05第14章 矿井通风.ppt

1、2020/7/30，1，煤炭开采概论精品课程，河南科技大学，第14章矿井通风，2020/7/30，2，本章主要内容，第14章矿井通风第1节矿井通风任务和矿井通风第2节矿井通风压力和通风阻力第3节矿井通风动力第4节矿井通风系统第5节总风量计算第6节采区通风系统第7节掘进通风方法第8节矿井通风结构，2020年7月30日，3， 第一节矿井通风任务和矿井空气第一，矿井通风的基本任务煤矿生产是井下作业，自然条件复杂。 只有几口井和几条车道与地面相连。因此，矿井通风是保证矿井安全最重要的技术手段之一。在矿山建设和生产过程中，地面空气必须不断输送到各种井下用风场所。它的主要任务是：1)为人们呼吸提供足够的新

2、鲜空气；2)稀释和消除井下有毒有害气体和矿井粉尘；3)创造良好的矿井工作环境，保证井下有适宜的气候条件(以及适宜的温度、湿度和风速)，以方便工人劳动和机器操作。2020/7/30，4，第1节矿井通风和矿井空气，2。矿井空气1。矿井空气的主要成分，地面空气，进入矿井后称为矿井空气。一般来说，地面空气的成分是固定的，主要由三种气体组成，即氧气、氮气和二氧化碳，它们分别是：氧气20.96%；氮79%；二氧化碳0.04%。煤矿安全规程规定采煤工作面进风中的氧气浓度不得低于20%；采煤工作面进风中二氧化碳浓度不得超过0.5%，总回风中二氧化碳浓度不得超过0.75%。当采煤工作面风流中二氧化碳浓度超过1.

3、5%，或采煤区和采煤工作面回风巷风流中二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止。2020/7/30，5，第1节，矿井通风任务和矿井空气，2。矿井空气中的有害气体，即威胁人体健康和生命安全的切割气体，被称为有害气体。除甲烷外，主要有一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、硫化氢(H2S)、氢气(H2)、氨气(N2)等。这些有毒有害气体对煤矿工人的人身健康和安全危害极大。条例规定，地下空气中一氧化碳的浓度不得超过00024；地下空气中二氧化硫的浓度不得超过00005。2020/7/30，6，第二节矿井通风压力和通风阻力。首先，空气压力表示水平道路，其中空气流(空气)可以从点A流到点B

4、，因为点A的压力大于点B的压力，这导致了两个概念。一个是A点或B点的压力，称为点压力；其次，a点和B点之间存在压差.2020年7月30日，第2节矿井通风压力和通风阻力，1。点压力空气的点压力可以用绝对压力和相对压力来表示。1)绝对压力：某一点的绝对压力是以真空为基准，以“0”为起点测量的，所以绝对压力总是正的，其单位通常以帕表示。一般来说，大气压意味着绝对压力。标准大气压力值为101.325帕。2)相对压力：某一点的相对压力是根据当地大气压力计算的压力。如果高于当地大气压力，则为正压；如果低于当地大气压力，则为负压。因此，相对压力可以分为正值和负值。相对压力的单位通常用帕来表示。2.两点压力差

5、因为甲和乙的压力不相等，所以甲和乙之间存在压力差。因为这种压力差是由矿井通风机或自然因素造成的，所以这种压力差也称为通风压力。它用于克服巷道的通风阻力，使气流按规定的风速流动，其值可通过计算或仪器测量得到。，2020/7/30，8，第2节矿井通风压力和通风阻力，2。矿井巷道通风阻力当空气沿矿井巷道流动时，风流的粘性和惯性以及巷道周围风流的阻塞和扰动所形成的通风阻力是风流能量损失的原因。如上所述，风机或自然因素形成的通风压力是用来克服矿井通风阻力的，所以通风压力和通风阻力是作用力和反作用力的关系，即两者的值相等，作用方向相反，所以通风阻力值就是矿井通风所需的风压值。矿井通风阻力可分为摩擦阻力和局

6、部阻力。2020/7/30，9，第2节矿井通风压力和通风阻力，1。摩擦阻力当空气沿巷道流动时，由流动层之间的摩擦和流体与巷道周围壁之间的摩擦引起的阻力称为摩擦阻力，它与巷道壁的尺寸、形状、支撑类型和粗糙度有关。在矿井通风中，风流的压力能损失常用来表示摩擦阻力，其值按下式计算：h摩擦=LUQ2/S3 (141)，其中h为井巷摩擦阻力，pa；矿井巷道摩擦阻力系数NS2/M4(n/S2/m2)；l矿井长度，m；u矿井周围长度，米；q矿井的风量，m3/s.一般来说，上述公式中的Lu/S3等于r摩擦模式下的r摩擦风阻NS2/m8。然后，公式(1)可以写成：h摩擦=R摩擦Q2 (142)，2020/7/3

7、0，10，第二节矿井通风压力和通风阻力，2。局部阻力空气流经道路的一些局部位置(如突然扩张、突然收缩、急转弯、分叉或收敛等)。)，这导致气流速度和方向的突然变化，并导致由均匀气流产生的混乱涡流。该值可根据以下公式计算：h局=R局Q2 (143)，其中h局巷道的局部阻力为pa；局部风阻发生在R局，Ns2/m8。综上所述，矿井巷道总通风阻力h阻力=h摩擦阻力h局=(R摩擦阻力R局)Q2=R总Q2 (14-4)，其中h阻力为矿井巷道总通风阻力，pa；r矿井巷道总通风风阻，NS2/M4；q矿井的风量，m3/S.2020/7/30/11，第2节矿井通风压力和通风阻力，3。降低通风阻力的措施1)降低矿井巷

8、道摩擦系数。对于使用寿命较长的主井，应尽可能采用巷道周壁表面光滑的支护方式；对于棚子支撑，应尽可能整齐地竖立，必要时顶部应备份。2)确保有足够大的矿段。特别是主进回风巷道的断面扩大对减小风阻有明显的作用。3)尽量缩短通风路线的长度。由于巷道的摩擦阻力与巷道长度成正比，因此应尽可能缩短风路长度。4)避免巷道中空气体积过度集中。道路的摩擦阻力与空气体积的平方成正比。如果巷道中的风量过于集中，摩擦阻力将大大增加。因此，矿井总进风应尽可能早的分开，矿井总回风应晚的会合。5)减少局部阻力。尽量避免巷道突然转弯、巷道断面突然扩大和缩小、车辆随意停放、木材和设备堆积在主要巷道等。2020/7/30，12，第

9、三节矿井通风动力，第一，自然通风使空气获得能量，产生自然风压，使其沿矿井巷道流动，这种自然力主要是由地面温度的变化引起的，这就使得矿井风侧和回风侧的空气温度不同。根据规定，矿井必须采用机械通风，自然通风只能在特定条件下使用。2020/7/30，13，第3节矿井通风动力，2。机械通风机械通风是矿井通风的主要动力。根据其服务范围，可分为三种类型：1)主扇(简称主扇)，主要用于全矿井或一翼(部分)矿井根据其结构，矿井风机可分为离心式风机和轴流式风机。2020/7/30，14，第3节矿井通风动力，1)离心风机，图14-3离心风机1移动轮；2.螺旋壳；3扩散器；4风扇轴；5推力轴承；6个径向轴承；7名领

10、导者；8轴承支架；9齿轮联轴器；10制动；11发动机底座；12个吸气口；13通风室；14台电机；15风硐，2020/7/30，15，第三节矿井通风动力，2)轴流风机，图14-4轴流风机1号集风口；2流线型外壳；3 .领导者；4第一级动轮；5中间整流器；6个二级移动轮；7后部整流器；8扩散器；9通风框架；10台电机；11通风室；12风洞；13流线型导风板，2020/7/30，16，第四节矿井通风系统，矿井主通风机的工作方式矿井主通风机主要有两种工作方式：抽出式通风和压入式通风。1)抽出式2)压入式通风3)抽出压入式混合通风，图14-5矿井主通风机a抽出式通风的工作方法；压入式通风；c提取和压入混

11、合通风，2020/7/30/17，第4节矿井通风系统，和2。矿井通风方式可分为三种基本类型：1)中央式，也可分为中央并联式和中央分体式。2)对角型可分为两种类型：两翼对角型和分区对角型。3)混合型是中央型与对角型或中央并列型与中央决定型相结合的综合形式，是老矿井深部开采中常用的通风方式。2020/7/30，18，第四节矿井通风系统，中央并联式，图14-6中央并联式通风1号进风井；2个出风井；3.总进气道；4总回风巷；5总回风石门，2020/7/30，19，第四节矿井通风系统，中央行列式，图14-7中央行列式通风1进风井；2个出风井；3.总进气道；4总回风巷，2020/7/30，20，矿井通风系

12、统第四节，斜巷式，图14-8斜巷通风1号进风井；2个出风井；3.总进气道；4总回风巷，2020/7/30/21，矿井通风系统的第四段，中心式和斜巷式的优点如下：(1)总回风巷可随着采区的更换而逐步开挖，因此施工周期短，总回风巷维护费用低；(2)回风井数量少，同时运行的风机数量少，易于管理；(3)当入口井口和井底附近发生火灾时，容易逆风。缺点：(1)随着边界矿区的开采，总回风巷不断延伸，通风线路延长，通风阻力不断增大；(2)在矿井生产过程中，由于井下巷道阻力增大，阻力变化范围大，难以保证通风机在高效状态下运行；(3)总进风和总回风流向反平行，容易漏气；(4)在矿井生产的中后期，当多个采区同时生产

13、时，矿井通风系统关联性太强，系统独立性差，防灾抗灾能力差。2020/7/30，22，第四节矿井通风系统，第三，矿井进风口、竖井和井底附近发生火灾。为了减少灾害和出口，有时需要逆风，即改变风向。根据规定，矿井：矿井中的主要通风机必须有防风装置，该装置必须能够在10分钟内改变巷道中的气流方向；风向改变后，供风量应小于正常风量的40%。1离心风机反风2轴流风机反风，2020/7/30，23，第四节矿井通风系统，图14-9离心风机反风示意图1，2反风风门；3反风旁路，图14-10轴流风机反风设备系统图1，2风机；3反风旁路；4个百叶窗；矿井总风量的计算2020/7/30/24，第5节，.矿井配风的原则

14、、方法和依据1)配风的原则和方法：根据实际需要，配风是“由内而外”，即首先确定每个井下用风地点(如采煤工作面、采煤工作面)所需的风量2)空气分布的基础(1)氧含量的调节；(二)气体、一氧化碳等有害气体安全浓度规定；(3)气流速度的调节；(4)空气温度的调节和(5)空气中悬浮粉尘安全浓度的调节。2020/7/30，25，第5节矿井总风量计算，2。生产矿井总风量的计算生产矿井总风量是指各工作地点所需风量和各风道损失风量之和。根据规定，矿井所需风量(q)应按以下要求单独计算，并选择最大值。1)根据最大同时工作人数计算矿井总风量：q矿井前进=4NK矿井通过m3/min，其中：n最大同时工作人数k矿井通

15、过通风系数；一般取1.201.25 2)根据采煤、采掘、硐室等场所所需的实际风量之和计算：Q矿井推进=(Q采煤Q掘进Q平硐Q其他)k矿井溜井m3/min，其中：Q采煤工作面所需的实际风量之和，m3/min；q掘进工作面所需的实际风量之和，m3/min；q平硐硐室实际需要的风量之和，m3/min；q除煤矿开采、挖掘和洞穴位置外，其他矿井通风所需的空气量之和，m3/min。2020/7/30，26，第5节矿井总风量计算，3。新设计矿井风量的计算。附近生产矿井的通风数据可参照生产矿井的风量计算方法进行计算。当指新矿区且无相邻生产矿井时，可参照省内气候、矿井地质和采矿技术条件相似的生产矿井风量计算方法

16、进行计算。2020/7/30/27，第六节采区通风系统，一、采区通风系统是矿井通风系统的核心单元，是采区生产系统的重要组成部分，包括采煤工作面进、回风及进、回风巷道组成的风道连接形式，以及采区风流控制设施。所谓采区通风系统是指空气流入采区，沿采区巷道清理工作面，然后排出采区的整个气流路线。在为矿区做准备时，在挖掘其他巷道之前，必须在矿区形成通风系统。采掘工作面在采掘前必须充分通风。采区进回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。禁止将上山、下山或面板的风巷分成两段，一段为进风巷，另一段为回风巷。矿区一般布置三座山，一座用于运输，一座用于轨道，一座用于特殊回风。瓦斯涌出量小的小煤矿可布置两条上山道路。2020/7/30，28，第6节矿井通风系统，图14-11矿井通风系统1主进风巷；2 .运输上山；3段运输漂移；4工作面；第5节回风平巷；6轨道上山，2020/7/30，29，采区通风系统第6、2节。采煤工作面通风称为采煤工作面通风系统。采煤工作面有许多通风系统，如“U”、“Y”、“W”、“H”型通风系统。1)“u”型通风系统：这种通风系统是最简单、应用最广泛