矿井通风与防尘课件.doc

矿井通风与防尘课件目 录 1 绪论 2 矿内大气 3 矿井自然通风 4 机械通风 5 矿井通风系统 6 局部通风 7 矿井防尘1 绪 论 1、矿井通风的根本目的就是向矿井输入新鲜空气和排出污浊空气。即依靠通风动力将定量的新鲜空气，沿着既定的通风线路不断地输入井下，以满足回采工作面、掘进工作面、机电硐室、火药库以及其他用风地点的需要；同时，将用过的空气不断排出地面。 2、基本任务是供给矿井新鲜风量，以冲淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性气体和粉尘，保证井下风流的质量和数量符合国家安全卫生标准，创造良好的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产。2 矿内大气 2.1 矿内空气的主要成分2.1.1 地面空气地面空气一般是由以下几种气体混合组成： O2 氧 20.90；（按体积百分比） N2 氮 78.13； CO2 二氧化碳 0.03； Ar 氩 0.93； 其它稀有气体 0.01。2.1.2 矿井空气1、地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。2、地面空气进入井下后会发生物理和化学两种变化（1）物理变化气体混入，井下空气中混入 CO2 和H2S 等气体。固体混入：井下各作业点所产生的矿尘（岩尘）和其它杂尘浮游在井下空气中。气象变化：主要是由于井下空气的温度、气压和湿度的变化引起井下空气的体积和浓度变化。 （2）化学变化 井下一切物质（如岩石，坑木等）的缓慢氧化、自燃现象及人体呼吸产生CO2 。井下爆破、火区氧化、机械润滑油高温分解等都能产生CO。井下火区氧化和含硫矿的水解都能产生H2S。井下爆破能产生氧化氮（NO2 及 N2O5）等3、 一般来讲，正常的地面空气进入矿井后，当其成分与地面空气成分相同或相差不多时，称为矿内新鲜空气（安全规程规定，就含尘量而言，入风风源的含尘量不大于0.5mg/m3）（新风）。4、当井下空气中混入各种有毒有害气体，含氧量降低，CO2增加，以及粉尘含量增加，这时称为矿内污浊空气（污风）。2.1.3 井下空气的主要成分井下空气的主要成分有O2，N2， CO2 ，但是N2是惰性气体，变化不大，故主要还是O2 ， CO2。1、氧 气 (O2) ：（1）氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,人体维持正常生命过程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。 人体输氧量与劳动强度的关系劳动强度呼吸空气量（L/min）氧气消耗量（L/min）休 息6-150.20.4轻 劳 动20-250.6-1.0中度劳动30-401.2-2.6重 劳 动40-601.8-2.4极重劳动40-802.5-3.1 （2）当空气中的含氧量减小时，人们的呼吸就会感到困难，严重时会导致窒息（含氧量降到69） 。所以，我国矿山安全规程规定，矿内空气的含氧量不得低于20。2、二 氧 化 碳 (CO2)（1）CO2是一种比重为1.52的无色，略带酸臭味的气体，常沉积在巷道的底部。当空气中CO2浓度过大时，造成氧浓度降低，可以引起缺氧窒息。当空气中的CO2含量达1020，人就有生命危险。（2）我国矿山安全规程规定：有人工作或可能有人到达的井巷， CO2不得大于0.5，总回风流中CO2不大于1。2.2 矿内空气中常见的有害气体 金属矿山井下常见的对安全生产威胁最大的有毒气体有：CO，NO2，SO2 ，H2S等。2.2.1 有毒气体的来源1、爆破时所产生的炮烟。当炸药爆炸时除产生水蒸气和氮外，还产生二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等有毒有害气体，统称为炮烟。它会直接危害矿工的健康和安全。2、柴油机工作时所产生的废气。柴油机工作时所排废气的主要成分时氧化氮，CO 、 醛类和油烟等。3、硫化矿物的氧化。在开采高硫矿床时，由于硫化矿物缓慢氧化，产生SO2 和 H2S气体。4、井下火灾。井下火灾引起坑木燃烧，产生大量的CO。2.2.2 各种有毒气体的性质及危害 1、一氧化碳（CO） （1）性质：是一种无色、无味、无臭的气体。相对密度为0.97，微溶于水，能与空气均匀地混合。一氧化碳能燃烧，当空气中一氧化碳浓度在1375范围内时有爆炸的危险。（2）主要危害：血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞。一氧化碳与人体血液中血红素的亲合力比氧大250300倍。一旦一氧化碳进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。当浓度为0 .08%时，40分钟引起头痛眩晕和恶心；浓度为0.32%时，510分钟引起头痛、眩晕，30分钟引起昏迷，死亡。2、氮氧化物（NOxNO2（1）性质：炸药爆炸时产生一系列的氮氧化物，如NO，NO2，NO遇空气中的氧就立即氧化为NO2。NO2是一种比重为1.57的褐红色气体，易溶于水而生成腐蚀性很强的硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部有强烈的刺激及腐蚀作用。（2）主要危害：对于人体最大的危害是引起肺水肿。二氧化氮中毒有潜伏期，中毒者指头出现黄色斑点。矿内空气中当NO2的浓度为0.01%时，出现严重中毒， 0.025时，很快使人中毒死亡。3、硫化氢（H2S）（1）性质：无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到0.0001即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氢相对密度为1.19，易溶于水，所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为6.0时，有爆炸危险。（2）主要危害：剧毒，有强烈的刺激作用；能阻碍生物氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时，主要以腐蚀刺激作用为主；浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡。如当浓度达到0.1%时，在短时间内就会有生命危险。4、二 氧 化 硫 (SO2) （1）性质：无色、有强烈的硫磺气味及酸味，空气中浓度达到0.0005即可嗅到。其相对密度为2.2，常存在于巷道底部，易溶于水。（2）主要危害：遇水后生成硫酸，对眼睛及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水肿。当浓度达到 0.002时，眼睛及呼吸器官即感到有强烈的刺激；浓度达0.05时，短时间内即有致命危险。2.2.3 矿尘1、在开采过程中，所产生的一切细散状矿物和岩石的尘粒，称为矿尘，它能较长久地悬浮于空气中，也叫做粉尘。含游离二氧化矽（SiO2）的粉尘叫做矽尘。二氧化矽是地壳上常见的氧化物，是许多岩石和矿物的重要组成部分，它有两种存在状态：一种是结合态的二氧化硅，即矽酸盐矿物，如长石，滑石，石棉等，对人体的危害较轻。另一种是游离状态的SiO2, 主要是石英，以及燧石、磷石英、白石英等。矿尘中含游离SiO2含量越高，对人体危害越大。一般金属矿山矿尘游离SiO2含量在3070左右，有时高达90以上。2、矿尘最大危害是，当人体长期吸入含有游离SiO2的矿尘时，会引起矽肺病。矽肺病是矿山的一种主要职业病，是因为长期大量吸入含游离SiO2的矿尘引起的。矽尘沉积于肺泡中，使肺组织部分地失去弹性而硬化，使人们呼吸功能减退，出现咳嗽、气短、胸痛、无力等症状，不仅造成病痛，并影响劳动能力，严重时将丧失劳动能力。甘肃省疾病预防控制中心于2002年6月27日，对某石英砂公司63名破碎工（均为农民轮换工）进行了职业性健康检查。检出尘肺病0+的4例，期（包括+期）8例，期11例。63名破碎工平均发病工龄为2.8年，发病最短的工龄为1年，最长的为5年。平均发病年龄31岁，23名肺部呈0+以上状况的破碎工发病最小的年龄仅23岁，其中有3例尘肺病期患者年龄在2030岁之间，期中2025岁4例，2530岁5例，有9例期患者年龄在2030岁之间。由此可见，矽肺病在该企业具有发病年龄小，发病工龄短，发病率极高的特点。据全国职业卫生监督抽查结果显示，全国从业人员上岗前、定期及脱离有毒有害岗位时的体检率分别为45.2%、45.6%和7%，私营企业、集体企业、境外投资企业和其他企业离岗从业人员的体检率分别只有1.9%、2.7%、8.8%和1.0%。上岗前和离岗时不进行职业健康检查已成为职业病防治工作的重大隐患。3、井下作业场所的粉尘浓度必须符合国家标准。关于防止厂矿企业中矽尘危害的决定中规定，作业场所空气中粉尘气体浓度：含游离SiO2大于10者，不能超过1 mg/m3， 小于10者，不得超过2 mg/m3。2.2.4 矿内空气成分安全标准成 分安全标准（体积%）重量浓度(mg/m3)成 分安全标准（体积%）重量浓度(mg/m3)O220NO20.000255CO20.5SO20.000515CO0.002430H2S0.0006610浮 尘含游离SiO2 10时，1 mg/m3含游离SiO2 10时，2mg/m32.3 矿内气候条件 2.3.1 概述 1、矿井气候条件主要指矿井空气的温度、湿度和流速等，也称矿井气候条件的三要素。2、新陈代谢是人类生命活动的基本过程之一。人体散热主要是通过人体皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发这三种基本形式进行的。对流散热取决于周围空气的温度和流速；辐射散热主要取决于环境温度；蒸发散热取决于周围空气的相对湿度和流速。3、在闷热的环境中从事繁重劳动时，环境冷却速率低于人体产热速率，体温将升高，并导致心率加快，身体不舒适，劳动生产率下降，严重时可导致中暑和死亡。4、矿井气候条件的三要素是影响人体热平衡的主要因素。 空气温度：对人体对流散热起着主要作用。 相对湿度：影响人体蒸发散热的效果。 风速：影响人体的对流散热和蒸发散热的效果。对流换热强度随风速而增大。同时湿交换效果也随风速增大而加强。如有风的天气，凉衣服干得快。5、影响人体产生热量主要决定于劳动强度。而影响人体散热的条件是空气的温度、湿度和风速三者的综合状态。2.3.2 矿内空气的湿度、含湿量1、影响湿度的原因（1）地面湿度随季节变化。阴雨季节湿度较大，夏季相对湿度较低（气温高， 高），冬季相对湿度较大（气温低， 低）。（2）地面湿度与地理位置有关。沿海地区较高，向内陆逐渐降低，西北地区达到最低值。因为空气中水蒸气来自水面，故大气中湿度一般自沿海向内陆和自低层向高层（海拔）递减。（如赣南平均海拔300500m，甘肃2000m左右）。2、矿井湿度变化规律 （1）井下湿度由于矿井涌水或滴水或充填、湿式作业、喷雾洒水等原因，井下通常都很潮湿，金属矿山井下相对湿度在8090左右。（2）一般来说，在矿井进风路线上，冷天相对湿度大，含有一定量水蒸气的冷空气进入井下，气温逐渐升高，其饱和能力逐渐变大，相对湿度变小，沿途要吸收井巷中的水分，则进风段干燥；热天相对湿度低，热空气进入井下，气温逐渐降低，其饱和能力逐渐变小，使其中一部分水蒸气凝结成水珠，故进风段里很潮湿。这就是人们常见的进风段冬干夏湿现象。采掘工作面和回风路线上，因气温常年不变，故其湿度亦几乎常不变，而且相对湿度都在95以上。2.3.3 矿内空气温度1、温度变化（1）矿内空气温度是矿内气候条件的一个重要因素，矿内空气最适宜人们劳动的温度是15-20。（2）空气在矿井中流动，会由于各种原因而导致温升。通常有对流温升和换热温升。（3）对流温升，是指空气由于绝热压缩和水分蒸发时所引起的空气温度变化。（3）换热温升，是指岩石和空气中的热交换，所引起的空气温度的变化。2、影响矿内温度的因素（1）地面空气温度地面气温一年四季有周期性变化，甚至一日之内也发生周期性变化。地面空气温度的变化对井下空气的影响极大 。我国北方冬季寒冷，进风段若不预热，有可能出现冰冻现象；南方夏季炎热，使井下温度升高，恶化工作环境，尤其是浅井。（2）空气受压缩和膨胀当空气沿井筒向下流动时，由于井筒加深，空气受压缩，而放出热量，使空气温度升高；当空气向上流动时，则膨胀吸热，使温度降低。 （3）岩石温度的影响地表以下岩石的温度是变化的，可分为三带：变温带：温度随地表温度而变化；恒温带：不受地表温度的变化影响，而稳定不变。其温度近似等于当地年平均气温，深度大约距地表2030米。增温带：在恒温带以下，岩石温度随深度的增加而增加。围岩与井下空气的热交换是一个复杂的非稳态定过程，但其主要热交换方式为传导和对流。当围岩温度高于进入矿内空气的温度时，岩体内部的热量就会传递到巷道壁，再由岩壁散发到空气中，使空气加热而升温。3、井下气温变化规律在进风路线上（指向矿井进风口到采掘工作面的一段路线）：冬季：冷空气进入井下，冷气温与地温进行热交换，风流吸热，地温散热，因地温随深度增加且风流下行受压缩，故沿线气温逐渐升高。夏季：与冬季的情况相反，沿线气温逐渐下降。即在进风路线上，气温随四季而变，和地表气温相比，有冬暖夏凉的现象，对地表气温起调节作用，进风路线好比调节器。在采掘工作面内，由于物质的氧化程度大，机电设备多，人员多以及爆破工作等，致使产生较大的热量，对风流起着加热作用，气温逐渐升高，而且常年变化不大，故采掘工作面好比是恒温加热器。在回风路线上，因地温逐渐变小，风流向上流动体积膨胀，风流汇合，风速增加，使气温逐渐降低，但常年变化不大。对于平硐进风，井下风流路线不长的矿井，由于热交换不充分致使整个风流路线上（包括采掘工作面）的气温都可能随四季地面气温而变。 夏冬气温进风段工作面回风段井下进风线路上气温变化规律 2.3.4 井下气候条件的舒适性（1）人体散热方式分为对流、辐射和蒸发。气温较低时，人体以对流及辐射形式放散的热量较大。随着气温的升高，对流及辐射的散热量渐渐减小，以汗水蒸发形式放散的热量增加。当气温近似于体温时，对流及辐射散热趋近于零，完全靠汗水蒸发散热。（2）当井下的相对湿度大于80时，人体出汗不易蒸发，相对湿度低于30，则感到干燥。（3）最舒适的相对湿度为5060。3 矿井自然通风3.1矿井自然通风的概念欲使空气沿矿井不断流动，就必须克服空气流动时所受到的阻力。克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。矿井通风动力通常指扇风机的风压和自然风压。由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。形成自然通风的基本原理是由于矿井有两个以上的出口，并且它们的空气柱密度不同。进、出风井空气柱由于密度不同引起的能量之差值，称为自然通风的压差或自然压差。如图所示的井巷系统，1-4为水平线，2-3为水平巷道。(平硐及竖井开拓) 冬季，空气柱1-2与4-3相比（左图），平均温度比较低，平均密度较大。两空气柱作用在底部单位面积上的压力差，就是自然风压。它使空气源源不断地从井口进入巷道和工作面，然后向上流动，从井口4流出。 夏季时，地面温度较高，在左图中可能出现空气柱4-3的平均温度比1-2的平均温度小，平均密度较大，则自然风压方向与冬季相反，地面空气从井口4下行，流往巷道的工作面，然后从井口2流出（如图虚线所示）。对于采用机械通风的矿井，自然风压也依然存在。其方向和大小仍由最低水平以上，进出风井两侧空气柱的压力差决定。 一般规定，自然风压与扇风机所产生的机械风压方向一致时为正（冬季），表示它帮助机械通风；反之为负值（夏季） ，表示它是机械通风的阻力。即扇风机的风压不仅要克服井巷通风阻力，而且还要克服反向的自然风压。 矿井自然通风形成的原因，就是矿内空气与外界发生了热能或其他形成的能量交换，而促使空气做功，用以克服井巷通风阻力，维持空气流动。其特点是：它使冷而重的空气向下流动；热而轻的空气向上流动。 3.2 矿井自然通风的特性3.2.1 自然风压的影响因素及变化规律自然风压受温度、压力、气体常数、相对湿度及位置的影响。大陆性气候地区及山区的浅井，自然风压的大小和方向受地表气温影响较为明显，一年四季甚至昼夜之间都有明显的变化。对于深井，其自然风压受地表气温影响不大，一年四季然风压变化规律的变化较小。空气成份和湿度影响空气密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响不大。空气压力和密度均随井深增加而增加。风扇的工作对Hn的大小和方向也有一定的影响。3.2.2 自然风压不随自然风量的增加而变化无论是冬季或夏季，自然风量的增加对自然风压的影响不大，故通常忽略这种影响，认为自然风压不随风量而变。3.2.3 自然风压与风扇联合作业从理论上，在既有风扇工作，又有自然风压工作的矿井里，通风网路中风流的状况取决于风扇与自然风压的联合作业情况。3.2.4 自然风压本身的联合作业如果矿井有几个水平，没有主扇而是自然通风，各个水平的自然通风量主要取决于各种水平的自然分压和相关的风阻，相当于各个水平安有一台相应风压的小风扇联合作业。在多水平的深矿井（竖井开拓），进回风井对角式布置，自然通风时，由于进风气温变化，常出现风流循环的现象。3.3 自然通风的利用与控制自然风压既是通风动力，也可能是阻力，是事故的肇因。因此，研究自然风压的利用与控制很有现实意义。根据矿山生产的经验和对自然通风规律的认识，可以考虑从以下几个方面来利用和控制自然风压。3.3.1 设计和建立合理的通风系统 一般来说，平硐开拓的矿井，上行自然通风比下行自然通风的时间多。因此，拟定通风系统时，必须充分利用低温季节的上行自然风流，而对高温季节的下行自然风流采取适当的限制措施。在丘陵和平缓地带用井筒开拓的矿井，尽可能利用进风与回风井口的高差。进风井的标高应低些，回风井的标高应高些。井口平硐口尽可能朝着常年主导风向。另进风井口可设在背阳处。 3.3.2 降低风阻在一定时期、一定范围内自然风压基本上是定值，则降低风阻就能提高风量。主要措施有：并联通风，消除杂物扩大过风断面等。3.3.3 人工调整进回风井内空气的温差 如有的矿山在进风井巷设置水幕或者淋水，既冷却空气，又净化风源。但排水是个问题。3.3.4 解决高温季节下行自然风流的问题1、堵。密闭采空区，隔绝风流下行；2、抵抗。用小风机压出；3、抽。选择合适的通道，用风扇把下行自然风抽出，同时排走下部的污风。4 机械通风矿用风扇是矿井通风的主要动力。它对于矿井的重要性，不亚于肺脏对人体的作用。加之它的功率较大，日夜不停地运转，因此，耗电量很大。4.1.1 矿用风机按用途分类 矿用风扇按其服务范围，可分为三种：1、主要风扇（主扇）：服务于全矿或矿井某一翼（或区）；2、辅助风扇（辅扇）：服务于矿井通风网路的某一分支（某一区）风路，帮助主扇工作，以保证该分支所需的风量；3、局部风扇（局扇）：服务于独头巷道掘进。4.1.2 矿用风机按结构分类扇风机按其构造和工作原理来分，可分为离心式风机和轴流式风机。4.2 扇风机联合作业 4.2.1概述井下的通风阻力是经常发生变化，当用单台风扇作业不能满足生产对通风的要求时，就必须使用多台风扇通风，形成多风机在通风网路中联合作业。因此，一台以上的风扇在同一网路上的工作叫风扇的联合工作。风扇联合工作的情况与一个风机单独工作有些不同。如果风扇联合工作问题处理的不好，将会事与愿违，后果不良，甚至损坏风机。因此，分析风扇联合运转的特点、效果、稳定性和合理性是非常必要的。风机联合工作可分为串联和并联两大类。4.2.2 风扇串联作业1、 定义：一个风扇的吸风口直接或通过一段巷道（或风筒）联结到另一风扇的出口，同时运转，称为风扇串联工作。2 、特点:A、通过网路的总风量等于每台风扇的工作风量；即 Q0=Q1=Q2 B、两台风扇的工作风压之和等于所克服的网路总阻力。 即 H0=H1+H24.2.3 风机与自然风压串联工作风机与自然风压联合工作，类似于两个风机串联工作。结论：当自然风压为正时，风机与自然风压共同作用克服矿井通风阻力，使风量增加；当自然风压为负时，成为矿井通风阻力。4.2.3 风扇并联作业1、定义：两台风机的吸风口直接或通过一段巷道连结在一起工作叫通风机并联。风机并联分为：集中并联和对角并联。2、特点: A、通过网路的总风量等于每台风扇的工作风量之和；即 Q0=Q1+Q2 B、网路总阻力等于每台风扇的工作风压， 即 H0=H1=H2风扇并联注意事项 （1）并联作业用于管网风阻较小，但因风机能力小而风量不足的情况；（2）影响稳定性运转的因素有三：a)网络风阻；b)风机个性特性曲线；c)并联合成曲线的形状。风阻愈小愈好。后倾叶片离心式风机最适于并联（因其个性曲线为单斜状）。风压特性曲线相同的离心式风机并联工作效果较好。轴流式风机的并联作业在风阻过大时有可能工作不稳定，因此在考虑并联效果的同时，尚要进行稳定性分析。（3）自然风压的出现，可能使风机的HQ曲线或风阻曲线变化，也可能影响并联运转的稳定性。 （4）为保证风机并联运转的稳定性和有效性，可采取如下措施： 降低公共端的风阻；尽可能使两翼风机的风量、风压相等；调整风机转速，叶片安装角时，必要时应两台风机同时调整。（5）单机运转稳定，并联后不一定稳定。5 矿井通风系统5.1 概述 5.1.1 定义矿井通风系统是指向井下各作业地点供给新鲜空气，排出污浊空气的通风网路，通风动力和通风控制设施的总称。由定义可知，矿井通风系统至少有一个进风井，一个回风井。矿井通风系统的好坏直接影响矿井的生产，安全和经济效率。 5.1.2 建立通风系统的原则1、在安全生产的前提下，力求经济合理。即在保证生产工作面用风的风量和风质前提下，减少通风工程量，节约资金。2、因地制宜，根据具体矿山的地形地貌，矿体开拓，采矿方法等情况，确定合理的通风系统。 5.1.3 建立通风系统要解决的问题1、减少漏风，提高有效风量率。外部：如压入式通风的进风段，抽出式通风的回风段。内部：如风门，密闭漏风。2、减少串联，防止风流污染。控制自然风压，防止风流反向。 Hn有正有负，因此，要设法防止自然风压的反向作用。3、入风井防冻。 北方冬季要防止冻罐、冻裂水管等。5.2 统一通风与分区通风 5.2.1 统一通风1、定义：一个矿井构成一个整体的通风系统，称统一通风。2、类型：采用统一通风的系统，大体可分为3种情况：一种是矿井各采区共用进风和回风井，另一种是矿井各采区共用进风井而不共用回风井；或共用回风井而不共用进风井。3、特点：入排风比较集中，使用的通风设备少，全矿一个系统，便于管理。对开采范围不太大的深矿井尤为合理。 5.2.2 分区通风1、定义：一个矿井划分为若干个独立的通风系统，风流互不干扰，称为分区通风。2、特点：简化了通风网络，风流容易控制，特别是矿井发生火灾时不会波及全矿井，需要反风时也较容易。但是，各系统之间的隔离设施往往给人行、运输带来不便。另外，分区通风所需的井巷工程多，通风设备多，投资较大。3 、适用范围（1）矿体埋藏线分散，有现成井筒可供利用；（2）矿体走向长，通风网络过于复杂的矿井；（3）围岩或矿石有自燃发火可能的矿井。 4、分区通风的区域划分 合理的划分分区通风的区域是保证良好的分区通风效果的重要一环。一般的原则是： 将矿量比较集中、生产上密切相关的地段划在一个通风区内。通常有按矿体分区；按中段分区；按采区分区；按通风分区等几种方法。5.3 进风井与回风井的布局 5.3.1 概述每个通风系统至少要有一个可靠的进风井和一个可靠的回风井。安全规程规定，罐笼井可作进风井，箕斗井和混合井（箕斗、罐笼混合）不能作进风井。风井布置形式有中央式、对角式和混合式三种。进、回风井集中布置在矿体中部或一端，新风由进风井进入矿井，污风折返至回风井排出的，称中央式。进、回风井沿矿床走向或环绕矿床周围分散布置，新风由进风井进入矿井冲洗工作面后，污风径直流向回风井排出的，成为对角式。采用对角式和中央式混合布置的，称为混合式。 5.3.2 中央式1、方案：金属矿井有下列几种布置方案：（1）进、回风井均布置在矿床走向中央，且互相靠近。这种布置方案是用于矿床走向不长，埋设较深，矿床两端未探清而又急于投产，或矿床两端地形不便设置风井安装主扇，以及需要用回风井做辅助提升，延深提升井用。（2）进、回风井均集中布置在矿床走向的一端。这种布置方案是用于矿床走向短，埋藏深，采用端部开拓，因地形限制不便在矿体另一端开掘回风井巷和安装主扇以及矿床端部未探清又急于投产的矿井。 2、特点：基建费用少，投产快，地基面筑物集中。适用于矿体走向不长，要求尽早投产，或矿体端部尚未探测或端部地形等条件不宜安装主扇的矿井。5.3.3 对角式1、方案：金属矿井有下列几种布置方案：（1）进风井在矿床走向一侧，回风井在矿床另一侧（单翼对角），图 (a)。主井为混合井，不进风。（2）进风井布置在矿走向一端，在矿床走向的另一端或沿走向分别布置几个回风井。图(b)。（3）进风井在矿床走向中央，在走向的两端各设一回风井，或在矿床走向中央设回风井，在走向两端各设一进风井（双翼双角式）(c), (d)。 2 特点：风流线路短，漏风少，排出的矿风距场地较远。5.3.4 混合式这种风井布置形式主要适用于矿床走向较长，两翼尚在勘探而又需要加快建设速度提前投产的矿井。在金属矿中用得很少。以上三种风井布置形式中，对角式在金属矿中得到广泛采用。10.4 主扇安装方式与安装地点5.4.1 主扇工作方式压入式 1、定义：主扇安装在入风井口，整个通风系统都处于高于当地大气压力的正压状态，矿井地面漏风是从矿内漏向矿外。2 、特点:（a）风流控制设施（风门等）安设在入风段，影响人行、运输。（b）回风段压力梯度低，对排烟不利。（c）入风段（井口）漏风严重（高压梯度）。（d）有利于井口防冻（结合井口密闭，预热空气）主提升井处于回风状态。3、适用条件：（a）难以维护一个完整的回风系统；（b）矿井有专用入风巷，能将新鲜风流直接送往作业区；（c） 采用崩落法回采且覆盖岩层薄，透气性强，采用抽出式通风不能控制漏风的矿井；（d）矿石或围岩含放射性元素，为了抑制氡及其子体向外扩散抽出式1、定义：主扇安装在回风井口，整个矿井通风系统都处于低于当地大气压力的负压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏向矿内。2、特点：（a）风流控制设施设在回风段，不影响人行、运输，管理方便。（b）回风段压力梯度高，有利于污风迅速排走。（c）回风系统不严密时，易造成短路吸风现象。（d）对北方入风井防冻不利。（e）矿风流经主扇，对主扇腐蚀严重。3、适用条件：（a）只要能形成一个完整的回风系统，一般都可使用；（b）平原地带或丘陵地带的深部矿井，或采用崩落法回采但覆盖岩层薄，透气性强的矿井。压抽混合式 1 、定义：在入风井口设一风机作压入式工作，回风井口设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，因而，采空区通连地表的漏风较小。 2、特点：（a）漏风少，排烟快，不易受干扰；（b）使用的设备多。 3、适用条件：（a）矿内与外部（地表）沟通多的矿井；（b）由自燃发火危险的矿山，防止漏风；（c）防冻（压入式）。 多级机站通风 这是一种由几级进风机站以接力方式将新鲜风流经进风井送到作业面，再由几级回风机站将污风经回风井排出矿井的通风系统。通风方式属压抽混合式。5.4.2 主扇安装地点 主扇安装位置可分为地面和坑内两种。一般都安在地面，但有的矿井，由于受地形限制，地表有滚石滑坡威胁或井口密闭难等原因而将主扇装在坑内。近年来有些矿井为减少漏风，提高采掘工作面的有效风量和降低矿井通风阻力等，也将主扇移入坑内靠近需风段安装，收到了很好的效果。主扇安装在地面的优点：井下发生火灾易实现反风；大爆破冲击波或井下其他灾害不易使主扇受到破坏。其缺点是井口密闭和主扇安装的短路漏风较大；当工作面距主扇很远时，沿途漏风量大；当地形条件复杂时，地面主扇的安装费用高，且安全受到威胁。主扇安装在坑内的优点：主扇装置的漏风较少；有效风量率较高；可同时利用多井进风和多井回风，降低矿井通风阻力和减少密闭工作。其缺点是安装、检修不便；易受井下大爆破或其他灾害的破坏；井下发生火灾时，可能烟火侵入主扇机房而不能实现反风。 5.5 中段通风网络 中段通风网络是联结进风井和回风井的通风干线，它由中段进风道、中段回风道、矿井总回风道和集中回风天井等巷道联结而成。中段进风道。通常是中段运输道，必要时也可开凿专用进风道。中段回风道。通常是利用上中段已结束作业的运输道，必要时也可设专用回风道。总回风道和集中回风道天井。总回风道汇集各中段回风道过来的污风；而各中段的污风又是通过贯穿各中段的集中回风天井输送的。良好的通风网络应使工作面污风不串联，并力求风阻小，漏风少，风量稳定易于调 节，为实现上述要求，人们在实践中创造了下列几种通风网络：1 阶梯式；2 平行双巷式；3 棋盘式；4 上、下间隔式；5 梳式通风网络 5.6 矿井通风构筑物 建立矿井通风系统，除了开凿通风巷道，构成通风网路，安装主扇外，还要在井上或井下必要的地点安设阻断风流，引导风流和控制风流的设施，以保证风流按生产需要和已设计的通风系统流动。用来引导风流、遮断风流和控制风量的装置，统称为通风构筑物。 通风构筑物可分为两大类：一类是通过风流的通风构筑物，包括主扇风硐、反风装置、风桥、导风板、调节风窗和风幛；另一类是遮断风流的通风构筑物，包括挡风墙和风门等。6 局部通风 局部通风也叫独头巷道通风，或掘进通风，它在整个采矿工艺过程中经常会遇到。局部通风的任务就是要把新风送入工作面，把污风排出。 6.1 局部通风的方法 局部通风的方法通常有：1 总风压通风利用主扇风压或自然风压；2 扩散通风利用扩散作用；3 引射器通风利用引射原理；4 局扇通风利用小型扇风机在局部地区通风。总风压通风：这种通风方法利用矿井总风压，借助风墙或风筒等设施，将新鲜风流导入独头工作面，以排出其中的污浊空气。它最大的优点是通风可靠、管理方便，但要求有一定的总风压，以克服引风风道的阻力。 扩散通风：扩散通风方法不需要任何辅助设施，主要是靠新鲜风流的紊流扩散作用清洗工作面，它只适用于短距离（1015m）的独头工作面。引射器通风：引射器通风方法的原理是利用高压水或压缩空气为动力，经过喷嘴（喷头）高速喷出，在喷出射流周围造成负压而吸入空气，并经混合管混合整流继续推动被吸入的空气，造成风筒内风流流动。局扇通风： 这是矿山常用的通风方法，分压入式、抽出式和混合式。1 压入式通风: 扇风机把新风通过风筒压送到工作面，污浊空气沿巷道排出。如图示。风筒出风口距工作面的距离小于10米，吸风口要在贯穿风流的上风侧，距独头巷道口的距离大于10米。特点：工作面的通风时间短，全巷道的通风时间长。适用于较短巷道的掘进通风。2 抽出式通风：扇风机将工作面的污风经风筒抽至回风道，新风由巷道流进工作面。如图示。风筒吸风口距工作面距离小于米，排风口距独头巷道口的距离大于10米。特点：适用于较长巷道的掘进通风，但工作面通风效果不好。3 混合式通风：安装两台扇风机，一台向工作面压入新风，一台从工作面抽出污风，如图所示。该方法具备了压入式与抽出式通风的优点。特点：通风效果好，多用在大断面长距离巷道掘进时的通风。7 矿山防尘7.1 矿尘的产生、性质及危害 7.1.1 矿尘的产生矿尘是指矿山产生过程中所产生并能长时间悬浮于空气中的矿石与岩石的微细颗粒，也叫粉尘。悬浮于空气中的矿尘又称浮尘（对人体最有害，又称呼吸性粉尘，极易被吸入人体的肺部），已沉降的粉尘叫落尘。在矿山的各个生产过程中，凿岩、爆破和装运三大工艺过程的粉尘产出量通常为43.1%，45.6%，11.3%。矿尘浓度: 悬浮于单位体积空气中的矿尘量，mg/m3；产尘强度：单位时间进入矿内空气中的含尘量，mg/s;相对产尘强度：每采掘1吨矿（岩）所产生的矿尘量，mg/t。7.1.2 矿尘的性质1、矿尘中游离SiO2含量 SiO2是一种氧化物，它有两种状态，其一是结合状态的SiO2 ，对人体危害不大；另一种是游离状态的SiO2 ，对人体的危害极大。矿尘中的游离SiO2的含量较大，通常在30-70%左右。矿尘中的游离SiO2是引起矿工矽肺病的主要原因。 2、矿尘的粒度和分散度（1）矿尘的粒度：由于矿尘的形状不一，通常用矿尘的直接或投影的定向长度表示其粒度。（2）按粒径大小，矿尘可分为：粗尘。粒径大于40m,在空气中易于沉降；细尘。粒径1040 m，在明亮光线下，肉眼可看到；微尘。粒径0.2510 m，用光学显微镜可观；超微尘。粒径小于0.25 m，用电子显微镜才能观察到。（3）矿尘的分散度 定义：指矿尘整体组成中各种粒度或粒度区间的尘粒的百分比。重量分散度：是用各粒级的重量占总重量的百分数。数量分散度：各粒级尘粒的颗粒数占总颗粒数的百分比。我国对矿尘分散度，一般划分为4个计测范围： 1) 10m。3、矿尘的密度矿尘的密度通常可分为真密度（除去尘粒集合体中的空隙，也就是我们通常所说的比重）和假密度（集合体中含空气隙）。 4、 矿尘的湿润性湿润现象是分子力作用的一种表现。矿尘可分为亲水性和疏水性两类。粉尘的湿润性对粉尘的收集性能很重要湿润性强的矿尘有利于湿式除尘。5、比表面积单位质量矿尘的总表面积。比表面积与粒径成反比。比表面积增大，强化了表面活性。它对矿尘的湿润、凝聚、附着以及燃烧和爆炸等性质都有明显的影响。 6、矿尘的荷电性 指的是矿尘荷电的能力大小。利用矿尘的荷电性，在除尘方面主要是用于电除尘器。影响电除尘效率的一个重要因素就是粉尘的比电阻，即电阻率。电阻率越小，导电性能越强。7、矿尘的燃烧性和爆炸性有些矿尘在一定的条件下可能发生燃烧和爆炸。一般在硫化矿尘中容易发生这种现象。能发生爆炸的最高浓度叫爆炸上限，最低浓度叫爆炸下限。一般认为，含硫大于10%的硫化矿尘具有爆炸性，发生爆炸的浓度范围为2501500g/m3，引燃温度为435450 。13.1