井主要通风机(主扇)的布置第二节矿井通风设备的反风装置第六章矿井通风设备的安装第一节安装前的准备工作第二节轴流式通风机的安装第三节联轴节安装第四节离心式通风机安装第五节主扇通风机的试运转第七章通风机的噪声控制第一节通风机噪声产生的原因第二节通风机的噪声特性第三节通风机噪声的控制第八章通风机防瓦斯爆炸的安全要求第一节主要通风机第二节局部通风机第九章矿井通风机装置性能的测定第一节工况调节第二节参数测定第三节测定步骤第四节通风机装置实测特性曲线的应用第十章矿井通风系统第一节统一通风与分区通风第二节进风井与回风井的布置第三节通风方式和主通风机安装地点第四节通风网路第十一章多级机站通风与井下风机的选用第一节多级机站通风系统的特点第二节各级机站的通风机选取第十二章矿井通风的操作运行、维护保养与安全管理第一节矿井通风管理规程第二节主扇风机操作工岗位管理制度(岗位责任制)第三节主扇风机的操作、运行与维护第四节矿用轴流式通风机检修规程第五节煤矿常用新型节能FBCDZ防爆抽出式对旋轴流通风机维护第六节主扇风机操作工岗位标准流程操作第七节主扇风机事故案例分析2第一章概论矿井通风的作用就是不断地向井下各个地点供给足够数量的新鲜空气，稀释并排放出各种有害、有毒及放射性气体和粉尘，调节井下空气的温度和湿度，保持井下空气有合适的气候条件，给井下工作人员造成一个良好的工作环境，以便不断提高劳动生产率。矿井内常见的对安全生产威胁最大的有毒气体有：一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等等。这些有毒、有害气体的本源的主要途径是：爆破时产生的炮烟、柴油机工作时所产生的废气、硫化矿物的氧化井下燃火、瓦斯和煤粉爆炸、井下涌出的沼气，由于地热作用和机电设备散发的热量等等。矿井的通风安全工作时保护工人安全健康、促进采矿工业高速发展的一个很重要的方面。我们党和国家在生产建设中一贯坚持安全生产的方针，国务院颁布了“关于防止厂、矿企业中矽尘危害的决定”以及其它劳动保护法令和安全规章制度，建立了各级劳动保护组织机构。近年来，随着不断地改革开放，我国矿山不断革新和充实，已经形成一个较为完整地体系。我国矿山安全过程对矿井内污浊空气有以下规定：矿内空气中氧含量不得低于20％；有人工作或可能有人到达的井巷，二氧化碳不得大于0.5％，总回风流中，二氧化碳不超过1％；矿井内空气中一氧化碳浓度不得超过0.0024％（按体积计算），按重量计算不得超过0.03毫克/升。爆破后，通风机连续运转条件下，一氧化碳的浓度降至0.02％时，就可以进入工作面。井下空气中氮氧化合物不得超过0.00025％；井下空气中硫化氢含量不得超过0.00066％；井下空气中二氧化碳含量不得超过0.0005％；作业场所空气中粉尘允许浓度：含游离二氧化矽大于10％者，不得超过2毫克/米3;小于10％者，不得超过10毫克/米3；采掘工作的空气干球温度不得超过27℃；热水型矿井和高硫矿井的空气湿球温度不得超过27.5℃。矿井通风系统的有效风量率不得低于60％；矿井工作场所放射性气体氡在空气中的最大允许浓度为1×10-10居里/升，氡子体的潜能值不超过1×104兆电子伏/升。为了不断提高矿山通风机操作人员的技术水平和管理水平，了解矿井主要通风设备的基本理论知识，本书在以后的章节中将重点介绍通风设备的结构和工作原理性能、通风系统的附属设施、操作、维修及故障处理方法，并对矿山通风机的现场测定方法作相应的介绍。第二章通风机的基本理论第一节风流基本性质一、大气压力在地球的表面，空气的流动产生的风流就是风。由于各地海拔高度、湿度的不同，形成了有的地方气压高，有的地方气压低。空气是从气压高的地方流向气压低的地方，气压的高低差就是引起空气流动的原因。这种空气流动的现象就是风流。在一条水平巷道的两端，若空气压力的不同，就会产生风流。但在倾斜及垂直巷道的两端，由于空气具有不同的能量，仅用空气压力的大小说明风流的运动方向就不够确切。而矿井空气流动是从能量大的一端流向能量小的一端，这就是风流运动的必要条件。矿井通风是借助于通风机压力驱动空气流动，供给井下通风空间足够的风量。单位体积空气所具有的质量称为空气的密度。当温度为20℃，相对湿度50％、绝对压力为760毫米汞柱、重力加速度为9.807米/秒2时，干燥空气的状态称为大气的标准状态。在标准大气状态下空气的密度为1.293公斤/米3，也就是说每一立方米空气的重量在标准状态下只有1.293公斤，它对地面产生的压力叫做大气压力。我们来做一个有关大气压力的试验。如图2-1所示。把装满水银的玻璃管倒立在水银中，这是玻璃管中的水银下降760毫米高度并不继续下降。这是因为玻璃上端是真空状态，没有空气压力，而水银槽的水银面上却作用着大气压力的缘故。这也说明大气压力可以支持760毫米水银高度，玻璃管内水银柱的压力和大气压力相等，并保持了平衡。这就是前面所说的，在标准状态下，一个标准大气压用水银柱来表示它的高度。同理，也可以用水来表示它的高度。通过试验证明：压力是可以用液柱来表示的。可以写成：1标准大气压＝760毫米汞柱＝10336毫米水柱通风机的压力，就是利用水柱高度来表示的，称为毫米水柱（mmH2O）。3二、矿井通风压力1．矿井风流的点压力（1）静压。空气的静压是气体分之间的压力或气体分子对容器壁所施加的压力。所以，空气中某一点的静压在各个方向都相等。静压有绝对静压与相对静压之分。绝对静压是以真空状态为零点计算的压力方式，某点绝对静压的值，就是该点空气压力的真实值，因为绝对静压总是一个大于零的值。矿井通风中所说的空气压力都指定是压强，即单位面积上的压力。矿井通风中常用的静压一般是相对压力，就是以当地大气压力为计算基准的静压差。这个差值往往是由于通风机械或某种自然力所造成的。因而，相对静压所表示的不是该点压力的真实大小，而是该点的真实压力与当地同一标高大气压力之差，所以其值可为正，亦可为负。（2）动压。空气流动时，施加于与风流垂直的平面上的压力除静压外，还有动压。动压的大小与风流的运动速度有关。只有运动的风流才有动压，静止的风流没有动压，并且动压永远是大于零点值。（3）全压。风流的全压是该点的静压和动压的叠加。这里值得指出的是，静压和动压的叠加不单纯是一种计算方法，而且显示了两者的内在联系。这两种压力实际是空气具有不同形式的能量，在一定条件下，这两种形式的能量可以互相转化。全压则表示这两种能量之和。2.矿井风流的压差空气在全压的作用下沿着一定的通道，向能量低的地方运动，并在运动过程中消耗本身的能量。从这个意义上讲，压差是产生风流的原因。所谓压差，就是风流中不同断面上两点的总能量差。上风点的能量必定大于下风点的能量。如果管道中两个不同断面的能量相等，则不产生风流。风流中任意一点必须具有三个能量：静压、动压、相对于某一水平的位能。观察图2-2中，a、b、c三个U型管的水柱变化现象。（1）a两端管都承受同样的大气压力，玻璃管两端液面保持同样的水平。（2）b从管一端向管内吹气，这时吹气一端管内液面承受的压力增大，两液面不能保持水平，另一端液面就要升高，两液面产生高度差h。（3）从管的一端用嘴抽气，这时抽气管内液面承受的压力变小，两液面不保持平衡，也产生一个高度差h。由上面的现象可以看出，液面高度差h是因为两液面上所承受的压力不同而造成的。管内液面受到的压力越大，液面就越低，反之，管内液面受到的压力越小，液面就越高。矿井空气流动，就是利用通风机造成压差，达到通风的目的。第二节通风机的工作原理矿用通风机按其用途可分为三种：(1)用于全矿井或矿井某一翼(区)的，称为主扇(主力扇风机)；(2)用于矿井通风网路内的某些分支风路中借以调节其风量、帮助主扇工作的称为辅扇(辅助扇风机)；(3)用于矿井局部地点通风的，它产生的全压几乎全部用于克服它的连接的风筒阻力，称为局扇(局部扇风机)。矿用通风机按其构造原理可分为离心式与轴流式两大类。一、离心通风机工作原理图2—3是离心通风机构造简图。41．进气室2．进气口3．叶轮4．蜗壳5．主轴6．出气口7．出口扩压器气体在离心通风机内的流动方向是：从进风口沿轴向进入叶轮，随着叶轮流道的改变，气流又从径向出叶轮，在这个流动过程中，风压和流速不断增大，气流汇集在螺线形机壳中，气流速度下降而压力上升，最后经过锥形扩散器排入大气。离心通风机的工作原理：已知气体在离心通风机中的流动先为轴向，后转变为垂直于通风机轴的径向运动，当气体通过旋转叶轮的流道间，由于叶片的作用，气体获得能量，即气体压力提高和动能增加。当气体获得的能量足以克服其阻力时，则可将气体输送到高处或远处。离心式通风机是靠旋转的叶轮产生的离心力作用增加压力的。由于离心力作用气流被甩到叶轮出口，这时叶轮的入口产生负压，在大气压力作用下气流不断由进风口继续进入叶轮，在叶轮中气流获得高速度，在经过螺旋形机壳时，因为断面不断扩大使气流速度逐渐降低，压力继续增大，在气流到达扩散器出口时，气流具有的压力基本上和大气压相等。由此可见，通风机内的气流压力是低于大气压的。通风机的作用就是把低于大气压力的气流吸进去，经过叶轮又给气流增加了压力，然后排向大气。如此不断地吸、排，以达到输送空气的目的。如果能制造足够长度的扩散器，则排向大气的空气压力就完全和大气压力相等。在气流从进风口到达扩散器出口的流动过程中，叶轮是增加压力的唯一部件。当原动机拖动叶轮旋转时，叶轮就对气体做功，使气体获得能量(静压和动能)，气体离开叶轮后仍具有一定的速度进入蜗壳，在蜗壳中速度降低，将部分动能转变为静压而离开通风机。蜗壳、扩散器的作用是减低气流的动压，增加静压以避免叶轮产生的高速气流直接排出大气而造成损失。叶轮是一个使气体获得能量的重要部件。不同叶片型式对压力有着不同的影响。离心式通风机叶轮的叶片可以分为三种不同类型。它是按照叶片出口安装角度大小和叶片几何形状来决定的。叶片的三种形式如图2—4所示。图2—4叶片的三种形式(1)前向叶片。叶片出口安装角p。90。。它分为一般前向叶片和多翼式前向叶片。产生的理论压头最大，动压占的比例大，损失也大。(2)后向叶片。叶片出口安装角卢。90。。它分为曲线形后向叶片和直线形后向叶片。产生的理论压头最小，静压的比例大，动压占的比例小，损失也小。(3)径向叶片。叶片出口安装角p：一90。。一般有径向出口叶片和径向直叶片。产生的理论压头介于前向叶片和后向叶片之间。通过比较可以看出，在其他条件相同时三种叶片形式的比较结果：从气体所获得的压力看，前向叶片压头最大，径向叶片居中，后向叶片最小。从效率观点看，后向叶片损失最小，故效率最高，径向叶片介于前、后向叶片之间，前向叶片损失最大，故效率最低。从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达到相同的压力前提下，前向叶轮直径最小，径向叶轮稍次，后向叶轮直径最大。因此，大功率的通风机一般用后向叶片较多。后向叶片的通风机效率高，压头特性曲线平缓稳定，这对两台通风机的并联运转非常有利。如果对通风机的压力要求较高，而转速或圆周速度又受到一定限制时，则往往选用前向叶片。如果从磨损和积垢角度看，选用径向直叶片较有利。图2—5是叶片形状图。a为平板型，b为圆弧板型，c为机翼型。平板型制造最简单，但效率较低，一般很少应用。机翼型制作较复杂，但效率高，应用广泛。5图2—5叶片形状图二、轴流通风机的工作原理轴流通风机与离心通风机一样，由于叶片与气流相互作用而产生压差，使空气沿轴向流动。图2—6是轴流通风机构造简图。气流从集风器进入，通风叶轮使气体获得能量，然后流入导叶，导叶将一部分偏转的气流动能变为静压能，最后通过扩散筒将一部分轴向气流的动能转变为静压能，然后从扩散筒流出，输入管路。1．气体的绕流和升力效应工程中