矿井通风与安全课件

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时文玉

电话：4516514（办）4513060（宅）新疆煤炭工业安全技术培训中心2003年7月目录第一章井下空气

第二章通风系统

第三章矿用通风机第四章掘进通风

第五章矿井通风网络分析

第六章矿井需风量与风量调节

第七章矿井空调

第八章通风测量

第九章通风质量标准化标准绪论矿井通风的目的：1、供给井下充足的新鲜空气；2、排除、冲淡井下有害有毒气体；3、调解矿井气候条件，创造良好的工作环境；4、提高矿井的抗灾能力。新风（进风）：风流流入井下后，没有经过工作面前，成分没有发生变化。污风或乏风（回风）：风流经过工作面后，其成分发生了变化。绪论通风技术和管理上的存在的漏洞是事故发生的一个主要原因1949年至1995年我国发生的3人以上瓦斯（煤尘）爆炸事故共361起，从分析事故的直接原因中可见，因矿井通风问题引起瓦斯积聚的有288起，占事故总数的80％。其中通风系统存在问题的53起，局部通风机停风的56起，风量不足的56起，巷道局部无风的26起，盲巷积存瓦斯的24起，采空区积存瓦斯的39起，放炮后积存瓦斯的27起，循环风7起。第一章井下空气第一节井下空气的成分空气＝干空气＋水蒸气＝湿空气表1－1干空气的标准成分（p1)成分气体分子量体积百分比质量百分比氮气（N2）28.01378.08475.53氧气（O2）31.998820.947623.14氩（Ar）39.9340.9340.05二氧化碳44.009950.03141.27其它气体

0.0030.01第一章井下空气第一节井下空气的成分井下空气的主要成分：氧气和氮气及少量二氧化碳。氧气：相对密度为1.11，人静止状态下耗氧量0.25l/min，工作时耗氧量1－3l/min；当浓度小于17％时，呼吸困难、心跳加快；当浓度小于15％时，无力进行劳动；当浓度小于12％时，有生命危险；当浓度小于3％时,立即死亡。《规程》规定工作面进风流中>=20％氮气：相对密度为0.97，微溶于水，不助燃，无毒。地层中涌出。当氮气浓度升高时，意味着氧气浓度的减少，可引起缺氧窒息。二氧化碳（略）后叙。第一章井下空气第一节井下空气的成分稀释矿内有害气体的措施：应向矿内连续供给新鲜风流，使之达到安全浓度。CH4和CO2是矿内有害气体的主要成分，稀释它们所需的风量最大，所以它们是确定矿井风量和工作面风量的主要依据。抽放瓦斯、煤体注入石灰水以减少H2S和SO2、防止煤炭自燃、采取综合防尘措施等。爆破后空气中的CO、CO2、NO2等气体浓度往往超过安全浓度，除了采取水炮泥、喷雾洒水等措施外，必须等炮烟吹散后方可进入掘进工作面。当发生爆炸、火灾、煤与瓦斯突出等事故时，空气中有害气体的浓度通常是致命的，应佩带自救器。

第一章井下空气第二节

空气的物理性质与状态参数2．比热在常温常压下，干空气的定压比热为1.01kJ/kg·K，水蒸汽的定压比热为1.85kJ/kg·K。3．粘度动力粘性系数μ，单位：Pa·s运动粘性系数υ，单位：m2/s在0℃下，μ

=1.6858×10-5Pa·sυ=1.30×10-5㎡/s在20℃下，μ

=1.7946×10-5Pa·s,υ=1.49×10-5㎡/s第一章井下空气二、空气的状态参数4．干球温度T＝t+273.15

t＝5(t’-32)/9T—热力学温度（绝对温度）；t’—华氏温度。5．含湿量d，单位g/kg(d.a)6．湿空气的焓1kg干空气的焓和0.001d水蒸汽的焓的总和：第一章井下空气7、绝对湿度与相对湿度（1）、绝对湿度：单位体积空气中所含水蒸气质量。符号：ρν；单位：kg/m³。（2）、相对湿度：空气的水蒸气的分压力Pv与相同温度下水蒸气的饱和压力Ps的比。即φ=（Pv

/Ps）100%；相对湿度的测量见第八章第一章井下空气第三节井下气候条件一、热应力指标人体在静止状态下产热量大约70～100W，在水平巷道中行走能量消耗约290W。人体主要散热方式：对流换热、辐射、汗液蒸发决定人体表面散热速度的因素主要有：空气温度、湿度、风速、平均辐射温度。井下气候标准：教材P11--12（规程102条）。常用的热应力指标干球温度:空气一般温度(Td).湿球温度:温度计包湿的温度(Tw).有效温度(tb)、导引温度(tr)同感温度:综合指标.(见下图）卡他度:衡量人体散热指标.K=F/t其中k-卡它度值（毫卡/秒.平方厘米；F-卡它计常数（毫卡/平方厘米）；舒适k值：轻劳动：6；中等：8;繁重:10;SYT:a中央并列式b中央分列式c两翼对角式d分区式e区域式f中央并列与对角混合式g中央分列与对角混合式第二章通风系统第一节矿井通风系统三、选择矿井通风系统的安全原则1．要有完整的独立通风系统。每一通风系统至少有一个进风井和一个回风井。2．进风井口必须布置在粉尘、有害气体和高温气体不能侵入的地方3．通常以罐笼提升井兼做进风井，回风井则常是专用风井，装有带式输送机的井筒和箕斗提升井不应兼做风井。4．通风系统简单，风流稳定，易于管理。5．发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出。6．所有矿井都要采用机械通风，矿井主要通风机必须安在地面。矿井不得采用局部通风机群作为主要通风机用。第二章通风系统第一节矿井通风系统三、选择矿井通风系统的安全原则7．多风机并联运转时，其公用段阻力应小于任一风机风压的20％。8．开拓新水平的回风流应能直接进入总回风道。每一个生产水平和采区，都必须布置单独的回风道，实行分区通风。井下爆破材料库、井下充电室、机电硐室必须有单独的新鲜风流通过，回风风流应引入回风巷。9．满足防治瓦斯、火、尘和水对矿井通风系统的要求。10．尽量减少通风构筑物设施和对角巷道的布置，以免引起大量漏风和防止风流发生反向。第二章通风系统第一节矿井通风系统（二）通风网络图（绘制步骤P21-22）

a通风系统图b通风网络图图2－3盘式斜井的通风系统图和通风网络示意图[13]1，2，…，7——分支编号；①，②，…，⑤——节点编号第二章通风系统第二节采区通风系统一、采区通风系统的基本要求1．每一个生产水平和采区，都须布置单独的回风道，实行分区通风。2．回采和掘进工作面都应独立通风，有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。3．有突出危险的煤层，回采工作面严禁采用下行通风。4．掘进和回采工作面的进回风，都不得经过采空区或冒落区。5．采空区须及时封闭。第二章通风系统第二节采区通风系统一、采区通风系统的基本要求7．倾斜运输巷道中，不应设置风门。8．掘进巷道与其它巷道贯通前，通风部门必须预先做好调整通风系统的准备工作，贯通后须立即调整系统，防止瓦斯积聚，待风流稳定后，才可恢复工作。9．为了便于在火灾时控制风流、扑灭火灾和防止烟气中毒事故，采区内应选择适宜地点预设反风门或防火门。第二章通风系统第二节采区通风系统三、关于采掘工作面串联通风采、掘工作面都应独立通风；同一采区、同一煤层上下相连的两个回采面、其总长度不超过400m，回采面和与其连接的掘进面，掘进面和与其相邻的掘进面，在独立通风有困难时，在制定措施后，可以串联通风，但串联次数不得超过一次。在进人上述串联工作面的风流中，必须装有瓦斯自动检测报警断电装置，瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5％．其它有害气体应符合《规程》规定。在有瓦斯(二氧化碳)喷出或有煤与瓦斯(二氧化碳)突出的煤层中，严禁任何两个工作面串联通风。第二章通风系统第二节采区通风系统四、长壁工作面通风系统的类型和特点（一）长壁采煤工作面进、回风巷的布置形式第二章通风系统第二节采区通风系统四、长壁工作面通风系统的类型和特点（二）采用上行风或下行风下行风与顺向通风联邦德国1980年5月用下行风的采面占45％，前苏联、美国、英国等国家都有不同程度的应用。我国平顶山、徐州、中梁山、芙蓉、涟邵、邢台、阜新、淮南、淄博等等局矿也先后采用下行风。用下行风顺向通风，与上行风相比，有以下几个特点：1．降尘方面2．降温方面3．瓦斯涌出方面4．防灭火方面第二章通风系统五、采区的通风构筑物为了保证井下风流沿设计的路线流动、各个用风地点得到所需风量，不得不在通风系统中设置一些通风构筑物，以控制风流的方向和数量。采区内的主要通风构筑物有：风桥、挡风墙、风门和调节风窗。通风构筑物的数量、位置和质量对通风系统的安全性、可靠性、抗灾能力和经济效益起着十分重要的作用。第二章通风系统第二节采区通风系统六、局部反风矿井反风的目的：当井下一旦发生火灾时，能够按需要有效地控制风流方向，确保安全撤离和抢救人员，防止火灾区扩大，并为灭火和处理火灾事故提供条件。矿井反风方式有全矿性反风、区域性反风和局部反风三种。当采区内发生火灾时，主要通风机保持正常运行，通过调整采区内预设风门开关状态，实现采区内部部分巷道风流的反向，把火灾烟流直接引向回风道的反风方式，称为局部反风。如果火灾发生在某一采区或工作面的进风侧，应当采用局部反风措施，防止火灾烟流进入人员汇集工作地点，减少灾害损失。131112Fpr图2－10局部反风示意图[6]1——采区回风斜巷2——＋170m运输大巷3——绞车硐室4——采区进风巷5——采区轨道下山6——采区专用反风巷7——采区胶带输送机下山8——采煤工作面回风巷9——采区变电所10——采煤工作面进风巷11——掘进工作面12——水泵房13——采煤工作面第三章矿用通风机矿用通风机按其用途可分为：主要通风机辅助通风机局部通风机按其结构和工作原理分为：离心式通风机轴流式通风机第一节通风机的构造和原理一、离心式通风机1——进风口；2——工作轮；3——螺形机壳；4——前导器图3－11——进风口；2——工作轮；3——螺形机壳；4——前导器[7]第一节通风机的构造和原理图3－2叶片出口构造角[11]1——轮毂2——转向3——叶片123第一节通风机的构造和原理二、轴流式风机的构造及工作原理图3－3[7]图3－4叶片安装角第一节通风机的构造和原理三、对旋式通风机的工作原理及特点KDZ型对旋轴流式通风机的结构示意图第一节通风机的构造和原理对旋式风机有以下特点[18,19]：(1)对旋式系列风机是无静叶轴流式风机，第二级风叶轮兼备着普通轴流式风机中静叶栅的功能，在获得整直圆周方向速度分量的同时，并加给气流的能量，使风机内耗减少了，阻力损失降低了，从而达到普通轴流式通风机不能达到的高效率、高风压、大风量，最大效率可达85%以上。(2)对旋式风机的性能好，高效区宽，驼峰区风压平稳，风流稳定，在风机工作区间内对旋式风机随风量的增大输入功率变化较小；气流喘振与冲击现象微弱，噪声较低，在风机的工作区间内其噪声小于85ｄＢ(Ａ)。由于该机壳内衬有消音材料，还免去了前、后消音器，使其安装检修也方便了许多。(3)对旋式局部通风机可实现三种运转方式，十分适用于开拓巷道和长距离煤巷送风，最长可达约1500m。第一节通风机的构造和原理四、主要通风机的使用要求1．主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5％，有提升设备时不得超过15％。2．必须保证主要通风机连续运转。3．必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中1套作备用：在建井期间可装置1套通风机和1部备用电动机。备用通风机和备用电动机，必须能在10min内开动。严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。4．主要通风机至少每月由矿井机电部门检查1次。改变通风机转数或叶片角度时，必须报技术负责人批准。5．在新安装的主要通风机投入使用前，必须进行通风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。第二节主要通风机的附属装置一、风硐（作用、要求P45）二、扩散器(扩散塔)三、防爆门(防爆井盖)四、反风装置第二节主要通风机的附属装置四、反风装置主要的反风方法有：

1．设专用反风道反风。

2．轴流式风机反转反风。

3．利用备用风机的风道反风(无反风道反风)。

4．调整动叶安装角进行反风。图3－5轴流式风机反风道反风[6]图3－7轴流式风机无反风道反风[7]第二节主要通风机的附属装置对反风装置的要求：1、生产矿井主要通风机必须装有反风设施；2、结构简单，坚固可靠，漏风少；3、定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；4、所有操作开关应集中安设，动作灵活可靠，能在10min内改变巷道中风流方向；5、风流方向改变后，主要通风机的供给风量，不应小于正常风量的40％。6、每季度至少检查1次反风设施，每年进行1次反风演习；当矿井通风系统有较大变化时，也应进行1次反风演习。

第三节通风机的实际特性曲线第四节自然风压及其利用自然通风引起风流反向图E思考题1、井下空气与地面空气有哪些区别？2、井下有哪些有害有毒气体？《规程》规定安全浓度各是多少？3、矿井通风方式有哪几种？4、通风系统图的内容有哪些要求？5、什么叫串联通风？危害有哪些？《规程》有什么规定？6、主扇有哪些附属装置？哪些附加装置？通风构筑物有哪些？7、反风方法有哪几种？全矿性反风条件是什么？思考题8、主扇的安装、使用有那些要求？9、主扇的工作方法有哪几种？一般使用哪一种？10、《规程》对井下工作场所的温度是如何规定的？第四章掘进通风4-1生产矿井掘进通风一、掘进通风方法（一）利用矿井总风压通风1．

用纵向风墙或风幛导风2．

利用风筒导风3．

利用平行巷道通风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承阻力，其缺点是漏风大、有效风量率低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进。4-1生产矿井掘进通风利用矿井总风压通风4－14－2[5][5]4-1生产矿井掘进通风一、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：1．

引射器2．

局部通风机局扇的工作方式：1、压入式2、抽出式3、混合式

4-1

生产矿井掘进通风二、掘进通风的安全要求1．掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通风机通风，不得采用扩散通风。一台局部通风机不得同时向两个掘进工作面供风。2．局部通风机必须由指定人员负责管理；压入式局部通风机及起动装置必须安装在进风巷道中，距回风口不得小于10米，局部通风机吸入风量必须小于局部通风机安装地点的供风量。进风流中的瓦斯浓度不得超过0．5％。3．抽出式局部通风机，必须采用经国家检定单位对防爆和防摩擦火花检验合格的抽出式局部通风机；4-1生产矿井掘进通风二、掘进通风的安全要求4．除尘风机、抽出式局部通风机和位于掘进工作面附近100m范围内的压入式局部通风机，其噪声不应超过85dB(A)，并应安设配套的消声器。5．瓦斯喷出区域或煤与瓦斯（二氧化碳）突出煤层，掘进通风方式不得采用混合式。煤巷、半煤岩巷的掘进通风方式，都应采用压入式。采用混合式通风，必须制订安全措施。6．在瓦斯喷出区域，高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，所有掘进工作面的局部通风机，都应装设“三专、两闭锁”设施。4-1生产矿井掘进通风三、独头巷道停风和恢复通风、送电的安全措施1．独头巷道的局部通风机必须保持经常运转，临时停工时，也不得停风。如果因临时停电或其它原因，局部通风机停止运转，风电闭锁装置立即切断局部通风机供风巷道的一切电气设备的电源，人员撤至全风压通风的进风流中，独头巷道口设置栅栏，并接明显警标牌，严禁人员入内。2．停风的独头巷道，每班在栅栏处至少检查一次瓦斯。如发现栅栏内侧1m处瓦斯浓度超过3%，应采用木板密闭予以封闭。3．独头巷道停风后，其内的瓦斯浓度超过1％或二氧化碳浓度通过1.5％时，必须采取专门的排瓦斯措施。4．独头巷道恢复正常通风后，必须由电工对独头巷道中的电气设备进行检查，证实完好时，方可人工恢复局部通风机供风的巷道中的一切电气设备的电源。4-1生产矿井掘进通风排放瓦斯的基本要求：(1)排除独头巷道积聚的瓦斯，须先检查瓦斯浓度；送入有限的风量，逐步排放积聚的瓦斯。(2)排放瓦斯时，应有瓦斯检查人员在独头巷道回风流与全风压风流混合处，经常检查瓦斯浓度；(3)排放瓦斯时，严禁局部通风机发生循环风；(4)排放瓦斯时，独头巷道的回风系统内，必须切断电源，撤出人员；还应有矿山救护队在现场值班；(5)排放瓦斯后，经检查证实，整个独头巷道内风流中的瓦斯浓度不超过1％，氧气浓度不低于20％和二氧化碳浓度不超过1.5％，且稳定30min后，瓦斯浓度没有变化，才可恢复局部通风机的正常通风。4-1建井时期的通风系统按阶段性特点分类：1、井第五章矿井通风网络分析第一节井下风流的能量方程压能+位能+动能=风流总能量第二节通风阻力一、风流的流动状态风流的流动状态：层流Re=（v·d）/ν≤2000完全紊流Re≥10000过渡紊流2000＜Re＜10000井下巷道中的风流在最低风速为0.15m/s的限定下，均为紊流状态，并且在多数情况下为完全紊流状态。只有当采空区漏风时，才可能属于层流状态。第二节通风阻力二、完全紊流状态下的摩擦阻力完全紊流状态下，风流的摩擦阻力与风量的平方成正比。

此式称为完全紊流状态下的摩擦阻力定律。巷道的摩擦风阻计算：

第二节通风阻力压力单位及换算关系：1、1㎏f=9·8N㎏f—公斤力；N—牛顿；2、1Pa=1N/m²Pa—帕斯卡；3、1㎜H2O=1㎏f/m²=9·81N/m²；4、1bar=100000Pa；5、1atm=760㎜Hg=101·325kPa（千帕）

atm—标准大气压；㎜Hg—毫米汞柱；第二节通风阻力摩擦阻力计算（1）、例：某矿总回风巷，L=2000m，梯形断面，U型钢支护S=8m²Q=50m³/s,

α=0.0177kg/m³,求该巷道的摩擦风阻、摩擦阻力，设主扇总效率=06，为克服这段巷道阻力，一年耗电多少度？解：1）、梯形周长U=4.16√S=11.77mS2)摩擦风阻计算：Rf=αLU/S³=0.814kg/m7第二节通风阻力3)、摩擦阻力：hf=RfQ²=0.814*50²=2035Pa；4）、主扇耗电功率：N=hfQ/1000η=2035*50/1000*0.6=169.6Kw;5)、年耗电量及电费：W=N360*24*0.36=1465344*0.36=52.8万元;（2）、如改成三心拱砌碹,即α=0.00417kg/m³,其它不变,求阻力和年耗电量。1）、三心拱周长：U=3.85√S=10.89m;2)阻力计算:hf=RfQ²=(0.00417*2000*10.89/8³)50²=443Pa第二节通风阻力2)：N=hfQ/1000η=443*50/1000*0.6=36.9Kw;2)W=N360*24*0.36=36.9*360*24=318816*0.36=11.5万元;比较:由以上计算可知:1、巷道支护形式不同，摩擦阻力大不相同；2、巷道支护形式改变后，节约电费一项高达:52.8-11.5=41.3万元,仅为原来的21.8%,但这里巷道改造费用没有计算,应权衡利弊而决策。第二节通风阻力三、局部阻力在风流流动过程中，由于边壁条件的变化，使均匀流动在局部地区受到阻碍物的影响而破坏，从而引起风流的流速大小、方向、或分布的变化或产生涡流等，造成风流的能量损失，称为局部阻力。紊流状态下的局部阻力与风量的平方成正比，即：

第二节通风阻力四、降低通风阻力的措施1．降低摩擦阻力系数。尽量选择α小的支护方式，注意施工质量，尽可能使巷道壁面平整光滑。2．扩大巷道断面。必要时甚至开掘并联巷道。3．选择巷道周长与断面积比较小的巷道形状。4．缩短巷道的长度。5．避免巷道内风量过于集中，尽可能使矿井的总进风早分开，使矿井的总回风晚汇合。6．对于风速高、风量大的井巷，尽可能避免断面的突然增大或突然缩小；尽可能避免巷道拐急弯，还可设置导风板。风筒要悬挂平直。7．在巷道的分叉处或汇合处要做成斜面或圆弧形，不要随意在主要巷道内堆放木料、器材等杂物，把正对风流的固定物体做成流线形。第三节风网的基本性质一、风网中风流的基本定律质量守恒定律：

Q1＋Q2＝Q3＋Q4或Q1＋Q2－Q3－Q4＝0

第三节风网的基本性质一、风网中风流的基本定律能量守恒定律：h1＋h5－h4－h3=0通风阻力定律

第三节风网的基本性质二、简单风网的基本性质（一）串联风网根据风量平衡定律，串联风路的总风量等于各条分支的风量，即：Q＝Q1＝Q2＝…＝Qn

根据风压平衡定律，串联风路的总通风阻力等于各条分支的通风阻力之和，即：h＝h1+h2+…+hn

串联风路的总风阻等于各条分支的风阻之和，即：第三节风网的基本性质二、简单风网的基本性质（二）并联风网根据风量平衡定律，并联风路的总风量等于各条分支的风量之和，即：

根据风压平衡定律，并联风路的总通风阻力等于各条分支的通风阻力，即：h＝h1＝h2＝…＝hn

并联风路的总风阻与各条分支的风阻的关系：

第三节风网的基本性质三、复杂风网的数值解算在复杂风网中，风流的流动必须遵守风量平衡定律、风压平衡定律和通风阻力定律。

B条分支、N个节点，基本回路数为M＝B－N＋1。可以建立N－1个独立的节点风量平衡方程、M个独立的回路风压平衡方程、B个独立的风量与通风阻力关系方程。整个风网的独立方程数目为2B。风流自然分风解算时，待求的未知数：B条分支的风量和B条分支的通风阻力。矿井通风网络也可以解算某些分支风量已知时，应对通风网络风阻的调节。此时，可将已知风量的分支的风阻作为未知量，使待求未知量的总数与独立方程的总数相同，从而可求得一组定解。第三节风网的基本性质

三、复杂风网的数值解算自然分风的解算方法：回路风量法节点风压法在建立的2B个方程中，有B个方程是非线性的，应尽量减少迭代求解的未知量数和方程数。回路风量法是以M个回路风量为基本未知量的求解方法。首先将通风阻力定律的B个方程代入风压平衡方程，则M个风压平衡方程中包含B个分支的风量。这B个分支风量可全部用M个余分支风量表示。在求得回路风量后，可由节点风量平衡方程直接求得各分支的风量，再由通风阻力定律直接求出各分支的通风阻力。第三节风网的基本性质三、复杂风网的数值解算节点风压法是以节点的全压为基本未知量的解算方法。它先求解以节点风压为未知量的方程组，再由节点风压计算各分支的风量和通风阻力。分支的通风阻力等于这条分支的始末节点全压之差，加上始末节点的位压差。可将各分支的风量用各节点风压来表示。将分支风量的表达式代入节点风量平衡方程，就得到了以N个节点风压为未知量的N个方程，即以节点风压为未知量的方程组。由各节点风压可确定各分支的通风阻力，由通风阻力又可计算各分支的风量。解算按需分风问题，先解算自然分风区，再进行阻力调节最常用的方法是关键路径法。所谓关键路径是指进回风井之间阻力最大的一条路径。如采用降阻调节或增压调节，则应在关键路径上调节。在其余的路径上则进行增阻调节，使全风网的阻力平衡，实现按需分风。第四节矿井总风阻与矿井等积孔一、矿井总风阻矿井通风总阻力与矿井总风量的平方成正比，比例系数称为矿井总风阻。

多个主要通风机同时工作时的矿井总风阻：第四节矿井总风阻与矿井等积孔二、矿井等积孔用矿井风阻R表示通风难易程度不够形象，所以常用等积孔表示矿井通风的状况。等积孔与矿井总风阻之间有如下关系：式中A表示矿井等积孔，单位m2，R表示矿井总风阻，单位㎏/m7。用工程制单位计算时:A=0.38/√R;其中R单位为:㎏fs2/m8§4-2矿井总风阻与矿井等积孔例:某矿测得总阻力h=280㎜H2O,总风量Q=80m³/s,求总风阻R和矿井等积孔A。解：1）、R=h/Q²=280*9·8/80²=0·43㎏/m7；2）、A=1·19/√R=1·19/√0·43=1·8㎡；矿井通风难易标准：1、容易：R<0·036；A>2；2、中等：R=0·036--0·114；A=1—2；3、困难：R>0·114；A<1m²。(R--㎏fs2/m8)

以上计算可知，该矿为中等通风难易程度。第四节矿井总风阻与矿井等积孔第六章矿井风量与风量调节第一节矿井需风量一、矿井总风量计算方法1、按同时下井最多人数计算：Qkj=4NKkt（m³/min）Kkt—通风系数（配风的不均匀性）一般取1·2--1·25。2、按井下各用风量之和计算：Qkj=（Qc+Qj+Qd+Qq）Kkt（m³/min）第六章矿井风量与风量调节二、采煤工作面风量计算方法1、按瓦斯、二氧化碳涌出量计算：Qci=100*qwci*KctiKcti—采煤工作面风量备用系数；一般取：机采1·4--1·6；炮采1·6—2·0。2、按工作面温度计算：Qci=60*Vci*SciVci按86页表6—1取值3、按采煤工作面人数计算：Qci=4N4、按《规程》要求进行验算：15*Sci<=Qci<=240*Sci第六章矿井风量与风量调节三、掘进工作面风量计算方法1、按瓦斯、二氧化碳涌出量计算：Qji=100*qwji*Kjti风量系数取1·6—2；2、按一次放炮炸药消耗量计算：Qji=25*Ai3、按局扇的风量之和计算：Qji=Qi*I4、按人数计算：Qji=4N5、按《规程》要求验算：（1）、岩石巷道：9Sji<=Qji<=240Sji（2）、煤巷半煤巷：15Sji<=Qji<=240Sji（m³/min）第六章矿井风量与风量调节第二节矿井漏风及控制措施一、漏风的危害（1）、减少有效风量，增加电耗；（2）、不能排除有害有毒气体和矿尘，引起窒息、中毒事故，发生瓦斯、煤尘爆炸事故和煤炭自燃等灾害。二、漏风的分类：（1）、外部漏风；（2）、内部漏风。三、矿井有效风量与矿井有效风量率1、矿井有效风量：井下各工作面实际风量的总和。Qx=ΣQi第六章矿井风量与调节2、矿井有效风量率：指矿井有效风量与主扇风量的百分比；Pefo=（Qx/Qt）100%3、矿井内部有效风量率：矿井有效风量与总风量的百分比；Qefi=（Qx/Qk）100%4、矿井外部漏风率：指外部漏风量与主扇风量的百分比；Plo=（Qw/Qt）100%5、《规程》规定：1）、内部有效风量率不小于80%；2）、外部漏风率无提升设备不大于5%，有提升设备不大于15%。第六章矿井风量与调节三、控制漏风措施1、选择科学、合理的开拓开采、通风方式；2、加强主善附属装置的管理；3、严格控制进回井、进回风巷间的漏风；4、加强井下通风构筑物的管理；5、采空区及时封闭，必要时采取注浆、洒浆等措施，放采空区漏风；6、煤仓必须贮存一定的煤量，以防止漏风；第六章矿井风量与调节第三节风量调节一、局部风量调节1、增阻调节：在阻力小的巷道按设调节风窗。该方法施工简单、工程量小、易于调节；但能增加矿井总阻力，减少总风量，而且减少的多，用风地点增加的少。风窗面积计算96页6—26式。2、降阻调节：在阻力大的巷道中扩大断面、改变支护形式以增加风量。该方法能减小矿井总风阻，增加总风量；但总增加量小于降阻巷道的增加量，使并联分支风量减小，并且工程量大，投资大，工期长。第六章矿井风量与风量调节3、增压调节法：在需增加风量的巷道按辅扇。该方法能增加矿井总风压、总风量；施工快、工期短；但管理复杂、安全性差，电费高。注意事项如下：（1）、必须按在进风中，一般要设风门、绕道；（2）、按设地点要求围岩完好，防漏风、防循环风；（3）、要有专人管理，进风口瓦斯不得超过0·5%；主扇停前先停辅扇；辅扇停时马上开启自动风门。·第六章矿井风量与风量调节二、总风量调节1、改变主扇特性：（1）、改变主扇转速；（2）、改变叶片角度；2、改变矿井总风阻：（1）、开矿前期，离心式主扇设闸门；轴流式主扇减小叶片角度；（2）、开矿后期改换主进、回风巷支护形式，扩大巷道断面第七章矿井空调第一节影响矿井气候的因素一、地表大气二、风流的自压缩热每垂直向下流动100米，其温升约为1℃。围岩散热15m20m温度深度变温带恒温带增温带0℃10℃20℃

22

24

26

28

30

32

34

36

岩温/℃

深度/m

10

20

30

1天

38天

363天

10年

1年

18年

20

18

机电设备的散热有用功开工率（1）通风机（2）提升机（3）照明灯（4）水泵（5）采煤机和掘进机其它热源的放热人体散热量休息时 90～115Ｗ

轻度体力劳动时 250Ｗ

中等体力劳动时 275Ｗ

繁重体力劳动时 470Ｗ 运输中煤炭及矸石的散热、热水的散热、氧化放热和炸药爆炸放热。常用的热应力指标干球温度:空气一般温度(Td)湿球温度:包湿温度(Tw)有效温度导引温度同感温度卡他度:衡量人体散热指标.第三节改善矿内气候条件的一般措施通风降温（1）增加风量。（2）选择合理的矿井通风系统。（3）改革通风方式。采用Ｅ型通风、Ｗ型通风和下行风等通风方式。风量与风温关系改革通风方式Ｕ型通风：上行风与下行风Ｅ型通风Ｗ型通风改革采煤方法和顶板管理（1）集中生产。（2）后退式采煤法。（3）倾斜长壁式采煤法。（4）充填法管理顶板。井下热水的治理热水排放的基本原则：排水路线尽量避开进风路线，热水不要暴露。热水排放的措施：

（1）地面钻孔把热水直接排到地面。

（2）回风井排水，避免热水对进风流加热。

（3）利用隔热管道或加隔热盖板的水沟导水。

（4）开掘专门的热水排水巷。其它技术措施（1）减少采空区漏风（2）隔热措施（3）压气降温（4）冰块降温（5）煤壁注水预冷煤层（6）矿工个体保护第四节人工制冷降温蒸汽压缩式制冷系统的工作过程：压缩过程冷凝过程减压过程吸热过程载冷剂与输冷管道常用的载冷剂：水盐水：氯化钠或氯化钙盐水溶液，乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。常用保冷材料有：膨胀珍珠粉、泡沫玻璃、泡沫石棉、聚苯乙烯泡沫塑料、硬质聚氨酯泡沫塑料等高低压换热器图11-2-8高低压换热器示意图矿用空气冷却器直接接触式b二级喷雾式空气冷却器a一级喷雾式空气冷却器图5－7－5喷雾式空气冷却器示意图图5－7－6暗井立式喷雾空气冷却器示意图图5－7－7移动式喷雾空气冷却器示意图矿用空气冷却器表面式矿用空气冷却器工作面空气冷却器局部制冷系统示意图第八章：通风测量第一节空气参数测量一、压力测量（一）、测绝对压力1、什么叫绝对压力？以绝对真空为零点起算的压力，称为绝对压力，一般用符号P表示。2、工具：水银气压计、空盒气压计等。3、点压力种类及关系（1）、种类：P全、P静、P速，

又P速=（1/2）ρV²单位：Pa。第八章：通风测量（2）、三者关系：抽出、压入式均为：P全=P静+P速；注：某点的绝对压力均为正值。（二）、测相对压力1、什么叫相对压力？以当地大气压为零点起算的压力，称为相对压力（也称表压力），一般用h表示。2、工具：压差计、皮托管、橡胶软管等。第八章：通风测量3、种类及关系（1）、种类：h全、h静、h速；单位：Pa。（2）、关系：1）、压入式：h全=h静+h速；2）、抽出式：h全=h静-h速。注：1）、某点的相对压力有正、负之分，2）、全压、速压有方向性，而静压无方向性；（皮托管制造利用此特点）第八章通风测量二、温度、湿度测量（一）温度测量1、时间要求：8：00～16：002、测点要求：（1）、掘进：工作面2m；（2）、长壁采面：距回风口15m；（3）、硐室：回风口；3、测量、读数要求：温度计尽量远离人体；读数先读小数后读整数。第八章通风测量三、湿度测量：1、仪器：手摇湿度计、蒸溜水、秒表；2、测法及步骤：（1）、测点同测温度相同；（2）、在测点取出湿度计，用滴管湿润湿球温度计；（3）、在测点宽畅处以速度150次/min摇动湿度计（±5次）；（4）、读数：先读t湿，后读t干，先读小数后读整数。第八章通风测量3、计算方法：例：某矿采煤工作面手摇湿度计干温度计t读数为22°C，湿温度计t‘读数为20°C，求该空气的相对湿度φ。解：Δt=

t-

t’=22°-20°=2°C根据t’（纵坐标）和Δt（横坐标）查表得φ=83%，则该采煤工作面的空气相对湿度为83%。第八章通风测量三、有害、有毒气体测定1、仪器：有害气体：光学瓦检器；有毒气体：抽气唧筒、检定管秒表等；2、有毒气体测定要求：（1）、1次性检定管必须在有效期内；（2）、要求送气均匀，时间准确；（3）、读最高变色刻度。第八章：通风测量第二节风速、风量测量一、风速及特点1、什么叫风速：指单位时间内风流流过的路程，一般用V表示，单位：m/s。2、风速特点：由于空气有粘性，风流流动有摩擦，所以巷断面风速分布不均匀，风速测定必须测得平均风速。一般用风速分布系数进行换算。既Kv=V均/V大，公式变形得：

V均=Kv*V大其中Kv计算中因巷道支护形式不同而不同(1)、砌碹：Kv=0.8—0.86;第八章：通风测量(2)、木支架:Kv=0.68—0.82;(3)、锚竿支护:Kv=0.74—0.81。二、常用测定方法（一）、侧身移动法1、所用仪器：风表（低速：0.1-0.5,中速:0.5-8,高速:8m/s以上)、秒表、计算器。2、要求（1）、测风站要求1）、主要进、回风巷都要设立永久性测风站；

第八章：通风测量2）、测风站必须在直巷中，前后各10米不得有拐弯和断面变化，不得堆积杂物；3）、测风站必须是规整的几何形状，长度不小于4米；4）、必须有记录牌，并按要求及时登记。（2）、测风要求1）、持表手的胳膊必须伸直，远离身体；2）、表开关、计时秒表必须同步；3）、风表移动速度要均匀；4）、测风时间必须1分钟以上；第八章：通风测量5）、同一断面必须测2次以上，误差不大于5%，取平均数。3、计算及校正（1）、计算：V表=表读数/测风时间；如：表读数450米（转），测风时间100秒。则：V表=450/100=4.5(米/秒)(2)、校正风表机械摩擦和人身面积两项校正如下：第八章：通风测量1）、风表校正曲线与校正方程VzVb246024曲线计算出V表后可直接由校正曲线查得V真。a.第八章：通风测量b.由风表校正方程计算如校正方程为:Vz'=0.35+0.98Vb由前例Vb=4.5m/s,代入方程得:Vz'=0.35+0.98*4.5=0.35+4.41=4.76m/s(注:计算时一般保留2位小数。)

c、人体误差校正校正公式：Vz=（S-S人）Vz‘/S，S人一般取0.4m².(注:巷道面积越大,人体影响越小)如:1.巷道面积为2m²时,上例为:第八章：通风测量Vz=(2-0.4)4.76/2=3.815(m/s);2、当S=12m²时，Vz=(12-0.4)4.76/12=4.6(m/s);三、风量计算方法1、什么叫风量？单位时间内风流流经体积巷道的数量。它等于巷道断面积与平均风速的乘积。一般用Q表示。即：Q=60SVz单位：一般为m³/min，阻力计算时为m³/s，当直接计算风量时：Q=60（S-0.4)Vz'第八章：通风测量四、风速、风量、阻力计算实例例：某矿总回风巷测风站为梯形断面，上宽1.6m,下宽1.75m,巷高1.8m,测风员用中速风表侧身移动法测得读数为215m,测风时间60秒,该风表校正方程为:Vz‘=0.33+0.98Vb,风阻为0.5N.S²/m8,试计算该测风站的风速(m/s)、风量(m³/min)阻力(Pa)各是多少？第八章：通风测量解：1）、St=（1.6+1.75)1.8/2=3.02(m²)S半园=b(h+0.39b);

S三心=b(h+0.26b);其中b—巷宽(m),h—拱基高(m);2)、表风速计算：Vb=215/60=3.7(m/s)3)、计算Vz‘：Vz‘=0.33+0.98Vb=0.33+0.98*3.7=3.96(m/s);第八章：通风测量4)、计算Vz：Vz=（S-0.4)Vz‘/S=(3.02-0.4)3.96/3.02=3.44(m/s);5)、计算风量Q：Q=60SVz=60*3.02*3.44=623.33(m³/min)6)、计算阻力hz:hz=RQ²=0.5*(623.33/60)²=54(Pa).答:该回风巷风速为3.44m/s;风量为623.4m³/min;阻力为54Pa。第九章通风质量标准化标准一、主扇及机房要求（一）、设备性能1、主扇的紧固件、联轴器、轴承、传动装置等符合标准（8分）；2、机体、风门不漏风（6分）；3、指示仪表齐全、完好（4分）；（主要指水柱计、电流表、电压表、轴温计等）4、定期进行技术测定（6分）（性能测定5年一次，一台不测定不得分）5、主扇的电控设备过流和无压释放保护装置动作可靠，整定合格，接地良好，电阻符合规定（2Ω）第九章通风质量标准化标准（二）、安全设施1、必须配备两台同等能力的主扇，备用的必须能在10分钟内启动（12分）；2、应有可靠的双回路供电（10分）；3、必须有反风装置，并符合《规程》规定（10分钟内反风，反风量不少于正常风量的40%），定期进行试验（每年进行一次）；（8分）第九章通风质量标准化标准（三）、机房与环境1、机房内外窗明几净，整洁卫生，无杂物、积水（3分）；2、门口应有”非工作人员禁止入内“警告牌（1分）；3、机房内有直通矿值班室电话（3分）；4机房内外线路整齐，电缆沟内无杂物（2分）；5、有备件、专用工具，并摆放整齐（2分）；6、配备2—4个合格、有效灭火器，0·2m³以上放火砂。第九章通风质量标准化标准（四）、规章制度必须要有：1）、岗位责任制；2）、交接班制；3）、操作规程；4）、巡回检查制度；5）、要害场所管理制度；6）、设备包机制；7）、定期维护制；8）、管理干部上岗制，并明文张贴或选购。第九章通风质量标准化标准（五）、资料与记录1、机房内张挂：1）、巡回检查图；2）、反风系统图；3）、供电系统图；4）、设备技术特征图片（4分）。2、资料完整：应有安装总图、易损零件图、技术测定资料、仪表校验及安全保护装置整定试验资料（7分）。3、记录在案资料：有运行日志、交接班记录、设备检察记录、事故记录、出入要害场所登记本（4分）。第九章通风质量标准化标准（六）、值班人员1、有专职值班员，每班不得少于2人，并保持相对稳定（1分）；2值班人员具有初中以上文化程度，经培训并持证上岗（2分）；3、值班人员要熟悉业务，做到“三好、四会”（即管好、用好、修好，会操作、会维修、会保养、会处理一般故障）第九章通风质量标准化标准二、矿井通风系统1、矿井必须有完整的独立的通风系统，改变一翼、水平和采区通风系统，要按《规程》要求，并履行报批、备案手续（15分）；2、实行分区式通风没有违规的串联、扩散通风、老塘通风，爆破材料库有全风压的独立通风系统（15分）；3、巷道贯通时，有符合《规程》规定措施（10分）；（《规程》108条规定）（1）、贯通前，综掘50米、炮掘20米前，第九章通风质量标准化标准必须停止一个掘进面做好调风准备；（2）、贯通时，必须有专人现场指挥，停掘的工作面必须照常通风、警戒、测瓦斯，只有两工作面面都在1%以下才能进行爆破。（3）、贯通后，加强支护，立即调风，风流正常后才能恢复工作。（4）、间距小于20米的平行巷道的联络巷贯通，必须遵守以上规定。4、采、掘工作面的作业规程有符合《规程》要求的通风设计，各用风地点的实际风量、风速符合要求（25分）。第九章通风质量标准化标准5、矿井有效风量率不低于85%。6、风井防爆门符合规定；井下各类巷道支护完好，断面符合通风、行人、运输的《规程》规定，巷道失修率不大于7%（20分）。7、反风装置及要求同前述（5分）三、局扇1、安装、使用、管理，符合《规程》规定（20分）。2、吸风口有风罩，吊挂或垫高局地面、轨道30厘米以上（20分）。第九章通风质量标准化标准3、掘进工作面风量、风速符合《规程）规定（20分）。4、未安装安全监测系统的煤、半煤巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必须有“两闭锁”；无瓦斯涌出的岩巷掘进必须安装风电闭锁装置，为安装安全监测系统的采煤工作面，必须安装瓦斯电闭锁装置（10分）。5、风筒吊挂达到“两靠一直”，严密不漏风（手距风筒接头20毫米不感到漏风）出风口到工作面达到《规程》要求（5～7米），无死弯（急倾斜煤层小眼掘进除外）（30分）。第九章通风质量标准化标准四、通风设施（井下通风构筑物）1、永久密闭：（1）、用不燃材料，严密不漏气，厚度0·5米以上，位置合理（20分）；（2）、密闭前无瓦斯积聚（20分）；（3）、密闭前5米支护完好、无片帮冒顶、无杂物、淤泥、积水等（30分）；（4）、密闭墙掏槽0·2米以上，见硬底、硬帮，与岩煤接实（10分）。第九章通风质量标准化标准（5）、密闭墙平整（1㎡内凹凸不大于10㎝），不得有重缝、空缝、裂缝（8分）；（6）、密闭内有水，设反水管或反水池；自燃发火密闭设措施孔、监测孔，平时封闭严密（10分）；（7）、密闭前设栅栏、警标和检查记录牌（5分）；2、永久风门：（1）、每组不少于两道。行车的间距不小于一列车长度；行人的不小于5米（受限巷道除外）；第九章通风质量标准化标准进、回风巷之间的必须设反向风门（3分）。（2）、风门能自动关闭；行车、斜巷运输风门能自动开关，否则要有专人管理（15分）；（3）、风门墙要掏槽，见硬底、硬帮并接实，平整、无重缝、裂缝；门框、门扇不歪斜，其间要有衬垫（不透光为准），保持严密不漏风（40分）；（4）、风门水沟要设反水池或风帘，通车风门要设底坎，电缆孔要堵实严；前后5米内支护完好，无杂物、淤泥、积水（15分）。第九章通风质量标准化标准3、永久风桥：（1）、用不燃材料建筑，平整不漏风（手触无风）（40分）；（2）、风桥两端与巷道接口严密充填结实；前后5米内支护完好，无杂物、淤泥、积水（40分）；（3）、断面不小于原巷道4/5，坡度不大于30°，连结圆滑，风桥上下不得设风门（20分）。第九章通风质量标准化标准4、永久调节风窗（1）、不燃性材料建筑（25分）；（2）、调节风窗设在风门上方（25分）；（3）、前后5米要求同上，密封、反水管要求同上（25分）；（4）、墙体掏槽，与煤岩接实，风门不漏风（25分）。第九章通风质量标准化标准5、测风站（不属于通风构筑物）（