《采煤概論》電子教案礦井通風(fēng)課件

河南理工大學(xué)

《采煤概論》精品課程第14章礦井通風(fēng)1本章主要內(nèi)容第14章礦井通風(fēng)第一節(jié)礦井通風(fēng)的任務(wù)與礦井空氣第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力第三節(jié)礦井通風(fēng)動力第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)第五節(jié)礦井總風(fēng)量的計算第六節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)第七節(jié)掘進通風(fēng)方法第八節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物2

第一節(jié)礦井通風(fēng)的任務(wù)與礦井空氣一、礦井通風(fēng)的基本任務(wù)煤礦生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件比較復(fù)雜，只有少數(shù)井巷與地面相通，因此，礦井通風(fēng)是保證礦井安全的最主要的技術(shù)手段之一，在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，必須源源不斷地將地面空氣輸送到井下各個用風(fēng)地點，其主要任務(wù)是：1）提供井下足夠的新鮮空氣，以供人員呼吸；2）把井下的及稀釋和排除井下有毒、有害氣體和礦塵；3）創(chuàng)造良好的礦井工作環(huán)境，保證井下有適合的氣候條件（及適宜的溫度、濕度與風(fēng)速），以利于工人勞動和機器運轉(zhuǎn)。3第一節(jié)礦井通風(fēng)的任務(wù)與礦井空氣2.礦井空氣中的有害氣體礦井空氣中所含有的對人體健康及生命安全有威脅的—切氣體，均稱為有害氣體。除瓦斯（CH4）外主要有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、硫化氫（H2S）、氫氣（H2）、氨（N2）等。這些有毒有害氣體對煤礦井下作業(yè)人員人身健康和安全有極大危害?！兑?guī)程》規(guī)定，井下空氣中一氧化碳的濃度不得超過0．0024％；井下空氣中二氧化硫濃度不得超過0．0005％。5第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力一、空氣壓力表示一條水平巷道，在巷道內(nèi)風(fēng)流（空氣）能從A點向B點流動，是因為A點的壓力大于B點的壓力，由此可以引出兩個概念，一是A點或B點的壓力，稱為點壓力；二是A點與B點之間存在著壓力差。6第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力1.點壓力空氣的點壓力可以用絕對壓力和相對壓力來表示。1)絕對壓力：某點的絕對壓力是以真空為基準，以“0”壓為起算點所計量的壓力，所以，絕對壓力總是正值，其單位通常用帕（Pa）表示。通常說的大氣壓力就是指絕對壓力。一個標準大氣壓力值為101.325Pa。2)相對壓力：某點的相對壓力是以當?shù)氐拇髿鈮毫榛鶞仕嬎愕膲毫?。若大于當?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑檎龎?，小于當?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑樨搲骸９氏鄬毫τ姓岛拓撝抵?。相對壓力的單位通常是帕（Pa）表示。2.兩點壓力差由于A、B兩點壓力大小不相等，因而在A、B兩點之間就存在壓力差，由于這種壓力差是由礦井通風(fēng)機或自然因素造成的，故壓力差又叫通風(fēng)壓力。它是用來克服巷道通風(fēng)阻力并使風(fēng)流按照規(guī)定的風(fēng)速流動的動力，其數(shù)值可以通過計算或儀器測定得到。7第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力1.摩擦阻力空氣沿井巷流動時，由于流層之間的摩擦和流體與井巷周邊壁面之間的相互摩擦而產(chǎn)生的阻力稱為摩擦阻力（也稱沿程阻力），它與巷道斷面的大小、形狀、支架型式、巷道壁的粗糙程度有關(guān)。在礦井通風(fēng)中，常用風(fēng)流的壓能損失h摩來表示摩擦阻力，其值的大小按下式計算，h摩=αLUQ2/S3（14－1）式中h摩——井巷摩擦阻力，Pa；α——井巷摩擦阻力系數(shù)，N·S2/m4（?！っ?/米2）；L——井巷長度，m；U——井巷周邊長度，m；Q——井巷中流過的風(fēng)量，m3/s。通常令上式中αLU/S3=R摩式中R摩——摩擦風(fēng)阻，N·S2/m8。則（1）式可寫成：h摩=R摩Q2（14－2）9第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力2.局部阻力空氣流經(jīng)井巷的某些局部地點（如井巷突然擴大、突然縮小，急轉(zhuǎn)彎以及分岔或匯合等），造成風(fēng)流速度和方向的突然變化，導(dǎo)致均勻風(fēng)流產(chǎn)生紊亂的渦流與撞擊，因而在局部地點產(chǎn)生的附加阻力稱為局部阻力。其值可按下式計算：h局=R局Q2（14—3）式中h局——井巷局部阻力：Pa；R局——產(chǎn)生局部阻力地點的局部風(fēng)阻，Ns2/m8。綜合以上所述，井巷的通風(fēng)總阻力h阻=h摩+h局=（R摩+R局）Q2=R總Q2（14-4）式中h阻——井巷通風(fēng)總阻力，Pa；R總——井巷通風(fēng)總風(fēng)阻，N·S2/m4；Q——井巷中流過的風(fēng)量，m3/S。10第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力三、降低通風(fēng)阻力的措施1）減小井巷摩擦阻力系數(shù)。對于服務(wù)年限長的主要井巷，應(yīng)盡量采用巷道周壁表面光滑的支護方式，對于棚式支護，應(yīng)盡量架設(shè)整齊，必要時背好幫頂?shù)龋?）保證有足夠大的井巷斷面。特別是主要進、回風(fēng)流巷道斷面擴大對降低風(fēng)阻效果明顯。3）盡量縮短通風(fēng)路線長度。因為巷道的摩擦阻力與巷道長度呈正比，因此應(yīng)盡量縮短風(fēng)路的長度。4）避免巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中。巷道摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比，若巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中，摩擦阻力會大大增加。因此，應(yīng)盡可能使礦井的總進風(fēng)早分開，使礦井的總回風(fēng)晚匯合。5）降低局部阻力。應(yīng)盡量避免巷道急拐彎，避免巷道斷面突然擴大、突然縮小，盡量避免在主要巷道內(nèi)任意停放車輛、堆積木材、器材等。11第三節(jié)礦井通風(fēng)動力二、機械通風(fēng)機械通風(fēng)是礦井通風(fēng)的主要動力。按其服務(wù)范圍可以分為三種：1）主要通風(fēng)機（簡稱主扇），主要用于全礦井或礦井的一翼（部分）；2）輔助通風(fēng)機（簡稱輔扇），主要服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支（如采區(qū)或工作面），以幫助主要通風(fēng)機供風(fēng)以保證該分支的風(fēng)量；3）局部通風(fēng)機（簡稱局扇），主要用于獨頭掘進的井巷等局部地區(qū)通風(fēng)。礦用通風(fēng)機按其構(gòu)造又可分為離心式通風(fēng)機和軸流式通風(fēng)機兩類。13第三節(jié)礦井通風(fēng)動力1）離心式通風(fēng)機14第三節(jié)礦井通風(fēng)動力2）軸流式通風(fēng)機15第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)二、礦井通風(fēng)方式按照礦井進風(fēng)井和回風(fēng)井相互位置關(guān)系，可把礦井通風(fēng)方式分為三種基本類型：1）中央式，又可分為中央并列式和中央分列式兩種。2）對角式，又可分為兩翼對角式和分區(qū)對角式兩種。3）混合式，混合式是中央式和對角式或中央并列式和中央分列式所組成的一種綜合形式，它是老礦井進行深部開采時常采用的通風(fēng)方式。17第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)中央并列式圖14-618第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)中央分列式圖14-719第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)中央式與對角式比較優(yōu)點：

（1）礦井總回風(fēng)巷可以隨采區(qū)接替逐步開掘，因而建井工期短，總回風(fēng)巷的維護費用低；（2）回風(fēng)井筒數(shù)目少，同時運轉(zhuǎn)的風(fēng)機臺數(shù)少，容易管理；（3）當進風(fēng)井口及井底車場附近發(fā)生火災(zāi)需要反風(fēng)時，容易實現(xiàn)。缺點：（1）隨著向邊界采區(qū)開采，總回風(fēng)巷不斷延長，通風(fēng)線路隨之加長，因而通風(fēng)阻力不斷增加；（2）礦井生產(chǎn)期間，由于井下巷道阻力不斷增加，阻力變動范圍大，難以保證通風(fēng)機在高效率狀態(tài)下運轉(zhuǎn)；（3）礦井總進風(fēng)和總回風(fēng)風(fēng)流反向平行流動，容易發(fā)生漏風(fēng)；（4）在礦井生產(chǎn)的中后期，多采區(qū)同時生產(chǎn)時礦井通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性太強，系統(tǒng)獨立性差，系統(tǒng)防災(zāi)抗災(zāi)能力差。21第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)三、礦井反風(fēng)礦井進風(fēng)口、井筒、井底車場附近一量發(fā)生火災(zāi)，為縮小災(zāi)情、出，有時需要反風(fēng)，即改變風(fēng)流方向。《規(guī)程》規(guī)定，礦井：礦井主要通風(fēng)機必須有反風(fēng)裝置，必須能在10min內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向；風(fēng)流方向改變后，供風(fēng)量應(yīng)小于正常風(fēng)量的40％。1．離心式通風(fēng)機的反風(fēng)2．軸流式通風(fēng)機的反風(fēng)22第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖14-9圖14-1023第五節(jié)礦井總風(fēng)量的計算二、生產(chǎn)礦井總進風(fēng)量的計算

生產(chǎn)礦井總進風(fēng)量是指井下各工作地點的需風(fēng)量和各條風(fēng)路中損失風(fēng)量的總和。根據(jù)《規(guī)程》規(guī)定，礦井需要的風(fēng)量(Q)應(yīng)按下列要求分別計算，并選取其中的最大值。

1）按井下同時工作的最多人數(shù)計算礦井總需風(fēng)量：Q礦進=4×N×K礦通m3/min式中：N——井下同時工作的最多人數(shù)K礦通——礦井通風(fēng)系數(shù)；一般取1.20～1.25

2）按采煤、掘進、硐室及其它地點實際需要風(fēng)量的總和計算：Q礦進=（∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其它）×K礦通m3/min式中：∑Q采——采煤工作面實際需要風(fēng)量的總和，m3/min；∑Q掘——掘進工作面實際需要風(fēng)量的總和，m3/min；∑Q硐——硐室實際需要風(fēng)量的總和，m3/min；∑Q其它——礦井除了采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風(fēng)的風(fēng)量總和，m3/min。25第五節(jié)礦井總風(fēng)量的計算三、新設(shè)計礦井風(fēng)量的計算設(shè)計礦井的風(fēng)量，可參照鄰近生產(chǎn)礦井的通風(fēng)資料，按生產(chǎn)礦井的風(fēng)量計算方法進行計算。對新礦區(qū)、無鄰近生產(chǎn)礦井參照時，可參照省內(nèi)氣候、礦山地質(zhì)、開采技術(shù)條件相類似的生產(chǎn)礦井的風(fēng)量計算方法進行計算。26第六節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)二、采煤工作面通風(fēng) 由采煤工作面及其進、回風(fēng)巷道所構(gòu)成的通風(fēng)路線叫采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)。采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)可有多種形式，如“U”型、“Y”型、“W”型和“H”型等通風(fēng)系統(tǒng)。 1）“U”型通風(fēng)系統(tǒng)：這種通風(fēng)系統(tǒng)最為簡單，采用最廣泛。但它的缺點是，采煤工作面的采空區(qū)一側(cè)的上隅角容易積聚瓦斯。 2）“Y”型通風(fēng)系統(tǒng)：這種通風(fēng)系統(tǒng)對解決回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冗^高或上隅角積存瓦斯具有良好效果。但要求工作面的上順槽沿采空區(qū)一翼全長預(yù)先掘出，且在回采期內(nèi)要始終維護。3）“W”型通風(fēng)系統(tǒng)：這種通風(fēng)系統(tǒng)適用于瓦斯涌出量大、工作面較長的綜采工作面，當開采煤層的瓦斯涌出量特別大時，還可在中間平巷中布置鉆孔抽放瓦斯，但這種通風(fēng)系統(tǒng)中有半個工作面是下行通風(fēng)．對有煤與瓦斯突出的采煤工作面嚴禁采用。4）還有“Z”型通風(fēng)系統(tǒng)29第六節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)圖14-14圖14-1530第七節(jié)掘進通風(fēng)方法掘進通風(fēng)方法有總風(fēng)壓通風(fēng)、引射器通風(fēng)和局部通風(fēng)機通風(fēng)三種。局部通風(fēng)機通風(fēng)的通風(fēng)方式主要有壓入式、抽出式和混合式通風(fēng)三種，圖14-1631第八節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物一、風(fēng)門在人員和車輛需要通行，而不能讓風(fēng)流通過的巷道中，需要設(shè)置通風(fēng)構(gòu)筑物，這種既要切斷風(fēng)流又能保證行人通車的通風(fēng)構(gòu)筑物稱為風(fēng)門。

二、風(fēng)墻風(fēng)墻（又稱密閉）是用來切斷風(fēng)流或封閉采空區(qū)，防止瓦斯向巷道擴散的一種構(gòu)筑物。風(fēng)墻按服務(wù)年限不同可分為臨時性風(fēng)墻和永久性風(fēng)墻兩類。臨時性風(fēng)墻由于服務(wù)年限短，可用木板、可塑性等材料修筑；永久性風(fēng)墻要用不燃性材料（如磚、料石或水泥等）修筑。14-1732第八節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物三、風(fēng)橋

在進風(fēng)巷道與回風(fēng)流平面交叉處，為防止風(fēng)流短路，使進回風(fēng)分離，需要設(shè)置通風(fēng)構(gòu)筑物，這種用于隔開兩條互相交叉的進、回風(fēng)流的構(gòu)筑物稱為風(fēng)橋。圖14-1833第八節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物四、井口封閉裝置

在安設(shè)扇風(fēng)機的井筒內(nèi)，空氣壓力與大氣壓力之間存在較大壓力差，為防止井內(nèi)風(fēng)流和地面大氣短路，其井口必須有封閉裝置，以使井口和地面大氣隔開。對于通風(fēng)、提升共用的井筒，應(yīng)將整個井樓密閉起來。出風(fēng)斜井井口一般都要安設(shè)風(fēng)門，以便把地面與井下空氣隔離，同時對扇風(fēng)機起到防爆安全作用。34第八節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物五、風(fēng)量調(diào)節(jié)圖14-20圖15-2035第八節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物2)礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)

(1)改變離心式通風(fēng)機轉(zhuǎn)速?；蚋淖冚S流式通風(fēng)機工作輪葉片的安裝角，使主要通風(fēng)機的風(fēng)壓及風(fēng)量發(fā)生變化，從而調(diào)節(jié)礦井的風(fēng)量。(2)改變通風(fēng)機的工作風(fēng)阻(利用閘門)也可以改變通風(fēng)機的工作狀況，從而達到調(diào)節(jié)風(fēng)量的目的，一般離心式通風(fēng)機多采用這種方法。36思考題1．礦井通風(fēng)的任務(wù)是什么？2．礦井空氣中的主要成分與地面空氣的主要