矿井通风第五章

2020/5/26,1,第五章掘进通风,第一节掘进通风方法第二节掘进通风设备与选择计算第三节局部通风机通风安全管理,2020/5/26,2,第一节掘进通风方法,掘进通风方法分为2大类，利用矿井总风压通风和使用局部通风设备通风。一、利用矿井总风压通风利用矿井总风压的一部分能量，借助于各种导风设施。将新鲜风流引入掘进工作面。根据导风设施不同，分为以下4类：1、用纵向风墙或风障导风。这种方法是用纵向风墙或风障将巷道一分为二，构成进，回风同路，其通风阻力由矿井主要通风机克服，挡风墙上设置调节风窗控制掘进工作面的风量。利用总风压克服导风风筒和独头巷道的通风阻力，为掘进工作面供给所需风量。由于,图5-1风幛导风图5-2风筒导风1风幛；2调节风门1风筒；2风墙；3调节风门,2020/5/26,3,第一节掘进通风方法,2、利用风筒导风。风筒的通风阻力较大，所能利用的总风压有限，一般适用于风量不大，通风距离不长的掘进工作面。3、利用平行巷道通风。当两条平行巷道同时掘进时，可每隔一定距离开一联络巷，前一联络巷掘通后，后一联络巷即封闭。由两条巷道与联络构成一个进，回风系统，由总风压供风。独头巷道部分可利用风障或风筒导风。,图5-3平行巷道导风图5-4钻孔导风1、上山；2、钻孔,2020/5/26,4,第一节掘进通风方法,4、利用钻孔导风离地表或邻近水平较近处掘进长巷或反眼、上山时，可用钻孔沟通掘进巷道，以便建立独立通风系统。如在潘东公司W4B5回风下山掘进与W4-530m大巷之间采用钻孔沟通；望峰岗矿-820m车场揭煤前将采用钻孔与-660m车场沟通后直接将回风引入风井而构成独立通风系统。利用总风压通风的优点是安全可靠，管理方便，但须有足够的风压以克服通风阻力；其缺点是漏风大，有效风量低，只适合用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进。,2020/5/26,5,第一节掘进通风方法,二、使用局部通风设备通风掘进用的局部通风设备有两类：引射器和局部通风机。（一）引射器通风引射器通风是将高压水或压缩空气的部分能量传递给风流，克服风流在风筒和独头巷道中流动的阻力，达到给掘进工作面供风的目的。根据高压流体的不同，分为压气引射和水力引射器。这种通风方法具有设备简单、安全、有利于除尘降温的优点，其缺点是风压低、风量小、效率低。,2020/5/26,6,第一节掘进通风方法,（二）局部通风机通风随着煤炭工业的发展，采煤方法的改革，特别的机械化程度的提高和局部通风的进步，局部通风方法取代了全风压通风，成为我国掘进工作面的主要通风方法。用局部通风设备通风时，其工作方法有3种：压入式，抽出式，压抽混合式，这3种通风方式设备的布置如图所示。1.压入式布置方式：,图5-5压入式通风,2020/5/26,7,第一节掘进通风方法,在巷道条件下，一般有：S巷道断面,m2。Ls从风筒出口至射流反向的最远距离（即扩张段和收缩段总长）称射流有效射程。特点：（）局扇及电器设备布置在新鲜风流中；（）有效射程远，工作面风速大，排烟效果好；（）可使用柔性风筒，使用方便；（）由于内外，风筒漏风对巷道排污有一定作用。要求：（）局巷，避免产生循环风；（）局扇入口与掘进巷道距离大于10m；（）风筒出口至工作面距离小于Ls。,2020/5/26,8,第一节掘进通风方法,2.抽出式布置方式：,图5-6抽出式通风在巷道边界条件下，其一般计算式为：,2020/5/26,9,第一节掘进通风方法,式中S巷道断面，m2有效吸程Le风筒吸口吸入空气的作用范围。特点：（）新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；（）污风通过风机；（）有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好；（）不通使用柔性风筒。,2020/5/26,10,第一节掘进通风方法,3.压入式和抽出式通风的比较：1)压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，若局部通风机不具备防爆性能，则是非常危险的。2)压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。然而，抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比，抽出式风量小,工作面排污风所需时间长、速度慢。3)压入式通风时,掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走,而用抽出式通风时,巷道壁面涌出的瓦斯随风流向工作面，安全性较差。4)抽出式通风时,新鲜风流沿巷道进入工作面，整个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，污风沿巷道缓慢排出，当掘进巷道越长，排污风速度越慢，受污染时间越久。5)压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。,2020/5/26,11,第一节掘进通风方法,4.混合式通风混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用,按局部通风机和风筒的布置位置，分为长抽短压和长压短抽。长抽短压工作面的污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀释，由抽出式主风筒排出，其中抽出式风筒须用刚性风筒或带刚性骨架的可伸缩风筒，若采用柔性风筒，则可将抽出式局部通风机移至风筒入风口，改为压出式，由里向外排出污风,图5-7长抽短压通风方式,2020/5/26,12,第一节掘进通风方法,2)长压短抽工作方式：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面,工作面污风经抽出式通风除尘系统净化,被净化后的风流沿巷道排出。,图5-8长压短抽通风方式,2020/5/26,13,第一节掘进通风方法,3）混合式通风的主要特点：通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式；主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时,风速就更小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。,2020/5/26,14,第二节掘进通风设备与选择计算,一、局部通风机的种类和性能1、局部通风机种类局部通风机是掘进通风的动力设备。掘进通风对风机的要求是：体积小、风压高、效率高、噪声低，风量风压可调，坚固、防爆。以前生产矿井普遍采用JBT系列轴流式局部通风机，有2kw、4kw、5.5kw、11kw、28kw等多个型号，但该系列风机效率不高（最高70%）、风量小、风压低，不能满足目前长距离、大风量掘进通风的需要。目前广泛采用的是大功率对旋局部通风机，主要有2*11kw、2*15kw、2*18.5kw、2*22kw、2*30kw、2*55kw等型号。,2020/5/26,15,第二节掘进通风设备与选择计算,对旋风机效率高（比JBT提高约1530%）、噪声低（比JBT降低约68dB）。对旋风机由两台电机和叶轮，由外壳对接成一体，一端安扩压筒，另一端固定导向叶轮。随着送风距离的不同可以进行单级运转或双级运转。,图5-9FDII系列低噪声对旋轴流局部通风机结构1集流器；2电机；3机壳；4I级叶轮；5II级叶轮；6扩散器；7消音层,2020/5/26,16,第二节掘进通风设备与选择计算,局部通风机联合工作1)局部通风机的串联当在通风距离长、风筒阻力大，一台局部通风机风压不能保证掘进需风量时，可采用两台或多台局部通风机串联工作。串联方式有集中串联和间隔串联。,(a)集中串联(b)间隔串联(c)风机间距过远图5-10局部通风机串联布置,2)局部通风机并联当风筒风阻不大，用一台局部通风机供风不足时，可采用两台或多台局部通风机集中并联工作。,2020/5/26,17,第二节掘进通风设备与选择计算,二、风筒风筒是最常用的导风装置。对风筒的基本要求是：漏风小、风阻小、使用方便、成本低廉、安全（阻燃、抗静电）耐用。,2020/5/26,18,第二节掘进通风设备与选择计算,（一）风筒的种类风筒分为刚性、柔性和可伸缩性三种。1.刚性风筒早期通常用金属板制成，近年以玻璃钢风筒为主。玻璃钢风筒比铁风筒轻便（其密度约为钢材的1/4），抗酸、碱腐蚀性强，摩擦阻力系数小，但成本较高。2.柔性风筒是应用更广泛的一种风筒。其最大优点是轻、可伸缩、拆装方便，不通风时占空间小。柔性风筒通常用橡胶、塑料制成。柔性风筒的接头方式有插接、反边接头、双边接头、活三环接头、罗圈接头等。插接最简单，但漏风大，不适于长距离通风，每个接头风阻在0.20.3ku左右；反边接头漏风小，不易鼓开，但接头阻力较大，通常每个接头风阻在0.35ku左右，其送风距离可达千米以上；罗圈接头，漏风、风阻均较小，但易鼓开，罗圈接头与胶粘结合使用，可使通风距离达三千米以上。3.可伸缩风筒，是近来生产的带有刚性骨架的柔性风筒。即在柔软性风筒内每隔一定距离加一钢丝圈或旋形钢丝圈。既可用于抽出式通风，承受一定的负压，又具有可收缩的特点，比刚性风筒使用方便。,2020/5/26,19,第二节掘进通风设备与选择计算,（二）风筒的漏风铁风筒的漏风主要是接头漏风。柔性风筒的漏风除接头处外，还产生于缝合针眼、吊环等处。由于柔性风筒的严密程度和风筒壁鼓胀程度随风压的加大而增加，故接头漏风随风压增加而减少，未抹胶的针眼等漏风随风压增加而增大。（三）风筒的风阻现场常根据实测的风阻求出平均百米风筒的风阻值，称为百米风阻（通常包括摩擦风阻和接头风阻）作为衡量风筒管理质量的指标之一。由于风筒吊挂质量、管理水平不同，同样条件下的风阻值可相差一倍以上。,2020/5/26,20,第二节掘进通风设备与选择计算,（四）风筒的选择选好用风筒是掘进通风中的重要环节。风筒的选择一般是根据工作面通风方式、需风量、通风距离、巷道断面和风机等条件按经验选取。选择的原则是：1.最大通风距离时，与局扇相配合，应能保证工作面需风量，且扇风机工况点在合理区。2.在巷道断面允许的条件下，尽量采用大直径风筒。3.立井掘时，应用硬质风筒，其它井巷施工非抽出式通风时尽量采用柔性风筒。4.选用阻燃、抗静电性能好的风筒。,2020/5/26,21,第二节掘进通风设备与选择计算,三、掘进工作面的风量计算。每个独立通风的掘进工作面实际需要风量，应按瓦斯或二氧化碳涌出量、炸药用量、局部通风机实际吸风量、风速和人数等规定要求分别进行计算，并必须采取其中最大值。1、按瓦斯涌出量计算：Q掘100q瓦掘K掘通；，m3/min（5-1）式中Q掘掘进工作面实际需要的风量，m3/min；q瓦掘掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，m3/min;K掘通掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数,根据实际观测的结果确定。一般炮掘可取K掘通2，机掘可取K掘通1.5。按二氧化碳涌出量的计算，可参照按瓦斯涌出量计算的方法执行。2、按炸药量计算掘进工作面实际需要的风量（Q掘）：Q掘=25A，m3min（5-2）式中A掘进工作面一次爆破的最大炸药用量，kg。3、按局部通风机的实际风量（Q掘）计算掘进工作面实际需要的风量：Q掘=Q局扇I，m3/min（5-3）式中Q局扇掘进工作面局部通风机的实际风量，m3/min是各个掘进工作面所需风量与风筒实际漏风量之和，为方便计算，可参照下表：,2020/5/26,22,第二节掘进通风设备与选择计算,表5-1局扇风量和局扇功率选型,I掘进工作面同时通风的局部通风机台数。为了防止局部通风机吸循环风，防止局部通风机吸入口至掘进工作面回风巷口之间的风流处于停滞状态而引起瓦斯积聚，在安装局部通风机的巷道中，除了保证局部通风机的吸风量外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风巷口之间的风速不得低于0.15m/s。4、按人数计算掘进工作面实际需要的风量（Q掘）：Q掘=4*N，m3/min（5-4）式中N掘进工作面同时工作的最多人数，人。,2020/5/26,23,第二节掘进通风设备与选择计算,5、按风速进行验算：l）按最低风速验算：各个岩巷掘进工作面的最低风量（Q岩掘）：Q掘9S岩掘，m3/min（5-5）式中S岩掘岩巷掘进工作面的断面积，m2。各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最低风量（Q煤掘）：Q煤掘15S煤掘m3/min（5-6）式中S煤掘煤巷掘进工作面的断面积，m2。2）按最高风速验算：各个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最高风量（Q掘）Q掘240S掘，m3/min（5-7）式中S掘掘进巷道的断面积，m2。,2020/5/26,24,第二节掘进通风设备与选择计算,掘进通风系统设计根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机。（一）局部通风系统的设计原则局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可归纳如下：1、在矿井和采区通风系统设计中应为局部通风创造条件；2、局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进；3、尽量采用技术先进的低噪音、高效型局部通风机，如对旋式局部通风机；4、压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜采用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。5、当一台局部通风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台局部通风机联合运行。,2020/5/26,25,第二节掘进通风设备与选择计算,（二）局部通风设计步骤和选型局部通风设计步骤：(1)确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图；(2)按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与风筒直径；(3)计算风机风量和风筒出口或入口风量；(4)按掘进巷道通风长度变化，分阶段计算局部通风系统总阻力；(5)按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机；(6)按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。,2020/5/26,26,第二节掘进通风设备与选择计算,风筒的选择选用风筒要与局部通风机选型一并考虑，其原则是：1)风筒直径能保证最大通风长度时，局部通风机供风量能满足工作面通风的要求；2)在巷道断面允许的条件下，尽可能选择直径较大的风筒，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗；一般来说，立井凿井时，选用6001000mm的铁风筒或玻璃钢风筒；通风长度在200m以内，宜选用直径为400mm的风筒；通风长度200500m，宜选用直径500mm的风筒；通风长度5001000m，宜选用直径8001000mm的风筒。,2020/5/26,27,第二节掘进通风设备与选择计算,局部通风机的选型已知井巷掘进所需风量和所选用的风筒，即可计算风筒的通风阻力。根据风量和风筒的通风阻力，在可选择的各种通风动力设备中选用合适的设备。1)确定局部通风机的工作参数根据掘进工作面所需风量Q需和风筒的漏风情况，用下式计算通风机的工作风量Q通：(5-8)式中Q通局部通风机的工作风量，m3/min；Q需掘进工作面需风量，m3/min；P漏风筒的漏风系数。,2020/5/26,28,第二节掘进通风设备与选择计算,压入式通风时，设风筒出口动压损失为h动，则局部通风机全风压H全(Pa):+0.811(5-9)式中R风压入式风筒的总风阻，Ns2m8；h动风筒出口动压损失，Pa；空气密度，Kg/m3；D局部通风机叶轮直径。,2020/5/26,29,第二节掘进通风设备与选择计算,抽出式通风时，设风筒入口局部阻力系数0.5，则局部通风机静风压H静(Pa)：+0.406(5-10)式中H静局部通风机静风压，Pa；风筒入口局部阻力系数。,2020/5/26,30,第二节掘进通风设备与选择计算,2)选择局部通风机根据需要的局部通风机的工作风量Q通、局部通风机全压H通的值，在各类局部通风机特性曲线上，确定局部通风机的合理工作范围，选择长期运行效率较高的局部通风机。现场通常根据经验选取局部通风机。表5-2为开滦、鸡西、淮南等矿区炮掘工作面局部通风机与风筒配套使用的经验数据。,2020/5/26,31,第二节掘进通风设备与选择计算,表5-2局部通风机和风筒配套经验数据,2020/5/26,32,第三节局部通风机通风安全管理,一、对局部通风机和风筒安装、使用的要求煤矿安全规程规定，局部通风机和风筒的安装和使用，必须符合下列规定：（1）局部通风机必须由指定人员负责管理，保证正常运转，并使用低噪声局部通风机或安设消音器。（2）压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距回风口不得小于10m。局部通风机的吸入风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风。（3）应采用抗静电，阻燃风筒。风筒口到掘进工作面的距离及混合式通风的局部通风机与风筒安设距离应根据具体情况在作业规程中明确规定。（4）局部通风机和掘进工作面的电气设备，必须安装有风电闭锁装置。在瓦斯喷出区域或高、突矿井中的所有掘进工作面应安设两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）设施，当局部通风机停止运转或掘进巷道内瓦斯超限时，能立即自动切断局部通风机供风巷道中的一切电源。（5）瓦斯喷出区域或高、突矿井中，掘进工作面的局部通风机都应实行三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电或经矿总工程师批准，采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，但每天有专人检查1次。低瓦斯矿井中的局部通风机应采用与采煤工作面分开供电或采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电。（6）无论是否工作或交接班时，使用局部通风机通风的掘进工作面都不准停风。因检修、停电等原因停风式，必须撤出人员，切断电源，设置栅栏；恢复通风前，必须检查瓦斯。压入式局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开动局部通风机。,2020/5/26,33,第三节局部通风机通风安全管理,二、“通风质量标准化标准”对局部通风机和风筒安装、使用的规定“生产矿井质量标准化标准矿井通风质量标准及检查评定办法”规定：（1）局部通风机的设备要齐全，吸风口有风罩和整流器，高压部位有衬垫。局部通风机要离开地面，高度大于0.3m。（2）一台局部通风机不准同时向两个掘进工作面供风。（3）要求风筒：接头严密（手距接头0.1m处感到不漏风）；无破口（末端20m除外）；无反接头，软质风筒要反压边；吊挂平直，逢环必挂；风筒拐弯处要设弯头或缓慢拐弯，不准拐死弯；异径风筒接头要用过渡节，先大后小，不准花接。,2020/5/26,34,第三节局部通风机通风安全管理,三、掘进巷道贯通时的通风措施1当贯通的两个工作面相距20m（掘进机工作面相距50m）之前，通风部门事先做好技术上、管理上、设施上调整风流的准备工作。2两个工作面必须保持正常通风，经常检查工作面及其回风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度超限时，必须立即处理。3巷道贯通时，有通风部门派干部在现场统一指挥，以免贯通时各部门各行其是，造成瓦斯积聚或超限。4贯通前建好必要的通风设施。贯通后立即调整通风系统，防止瓦斯积聚或超限待风流稳定后，方可恢复工作。,2020/5/26,35,第三节局部通风机通风安全管理,四、严禁使用串联通风采、掘工作面或硐室的回风再进入其它采、掘工作面或硐室的通风方式，称为串联通风，也叫一条龙通风。串联通风的害处是：被串联的采掘工作面或硐室中的空气质量无法保证，有毒有害气体和矿尘浓度会增大，恶化作业环境和增加灾害危险程度；前面的采、掘工作面或硐室一旦发生灾变，将会影响或波及到被串联的采、掘面或硐室，将扩大灾害范围。,2020/5/26,36,第三节局部通风机通风安全管理,煤矿安全规程对串联通风的规定：1采煤工作面与其相连结的掘进工作面，掘进工作面与其相联接的掘进工作面，布置独立通风有困难时，可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过一次。2在地质构造极为复杂或残采地区，采煤工作面确需串联通风时，应采取安全措施，经矿务局局长批准，可以串联通风，但串联通风次数不得超过2次，三个采煤工作面的总长度不得超过100m。3进入串联工作面的风流，必须