矿井通风与灾害防治(关万里)2

1、 一、矿井通风任务一、矿井通风任务 二、矿井通风系统二、矿井通风系统 二、矿井通风系统二、矿井通风系统 二、矿井通风系统二、矿井通风系统 三、矿井通风系统的基本要求三、矿井通风系统的基本要求 三、矿井通风系统的基本要求三、矿井通风系统的基本要求 三、矿井通风系统的基本要求三、矿井通风系统的基本要求 四、采区通风机基本要求四、采区通风机基本要求 四、采区通风机基本要求四、采区通风机基本要求 四、采区通风机基本要求四、采区通风机基本要求 四、采区通风机基本要求四、采区通风机基本要求 图图 2-1 压入式通风压入式通风 图图 2-2 抽出式通风抽出式通风 图图 2-3 混合式通风混合式通风 这种瓦斯

2、以完全自由的气 态存在于煤或围岩的较大裂缝 、孔隙或空洞之中(如图1-1中l 所示)。游离瓦斯可以自由运动 或从煤(岩)层的裂隙中散放出 来,因此表现出一定压力。煤体 内游离瓦斯的多少取决于储存 空间的容积、瓦斯压力及围岩 温度等因素。 1 1游离瓦斯；游离瓦斯； 2 2吸着瓦斯；吸着瓦斯； 3 3吸收瓦斯吸收瓦斯 图图1-1 1-1 瓦斯在煤体中的瓦斯在煤体中的 存在状态存在状态 2 2 吸附状态吸附状态( (结合状态结合状态) ) 按其结合形式的不同，又分按其结合形式的不同，又分 为为吸着吸着和和吸收吸收2 2种状态，种状态，吸着状态吸着状态 是瓦斯气体分子在其与煤粒固体是瓦斯气体分子在其

3、与煤粒固体 分子间的引力作用下而被吸着在分子间的引力作用下而被吸着在 煤体孔隙的内表面上所呈现的状煤体孔隙的内表面上所呈现的状 态。其形成一层很薄的吸附层态。其形成一层很薄的吸附层( (如如 图图1-11-1中中2 2所示所示) )；吸收状态吸收状态是瓦斯是瓦斯 分子进入煤体胶粒结构内部与煤分子进入煤体胶粒结构内部与煤 分子结合而呈现的一种状态，其分子结合而呈现的一种状态，其 类似气体溶解于液体的现象类似气体溶解于液体的现象( (如图如图 1-11-1中中3 3所示所示) )。 游离状态与吸附状态的瓦斯并不是固定不变的，游离状态与吸附状态的瓦斯并不是固定不变的， 而是处于不断交换的动平衡状态。

4、当条件发生变化，而是处于不断交换的动平衡状态。当条件发生变化， 这一平衡就会遭到破坏。在压力降低、温度升高或这一平衡就会遭到破坏。在压力降低、温度升高或 煤体结构受到破坏时，部分吸附状态的瓦斯就转化煤体结构受到破坏时，部分吸附状态的瓦斯就转化 为游离状态，这种现象叫为游离状态，这种现象叫解吸解吸；反之，当压力增大；反之，当压力增大 或温度降低时，部分游离的瓦斯也会转化为吸附状或温度降低时，部分游离的瓦斯也会转化为吸附状 态。这种现象叫态。这种现象叫吸附吸附。 注注 意意 瓦斯无毒,为什么人误入高浓度瓦斯的盲巷中会发生死亡事故? 这主要是缺氧的缘故。瓦斯本身虽然无毒，但空气中瓦斯浓度较高时， 象

5、氮气一样，就会相对降低空气中氧气浓度。在压力不变的情况下，当瓦斯 浓度达到43%时，氧的浓度就会被冲淡到12%,人就会感到呼吸困难,当瓦斯浓 度达到57%时，氧气浓度就会降到9%,这时人若误入其中,短时间就会因缺氧窒 息而死。 瓦斯涌出瓦斯涌出 矿井瓦斯涌出是指开采过程中瓦斯从煤体涌入采掘空间矿井瓦斯涌出是指开采过程中瓦斯从煤体涌入采掘空间 的现象。的现象。 瓦斯涌出量瓦斯涌出量 矿井瓦斯涌出量通常用单位时间内或单位质量的煤放出的瓦矿井瓦斯涌出量通常用单位时间内或单位质量的煤放出的瓦 斯数量表示其大小斯数量表示其大小 矿井瓦斯涌出量的表示有以下矿井瓦斯涌出量的表示有以下2 2种。种。 1.1.

6、绝对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量 单位时间内涌进采掘空间的瓦斯数量，叫绝对瓦斯涌出量。单位时间内涌进采掘空间的瓦斯数量，叫绝对瓦斯涌出量。 2.2.相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量 在矿井正常生产条件下在矿井正常生产条件下, ,月平均日产月平均日产1t1t煤所涌出的瓦斯数煤所涌出的瓦斯数 量量, ,叫相对瓦斯涌出量。用叫相对瓦斯涌出量。用m3/tm3/t表示。表示。 瓦斯矿井分级瓦斯矿井分级 矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌 出量和瓦斯涌出形式划分为：出量和瓦斯涌出形式划分为： 1.1.低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于低瓦

7、斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10 10 立立 方米方米/ /吨，且矿井绝对瓦斯涌出量小于或吨，且矿井绝对瓦斯涌出量小于或 等于等于4040立方米立方米/ /分；分； 2.2.高瓦斯矿井：矿井相对涌出量大于高瓦斯矿井：矿井相对涌出量大于10 10 立方米立方米/ /吨或矿吨或矿 井绝对瓦斯涌出量大于井绝对瓦斯涌出量大于4040立方米立方米/ /分；分； 3.3.煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。 每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定 工作，并根据鉴定结果采用不同的方法来管理矿井。工作，并根据

8、鉴定结果采用不同的方法来管理矿井。 瓦斯爆炸瓦斯爆炸 瓦斯爆炸必须具备下列三个条件，缺一就不能发生爆炸。瓦斯爆炸必须具备下列三个条件，缺一就不能发生爆炸。 1、 瓦斯浓度。瓦斯与空气混合，按体积计算，瓦斯浓度在瓦斯浓度。瓦斯与空气混合，按体积计算，瓦斯浓度在5%至至16%时具时具 有爆炸性。有爆炸性。 瓦斯爆炸界限不是固定不变的。如有别的可燃气体或煤尘混入，或温度、瓦斯爆炸界限不是固定不变的。如有别的可燃气体或煤尘混入，或温度、 压力增加后，瓦斯爆炸界限就会扩大，瓦斯浓度不到压力增加后，瓦斯爆炸界限就会扩大，瓦斯浓度不到5%就可能爆炸，超过就可能爆炸，超过 16%还会爆炸；惰性气体混入后，可使

9、瓦斯爆炸的界限缩小，瓦斯浓度达到还会爆炸；惰性气体混入后，可使瓦斯爆炸的界限缩小，瓦斯浓度达到 5%也不爆炸，不到也不爆炸，不到16%即失去爆炸性。如果混入的惰性气体很大，就可能使即失去爆炸性。如果混入的惰性气体很大，就可能使 瓦斯与空气的混合气体失去爆炸性。瓦斯与空气的混合气体失去爆炸性。 2、点燃瓦斯的火源。井下煤炭自燃、明火、电气火花、架线机车火花、吸、点燃瓦斯的火源。井下煤炭自燃、明火、电气火花、架线机车火花、吸 烟以及摩擦、撞击和放炮产生的火花都可以点燃瓦斯。在井下防止各种火源烟以及摩擦、撞击和放炮产生的火花都可以点燃瓦斯。在井下防止各种火源 的出现，对防止瓦斯爆炸是十分重要的。因此

10、，任何人都应该自觉的不把火的出现，对防止瓦斯爆炸是十分重要的。因此，任何人都应该自觉的不把火 种带到井下，不在井下吸烟，不随意打开矿灯。种带到井下，不在井下吸烟，不随意打开矿灯。 3、空气中的氧气含量。在空气与瓦斯混合的气体中，如果氧气含量低于、空气中的氧气含量。在空气与瓦斯混合的气体中，如果氧气含量低于 12%，混合气体就失去爆炸性。在正常生产的矿井中，不可能采用降低空气中，混合气体就失去爆炸性。在正常生产的矿井中，不可能采用降低空气中 的氧气含量的办法来防止瓦斯爆炸。对于已经封闭的火区或正在处理中的火的氧气含量的办法来防止瓦斯爆炸。对于已经封闭的火区或正在处理中的火 区，尤其是对高瓦斯矿井

11、火区，可以采取注入惰性气体、降低氧气含量的方区，尤其是对高瓦斯矿井火区，可以采取注入惰性气体、降低氧气含量的方 法来防止瓦斯爆炸。法来防止瓦斯爆炸。 瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害 瓦斯爆炸的危害是极其严重的，不仅毁坏井巷和设备，瓦斯爆炸的危害是极其严重的，不仅毁坏井巷和设备， 更会危害矿工的生命安全。其危害性表现在以下几个方面：更会危害矿工的生命安全。其危害性表现在以下几个方面： 1.瓦斯爆炸后产生剧毒气体瓦斯爆炸后产生剧毒气体CO。井下发生瓦斯爆炸以后，将会产生大。井下发生瓦斯爆炸以后，将会产生大 量的一氧化碳。空气中的一氧化碳浓度，按体积计算达到量的一氧化碳。空气中的一氧化碳浓度，按体积计

12、算达到0.4%时，人在短时时，人在短时 间内就会中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸造成人员伤亡的主要原因。间内就会中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸造成人员伤亡的主要原因。 2.瓦斯爆炸后产生高温。瓦斯浓度为瓦斯爆炸后产生高温。瓦斯浓度为9.5%时，瓦斯爆炸的瞬间温度可达时，瓦斯爆炸的瞬间温度可达 18502650摄氏度。这样高的温度对井下人员和设备有很大的危害，还可能伴摄氏度。这样高的温度对井下人员和设备有很大的危害，还可能伴 生火灾。生火灾。 3.瓦斯爆炸以后产生的高压气体。瓦斯爆炸以后，巷道中的空气压力约为瓦斯爆炸以后产生的高压气体。瓦斯爆炸以后，巷道中的空气压力约为 爆炸前的爆炸前的7倍左

13、右。高压空气以每秒几百米的冲击波浪向四周扩散，不仅摧毁倍左右。高压空气以每秒几百米的冲击波浪向四周扩散，不仅摧毁 巷道支架和设备，同时也是造成人员伤亡的重要原因之一，还可扬起煤尘，巷道支架和设备，同时也是造成人员伤亡的重要原因之一，还可扬起煤尘， 引发煤尘爆炸。引发煤尘爆炸。 4.瓦斯爆炸后，在爆破地点，由于空气稀薄，问地急剧下降，水蒸气凝结瓦斯爆炸后，在爆破地点，由于空气稀薄，问地急剧下降，水蒸气凝结 成水，在爆源附近会迅速星星横低压区，因而爆炸波又会反向冲击，这对巷成水，在爆源附近会迅速星星横低压区，因而爆炸波又会反向冲击，这对巷 道的破坏更大。当低压区迅速积聚瓦斯，或反向冲击的空气中带来

14、的瓦斯足道的破坏更大。当低压区迅速积聚瓦斯，或反向冲击的空气中带来的瓦斯足 够多，又有充足的氧气和引爆火源时，就可形成二次爆炸。够多，又有充足的氧气和引爆火源时，就可形成二次爆炸。 防止瓦斯爆炸的途径防止瓦斯爆炸的途径 1.防止井下瓦斯积聚，首先应加强矿井通风，按实际需要分配风量并及时防止井下瓦斯积聚，首先应加强矿井通风，按实际需要分配风量并及时 调节风量，利用新鲜空气开稀释并排出瓦斯。为此，应做好以下几方面工作。调节风量，利用新鲜空气开稀释并排出瓦斯。为此，应做好以下几方面工作。 采用机械通风。为保证井下有足够的风量，每个矿井都必须采用机械通风，采用机械通风。为保证井下有足够的风量，每个矿井

15、都必须采用机械通风， 主要通风机一套运转，一套备用。对于瓦斯矿井，应采取抽出式通风。主要通风机一套运转，一套备用。对于瓦斯矿井，应采取抽出式通风。 2.加强掘进巷道通风。掘进巷道要利用总风压通风或加强掘进巷道通风。掘进巷道要利用总风压通风或 采用局部通风机通风。采用局部通风机通风。 局部通风机要设置在风口的新鲜风流处，禁止产生循环风。风筒要悬挂在巷局部通风机要设置在风口的新鲜风流处，禁止产生循环风。风筒要悬挂在巷 道一帮，保持完好。风筒口离工作面最大不超过道一帮，保持完好。风筒口离工作面最大不超过5米。临时停工的地点不准停米。临时停工的地点不准停 风。风。 3.实行分区通风。分区通风就是采掘工

16、作面的污浊风流直接流入采区回风实行分区通风。分区通风就是采掘工作面的污浊风流直接流入采区回风 道或总回风道，而不串入别的采掘工作面的通风方式。实行分区通风，不仅道或总回风道，而不串入别的采掘工作面的通风方式。实行分区通风，不仅 可以保证过采掘面都有新鲜风流，而且在发生瓦斯爆炸或燃烧事故时，可以可以保证过采掘面都有新鲜风流，而且在发生瓦斯爆炸或燃烧事故时，可以 缩小灾害范围，减少灾害损失。缩小灾害范围，减少灾害损失。 4.及时建筑通风构建物。为保证矿井正常通风，应在井下适当位置设置控及时建筑通风构建物。为保证矿井正常通风，应在井下适当位置设置控 制风流的设施。如风门、风桥、挡风墙、调节风窗等。对这些设施要及时