礦井通風和災變時期控風技術(shù)分析

1、礦井通風和災變時期控風技術(shù)分析第一節(jié) 礦井通風概述 礦井通風就是指利用地面通風動力，將地面的新鮮空氣由進風井送入井下，在井下經(jīng)過各個用風地點后，再由出風井排到地面的整個過程。案例 1.1982年9月7日8時57分至9時10分,平煤一礦戊七風井二號主扇因電動機的勵磁機傳動三角皮帶脫槽停機,一號(備用)主扇正在檢查注油無法啟動,造成戊七采區(qū)停風13分鐘。戊8117采空區(qū)有害氣體(主要是氮氣)突然大量涌出,使正在戊8179工作面安裝的12人員缺氧窒息死亡。 2.1999年8月25日平頂山韓莊某礦，因欠電費供電局所屬變電站拉閘，全礦停電11min，來電送風后（1min左右）井下發(fā)生瓦斯爆炸，死亡55人

2、。 一、礦井通風的任務(wù) 1.續(xù)供給井下適量的新鮮空氣。 2.稀釋并排除井下各種有害氣體和浮游粉塵。 3.為井下創(chuàng)造一個良好的氣候條件。 4.提高礦井的防災 、抗災能力。 二、井下空氣中的各種有害氣體 在煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生或煤層中涌出的有害氣體主要有：瓦斯、二氧化碳,一氧化碳、硫化氫、二氧化硫、二氧化氮和氨氣等。 1瓦斯（CH4） 2一氧化碳（CO） 一氧化碳是一種無色、無味、無臭的氣體，濃度為13%75時遇火能引起爆炸。當空氣中的一氧化碳濃度達到0.4時，短時間就可致人死亡。 井下空氣中的一氧化碳的主要來源有：井下爆破、礦井火災、煤炭自燃和瓦斯煤塵爆炸等?？諝庵械腃O濃度 吸入時間與中毒癥狀0

3、.02%23小時，前頭部會輕微的頭痛。0.04%12小時，前頭痛、嘔吐。2.53.5小時，有后頭痛。0.08%45分鐘，會頭痛、眩暈、嘔吐。2小時就會意識不清。0.16%20分鐘，會頭痛、眩暈、嘔吐。2小時就會死亡。0.32%510分鐘，會頭痛、眩暈。30分鐘就會死亡。0.64%12分鐘，會頭痛、眩暈。1530分鐘就會死亡。1.28%13分鐘就會死亡。 3硫化氫（H2S） 無色、有臭雞蛋味的氣體，相對密度為，易溶于水，對眼睛及呼吸系統(tǒng)有強烈的刺激作用。短時間可致人死亡的濃度為0.1。 主要來源是：有機物的腐爛、含硫礦物的水解、老空水中揮發(fā)和煤層中涌出。 4二氧化硫（SO2） 無色、有強烈硫磺味

4、及酸味的氣體，相對密度為，易溶于水。達到時，在短時間內(nèi)有致命危險。 煤礦井下二氧化硫的主要來源有：含硫礦物緩慢氧化或自燃生成、從煤巖中放出、在含硫礦物中爆破生成。 5二氧化氮（NO2）。 二氧化氮為紅褐色，相對密度為，易溶于水。達到時，短時間內(nèi)人即會很快死亡。 煤礦井下二氧化氮的來源主要是井下爆破工作。 6氨氣（NH3）。氨氣是無色氣體、相對密度為，有似氨水的劇臭味，易溶于水在1L水中，可溶解700L的氨氣。氨氣有很強的毒性，能刺激皮膚和上部呼吸道，能嚴重損傷眼睛。 主要來源有：硝銨炸藥的分解、有機物的氧化腐爛。 煤礦安全規(guī)程井下有害氣體的規(guī)定 名 稱 最高允許濃度（%） 一氧化碳 二氧化氮N

5、O2 二氧化硫SO2 硫化氫H2 氨NH3 礦內(nèi)氣候條件 1.規(guī)程對井下空氣溫度的規(guī)定： 冬季，進風井井口以下的空氣溫度不得低于2。 生產(chǎn)礦井采掘工作面的空氣溫度不得超過26；機電硐室的空氣溫度不得超過30。采掘工作面的空氣溫度超過30；機電設(shè)備硐室的空氣溫度超過34，必須停止作業(yè)。 2.規(guī)程對采掘巷道中風速的規(guī)定 （1）采煤工作面、掘進中的煤巷和半煤巖巷m/s；最高允許風速4m/s （2）掘進中的巖巷 m/s；最高允許風速4m/s 三、礦井通風系統(tǒng) 礦井通風系統(tǒng)是指礦井通風方法、通風方式、通風網(wǎng)絡(luò)和通風設(shè)施的總稱。 （一）礦井通風的方法 1.自然通風 利用自然因素產(chǎn)生的通風動力，致使空氣在井

6、下巷道流動的通風方法稱為自然通風。 規(guī)程規(guī)定：所有礦井都必須采用機械通風。 2.機械通風 根據(jù)通風機的工作方式不同，可分為抽出式通風（負壓通風）、壓入式通風（正壓通風）和混合式三種。 礦井通風方法 1進風井；回風井；主要通風機 （二）礦井通風方式 按照進、回風井之間在井田內(nèi)的位置關(guān)系，通風方式可分為中央式、對角式及混合式3種基本形式。 1.中央式 （1）中央并列式； （2）中央分列式（中央邊界式）。中央并列式 中央分列式 2.對角式 （1）兩翼對角式； （2）分區(qū)對角式。 3.混合式 混合式是由上述諸種方式混合而形成的，種類繁多。 兩翼對角式 分區(qū)式 （三）礦井通風網(wǎng)絡(luò) 礦井風流按照生產(chǎn)要求在

7、井巷中流動時，風流分岔、匯合線路的結(jié)構(gòu)形式，叫做通風網(wǎng)絡(luò)，簡稱通風網(wǎng)絡(luò)或風網(wǎng)。 通風網(wǎng)絡(luò)有的基本連接形式有串聯(lián)、并聯(lián)和角聯(lián)三種。 串聯(lián)通風及其特性 兩條及兩條以上的通風巷道循序地首尾相互連在一起進行通風或井下用風地點的回風再次進入其他用風地點的通風方式，叫串聯(lián)通風。 （2）并聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 若兩條或兩條以上的通風井巷的進風端是在同一點分開，它們的出風端又是在同一點匯合，這樣的通風網(wǎng)絡(luò)稱為并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。 角聯(lián)通風及其特性 在并聯(lián)的兩條風路之間，還有一條或數(shù)條風路連通的連接形式叫角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通風。 如圖中BC為對角巷道，其風流為對角風流。對角巷道中的風流方向是不穩(wěn)定的，風流可能從B 流向C，也可能由C 流向B，或

8、BC巷道中根本無風流通過。ABCDABCD 角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)示意圖 并聯(lián)與串聯(lián)風路的安全性比較 并聯(lián)風路中各風路都有獨立的新鮮風流，而串聯(lián)風路的后一各工作面則要接納前一個工作面的污風和炮煙； 并聯(lián)風路有利于風流的控制或風量調(diào)節(jié)，容易做到按需分配風量， 串聯(lián)風路則無法做到；并聯(lián)風路在某分支萬一發(fā)生事故時，易于隔絕，不致影響其他風路，而串聯(lián)通風則必然互相影響。 煤礦安全規(guī)程規(guī)定：采、掘工作面應(yīng)實行獨立通風。 同一采區(qū)內(nèi)，同一煤層上下相連的2個同一風路中的采煤工作面、采煤工作面與其相連接的掘進工作面、相鄰的2個掘進工作面，布置獨立通風有困難時，在制定措施后，可采用串聯(lián)通風，但串聯(lián)通風的次數(shù)不得超過1次。 （

9、四）煤礦井下常見的通風設(shè)施 煤礦井下常見的通風設(shè)施有風門、 擋風墻（密閉）、風橋和調(diào)節(jié)風窗。 風橋示意圖a-繞道式 b-混凝土式 c-鐵筒式 煤礦對通風設(shè)施設(shè)置位置的規(guī)定 煤礦安全規(guī)程要求控制風流的風門、風橋、風墻、風窗等設(shè)施必須可靠。同時對礦井通風設(shè)施設(shè)置位置有明確的規(guī)定： 進、回風井之間和主要進、回風巷之間的每個聯(lián)絡(luò)巷中應(yīng)建立永久性擋風墻。需要使用的聯(lián)絡(luò)巷，應(yīng)設(shè)置不少于2道的正向和反向永久性風門，防止行人或反風時風流短路。 與采空區(qū)連通的所用巷道（包括風眼、溜煤眼），必須建筑永久性擋風墻。 行人、行車巷道，采區(qū)之間的聯(lián)絡(luò)巷，采區(qū)入、回風巷聯(lián)絡(luò)道，應(yīng)根據(jù)通風設(shè)施服務(wù)時間及作用，建立永久性或臨

10、時性擋風墻及永久性或臨時性風門（包括風量調(diào)節(jié)門）。 為避免串聯(lián)通風，水平交叉的入、回風巷應(yīng)設(shè)風橋，將入風流與回風流隔開。 主要運輸巷道中應(yīng)設(shè)立永久性自動風門，經(jīng)常行人風門應(yīng)自動閉鎖或?qū)Ｈ丝垂堋?斜巷不應(yīng)設(shè)立風門。 超過6米的盲巷及廢棄巷道均應(yīng)設(shè)立永久性或臨時性擋風墻。 開采突出煤層時，工作面回風側(cè)不應(yīng)設(shè)置風窗。 (五）回采工作面的通風系統(tǒng) 回采區(qū)段的通風系統(tǒng)是由工作面的進風巷、回風巷和工作面組成。當?shù)V井采用走向長壁后退式采煤法時，回采區(qū)段的通風系統(tǒng)有U形、Z形、H形、Y形、W形和雙Z形等形式，如下圖所示。采煤工作面進、回風巷布置形式后退式前進式 U 型 1.上行通風 當采煤工作面的進風巷水平低

11、于回風巷水平時，采煤工作面的風流沿工作面的傾斜方向由下向上流動，這樣的通風方式稱為上行通風。 2.下行通風 當采煤工作面的進風巷水平高于回風巷水平時，采煤工作面的風流沿工作面的傾斜方向由上向下流動，這樣的通風方式稱為下行通風。 規(guī)程對下行通風有如下規(guī)定：有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的采煤工作面不得采用下行通風。 3. 擴散通風 利用空氣中分子的自然擴散運動，對局部地點進行通風的方式。 規(guī)程規(guī)定：如果硐室深度不超過6mm，而無瓦斯涌出，可采用擴散通風。 四、掘進通風及安全管理 （一）掘進通風方法 1.利用礦井總風壓通風。 2.局部通風機 （1）壓入式通風。 （2）抽出式通風。 （3）抽壓

12、混合式通風。風幛導風1風幛；2調(diào)節(jié)風門風筒導風1-風筒 2-擋風墻 3-風窗(a)(b)(c) 局部通風機布置示意圖 a-壓入式 b-抽出式 c-混合式（二）掘進通風的安全管理措施 （1）合理地選擇并安裝局部通風機； （2）減少風筒漏風； （3）降低風筒阻力； （4）保證局部通風機正常地運轉(zhuǎn)。 1.掘進巷道應(yīng)采用礦井全風壓通風或局部通風機通風，不得采用擴散通風。1臺局部通風機不得同時向2個同時作業(yè)的掘進工作面供風，嚴禁使用3臺或3臺以上的局部通風機同時向一個掘進工作面通風。 2.壓入式局部通風機及啟動裝置必須安裝在進風巷道中，距回風口不得小于10m，局部通風機吸入風量必須小于局部通風機安裝地點

13、的供風量，以避免產(chǎn)生循環(huán)風。進風流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5%。 3.必須采用抗靜電，阻燃風筒。抽出式局部通風機，必須采用經(jīng)國家檢定單位對防爆和防摩擦火花檢驗合格的抽出式局部通風機。 4.除塵風機、抽出式局部通風機和位于掘進工作面附近100m范圍內(nèi)的壓入式局部通風機，其噪聲不應(yīng)超過85dB(A)，并應(yīng)安設(shè)配套的消聲器。 5.安裝局部通風機必須同時安 裝風電閉鎖裝置。 6.瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井中，掘進工作面的局部通風機應(yīng)采用三專（專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路）供電；也可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電，但每天應(yīng)有專人檢查1次，保證局部通風機可靠運

14、轉(zhuǎn)。 7.使用局部通風機通風的掘進工作面，不得停風；因檢修、停電等原因停風時，必須撤出人員，切斷電源。 8.恢復通風前，必須檢查瓦斯。只有在局部通風機及其開關(guān)附近10m以內(nèi)風流中的瓦斯?jié)舛榷疾怀^時，方可人工開啟局部通風機 9.瓦斯噴出區(qū)域或煤與瓦斯(二氧化碳)突出煤層，掘進通風方式必須采用壓入式。煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進通風方式，應(yīng)采用壓入式，不得采用抽出式。如果采用混合式通風，必須制訂安全措施。第二節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)技術(shù) 一、礦井總風量調(diào)節(jié) （一）改變主要通風機工作特性 通過改變主要通風機的葉輪轉(zhuǎn)速、軸流式通風機葉片安裝角度和離心式通風機前導器葉片角度等，可以改變通風機的風壓特

15、性，從而達到調(diào)節(jié)通風機所在系統(tǒng)總風量的目的。 （二）改變礦井總風阻值 1.風硐閘門調(diào)節(jié)法 對于離心式通風機，當風量過剩時，用風硐中的閘門增加風阻以降低風量，可減少電耗。這是因為離心式通風機的功率特性曲線隨風量減小而降低。 2.降低礦井總風阻 當?shù)V井總風量不足時，如果能降低礦井總風阻，則不僅可增大礦井總風量，而且可以降低礦井總阻力。 二、礦井局部風量調(diào)節(jié) 采區(qū)內(nèi)部工作面之間、采區(qū)之間和生產(chǎn)水平之間的風量調(diào)節(jié)稱為局部風量調(diào)節(jié)。局部風量調(diào)節(jié)的方法有三種：增阻調(diào)節(jié)法、降阻調(diào)節(jié)法和增壓調(diào)節(jié)法。 （一）增阻調(diào)節(jié)法 增阻調(diào)節(jié)法是在并聯(lián)風網(wǎng)阻力較?。L量過大）的分支安裝調(diào)節(jié)風門，增加風阻，用以增加阻力較大的分

16、支風量，以保證風量按需分配。 由于增阻調(diào)節(jié)會增加全礦總風阻和關(guān)聯(lián)風網(wǎng)的風阻，故增阻調(diào)節(jié)減少了全礦總風量和并聯(lián)風網(wǎng)風量，所以增阻分支風量減少量大于增阻分支的風量增加量，這是增阻調(diào)節(jié)的缺點。但是，增阻調(diào)節(jié)法應(yīng)用簡便，是煤礦常采用的方法。 （二）降阻調(diào)節(jié)法 （1）擴大井巷斷面積。 （2）改善井巷支護形式，降低阻力系數(shù)。 （三）增壓調(diào)節(jié)法第三節(jié) 礦井災變時期的風流控制技術(shù) 一、保持正常通風 適用于： 1.在沒有完全了解清楚礦井火災的具體位置、范圍、火勢、受威脅地區(qū)等情況時，要保持正常通風。 當火源的進風側(cè)有遇險人員尚未撤出或不能確認遇險人員是否已經(jīng)犧牲，且礦井又不具備反風和改變煙流流向的條件時，應(yīng)保持

17、正常通風。 3.當火災發(fā)生在礦井總回風巷或者在比較復雜的通風網(wǎng)絡(luò)中，改變通風方法可能會造成風流紊亂、增加人員撤退的困難、出現(xiàn)瓦斯積聚等后果時，應(yīng)采取正常通風。 4.當減少火區(qū)供風量有可能造成火災從富氧燃燒向富燃料燃燒轉(zhuǎn)化時，應(yīng)保持正常通風。富燃料火災極易轉(zhuǎn)化為爆炸事故，在處理中難度更大。 5.采掘進工作面發(fā)生火災，并且實施直接滅火時，要采取正常通風。為維持工作面通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以確保工作面內(nèi)的瓦斯正常排放，并使滅火過程中所產(chǎn)生的水蒸氣和火災氣體得以順利排除，為直接滅火人員創(chuàng)造安全的工作環(huán)境，必須采取正常通風。 二、減風 當采用正常通風會使火災（火勢）擴大，不利于滅火，而隔斷風流又會使火區(qū)瓦斯

18、濃度上升，有爆炸危險性，可采取減風方法。 在使用此法進行救災時，災區(qū)范圍內(nèi)要停產(chǎn)撤人，并嚴密監(jiān)視瓦斯情況，而且要注意，在災區(qū)內(nèi)人員尚未撤出的情況下，為了避免出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，或瓦斯上升到爆炸界限，不利于人員撤退時，不能減少災區(qū)風量。在減少災區(qū)風量的救災過程中，若發(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛仍谏仙?，特別是瓦斯?jié)舛壬仙竭_2左右時，應(yīng)立即停止使用此法，恢復正常通風，甚至增加災區(qū)風量，以沖淡和排出瓦斯。 三、增風 1.在處理火災過程中，如火區(qū)內(nèi)及回風側(cè)瓦斯?jié)舛壬撸瑧?yīng)采取增風方法，使瓦斯降至1以下； 2.若火區(qū)出現(xiàn)火風壓，顯現(xiàn)風流可能發(fā)生逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，應(yīng)增加火區(qū)風量，增加主要通風機作用在該支路上的機械風壓，避免風流逆轉(zhuǎn)；

19、 3.在處理火災過程中，發(fā)生瓦斯爆炸后，災區(qū)內(nèi)遇險人員末撤出時，也應(yīng)增加災區(qū)風量，及時吹散爆炸產(chǎn)物、火災氣體及煙霧，以利人員撤退。 四、反風 反風分全礦性反風和局部反風。一般而言，礦井進風井口、井筒、井底車場及其內(nèi)的硐室、中央石門發(fā)生火災時，一定要采取全礦性反風措施，以免全礦或一冀直接受到煙侵而造成重大惡性事故。采區(qū)內(nèi)部發(fā)生火災，若有條件利用風門的啟閉實現(xiàn)局部反風，則應(yīng)進行局部反風。先撤人后反風。 1987年12月2日，黑龍江省某礦在進風的主斜井中發(fā)生火災，在處理火災時，沒有成立搶救指揮部，由礦領(lǐng)導指揮。當?shù)V領(lǐng)導見火勢嚴重時，于15時10分決定反風，15時20分實現(xiàn)了反風，當時井下的60多人已

20、通知撤出。但反風后發(fā)現(xiàn)原作為進風的主井上部有3人死亡，于是在15時55分停止反風，16時又恢復副井抽風，而此時從副井下井的2名救護隊員又遭中毒死亡。為了滅火，16時15分又進行了第二次反風，最后將火撲滅。造成上述5人的死亡，主要是指揮不當，決定反風是對的，但未及時通知有關(guān)人員(包括未撤出原進風主井上部的全部人員)，又未掌握人員入井情況。 1.全礦性反風 全礦性反風是指各主要風道風流全部反向的反風。在礦井進風井、井底車場、主要進風大巷或中央石門發(fā)生火災時常采用全礦性反風，避免火災煙流進入人員密集的采掘工作面。 1）離心式通風機的反風方法 離心式通風機的反風只能用反風門與旁側(cè)反風道反風法，如圖所示，通風機正常工作時，反風門1和2處于實線位置；反風時，將反風門1提起，把反風門2放下，此時地面空氣自風門2進入通風機，再從風門1經(jīng)旁側(cè)反風道3進入風井流入井下，達到反風 的目的。 離心式通風機反風裝置 軸流式通風機反風裝置 2）軸流式通風機的反風方法 利用反風門及旁側(cè)反風道反風，如所示，通風機1正常工作時，反風門a和b位于實線位置；反風時，提起反