金属非金属矿井通风作业-矿井通风系统

金属非金属矿井通风作业培训——特殊条件矿井的通风措施目录01使用柴油设备矿井的通风02

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施03矿井降温04矿井防冻第一章节

使用柴油设备矿井的通风

一、

柴油设备排放物的危害

柴油是一种复杂石油化合物的混合物。

燃烧时产生的废气含有上千种的化学物质，主要成分为水（H2O）

、

二氧化碳(CO2)、

氮气(N2)与碳粒（

黑烟）

。

柴油设备产生的废气是柴油在高温、高压下进行燃烧时所产生的各种成分的混合体，其中有毒、有害成分有氟氧化物、一氧化碳、

二氧化硫、醛类、油烟、碳氢化合物、多环芳香烃及3、4苯并芘等。

不同种类和浓度的有害物质，在不同的接触时间下，会对人的神经系统、血液循环系统、呼吸系统等造成不同程度的危害。其中一氧化碳和氮氧化合物等，可引起急性和慢性中毒，甚至死亡，二氧化氮与3、4苯并芘混合物还有强烈的致癌作用。第一章节

使用柴油设备矿井的通风

一、

柴油设备排放物的危害

据有关报导，

已查明柴油机排放尾气中含有35种可损害人体DNA的物质，且有15种化合物是致癌物质。柴油废气所造成的危害症状可能有头痛、恶心，乃至癌症与呼吸道疾病，

特别是铲运机在高负荷工况下排出的黑烟，对人们的危害更严重，长期吸入会发生恶性病变。

由于柴油设备具有生产能力大，效率大，机动灵活等优点，所以在地下开采矿山，尤其是地下开采的金属矿山得到广泛使用，甚至有些矿山从采、装、运等都在使用柴油设备，

加上地下开采的巷道和采场空间狭小，通风不畅，使柴油机排放污染物的浓度进一步加大，

这不仅损害了地下矿山的大气环境，而且还直接危及地下作业人员的健康，从而给矿井通风提出了一系列新要求，必须采取有效措施，降低废气污染。第一章节

使用柴油设备矿井的通风

二、

使用柴油设备矿井的通风

选择通风系统和通风方式时，应注意的事项：(1)使用柴油设备的各作业地点，应有独立的风流，防止污风串联。(2)各作业地点应有贯穿风流，当不能实现贯穿风流时，应配备局部通风机加强通风。(3)在编制采掘计划时，

柴油设备的分布不宜过于集中，也不要过于分散，在每个区域柴油设备应相对稳定，以便于风量分配和通风管理。(4)选择通风方式以抽出式，或以抽出为主的抽压式为宜，因压入式通风时需在进风道设置各种通风设备，不便于柴油设备运转。(5)柴油设备重载运行方向与风流方向相反为好，此时柴油设备所产生的高浓度废气与风流的相对运动速度加快，稀释加快，有利于改善司机工作条件。第一章节

使用柴油设备矿井的通风

二、

使用柴油设备矿井的通风

为确保柴油设备检修硐室排出废气不污染主风流，检修硐室的位置设置应靠近采掘工作面回风系统一侧，并建立检修硐室入风有鲜风、污风直排回风系统一侧的独立分区通风系统，

确保主风流免受污染。如果受条件限制将检修硐室设置在中段主要进风段处，那么检修硐室的污风流必须排至回风天井或回风巷中，只有这样才能防止尾气黑烟对风流的污染。

为解决斜坡道风流污染，应建立完善中段通风网络，

斜坡道是无轨柴油设备运送材料、

设备、出矿、出渣、充填的主要通道，尾气常常从斜坡道排出而使斜坡道风流遭受污染。

斜坡道位于上、下两个中段之间，大都采用折返式或螺旋式布置。斜坡道与二个中段的连接口的布置要与中段通风网相匹配，一般不宜采用上行或下行阶梯式中段通风网络，否则最易通过斜坡道造成对主风流的串联污染。第一章节

使用柴油设备矿井的通风

二、

使用柴油设备矿井的通风

为改善柴油机废气的排放特性，

可以采取以下措施：(1)推迟喷油定时。(2)提高喷油速度。(3)增加柴油机储备功率15%-20%，

防治柴油机过负荷运转。(4)低增压器与直喷式柴油机配套使用。(5)改进燃烧室形状，

使柴油机燃烧更完全。目录01使用柴油设备矿井的通风02

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施03矿井降温04矿井防冻第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

一、

氡及其子体的衰变性质

当作业环境中有放射性物质存在时，作业人员将遭遇放射性辐射危害。一般受放射性危害较大的放射性气体主要是氡及其子体。

氡及其子体的衰变性质：(1)氡是一种无色、无味、透明的放射性气体，它的半衰期为3.825天。(2)氡是一种惰性气体，一般不参加化学反应。但它能溶于水、油类、有机及其它溶剂，

它在脂肪中的溶解度为在水中溶解度的125倍。(3)氡还能被固体物质所吸附，吸附力最强的是活性碳。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

二、

矿内空气中氡的主要来源(l)爆下矿石析出的氡：

爆破后，爆下矿石与空气接触面积加大，此时矿石内的氡大量向空间析出，一般情况下，

氡的析出量不大，但使用留矿法时，

采场内氡的析出量主要来源于爆下矿石。(2)地下水析出的氡：

由于裂隙中氡浓度较高，使得大量的氡溶解于地下水中，当地下水进入矿井后，由于空气中氡的分压较低，促使氡从水中析出。

以上是矿内空气中氡的基本来源，在一些老矿山，由于开采面积较大，崩落区多，采空区中积累的氡有时也会成为氡的主要来源。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

三、

放射性矿物的危害

氡及其子体在衰变过程中，放出α、β、γ射线，这些射线对人体产生伤害。(1)α射线电离能力强，穿透能力弱，对人体的危害主要是内照射，多表现为呼吸道系统疾病，

尤其对肺部危害最大。(2)β、γ射线电离能力比α射线弱，但穿透力较强，它们能穿透人的机体，在体外就可引起外照射危害。β射线对眼睛伤害较大，要注意对眼睛的防护。γ射线穿透力很强，其照射危害多表现为神经系统和血液系统的疾病。当γ射线剂量很高时，还会造成死亡。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

四、

防辐射的技术措施

1、

含铀金属矿山通风方式的选择

在含铀金属矿山选择通风方式时，与一般金属矿的主要区别在于如何控制氡在岩层中的渗流方向，以减少氡的析出量。

井下空气的压力状态和压力分布，直接影响岩矿裂隙中氡的渗流方向。一般说来，

在岩石致密，裂隙不发育，矿岩渗透性差，氡的析出受气压影响较小时，宜采用抽出式。

但在岩石裂隙发育，氡析出受气压影响较大时，宜采用压入式。

2、

含铀金属矿山通风系统的拟定

在含铀金属矿山选择合理的通风系统，与一般金属矿山相比，有其特殊意义。

所选通风系统，除了要抑制或减少氡的析出，还要防止所选进出风位置对矿区的污染。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

四、

防辐射的技术措施

在含铀金属矿山拟定通风系统时，

应注意以下几点：(1)含铀金属矿山进风巷道应布置在不含或少含放射性物质的岩层中。(2)各采矿工作面的进风巷应直接与新鲜风流连通，采场的回风应直接引入回风道，

使采场形成贯穿风流，避免工作面之间串联通风。不应当利用人员经常活动的场所作为回风道。(3)正确确定排风口位置，

防止排风口对进风井的污染。同时排风口不应布置在生活或生产区域，

应使排风井在常年风向的下风侧，最好排风口比地面高出一定高度。(4)当矿区范围较大时，以采用分区通风为宜。(5)禁止采用自然通风作为主要通风手段。(6)主要通风机必须连续运转，防止氡气积聚。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

四、

防辐射的技术措施

3、

防氡措施(1)供给足够的新鲜空气供给井下足够的新鲜空气以稀释和带走井下空气中的氡，使井下氡及其子体的浓度稳定地降到国家规定的最大允许浓度以下。(2)减少氡的析出减少氡的析出，可从减少岩矿暴露面积和降低氡的析出率两个方面着手。①减少岩矿暴露面积

减少岩矿暴露面积必须与开拓、采准、回采、探矿以及采空区处理等工艺结合起来考虑。

开拓、采准工程，在保证三级矿量的前提下，不宜过早进行，并应充分利用探矿工程，

这类巷道应布置在氡析出量小的岩层中。应选用采准工作量小，矿岩暴露面小的采矿方法。

回采后的采空区需即时密闭。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

四、

防辐射的技术措施

3、

防氡措施②降低氡的析出率

氡的析出率不仅与含铀品位有关，

还与岩矿节理和裂隙发育程度有关。

当进风道氡析出率高时，覆盖岩矿暴露表面是一种好措施。在地压大的地方，可采用混凝土砌碹支护；在地压不大的地方，可以采用添加水玻璃的喷射混凝土支护，

或喷涂沥青、

硫酸木质素、聚氨脂泡沫等。我国某研究单位试用喷涂偏氯乙烯共聚乳液取得降低氡析出率70%的效果。而且操作简便，成膜性好无毒，无刺激性气味，粘合牢固，价格便宜，适用于氡析出率高的巷道。

在含铀金属矿山，氡析出率不高的情况下，结合坑道支护，采用喷射混凝土支护，

是较好的办法。在矿山生产作业面采取喷雾洒水，使岩矿表面形成水膜，对降低氡析出率也有一定的效果。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

四、

防辐射的技术措施

3、

防氡措施(3)局部净化①采用过滤器清除氡子体。用过滤器清除氡子体的方法在国内外广泛进行了研究。

过滤器所用的滤料类型很多，有纤维滤料、蜂石、活性炭等。②采用快速混合通风，降低氡子体浓度。氡子体具有较好的粘附性，可利用小型风机在采场内（或独头巷道内）进行通风，风流在采场内循环流动，在运动过程中，空气中氡子体与巷道壁接触，而被凝着沉降，通风初期可使氡子体下降很快，以后下降较慢。第二章节

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施

四、

防辐射的技术措施

3、

防氡措施(4)个体保护

为了防止氡子体进入人体，

可采取以下个体防护措施：①配戴高效防尘口罩；②清除表面污染；③在井下不吃食物、

不吸烟；④定期对从事井下工作的工人作健康检查。目录01使用柴油设备矿井的通风02

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施03矿井降温04矿井防冻第三章节

矿井降温

深热矿井系指深井及热水矿井而言，其特点是矿内空气温度高、湿度大。深热矿井高温空气的热源：①主要来自地热及热水。②空气绝热压缩，机电设备、人员、照明，压气管道等散热及采掘过程中物理化学反应放热，均会使井下温度增高。

目前，国内外对深热矿井降温已积累了一些经验，其主要措施为：①通风降温；②湿式及干式冷却降温；③冷冻机制冷降温；④防止散热最大的设备及地区热量扩散。第三章节

矿井降温

一、

通风降温

当井下温度低于36℃时，采用通风降温是最经济有效的方式。通风降温是目前国内外深热矿井降温的主要措施，其优点是经济、有效。机械通风降温的有效深度可达1700~2300m。

通风降温主要从以下两方面考虑：1、

健全通风系统，提高工作面的有效风量2、

适当加大进风量第三章节

矿井降温

一、

通风降温

1、

健全通风系统，

提高工作面的有效风量

对于深热矿井，为保证把一定数量和质量的空气送到需风地区，以完成矿井通风过程，

必须具有良好的通风系统。否则，即使采用空调设施或其他局部冷却措施，

对一整个矿井来说，其降温效果最终将不可能得到改善。

深井的风路长，通风阻力大，进风段空气与热源进行热交换的时间增长，促使进风空气沿途温升高。因而，在开拓、采准系统布置上，要尽量使进风巷道选择在矿岩传热系数小、

热源温度较低及进风风路短的地区。要合理划分通风区域，缩短整个通风路线。

对于多中段作业的深热矿井，各中段要有独立的进回风系统。第三章节

矿井降温

一、

通风降温

1、

健全通风系统，

提高工作面的有效风量

在考虑进回风井的相对位置时，应考虑通风降温的效果。试验表明，从降温效果来看混合式最优，对角式次之，中央式较差。

局部通风方式对通风降温的效果也有不同的影响。抽出式通风时，进风流在沿途受热源预热，工作面气温较高。而压入式通风，当风筒采用隔热措施后，送入工作面的空气温升较低，故宜采用压入式通风。

此外，为降低进风温度，有的矿山利用进风井附近废旧巷道或在进风井筒附近开凿几个至恒温带的小井，并用平巷与井筒相联，形成并联进风可使空气沿巷道（小井）冷却后进入井下。

国外有的矿山为缩短通风路线，采用大直径钻孔直接向工作面供风。第三章节

矿井降温

一、

通风降温

2、

适当加大进风量

井下热源根据其放热量随风量的变化情况，

可分为两种：①热源的放热量基本上不受风量的增减而变化（如机电设备等局部热源）当进风量增大时，单位风量吸收的热量减小，从而使空气温升降低。②热源的放热量随风量的增加而有所增加（如高温岩石、热水及压气管道等）当进风量增大时，单位风量的温升也略有下降。此外，由于风量的增加，可使井巷风速提高，从而改善了矿内空气的冷却效果和气候条件。

值得注意的是，增大风量应有限制。因为风量过大，将导致井巷风速过高和通风费用的增加，并能引起粉尘的再次飞扬。第三章节

矿井降温

二、

湿式及干式冷却降温

利用冷水对矿井热空气进行降温处理，为目前国内外矿山主要措施之一。由于水的热容量比空气大得多，同时低温冷水较易获得，因此广泛应用。

利用冷水冷却热空气，

按其接触形式可分为①湿式冷却

所谓湿式冷却即冷水与空气直接接触产生热湿交换。②干式冷却：

所谓干式冷却即冷水通过冷水循环管道，

利用管道壁的吸热作用与热空气进行热交换。③干湿式混合冷却

即同时进行湿式和干式冷却第三章节

矿井降温

二、

湿式及干式冷却降温

我国目前多采用湿式冷却。在进风井口、进风井筒、进风平巷、压入式通风机硐室内或高热工作面附近巷道中，安设水管进行喷雾。其冷却效果取决于空气与冷水温差、

空气与水接触面积和时间、雾粒的大小和速度等，如图所示。用冷水预冷总进风的装置l、2-喷水管3-阀门4-排水管第三章节

矿井降温

二、

湿式及干式冷却降温

此外，有些矿井在局部高热地段或机电硐室内，为降低气温，并尽量减少巷道潮湿，可采用湿式冷却器。

根据空气流动与喷嘴喷水方向的相互关系，可分为逆喷、顺喷和混合喷三种，如图所示为混合喷湿式冷却器的结构示意图。湿式冷却器第三章节

矿井降温

二、

湿式及干式冷却降温

湿式冷却从效果上看比干式冷却好，而且还具有除尘的作用，但由于水直接与空气接触且冷水不易回收，故增加了空气及巷道的潮湿程度。

为了有效地吸收空气的热量，最好使用深井水，因深井水温可低至8~10℃，比使用矿井下面的循环水效果要好得多。用冷水预冷总进风的装置l、2-喷水管3-阀门4-排水管第三章节

矿井降温

二、

湿式及干式冷却降温

干式冷却一般应用于局部地区。目前井下采用较多的是水冷式表面空气散热器，冷水通过吸热盘管与热空气进行热交换以降低气温。

表面式冷却器有不带喷水和带喷水的两种。所谓带喷水的即是干湿式混合冷却器。在其他条件相同情况下，带喷水比不带喷水的表面式冷却器热交换能力要大，但其装置较复杂。

干、湿式冷却器除多采用天然低温冷水为冷媒外，在空调系统中尚有利用冷冻水、汽盐水作冷媒对矿井高温空气降温。第三章节

矿井降温

三、

冷冻机制冷降温

为了使矿井空气获得更好的降温效果和改善矿内气候条件，近年来我国对冷冻机制冷降温的研制工作发展较快。

1、

冷冻机制冷装置的组成

冷冻机制冷装置由制冷机、空气冷却器和循环水冷却等三大部分组成；其中制冷机又由压缩机、蒸发器、冷凝器构成。第三章节

矿井降温

三、

冷冻机制冷降温

2、

冷冻机制冷装置的工作原理

制冷剂通过压缩机变成高压高温的汽化状态后进入冷凝器，被冷水冷却液化成为液体，

经过膨胀阀，压力显著降低，制冷剂沸点显著降低，部分液体立即气化而使制冷剂的温度更为降低，然后进入蒸发器进行绝热膨胀，此时制冷剂已成为液体和气体的混合物，再通过从冷媒的盘管中吸收热量达到完全汽化，

从而降低了冷媒温度。冷媒通过泵及管道送入设于工作面附近的空气冷却器以冷却工作面高温空气，达到降温目的。第三章节

矿井降温

三、

冷冻机制冷降温

3、

冷冻机制冷装置的分类

矿井冷冻机按其压缩机构的不同可分为：活塞式和透平式。

中小型矿井常用活塞式，容量大于30万~40万大卡（1大卡=4.185kJ）时的

大中型矿井冷冻机，常用透平式。

根据安装情况不同可分为：移动式和固定式。

移动式容量较小，但搬动方便，大多用于掘进工作面或局部高热地区。第三章节

矿井降温

三、

冷冻机制冷降温

4、

制冷剂及冷媒

制冷剂(工质)——冷冻机中用来吸收被冷却物（冷媒）的热量并将热量传给周围介质的物质，通常采用氟-12及氟-22作为冷冻机的制冷剂。

冷媒——是制冷系统中用来传递冷效应的中间物质，常用冷媒为水及盐水等。第三章节

矿井降温

三、

冷冻机制冷降温

5、

布置形式

根据降温的要求，矿井冷冻机一般可分为下列几种布置形式：(1)全部装置设于地面，对矿井总风流进行冷却。(2)制冷机设于地面，冷媒通过绝热管道送至井下空气冷却器。(3)全部装置设于井下需要降温的地区。第三章节

矿井降温

四、

防止散热量大的设备及地区热量扩散

(1)井下机电硐室必须设置独立的通风系统，将高温空气引入回风道，否则要设置局部冷却装置。(2)压缩空气管道要用隔热材料包扎。由于压气温度高达60~120℃，特别对于风机房设在井口附近而压气管道又沿进风井输入井下时，压气管道的隔热问题尤为重要，否则因高温压气热量的扩散使进风空气温度急剧上升。(3)对具有自然发火危险的矿井要及时密闭火区，采取相应的隔热措施。(4)对热水型矿井，必须尽可能防止热水通过各种途径散发热量至空气中为此，可采用超前1~2个中段疏干热水；掘进时遇含水构造裂隙，采用水泥浆加速凝剂或化学注浆法堵水；利用隔热管道或排水沟加盖板将热水引走等措施。(5)为减少巷道的散热，对于局部高温岩层作业地段，国外曾采用硬质氨基甲酸泡沫作巷道隔热材料，取得良好效果。(6)改革回采工艺，强采快掘以提高采掘效率，尽量控制工作面矿岩热量扩散，缩短工人在高温下作业时间。第三章节

矿井降温

五、

个体防护

对个别气候条件恶劣的地点，

由于技术或经济上的原因，

如不能采取其他降温措施时，对矿工进行个体防护也是一种有效的方法。

矿工个体防护的主要措施就是让矿工穿戴轻便的冷却背心或冷却帽，其作用是防止环境热对流和热辐射对人体的侵害；同时使人体自身的产热量传给冷却服或冷却帽中的冷媒。

除了上述措施之外，还有其它一些措施，诸如煤层注水预冷煤体、

在进风巷道放置冰块、利用调热圈巷道进风等都可起到一定的降温作用。

由于矿井的高温原因各不相同，热害程度也轻重不一。因此，在作矿井降温设计时，应对具体问题作具体分析，要因地制宜、有针对性地采取降温措施，才能收到良好效果。目录01使用柴油设备矿井的通风02

含铀金属矿山开采的通风及防氡措施03矿井降温04矿井防冻第四章节

矿井防冻

我国北方广大地区冬季气温较低，在进风井巷中，当井壁有水或潮湿时，就会产生冰冻现象，给运输、提升机械设备正常运转带来困难，对安全生产造成威胁，

恶化井下气候条件，影响工人身体健康。因此，必须对冷空气进行预热，保证进风温度不低于2℃，以保证矿井安全生产。

在下述情况中应对冷空气进行预热：(1)井筒壁水大时；(2)根据当地或类似地区的矿山生产实践证明不采取空气预热会影响生产时；(3)当地地表气温（

按采暖计算温度）等于或低于-6℃的竖并、-8℃的斜井、-10℃的平硐。

空气预热可采取以下两种方法：

锅炉蒸气预热和地温预热第四章节

矿井防冻

一、

锅炉蒸气预热

锅炉蒸气预热是使冷空气经加热器将空气温度提高到70~80℃后，由专用联络道送入进风井巷与冷空气混合，使混合后的空气温度不低于2℃。

锅炉蒸气预热使用较为广泛，但必须有锅炉等加热装置，耗煤量大，成本高。锅炉蒸