礦井通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)動力特點和介紹

1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)動力特點和介紹 緒論第1章礦 內(nèi) 空 氣第2章礦井空氣流動基本理論第3章礦井通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)動力第4章鈾礦山輻射危害與安全第5章輻射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)與礦井防氡指標(biāo)第6章氡來源及性質(zhì)第7章氡析出與氡傳播第8章排氡通風(fēng)與控氡技術(shù)第9章鈾礦井排氡通風(fēng)設(shè)計第10章氡測量和其他輻射測量方法第11章礦井通風(fēng)系統(tǒng)測定與評價 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是指向井下各作業(yè)地點供給新鮮空氣,排出污濁空氣的通風(fēng)網(wǎng)路、通風(fēng)動力和通風(fēng)控制設(shè)施的總稱。礦井通風(fēng)系統(tǒng)對鈾資源的安全開發(fā)有深遠(yuǎn)的影響。根據(jù)礦井通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、進(jìn)回風(fēng)井的布置位置、主扇的工作方式和主扇的安裝地點,礦井通風(fēng)系統(tǒng)可分為若干類型。通風(fēng)動力分為自然通風(fēng)動力和機(jī)械通風(fēng)

2、動力兩類。3.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)3.1.1統(tǒng)一通風(fēng)與分區(qū)通風(fēng) 一個礦井構(gòu)成一個整體的通風(fēng)系統(tǒng)稱為統(tǒng)一通風(fēng),一個礦井劃分成若干個獨立的通風(fēng)系統(tǒng),風(fēng)流互不干擾,稱為分區(qū)通風(fēng)。通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時,首先要確定采用統(tǒng)一通風(fēng)還是分區(qū)通風(fēng)。在我國,大部分礦山過去都采用統(tǒng)一通風(fēng),其特點是:統(tǒng)一通風(fēng),一個通風(fēng)系統(tǒng),入排風(fēng)比較集中,使用的通風(fēng)設(shè)備也較少,便于集中管理。對于開采范圍不太大的礦井,特別是深礦井,采用全礦統(tǒng)一通風(fēng)比較合理。 隨著通風(fēng)技術(shù)不斷提高以及節(jié)能的需要,近年來,不少礦山,根據(jù)各礦特點,將一個礦井劃分為若干個獨立的通風(fēng)區(qū)域,實行分區(qū)通風(fēng),收到了較好的通風(fēng)效果和節(jié)能效果。分區(qū)通風(fēng)具有如下特點:(1)風(fēng)路短、礦

3、井阻力小; (2)礦井漏風(fēng)少;(3)費用低以及通風(fēng)網(wǎng)路簡單; (4)風(fēng)流易于控制,有利于減少風(fēng)流串聯(lián)和合理進(jìn)行風(fēng)量分配等特點。當(dāng)然不是任何一個通風(fēng)系統(tǒng)都可以采用分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng),應(yīng)根據(jù)各礦山的實際情況來制定系統(tǒng)的方案。一般說來,在下述條件下采用分區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)比較有利:(1)礦體埋藏較淺且分散,開鑿?fù)ㄟ_(dá)地表的通風(fēng)井巷工程量小,或有現(xiàn)成的井巷可供利用;(2)礦體埋藏較淺,走向長,產(chǎn)量大,如構(gòu)成一個通風(fēng)系統(tǒng),風(fēng)路長,漏風(fēng)大,風(fēng)路復(fù)雜,風(fēng)量調(diào)節(jié)困難;(3)開采圍巖或礦石有自然發(fā)火危險的規(guī)模較大的礦井。分區(qū)通風(fēng)不同于在一個礦區(qū)內(nèi)因劃分成幾個井田開拓而構(gòu)成的幾個通風(fēng)系統(tǒng)。分區(qū)通風(fēng)各通風(fēng)系統(tǒng)是處于同一開拓系統(tǒng)中,

4、井巷間存在一定聯(lián)系。分區(qū)通風(fēng)也不同于多臺風(fēng)機(jī)在一個通風(fēng)系統(tǒng)中作并聯(lián)通風(fēng)。分區(qū)通風(fēng)的各系統(tǒng)不僅具有各自的通風(fēng)動力,而且還各有一套完整的進(jìn)、回風(fēng)井巷,它們在通風(fēng)系統(tǒng)上是相互獨立的。3.1.2進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井的布置形式圖3.1中央并列式(1)中央并列式進(jìn)風(fēng)井與排風(fēng)井均并列在井田走向的中央,風(fēng)流在井下的流動路線是折返式的。如圖3.1所示。(2)對角式進(jìn)風(fēng)井在礦體一翼,排風(fēng)井在礦體另一翼,或者進(jìn)風(fēng)井在礦體中央,排風(fēng)在兩翼,風(fēng)流在井下的流動路線是直向式的,如圖3.2所示。(3)混合式進(jìn)風(fēng)井與出風(fēng)井由三個以上井筒按上述各種方式混合而成。如圖3.3所示。圖3.2對角式通風(fēng)(a)單翼對角式;(b)兩翼對角式圖3.

5、3中央對角混合式通風(fēng) 中央式通風(fēng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點是:基建投資少,基建時間較短,地面建筑集中,電力輸送較經(jīng)濟(jì),便于管理。缺點是:礦井漏風(fēng)大,總風(fēng)壓大而不穩(wěn)定,風(fēng)機(jī)效率較低,耗電量較大。 此系統(tǒng)適用于礦體埋藏較深,井田走向長度不大的礦井,我國的煤礦使用較多。對角式通風(fēng)系統(tǒng)(或側(cè)異式通風(fēng)系統(tǒng))主要優(yōu)點是:礦井漏風(fēng)小,總風(fēng)壓較小,通風(fēng)效率較高,耗電量小。缺點是:基建費用較大,地面建筑分散,電力輸送路線長。此方式適用于礦體埋藏不深,井田走向長度較大的礦床。鈾礦山和冶金礦山廣泛采用這種通風(fēng)布置方式?；旌鲜酵L(fēng)系統(tǒng)適用于礦體規(guī)模很大,多礦體,多井筒的礦井中,此時可用多臺扇風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。3.1.3壓入、抽出和混

6、合式通風(fēng)主扇風(fēng)機(jī)的工作方式有三種:壓入式、抽出式、混合式。不同的通風(fēng)方式,礦井空氣處于不同的受壓狀態(tài),同時,在整個通風(fēng)路線上形成了不同形式的壓力分布狀態(tài),從而在進(jìn)、回風(fēng)量、漏風(fēng)量、風(fēng)質(zhì)和受自然風(fēng)流干擾的程度等方面出現(xiàn)了不同的通風(fēng)效果。壓入式通風(fēng),主扇安設(shè)在入風(fēng)井口,在壓入式主扇的作用下,整個通風(fēng)系統(tǒng)都處在高于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ恼龎籂顟B(tài)。在進(jìn)風(fēng)側(cè)高壓的作用下新鮮風(fēng)流沿指定的通風(fēng)路線迅速進(jìn)入井下用風(fēng)地點,有利于控制氡的析出。壓入式通風(fēng)由于使整個通風(fēng)系統(tǒng)都處于正壓狀態(tài),所以,有利于控制采空區(qū)、老硐等地點的有毒有害氣體外逸而污染礦井空氣。但主扇風(fēng)機(jī)一旦因故停止運(yùn)轉(zhuǎn),它所服務(wù)的巷道系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力下降,使采空

7、區(qū)內(nèi)有毒有害氣體向停風(fēng)區(qū)域涌出,可能導(dǎo)致停風(fēng)區(qū)域巷道內(nèi)有毒有害氣體濃度超限,或使巷道中的氧氣濃度下降,嚴(yán)重時可使人員缺氧窒息。同時,壓入式通風(fēng)的風(fēng)門等風(fēng)流控制設(shè)施均安設(shè)在進(jìn)風(fēng)段巷道,進(jìn)風(fēng)段巷道其中有些是交通要道,人員、車輛或提升容器通過頻繁,風(fēng)門易受損壞,井底車場漏風(fēng)大,不易管理和控制。抽出式通風(fēng)的礦井主扇安設(shè)在回風(fēng)井口。抽出式主扇的工作使整個礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。在回風(fēng)側(cè)高負(fù)壓的作用下,用風(fēng)地點的污風(fēng)迅速進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng),污風(fēng)不易擴(kuò)散。與壓入式通風(fēng)比較,抽出式通風(fēng)由于使整個通風(fēng)系統(tǒng)都處于負(fù)壓狀態(tài),所以,對于有自燃發(fā)火、瓦斯等危險的礦井,具有防止一旦停風(fēng)時瓦斯等有毒有害氣體大

8、量涌出的作用。同時,風(fēng)流的調(diào)節(jié)控制設(shè)施均安設(shè)在回風(fēng)巷道,不妨礙行人,運(yùn)輸、管理方便。但不利于控制采空區(qū)、老硐等地點的有毒有害氣體外逸而污染礦井空氣。壓抽混合式通風(fēng)要在進(jìn)風(fēng)井口設(shè)一臺風(fēng)機(jī)作壓入式工作,回風(fēng)井口設(shè)一臺風(fēng)機(jī)作抽出式工作。通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)部分處于正壓狀態(tài),回風(fēng)部分處于負(fù)壓狀態(tài)。這種通風(fēng)方式兼有壓入式和抽出式兩種通風(fēng)方式的優(yōu)點,是提高礦井通風(fēng)效果的重要途徑。但混合式通風(fēng)所需通風(fēng)設(shè)備較多,通風(fēng)動力消耗也大,管理復(fù)雜。選擇主扇風(fēng)機(jī)的工作方式時,要注意地表有無塌陷區(qū)或其他難以隔離的通路,即產(chǎn)生漏風(fēng)的因素十分重要,對于開采無地表塌陷區(qū)或雖有塌陷區(qū)但可以采取充填、密閉等措施,能夠保持回風(fēng)巷道嚴(yán)密性的

9、礦井,應(yīng)采用抽出式或以抽出式為主的混合式通風(fēng)。對于開采有地表塌陷區(qū),而且回風(fēng)道與采空區(qū)之間不易隔絕的礦井,應(yīng)采用壓入式或以壓入式為主的壓抽混合式的風(fēng)機(jī)工作方式進(jìn)行礦井通風(fēng)。主扇風(fēng)機(jī)安裝在地表的主要優(yōu)點是:安裝、檢修、維護(hù)管理都比較方便。井下發(fā)生災(zāi)害事故時,地表風(fēng)機(jī)比較安全可靠,不易受到損害;井下發(fā)生火災(zāi)時,便于采取停風(fēng)、反風(fēng)或控制風(fēng)量等通風(fēng)措施。其缺點是:井口密閉、反風(fēng)裝置和風(fēng)硐的短路漏風(fēng)較大。當(dāng)?shù)V井較深、工作面距主扇較遠(yuǎn)時,沿途漏風(fēng)量大。在地形條件復(fù)雜的情況下,安裝、建筑費用較高,并且安全上受到威脅。主扇風(fēng)機(jī)可以安裝在地表,也可安裝在井下,一般安裝在地表。3.1.4主扇風(fēng)機(jī)的安裝主扇風(fēng)機(jī)安裝

10、在礦井下,主扇裝置的漏風(fēng)少,風(fēng)機(jī)距工作面近,沿途漏風(fēng)也少。可同時利用較多井巷進(jìn)風(fēng)或回風(fēng),可降低通風(fēng)阻力。但其風(fēng)機(jī)安裝、檢查、管理不方便。且易受井下災(zāi)害所破壞。所以,礦井主扇風(fēng)機(jī)一般安裝在地表。3.2通 風(fēng) 動 力礦井空氣沿著既定井巷流動,在能量差或壓差的作用下克服風(fēng)流流動的阻力,促使風(fēng)流流動,提供這種能量差或壓差的動力稱為通風(fēng)動力。根據(jù)通風(fēng)能力來源不同,可將通風(fēng)動力分為機(jī)械動力、自然動力兩種,礦井通風(fēng)中,依靠機(jī)械動力通風(fēng)稱為機(jī)械通風(fēng),依靠自然動力通風(fēng)稱為自然通風(fēng)。3.2.1礦井自然通風(fēng)在各種自然因素作用下,使風(fēng)流獲得能量并沿井巷流動,這種通風(fēng)方法稱為礦井自然通風(fēng)。如圖3.4所示的模型,說明自然

11、通風(fēng)的原理。這個模型是在一個大水槽下安裝一個U形管,里面注滿水,并在U形管的一個豎管上纏上電熱絲。圖3.4說明自然通風(fēng)原理的模型 當(dāng)被電熱絲加熱的水變輕上升時,與熱水同體積的冷水,沿另一豎管下降,流進(jìn)纏有電熱絲的豎管。只要電熱絲持續(xù)地加熱,U形管中的水就會不斷地流動。溫水流入水槽和大量的冷水混合,不斷地向周圍空間散熱。所以,冷水會不斷地沿另一個豎管流下。上述模型中的水可比作礦井與大氣構(gòu)成的通風(fēng)系統(tǒng)中的空氣;U形管可比作礦井通風(fēng)巷道;水槽中的水可比作大氣;由電熱絲供給的熱可比作地?zé)?、氧化和機(jī)械等熱源對礦井空氣的散熱。依據(jù)上述模型就能理解,礦井的自然通風(fēng)是由于礦井空氣受熱而造成的。在非機(jī)械通風(fēng)的礦

12、井里,風(fēng)流從氣溫較低的井筒經(jīng)工作面流到氣溫較高的井筒。這主要是由于風(fēng)流流過井巷時與巖石發(fā)生了熱量交換,使進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)井里的氣溫出現(xiàn)差異,回風(fēng)井里的空氣重率比進(jìn)風(fēng)井里的空氣重率要小,因而兩個井筒底部的空氣壓力不相等,其產(chǎn)生的壓差就是所謂自然風(fēng)壓h自,在自然風(fēng)壓的作用下風(fēng)流不斷流過礦井形成自然通風(fēng)過程。如圖3.5所示,Po為井口的大氣壓(Pa),Z為井深(m),i表示空氣密度(kg/m3),g為重力加速度(m/s2),則自然風(fēng)壓h自(Pa)為:下面我們來研究礦井的平硐和豎井自然通風(fēng)是怎樣形成的。h自=P1-P2=(P0+1Z1)-(P0+2Z2)=Z(1-2) (3.1)圖3.5自然通風(fēng)如果在冬天,

13、地面氣溫較低,如圖3.5所示的礦井里,形成12,那么P1P2,就會出現(xiàn)1-2-3-4方向的自然通風(fēng)。如果在夏天,地面氣溫較高,形成21,那么P2P1,就會出現(xiàn)4-3-2-1方向的自然通風(fēng),方向正好相 反。不難設(shè)想,由于地面氣溫的變化,也會出現(xiàn)P1=P2,因而自然通風(fēng)停止的情況。在我國的南方山區(qū)平硐開拓的礦井,未安裝主扇時,經(jīng)?？梢砸姷阶匀煌L(fēng)風(fēng)向變化,有時風(fēng)流停滯。這就表明,完全依靠自然通 風(fēng),不能滿足安全生產(chǎn)的要求。對于一個有主扇通風(fēng)的礦井,上述自然通風(fēng)風(fēng)壓依然存在。若設(shè)主扇在回風(fēng)井抽出式或在進(jìn)風(fēng)井壓入式工作,當(dāng)炎熱季節(jié)溫度很高的地面空氣流入進(jìn)風(fēng)井巷后,其熱量雖然不斷傳給巖石,但最終仍然形成

14、進(jìn)風(fēng)井的空氣重率小于回風(fēng)井的空氣重率,進(jìn)風(fēng)井空氣柱的質(zhì)量比回風(fēng)井的還輕,這時自然風(fēng)壓的方向就與扇風(fēng)機(jī)通風(fēng)的方向相反,扇風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不僅要用來克服井巷通風(fēng)阻力,而且還要克服反向的自然風(fēng)壓。在冬季,情況正好相反,自然風(fēng)壓能夠幫助扇風(fēng)機(jī)去克服井巷通風(fēng)阻力。 能正確計算自然壓差,并有效利用自然通風(fēng),將有助于通風(fēng)管理及通風(fēng)設(shè)計。因此,應(yīng)該掌握自然風(fēng)壓的計算方法。 圖3.6礦井的自然壓差如圖3.6所示,若地表大氣壓力為Po(Pa),則AB空氣柱的壓力為:P1=P0+Z1Pa (3.2)式中,1為AB空氣柱的平均密度,kg/m3。CD空氣柱的壓力為:P2=P0+Z2Pa (3.3)式中,2為CD空氣柱的密度,k

15、g/m3。 兩空氣柱壓力差就是自然風(fēng)壓差。即:h自=P1-P2=Z(1-2)Pa (3.4)(3.4)式表明:如果12,h自為正值,風(fēng)流由AB進(jìn)風(fēng),經(jīng)CD排出;反之,若12,h自為負(fù)值,風(fēng)流由CD進(jìn)風(fēng),經(jīng)AB排風(fēng)。為了測定通風(fēng)系統(tǒng)的自然風(fēng)壓,以最低水平為基準(zhǔn)面(線),將通風(fēng)系統(tǒng)分為兩個高度均為Z的空氣柱,一個稱之為進(jìn)風(fēng)空氣柱,一個稱之為回風(fēng)空氣柱。為了準(zhǔn)確地求得高度Z內(nèi)空氣柱的平均密度,應(yīng)在密度變化較大的地方,如井口、井底、斜井巷道的上下端及風(fēng)溫變化較大和變坡的地方布置測點,并在較短的時間內(nèi)測出各點分流的絕對靜壓P,干濕球溫度和相對濕度。兩測點間高度差不宜超過100 m(以50 m為宜)。若各

16、測點間高差相等,可用算術(shù)平均法求各點密度的平均值,即:(1)平均密度測算法測定礦井自然風(fēng)壓的方法比較多,現(xiàn)介紹平均密度測算法和直接測定法兩類。 (3.5)若各測點間高差不相等,則按高度加權(quán)平均法求其平均值,即: (3.6)式中,i為i測段的平均空氣密度,kg/m3;Zi為i測段高差,m;n為測段數(shù)。直接測定礦井自然風(fēng)壓時,應(yīng)首先停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并在總風(fēng)流中設(shè)置一密墻,用壓差計測出墻兩側(cè)的壓力差,此壓力差值,即為自然風(fēng)壓。但必須注意密閉墻應(yīng)嚴(yán)密不漏氣,同時測定工作應(yīng)盡可能在短時間內(nèi)完成。可以證明,采用直接方法測定礦井自然風(fēng)壓時,與設(shè)置的密閉墻的位置無關(guān)。所以對于機(jī)械通風(fēng)的礦井,如果通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐中安有閘

17、門,在測定時,只要將通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐上的閘板放下(閘板四周應(yīng)密嚴(yán)),自然風(fēng)壓值可在扇風(fēng)機(jī)房內(nèi)的水柱上反映出來。 (2)直接測定法 在測定時應(yīng)注意,停扇至讀數(shù)的間隔時間,以風(fēng)流穩(wěn)定為原則,一般510分鐘。應(yīng)指出,因自然風(fēng)壓還隨風(fēng)量大小而變,此時測出的自然風(fēng)壓接近于扇風(fēng)機(jī)工作時礦井的自然風(fēng)壓值h自開,而不同于扇風(fēng)機(jī)長期停轉(zhuǎn)后的自然風(fēng)壓h自停。為掌握h自在全年的變化規(guī)律,應(yīng)在不同季節(jié)分別測定。當(dāng)h自冬夏反向時,應(yīng)在四季分別測量,如h自不反向時,應(yīng)冬夏分別測量?？紤]到巖石的調(diào)熱作用,根據(jù)年內(nèi)最高最低自然風(fēng)壓往往比最冷最熱期要稍滯后的特點,一般可安排在年內(nèi)最冷與最熱期間的末期進(jìn)行。該法簡單、直觀,如密墻嚴(yán)密,

18、測量結(jié)果準(zhǔn)確。缺點是機(jī)械通風(fēng)礦井需停開風(fēng)機(jī),通常可在節(jié)日檢修風(fēng)機(jī)等停機(jī)時進(jìn)行。礦井自然風(fēng)壓,有時表現(xiàn)為積極的一面,有時卻表現(xiàn)為消極的一面,但只要我們掌握了自然風(fēng)壓的特點和規(guī)律,就能夠很好地利用自然通風(fēng)。(1)礦井自然風(fēng)壓的特性空氣溫度的影響 進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井的溫度是造成自然風(fēng)壓差最主要的因素。礦井深度的影響在進(jìn)風(fēng)井和出風(fēng)井溫度差的基礎(chǔ)上礦井的深度越大,所產(chǎn)生的自然風(fēng)壓差就越大。據(jù)國外報道,深達(dá)1 000 m以上的礦井“自然通風(fēng)能”約占總通風(fēng)能的30%;有一個1 000 m深的礦井,主扇運(yùn)轉(zhuǎn)時風(fēng)量為60 m3/s,而當(dāng)主扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)時自然通風(fēng)量達(dá)2065 m3/s。空氣濕度的影響 當(dāng)通風(fēng)井和出風(fēng)井空

19、氣的相對濕度相差很大時,由于濕空氣比干空氣輕,就會產(chǎn)生自然壓差。地表大氣壓力的影響地表大氣壓力的改變也會使自然壓差隨之增減。但是,地表大氣壓力變化不大,從而它的影響也很小。(2)自然風(fēng)壓對礦井通風(fēng)的影響采用機(jī)械通風(fēng)的礦井,自然風(fēng)壓也是始終存在的,并在各個時期內(nèi)影響著礦井通風(fēng)工作。對于自然風(fēng)壓較大的深井,自然風(fēng)壓對礦井通風(fēng)起著重要作用,而且它在全年內(nèi)可能都為正值。但對于某些深度不太大的礦井,夏季的自然風(fēng)壓可以變?yōu)樨?fù)值,甚至?xí)霈F(xiàn)風(fēng)流反向,這在通風(fēng)管理工作中應(yīng)給予充分重視,特別是在煤礦含有高瓦斯的礦井尤應(yīng)注意,否則,可能會造成嚴(yán)重的后果。例如,四川省某礦,采用平硐、立井開拓,平硐與出風(fēng)井的標(biāo)高高差

20、達(dá)326 m。出風(fēng)井裝設(shè)一臺70B2N028軸流式扇風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)。在冬季,立井和平硐都進(jìn)風(fēng),其中平硐進(jìn)風(fēng)2 000 m3/min;但在夏季,平硐進(jìn)風(fēng)量減少,有時無風(fēng),甚至反風(fēng),出風(fēng)量達(dá)300 m3/min。在鈾礦,在一些巖石裂隙及溶硐發(fā)育的礦井,由于自然風(fēng)壓的作用,冬季由礦井向地表漏風(fēng),夏季由地表向礦井漏風(fēng),致使礦井空氣中氡及其子體濃度冬季降低,夏季增高。例如云南某錫礦1月份平均氡濃度為0.37 kBq/m3,而9月份的平均氡濃度為5.07 kBq/m3,9月份的氡濃度為1月份的17倍多。國外也有資料報道,季節(jié)變化對氡析出量有影響,夏季的氡析出量較冬季高36.8%75.5%。由上可見,自然

21、風(fēng)壓對礦井通風(fēng)的影響,在不同季節(jié)是不一樣的,因此,應(yīng)根據(jù)礦井的具體情況,有利則用,有害則防。機(jī)械通風(fēng)產(chǎn)生的壓差,是指風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓差,它具有穩(wěn)定、安全、可靠等特點。機(jī)械通風(fēng)是我國礦山通風(fēng)所采用的主要動力。礦用風(fēng)機(jī)根據(jù)工作性質(zhì)及服務(wù)范圍,可分為主要通風(fēng)機(jī)(簡稱主扇)、輔助通風(fēng)機(jī)(簡稱輔扇)與局部通風(fēng)機(jī)(簡稱局扇)三類。主扇是服務(wù)于全礦井、礦井的一翼或一個區(qū)域的扇風(fēng)機(jī)。它一般擔(dān)負(fù)整個生產(chǎn)時期供給井下新鮮風(fēng)和排除廢風(fēng)的任務(wù),因此主扇具有較大的功率,并能夠在服務(wù)期限內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 在機(jī)械動力作用下,使風(fēng)流獲得能量并沿井巷流動,稱為礦井機(jī)械通風(fēng)。3.2.2礦井機(jī)械通風(fēng)輔扇主要用來調(diào)節(jié)風(fēng)量,幫助主扇發(fā)揮通

22、風(fēng)作用。一般服務(wù)一個區(qū)域,服務(wù)期不長,故要求此類風(fēng)機(jī)具有風(fēng)量大、風(fēng)壓低、質(zhì)量輕及移動方便等特點。局扇只用于局部地區(qū)主扇風(fēng)流不能直接到達(dá)的作業(yè)面,主要用于巷道掘進(jìn)時的通風(fēng),服務(wù)范圍一般是一個或幾個掘進(jìn)作業(yè)面,常需導(dǎo)風(fēng)筒進(jìn)行通風(fēng)。要求此類風(fēng)機(jī)風(fēng)壓高、風(fēng)量不需很大、質(zhì)量輕、體積小、堅固及安裝移動方便。 風(fēng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)分為離心式和軸流式兩類。(1)特性曲線風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q、風(fēng)壓h、功率N及效率都是扇風(fēng)機(jī)的重要參數(shù),它們相互之間存在一定關(guān)系,表示它們之間關(guān)系的曲線稱為風(fēng)機(jī)特性曲線。如圖3.7所示,風(fēng)機(jī)的特性曲線有三條:風(fēng)壓風(fēng)量曲線(hQ)、功率曲線(NQ)和效率曲線(Q),它們分別表示風(fēng)壓與風(fēng)量、功率與風(fēng)量、

23、效率與風(fēng)量之間的關(guān)系。圖3.7風(fēng)機(jī)特性曲線 這些特性曲線是選擇風(fēng)機(jī)、分析風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性的依據(jù)。實際使用時,常將礦井風(fēng)阻特性曲線與風(fēng)機(jī)特性曲線繪制在一張圖上,礦井風(fēng)阻曲線R與風(fēng)機(jī)hQ特性曲線的交點A為風(fēng)機(jī)的工況點。根據(jù)工況點的位置,便可由圖中縱橫坐標(biāo)查風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、功率、效率及風(fēng)量。hQ曲線圖。曲線與縱坐標(biāo)交點A是風(fēng)機(jī)風(fēng)量為0時的風(fēng)壓,K點為扇風(fēng)機(jī)的最高風(fēng)壓點,又稱臨界點。K點將曲線分為兩段,左側(cè)AK段為非穩(wěn)定工作段,右側(cè)為穩(wěn)定工作段。圖3.8風(fēng)機(jī)特性曲線(a)離心式風(fēng)機(jī);(b)軸流式風(fēng)機(jī)由圖可見,離心式風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定工作段,風(fēng)壓風(fēng)量特性曲線比較平緩,風(fēng)量變化時風(fēng)壓變化較小,故適用于需要經(jīng)常調(diào)節(jié)風(fēng)

24、量的礦山。軸流式風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定段曲線較陡,風(fēng)壓變化時風(fēng)量變化較小,適用于要求風(fēng)量變化小的礦山。(2)功率曲線由圖3.8知離心式風(fēng)機(jī)的功率曲線(NQ),在工作段內(nèi)功率隨風(fēng)量的增加相應(yīng)增加,因而離心式風(fēng)機(jī)啟動時,為避免電流過大燒壞電機(jī),要關(guān)閉進(jìn)風(fēng)閘門啟動,待風(fēng)機(jī)啟動后再逐漸打開閘門。軸流式風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定工作段風(fēng)機(jī)的功率隨風(fēng)量增加而有所下降,因此,軸流式風(fēng)機(jī)可以直接啟動。 由于風(fēng)機(jī)本身存在能量損失,因此,其輸出功率小于輸入功率。二者的比值即為扇風(fēng)機(jī)的效率。如圖3.7所示,扇風(fēng)機(jī)效率曲線(Q)近似地為一條拋物線,隨風(fēng)量的增加而增加,當(dāng)增到最高值后,又隨風(fēng)量的增加而降低。最佳效率約為風(fēng)壓臨界點的90%附近。風(fēng)機(jī)在網(wǎng)路中運(yùn)轉(zhuǎn)時,所產(chǎn)生的風(fēng)量等于通過網(wǎng)路的風(fēng)量。而風(fēng)量通過該網(wǎng)路時,對應(yīng)的阻力即等于風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓。因此,如將網(wǎng)路風(fēng)阻特性曲線與風(fēng)機(jī)特性曲線畫在同一坐標(biāo)上,如圖3.9所示,兩曲線的交點M1就是它的工況點。根據(jù)此工況點即可決定風(fēng)機(jī)的效率、軸功率。當(dāng)網(wǎng)路風(fēng)阻發(fā)生變化時,其特性曲線由OR1變?yōu)镺R2或OR3,此時工況點隨之變?yōu)镸2或M3。工況點一發(fā)生變化,風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率和效率等都隨之變化。為了保