矿井通风课件.ppt

矿井通风 一 井下空气和风流二 通风系统三 通风阻力四 通风动力五 风流的测量讲课 王建庄 第一章井下空气和风流 一 井下空气成分和安全标准二 井下气候条件三 井下空气的主要物理性质四 风流的流动状态和类型 矿井通风的任务 首先满足井下工作人员呼吸所必须的新鲜风量有效的稀释和排除矿井生产过程中产生的瓦斯和各种有毒有害气体达到允许的浓度给井下工作人员创造一个良好的工作环境所以要保证井下风流的质量 成分 温度和速度 和数量符合国家安全卫生标准 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 第一节井下空气成分和安全标准 一 井下空气主要成分和性质1 氧气氧气是无色 无味 无臭的相对密度为1 11 微溶于水 是一种非常活泼的物质 是人 动物呼吸和物质燃烧不可缺少的气体 是空气的主要成分之一 规程 规定 在采掘工作面的进风流中 氧气浓度不得低于20 2 氮气二 井下空气中的有害气体和安全标准1 二氧化碳2 瓦斯三 井下空气主要成分对风量的要求1 煤矿瓦斯等级的划分2 划分等级对风量的要求 瓦斯 二氧化碳和氢气的允许浓度按本规程的有关规定执行 矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算 第二节井下气候条件 一 井下空气的温度 下页 二 井下空气的湿度三 井下风速 下页 四 井下气候条件的改善1 空气的预热2 降温通风降温杜绝热源及减弱其散热强度用冷水或冰块降低工作面温度制冷降温 关于空气温度的规定 第102条进风井口以下的空气温度 干球温度 下同 必须在2 以上 生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26 机电设备硐室的空气温度不得超过30 当空气温度超过时 必须缩短超温地点工作人员的工作时间 并给予高温保健待遇 采掘工作面的空气温度超过30 机电设备硐室的空气温度超过34 时 必须停止作业 新建 改扩建矿井设计时 必须进行矿井风温预测计算 超温地点必须有制冷降温设计 配齐降温设施 第101条井巷中的风流速度应符合表2要求 关于风流速度的规定 第三节井下空气的主要物理性质 1 密度和比容单位体积空气具有的质量称为空气的密度 实质上是空气的轻与重的一种物理量2 空气的压力是空气对容器壁面产生的压强1标准大气压 100千帕 1公斤 平方厘米3 比热空气吸收热量的能力的物理量4 粘性空气抗剪切力的性质称为空气的粘性 第四节风流的流动状态和类型 一 风流的流动状态1 层流2 紊流二 井下风流的类型1 带有固定边界的风流2 自由风流 为什么要规定各种井巷中的最低和最高风速 防止瓦斯的局部积聚和边界层瓦斯积存对采区巷道和采掘工作面的最低风速的规定 主要是考虑了使巷道中的风流完全呈紊流状态流动 这样流入井巷中的新鲜风流就能较有效地稀释矿层和生产过程中逸出的有害气体 并随风流流向回风流 风流的流动状态 对于有瓦斯涌出的架线电机车大巷 本条文也规定了最低风速为1 0m s的要求 这主要是考虑了由于风速低在大巷的顶部容易积聚瓦斯 形成瓦斯层 又称瓦斯云 当架线电机车通过时常会发生瓦斯燃烧与爆炸事故 第二章通风系统 一 矿井通风系统二 采区通风三 掘进通风四 风量的计算和调节五 漏风极其防治六 反风技术 第一节矿井通风系统 一 通风方法是指矿井主要通风机对矿井的工作方式分抽出式 压入式 混合式三种煤矿矿井中一般多采用抽出式通风二 通风方式是指矿井的进风井筒和回风井筒的相对位置分中央式 对角式和混合式三种 如洛阳市龙门煤矿 永华一矿 宜阳顺达 新安渠里煤矿均为中央式 宝雨山煤矿 奋进红旗分矿均为对角式 三 通风网络分串联 并联和角联三种四 通风构筑物有风门 风墙和风桥 中央式通风系统 对角通风式系统 矿井主扇的工作方法 第二节采区通风 一 对矿井 采区 通风系统的要求在确定采区通风系统时 必须遵守安全 经济 技术合理等原则 故应满足下列基本要求 采掘工作面 峒室应采用分区通风 要按照瓦斯 气候条件等的实际需要配风 并符合卫生要求 第113条 第114条 保证风流流动的稳定性 在采区通风系统中 应消除对角风路或使其数量尽可能减少 第115条 第二节采区通风 二 回采工作面上行风和下行风的分析回采工作面上行风和下行风各有利弊 但上行风有风流和瓦斯自然流向相同 有利防治瓦斯 被广泛使用 规程 115条规定有煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出危险的回采工作面不得采用下行通风 三 回采工作面进风巷和回风巷的布置形式分为U Z H Y 双Z W等形式用的较多的为U形后退式 第三节掘进通风 一 掘进通风方法二 掘进通风的管理和安全措施 定义 掘进巷道的通风称为掘进通风或局部通风 掘进通风方法矿井总风压通风局扇通风水利或压气引射器通风局扇通风是掘进巷道的主要通风方法 矿井总风压通风 局扇通风通风方法 局扇通风 压入式通风 抽出式通风混合式通风三种方式 压入式局部通风示意图 抽出式局部通风示意图 第四节风量的计算和调节 一 风量的计算二 风量的调节 矿井需要的风量 第103条矿井需要的风量应按下列要求分别计算 并选取其中的最大值 一 按井下同时工作的最多人数计算 每人每分钟供给风量不得少于4m3 二 按采煤 掘进 硐室及其他地点实际需要风量的总和进行计算 各地点的实际需要风量 必须使该地点的风流中的瓦斯 二氧化碳 氢气和其他有害气体的浓度 风速以及温度 每人供风量符合本规程的有关规定 按实际需要计算风量时 应避免备用风量过大或过小 煤矿企业应根据具体条件制定风量计算方法 至少每5年修订1次 每人每分钟供给风量不得少于4m3 采掘工作面强度大的工人 每人的耗氧量可按3L min计算 吸入新鲜空气的氧气浓度为20 9 假设吸入的氧气全部变成二氧化碳 呼吸系数 1 则维持呼吸需要空气 如果要保持工作地点的氧气浓度为20 当废气量为14 35L min时 对该地区每人每分钟所需供给的风量为 因为人的呼吸只占该地区全部物质的总耗氧量的一小部分 设人耗氧量占该地区全部物质的总耗氧量的8 3 则为了满足该地区全部物质耗氧量的要求 还必须计算满足此要求的以人数为计算单位的风量D 即为需要供给的每人风量 以上近似计算表明 以人数为计算单位的风量 是和人耗氧量占该地区全部物质的总耗氧量的百分数有关 但不是所有工作地点都是8 3 机械化程度高 产量越大 人越少 这个百分数就越少 D值就越大 反之 D值就越小 确定各个用风地点的风量原则 1 满足每人每分钟4m3的要求2 按沼气和二氧化碳涌出量计算 回风流的沼气浓度不得超过1 3 按工作面气温与风速的关系计算 保证有良好的气候条件4 按炸药量计算5 按局部扇风机吸风量计算6 按规定的最低和最高风速进行验算用以上方法对采区内每个独立通风的回采工作面 备用工作面 掘进工作面选择最大值作为该用风地点所需要的风量 风量按需调节 目的井下各用风地点的风量必须保证质量 按需供应 不能任其自流 否则安全生产就没有保证 为此 就需要采取控制或调节风量的措施 风量的按需调节也是通风管理工作的重要一环 调节种类局部风量调节和矿井风量调节 局部风量调节采区内 采区之间和各水平之间的风量调节矿井风量调节对全矿井的总风量进行调节局部风量调节的方法增加风阻调节法降低风阻调节法增加风压调节法 矿井风量调节实例 某矿为技术改造矿井 分为生产区和技术改造区 生产井和技术改造井进风 共用一斜井回风 总回风量2300立方 生产井只有一个采煤工作面 技术改造区一个采煤工作面二个掘进工作面 生产井进风量1300立方 技术改造区进风量1000立方 二个区域用风量倒挂 存在很多安全隐患 该矿利用在生产井回风巷建立调节风窗和缩小生产井进风断面的增加风阻的风量调节方法进行调节 使二个区域用风量趋于合理 第一百二十五条矿井通风系统中 如果某一分区风路的风阻过大 主要通风机不能供给其足够风量时 可在井下安设辅助通风机 但必须供给辅助通风机房新鲜风流 在辅助通风机停止运转期间 必须打开绕道风门 严禁在煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出矿井中安设辅助通风机 第五节漏风及防治 一 漏风及危害未经用风地点而直接进入回风系统或排除地面的风量称为漏风量 危害一是使主扇超负荷运转 二是使有效风量降低 三是引起自燃发火 四是某些角联风路出现风流反向 五是可把有害气体带入井下1 局部漏风2 连续分布漏风二 漏风的防治1 矿井的开拓方式 通风方法和开采方法对漏风有较大影响2 减少通风构筑物的漏风3 减少井筒漏风4 减少矿井连续分布漏风 第六节反风技术 反风技术是当矿井进风侧发生灾变 火灾 瓦斯煤尘爆炸 时 利用反风设施改变灾变所产生的高温有害气体流动方向 限制影响区域 安全撤出遇险人员的安全技术措施 一 全矿井反风1 离心式主扇利用调整反风道反风2 轴流式主扇利用调整主扇转向反转反风二 局部反风在一个采区内进风流中发生灾变 利用通风设施进行反风 煤矿安全规程 122条规定 生产矿井主要通风机必须装有反风设施 并能在10分钟内改变巷道中的风流方向 当风流方向改变后 主要通风机的供风量不应小于正常供风量的40 每季度应至少检查1次反风设施 每年应进行1次反风演习 矿井通风系统有较大变化时 应进行1次反风演习 第三章通风阻力 一 磨擦阻力和局部阻力二 降低矿井通风阻力的措施主要内容1 矿井通风阻力的定义2 矿井摩擦阻力的定义3 矿井摩擦阻力的计算4 降低矿井摩擦阻力的方法5 矿井局部阻力的定义6 降低矿井局部阻力的方法 矿井通风阻力 风流流动时 必须具有一定的能量 通风压力 用以克服井巷及空气分子间的摩擦对风流所产生的阻力和风流本身剧烈的冲击产生的能量损失 一般通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类 通风阻力h 摩擦阻力hf 局部阻力hL 摩擦阻力 摩擦阻力是井巷周壁与风流互相摩擦以及空气分子间的扰动和摩擦产生的阻力 由此阻力引起的风压损失既称为摩擦阻力损失 通常摩擦阻力要占总阻力的80 90 它是矿井通风设计 选择扇风机主要参数 也是生产中分析和改善通风系统工作的主要对象 摩擦阻力的计算 式中 井巷的摩擦阻力系数 与巷道形状 支护形式等因素有关 L 巷道长度 U 巷道断面的周长 Q 通过该段巷道的风量 Rf 摩擦风阻 井巷通风阻力是引起风压损失的主要根源 降低井巷通风阻力 特别是降低摩擦阻力 就能用较少的风压消耗而通过较多的风量 往往原来是阻力大 通风困难的矿井降低阻力后即变为阻力小 通风容易的矿井 所以降低井巷通风阻力对改善矿井的通风状况 进行安全生产 节约通风动力费用有着重要的意义 降低摩擦阻力的方法 从上述关系可以看出 降低摩擦阻力的方法就是降低摩擦风阻Rf 降低摩擦风阻的主要措施有 降低摩擦阻力系数扩大巷道断面积S减少周界长度U减少巷道长度L 局部阻力 风流流经井巷的某些局部地点 突然扩大或缩小 转弯 交叉以及堆积物或矿车等 由于速度或方向发生突然的变化 导致风流本身产生剧烈的冲击 形成极为紊乱的涡流 从而损失能量 造成这种冲击与涡流的阻力称为局部阻力 由此产生的风压损失就叫做局部阻力损失 降低局部通风阻力的措施 可以通过降低局部风阻来降低局部通风阻力 在容易发生局部阻力的地点 把连接的边缘作成斜线形或圆弧形 在巷道转弯的内侧或内外两侧成斜线形或圆弧形 将位于风流正面的某些必要构件或设备作成流线形等 尽量避免在主要巷道内任意停放矿车 堆积木材 器材等 由于局部阻力和通过该处风量的平方成正比 所以应努力作到降低高风量处的局部阻力 特别注意降低总回风道和风峒的局部阻力 为此要及时清扫风峒内的堆积物 把井下风流进入风峒的转弯处作成圆滑的壁面 设置导风板等 第四章通风动力 第一节自然通风第二节机械通风第三节通风机的联合作业 自然通风 定义 利用自然因素产生的通风动力 致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风产生 自然风压是由于矿井通风系统闭合回路中各点风流的密度存在差异而形成的 大小 矿井的自然风压hn一般都比较小 一般不大于200 300pa 是矿井通风的次要动力 影响 对扇风机工作时产生的机械风压有一定的影响 有时需要了解它的数量变化 可根据当地四季气温的变化规律 在某一年每个季节内选择hn最大和最小时进行测定 掌握自然风压的变化规律 规程规定 由于自然风压很小 且不稳定 所以 煤矿安全规程 规定 每一矿井都必须采用机械通风 机械通风 定义 利用扇风机运转产生的通风动力 致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风机械通风与自然风压采用机械通风的矿井 自然风压也是始终存在的 并在各个时期内影响着矿井的通风工作 在通风管理工作中应给予充分重视 特别是高沼气矿井尤应注意 矿井通风机械 一 离心式通风机1 优点 结构简单 维护方便 噪声小 并联工作稳定性能好 2 缺点 皮带传动 风量调节不方便 必须有反风道才能反风 3 适用 风阻变化较小 风量变化较大的矿井 二 轴流式通风机1 优点 结构紧凑 体积小 质量轻 转速高 可直接与电动机相连 风量调节较为方便 反风容易实现 2 缺点 噪声大 构造复杂 检修困难 并联工作稳定性能差 3 适用 风阻变化较大 风量变化较小的矿井 三 工作参数 风量 全风压 功率 转数等 通风机的联合作业 一 串联作业通风机的串联是指前一台通风机入口和后一台通风机出口相连的形式 通风机的串联用于矿井通风阻力过大的通风系统二 并联作业用于风量过大的通风系统要求最好采用同型号的通风机联合作业 第五章风流的测量 煤矿安全规程 105条 矿井必须建立测风制度 每10天进行1次全面测风 对采掘工作面和其他用风地点 应根据实际需要随时测风 每次测风结果