矿井通风与安全 精品课课件 第五章 采区通风系统

矿井通风与安全精品课课件矿井通风与安全精品课课件第五章 采区通风系统目 录 第一章 矿井空气及调节 第二章 通风阻力及动力 第三章 通风网络图及风量分配 第四章 矿井通风系统及设计 第五章 采区通风系统 第六章 掘进通风系统 第七章 煤矿灾害及防治第五章 采区通风系统5.1采区通风 通常每个矿井都有几个采区同时生产。每个采区内有回采工作面，备用工作面、掘进工作面和峒室 (采区变电所和绞车房 )等用风地点，是矿井通风的主要对象。搞好采区通风是保证矿井安全生产的基础。为此，本章将对采区通风系统，采区供风量、通风设施和减少漏风等基本内容的设计和日常管理工作进行讨论。 5.1.1采区通风系统 5.1.1.1 采区通风系统的基本内容 采区通风系统是采区生产系统的重要组成部分，它包括采区进风、回风和工作面进、回风道的布置方式；采区通风路线的连接形式，以及采区内的通风设备和设施等基本内容。 采区通风系统的合理与否不仅影响采区内的风量分配，发生事故时的风流控制，生产的顺利完成，而且影响到全矿井的通风质量和安全状况。 第五章 采区通风系统 5.1.1.2 采区通风系统的基本要求 采区应该有足够的供风量，并按需分配到各个采、掘工作面。为此，采区通风系统应满足以下基本要求： 1.采区必须有单独的回风道，实行分区通风，回采工作面和掘进工作面都要采用独立通风。除有沼气 (或二氧化碳 )喷出和煤与沼气 (或二氧二碳 )突出的矿井之外，对于其它矿井的回采工之间，掘进工作面之间，以及回采与掘进工作面之间，独立通风有困难时可以采用串联通风，但必须保证串联风流中的氧、沼气、二氧化碳和其它有害气体的浓度以及浮尘浓度、气温、风速等都符合安全规程的要求，并须有经过审批的安全措施。 2.对于必须设置的通风设施 (风门、风桥、档风墙和风筒等 )和通风设备 (局扇、辅扇等 )要选择适当位置，严守规格质量，严格管理制度，保证安全运转。 3.要保证通风阻力小，通过能力大，风流畅通，风量按需分配。 第五章 采区通风系统 4.要设置防尘管路，避灾路线，避难峒室和灾变时的风流控制设施，立抽放瓦斯，防火灌浆和降温设施。 5.煤层倾角大于 12的采煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准，并须遵守下列规定： 采煤工作面的风速，不得低于 l m s； 机电设备设在回风巷时，其风流中瓦斯浓度不得超过 1，并应装有瓦斯自动检测报警断电装置； 进、回风巷中，都必须设置消防供水管路。 有煤与瓦斯 (二氧化碳 )突出的采煤工作面严禁采用下行通风。 6.采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。第五章 采区通风系统 5.1.1.3 采区进风上山与回风上山的选择 对于薄及中厚的缓倾斜煤层，我国广泛采用走向长壁采煤法。厚煤层则多采用倾斜分层走向长壁采煤法或放顶煤开采，开掘采区上 (下 )山联系回风大巷及运输大巷。一个采区布置两条上 (下 )山，即运输机上山及轨道上山。当采区生产能力大、产量集中、瓦斯涌出量大时，可增设专用的通风上山，可能有三条或四条上山。布置两条上山时，可用轨道上山进风、运输机上山回风，也可用运输机上山进风、轨道上山回风。这些作法各有利弊，现分析如下：第五章 采区通风系统 1.采用运输机上山 6进风，轨道上山 7回风的通风系统，由于风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，使进风流的煤尘浓度增大，煤炭在运输过程中所涌出的瓦斯，可使进风流的瓦斯浓度增高，影响工作面和安全卫生条件，运输机设备所散发的热量，使进风流温度升高。 2.采用轨道上山 3进风、运输机上山 4回风的通风系统，虽能避免上述的缺点，但运输机设备处于回风流中，轨道上山的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目较多。 3.两种通风方式的比较 轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，轨道上山的绞车房易于通风；变电所设在两上山之间，其回风口设调节风窗，利用两上山间风压差通风。 第五章 采区通风系统 5.1.1.4 采煤工作面上行通风与下行通风 上行通风与下行通风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷时，采煤工作面的风流沿倾斜向上流动，称上行通风否则是下行通风。同向与逆向通风指风流方向与煤流方向之间的关系而言。风流方向与煤炭运输方向一致时称为同向通风，否则为逆向通风。这两种方式各有优缺点。 1.采煤工作面涌出的瓦斯比空气轻，其自然流动的方向和上行风的方向一致，在正常风速 (大于0.5 0.8m/s)下，瓦斯分层流动和局部积存的可能性较小，下行风的方向与瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出现瓦斯分层流动和局部积存的现象。 2.采用上行风时，须先把采区的进风流导至采区下部进风巷，然后进入工作面，流经的路线较长，风流会由于压缩和地温加热而升温；又因巷道中机电设备散发的热量也加入风流中，故上行风比下行风工作面的气温要高。第五章 采区通风系统 3.采用上行风，采区进风流和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相同；而下行风，其作用方向相反，故下行风比上行风所需要的机械风压要大；而且，主要通风机一旦因故停转，工作面的下行风流就有停风或反向的可能。 4.工作面一旦起火，所产生的火风压和下行风工作面的机械风压作用方向相反，会使工作面的风量减小，瓦斯浓度增加，故下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大。 5.1.1.5 工作面通风系统 采煤工作面的通风系统由采煤工作面的瓦斯、温度和煤层自然发火等所确定的，根据采煤工作面进回风巷道的布置方式和数量，可将工作面通风系统分、，双和等几种类型；这些型式都是 U型的变型，是为了加大工作面长度、增加工作面供风量、改善工作面气候条件，预防采空区漏风和瓦斯涌出等目的而设计出来的。我国多采用型，分为后退才与前进式两种。 第五章 采区通风系统 5.1.2. 采区所需的风量 根据生产采区实际需要，安全可靠和经济合理的保质保量供风，是搞好采区通风的核心问题。但因计算风量的影响因素较多，各个采区的情况又不尽一致，至今仍不得不分别用各种因素进行近似计算，然后选用其中最大值。对于新设计的采区，要参照条件相同的生产采区进行计算，投产后进行修正，对生产采区，也要根据情况的不断变化随时进行调整。务必使供给的风量符合我国 规程 中，关于人员所需风量，氧气，沼气、二氧化碳和其它有害气体的安全浓度，各工作地点空气的允许温度，空气中煤尘的安全浓度，最低和最高风速的允许值以及各种漏风的允许值等规定。 采区所需总风量是采区内各用风地点所需风量之和，并乘以适当系数。即 （ 6-2-1）第五章 采区通风系统 每个回采工作面实际需罕风量，应按沼气，二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量以及工作面气温、风速和人数等规定分别进行计算，然后取其中最大值，回采工作面有串联通风时，应按其中一个回采工作面实际需要的最大风量计算， 1.按瓦斯涌出量计算 根据 规程 规定，按回采工作面回风巷风流中沼气 (或二氧化碳 )的浓度不得超过 1的要求计算 。 2.按工作面进风流温度计算 3. 按使用炸药量计算 4.按工作人员数量计算 5.按风速进行验算 用以上五种方法对采区内每个独立通风的回采工作面进行计算，选择最大值作为每个回采工作面所需风量，把这些风量和采区内独立通风的备用工作面所需风量 (是条件相同的回采工作面所需风量之半 )累加起来，就是采区内回采工作面和备用工作面所需的总风量。 第五章 采区通风系统 5.1.3 采区通风构筑物 矿井通风系统，除了有结构合理的通风网路和能力适当的通风机外，还要网路中的适当位置安设隔断、引导和控制风流的设施和装置 (如风桥、挡风墙、风门 等 )，控制风流的方向和数量，以保证风流按生产需要流动，这些设施和装置，统称为通风构筑物。风流在流动的过程中，通过通风构筑物的缝隙、煤柱裂隙、采空区或地表塌陷区等直接渗透到回风巷或地面而产生漏风。合理地安设通风构筑物，并使其经常处于完好状态，以防止它们造成大量漏风或风流短路，提高有效风量是通风管理部门的基本任务。 因此，对于通风构筑物必须正确设计，合理选择位置，保证施工质量、严格管理制度。否则，会破坏通风的稳定性，带来严重恶果通风构筑物 第五章 采区通风系统 5.1.3.1 通风构筑物分类 。 1.根据通风构筑物用途的不同，可分为引导风流构筑 (如风硐、风桥等 )、隔断风流构筑物 (如防爆门、防突门、风门、挡风墙等 )和控制风流构筑物 (风窗 )。 2.根据通风构筑物构筑的服务期不同，又可分为永久通风构筑物和临时通风构筑物两大类。 永久通风构筑物包括：永久遮断风门、永久调量风门、永久风硐、永久风桥、永久挡风墙 (俗称永久密闭 )。 临时通风构筑物包括：临时遮断风门、临时调量风门、临时风桥和临时挡风墙 (俗称临时密闭 )。 第五章 采区通风系统 5.1.3.2 风桥 在进风与回风平面相遇的地点，须设置风桥，构成立体交叉风路，使进风与回风隔开，互不相混。按其结构不同可分为三种： 1.绕道式风桥 绕道须开凿在岩石里，最坚固耐用，漏风少，服务年限长，能通过大于 20 m3的风量。此类风桥可在主要风路中使用。 2.混凝土风桥 结构紧凑，比较坚固，可通过风量 10 20 m3/s。 3.临时风桥 (铁筒风桥 ) 通过的风量不大于 10 m3/s，可使用。铁筒可制成圆形或矩形，风简直径不小于0.8m。铁板厚不小于 5mm。此类风桥可在次要风路中使用。第五章 采区通风系统 5.1.3.3 密闭 (又称挡风墙 ) 在需要堵截风流和通行的巷道内，需设置挡风墙。按服务年限长短，挡风墙分为永久性和临时性两种。 1.对于永久性的密闭，要用不燃性材料 (如砖、料石、水泥等 )建筑，墙上部厚度不小于 0.45m，下部不小于 1m，挡风墙前后 5m以内的巷道支护要完好且为防腐支架，无积煤，无片帮、冒顶，四周要掏槽，在煤中槽深不小于 1m，在岩石中不小于 0.5m，墙面要严，抹平、刷白、不漏风。密闭内有涌水时，应在墙上装设放水管，放水管应制成 U形，利用水封防止放水管漏风。 2.临时性的密闭，由于服务期限短，可用木柱、木板，可塑性材料等建造。木板需鱼鳞式搭接，用黄泥、石灰抹面，无裂缝，基本不漏风，要设在帮顶良好处，四周要掏槽，在煤中槽深不小于 0.5m，在岩石中不小于 0.3m，墙内外 5m巷道支护要良好，用防腐支架，无积煤，墙外要设置栅栏和警标。第五章 采区通风系统 5.1.3.4 风门 在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方，可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输道上，则应构筑自动风门。在人员和车辆可以通行、风流不能通过的巷道中，至少要建立两座风门，间距要大于运输工具的长度，以便二座风门开启时，另一座风门是关闭的。风门分为普通风门和自动风门两类，根据使用条件选用。 1.普通风门 以行人为主、车辆通过不频繁的地点，这种风门的结构特点是门扇与门框呈斜面接触，接触处有可缩性衬垫，比较严密、结实，一般使用 1.52 年。 第五章 采区通风系统 5.1.3.5 通风构筑物位置应遵循的有关规定 1.进、回风井之间和主要进、回风巷之间的每个联络巷中应建筑永久性密闭。 2.在需要使用的联络巷，应设不少于 2道正向和反向永久性风门，防止行人及反风时风流路。 3.与采空区连通的所有巷道 (包括风眼、溜煤眼)，必须建筑永久性密闭。 4.行人、行车巷道，采区之间联络巷，采区入、回风巷联络道，应根据通风构筑物服务时间及作用，建永久性或临时性挡密闭及永久性或临时性风门 (包括调量风门 )。 5.为避免串联通风，水平交叉的入、回风巷应设风桥，将入风流与回风流隔开。 6.主要运输巷中应设永久性自动风门，经常行人的风门应自动闭锁或由专人看护。 7.斜巷不应设风门。 8.超过 6m长的盲巷及废弃的巷道均应设永久或临时性密闭。 9.避开煤 (岩 )层的破碎带，以免在通风构筑物两侧间造成漏风。第五章 采区通风系统 5.1.4 漏风及有效风量 5.1.4.1 矿井漏风分类及其危害性 送到各作业地点，清洗烟尘，起到通风作用的风流称为有效风流。反之，未经过作业地点，而通过通风构筑物的缝隙、煤柱裂隙、采空区或地表塌陷区等直接渗透到回风道或地面的风流统称漏风。 1.漏风的分类 (1)矿井漏风按其地点可分为外部漏风和内部漏风。 外部漏风是指地表与井巷之间的漏风，如箕斗井井口、地面主要通风机附近的井口、防爆盖、反风门、风硐等处的漏风。 内部漏风是指井下各处的漏风，如井下通风构筑物、采空区以及碎裂的煤柱等的漏风。 (2)按照漏风分布的性质可以分为局部漏风和连续分布漏风。 局部漏风是局限于一个地点的漏风，井口附近、井底车场及井下经过通风构筑物的漏风均为局部漏风。 连续分布的漏风指在一个区段内沿风流路线上连续不断的漏风，如通过采空区、通过巷道壁的裂隙和矸石垛的漏风以及风筒壁的漏风等。第五章 采区通风系统 2. 矿井漏风的危害性 漏风使工作面有效风量减少，不仅增加通风机的电能消耗，而且导致用风地点的供风量不足，甚至由此引发瓦斯爆炸、煤炭自燃等灾害。为保证井下各用风地点有足够的新鲜风量，应采取各种措施，尽量减少矿井漏风，提高有效风量。 5.1.4.2 矿井有效风量、有效风量率及漏风率 1.矿井有效风量。 矿井有效风量 (Qe)是指风流通过井下各工作地点 (包括独立通风采煤工作面、掘进工作面、硐室和其他用风地点 )实际需要风量的总和， 2.矿井有效风