矿井通风新技术2014218

矿井通风新技术主讲人:王增明（教授级高工)

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2023/2/41培训改变2023/2/42矿井通风新技术一、矿井通风系统及其重要性二、矿井通风系统存在问题三、合理安全可靠的矿井通风系统四、矿井通风系统不稳定性分析2023/2/43一、矿井通风系统及重要性矿井通风：利用机械或自然通风为动力，使地面空气进入井下，并在井巷中做定向和定量流动，最后将污浊空气排出矿井的全过程。即必须源源不断地将地面空气输送到井下各作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害气体和矿尘，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。2023/2/44一、矿井通风系统及重要性矿井通风系统的基本任务是：

（1）、供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要。（2）、冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产。（3）、调节井下气候，创造良好的工作环境。

“一通三防”，通风可防止瓦斯集聚、降低粉尘浓度、控制通风可以防治煤炭自燃、可降低温度。要保证井下风流的“质”和“量”：量—数量满足要求质----气体粉尘浓度、温度、风速等符合安全规程规定2023/2/45矿井通风系统：通风动力、通风网络和通风构筑物的总称。矿井通风方式：中央式、对角式、分区式、混合式主要通风机工作方式：抽出式和压入式一、矿井通风系统及重要性2023/2/46瓦斯治理“十二字”方针：“先抽后采，以风定产，监测监控”“十六字”安全工作体系：“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的煤矿安全工作体系。该体系明确将“通风可靠”作为煤矿灾害防治工作的首要内容，科学地反映了通风在煤矿灾害防治中的基础作用。国务院办公厅转发发展改革委、安全监管总局关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知(国办发〔2011〕26号)，要加强通风管理，确保系统可靠、风量充足，杜绝无风和微风作业。一、矿井通风系统及重要性2023/2/47一、矿井通风系统及重要性矿井通风系统可靠性：矿井通风系统在运行过程中保持其正常工作参数值的能力，以维持井巷中必须的满足要求的风量供应。矿井通风系统稳定性：矿井通风系统某一局部出现变化致使各风道风向变化可能性及风量变化的幅度。稳定性指标：风网的稳定性、通风动力的稳定性、通风设施的稳定性。可靠性和稳定性的关系：两者的概念不同；矿井通风系统可靠，必具备较高的稳定性(必要)，但矿井通风系统稳定不一定包含系统可靠的所有内容(不充分)。“通风可靠”是煤矿安全的基础，通风是基础、瓦斯抽采是措施、安全监测监控是保证2023/2/48一、矿井通风系统及重要性构建安全可靠的通风系统是保障矿井安全生产、提高矿井抗灾能力和防治煤矿重特大事故的一项标本兼治、重在治本的关键之策。矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分。其合理与否，与矿井的稳产、高产，防灾、抗灾能力，经济效益有重大关系，并产生长期影响。2023/2/49一、矿井通风系统及重要性安全可靠的通风系统的几项原则通风系统简单通风设施可靠分区通风矿井低负压通风阻力分布合理通风机与通风网络匹配具有抗灾能力（避免下行通风）2023/2/410一、矿井通风系统及重要性2005年，全国煤矿共发生死亡事故3341起，死亡5986人，其中，在27起特大瓦斯爆炸事故中，停风引起的瓦斯积聚12起，占44.4%；风量不足引起的5起，占18.5%；通风系统混乱引起的8起，占29.6%；其他因素引起的2起，占7.5%。零星事故主要是个人违章及工作环境差造成的；重大瓦斯事故都是因通风系统有问题造成的。表现为：风量不足、不合理的串联、通风设施多、风门敞开、角联，一条上山既进风又回风2023/2/4112004年10月20日，河南新密市平陌镇的郑煤集团大平煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，148名矿工遇难。河南大平煤矿2005年2月14日，辽宁孙家湾煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，214人死亡。阜新孙家湾煤矿2009年2月33日，山西屯兰煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，78人死亡。山西屯兰煤矿2023/2/412寸二煤矿C:\Users\wang\Documents\王增明最新\寸二煤矿案例.ppt兴亚煤矿C:\Users\wang\Documents\王增明最新\内蒙古乌拉特前旗兴亚煤炭有限责任公司.ppt四川煤矿C:\Users\wang\Documents\王增明最新\四川案例.dps2023/2/413二、矿井通风系统存在问题采区通风系统不合理通风系统风量不足抗灾能力薄弱剃头下山开采

多点同时作业

一巷多用缺少专用回风巷

超通风能力生产

风流短路

漏风严重

阻力分布不合理

串联通风

通风系统常见问题通风设施不可靠

2023/2/414二、矿井通风系统存在问题1、通风系统复杂，通风设施多

1)多水平同时生产：抚顺老虎台矿有10个水平通风，6个水平生产。全矿通风构筑物495处（风门187处、风窗125处、密闭180处、风桥3处），交叉通风多，用风过于集中，巷道失修率高。

2)多煤层同时生产：某矿有37处风门和调节窗；角联多

3)采掘比例失调，生产集中，多点同时作业

4)由于瓦斯治理工程，增加了通风系统复杂程度

2023/2/415二、通风系统存在问题

2、通风阻力高,阻力分布不合理通风系统阻力高：个别矿井系统阻力高达3000Pa。通风阻力分布：一般进风段阻力占总阻力25%、用风段阻力占总阻力45%、回风段阻力占总阻力30%为宜。据实测统计数据，我国大多数矿井回风段的通风阻力占总阻力的50%～70%。回风巷通风阻力过大的原因是：通风断面小，巷道失修严重。回风段通风阻力过大，矿井的抗灾能力弱，不利于灾变气体的排放，会因出现“阻塞效应”，使事故扩大。2023/2/4162023/2/417二、通风系统存在问题3、通风线路长蒲白局马村矿东风井，L=58km。现在大型矿井通风路线达10km之多。4、通风设施不稳定1)通风设施设置不合理；2)通风设施质量差，漏风大，造成有效风量率低；3)通风设施数量多，管理困难；2023/2/4185、通风动力影响1)主要通风机主要通风机在驼峰区附近工作，耗电多，大马拉小车、漏风多，风机陈旧、调风方法不妥，扩散器和风硐不合理，能力低，造成超能力生产等。2)井下局部通风机位置、能力高低与主要通风机提供能量不匹配，3)自然风压影响大（进风井变为出风井，进风线路变为出风段）。4)井下辅助通风机--辅助通风机能力太大二、通风系统存在问题2023/2/419三、合理安全可靠的矿井通风系统一)、合理安全可靠的矿井通风系统1、合理安全可靠的矿井通风系统合理的通风系统必须是技术上先进合理、安全上稳定可靠、经济效益好。合理的通风系统、主要通风机的安全经济可靠运转是搞好矿井安全生产和通风管理的基础。以最小的阻力、最低的电耗，把足够的新鲜风量送达用风地点，并具有较高的防灾抗灾能力。2023/2/420三、合理安全可靠的矿井通风系统2、合理安全的矿井通风系统合理矿井通风系统指标技术先进合理经济合理稳定可靠矿井风量矿井风压矿井风量供需比吨煤风量矿井等级孔矿井通风方式主要通风机功率主要通风机效率吨煤主要通风机电耗吨煤通风电耗风机运转稳定性矿井抗灾能力用风地点风流稳定性矿井合理通风系统评判指标层次图吨煤通风电耗2023/2/4213、通风系统可靠的评价指标主要通风机总效率多风机运行稳定性通风网络的复杂度采区的通风均衡度矿井回风段阻力比矿井开采集中度等积孔矿井通风总阻力风流逆转危险度回风流瓦斯浓度风量供需综合指数采区的通风设施数网络结构合理系统简单煤矿通风系统可靠性设施可靠风量风质达标抗灾能力强三、合理安全可靠的矿井通风系统2023/2/422三、合理安全可靠的矿井通风系统二)、技术先进合理(1)合理通风系统应能适应综采、综掘、无煤柱开采和放顶煤采煤等新技术、新工艺的推广和应用；(2)通风系统应切合实际，并具有较强的适应能力。(3)网络结构合理，风网按需分风时的阻力接近于不加调节手段分风(有时称为自然分风)时的阻力，即在生产矿井通风网络中尽可能少用调手段；(4)主要通风机的特性与网络特性相匹配，主要通风机运行的效率高。

2023/2/423三、合理安全可靠的矿井通风系统二)、技术先进合理(5)通风系统能保质保量地向用风地点供风，风流质量符合《规程》规定。(6)矿井、采区和工作面有完整和畅通的通风系统，有必要而可靠的通风设施；同时巷道失修率不大于6%；(7)掘进工作面通风系统中的局部通风机的布置合理，通风效果好。(8)所有井巷和用风地点的风速就不超过《规程》规定的值，设计风速不应大于0.8倍最大允许值。2023/2/424三、合理安全可靠的矿井通风系统三)、安全性通风系统的安全性，即具有防灾和抗灾能力。所谓防灾能力是指不因通风系统不合理和不完善而导致灾害事故发生，通风系统具有消除不安全因素和事故隐患的能力；所谓抗灾能力是指矿井万一发生某种灾害事故，可以利用现有的通风系统加以控制，限制其扩大，使灾害范围缩小，减少损失。2023/2/425三、合理安全可靠的矿井通风系统三)、安全性高的防灾抗灾能力要求通风系统达到以下要求：(1)通风系统简单、可靠和稳定性好(用风地点风向不变，风量变化幅度不太大)处于角联巷道上的用风点，应有可靠的通风设施保证其风流稳定。(2)开采有自燃倾向煤层时，其通风系统应有利于预防自然发火；能避免平行异向的新、乏风流包围采空区，防止采空区的漏风引起遗煤自燃发火。(3)有利于降低采掘工作面风流中的瓦斯和矿尘浓度，能防止瓦斯超限和瓦斯聚积(4)通风系统具有可调性，有可靠而灵活的矿井或采区反风设施。矿井或某采区万一发生灾害时，容易按要求控制和调度风流，防止灾害扩大。(5)有利于降温，能创造良好适宜的气候条件。2023/2/426三、合理安全可靠的矿井通风系统四)、经济合理矿井通风系统应在保证安全的条件下，力求经济合理。影响矿井通风经济指标的因素有：(1)主要通风机的购置、安装和运行费用。要求选择价格比较低、效率高、高效区宽、可调性好的主要通风机，(2)专用通风巷道的掘进和维护费用。要求专用通风巷道少，并采用经济断面。(3)矿井和局部风量调节方法的合理性。要求主要通风机运行的效率高、费用最低。(4)局部通风机运行费用。局部通风机是矿井通风系统的一个重要组成部分，其总功率与主要通风机几乎平衡，在有些矿井中局部风机总功率甚至大于主要通风机功率，因此，局部通风机的选用不可忽视。2023/2/427三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行1、煤矿主要通风机安全经济运行的涵义主要通风机安全经济运行是一个相对概念，一般是指在给定的矿井开拓布局和通风系统下，保证矿井安全条件下，主要通风机电量达最小。2023/2/428三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行2、从开采、通风设计和生产管理等多方面、各个环节上着手进行

(1)要求地质部门勘探提供的设计资料可靠；(2)在开采设计时，要求采面布局和接替安排合理，生产过程中实行计划均衡生产；(3)通风设计要求所决定的通风系统合理，风量、风压参数计算准确，选择的主要通风机效率高、高效区宽、调节性能好；(4)主要通风机运行过程中能及时而合理进行工况调节，使矿井阻力与主要通风机特性相匹配；(5)主要通风机安装、维修符合质量标准，在运行过程中做到定期检修维护，使之处于完好状态。2023/2/429三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行3、煤矿主要通风机安全经济运行的影响

风机特性---从主要通风机安全经济运行角度出发，衡量风机性能好坏的指标，一是最高效率值；二是高效区范围大小；三是性能可调性。风机型号生产厂家可调性反风装置主要技术参数GAF上海风机厂好反转反风静压效率85%BDK系列燕京、湖南较好反转反风静压效率85%KZS系列山东维坊不可调反转反风静压效率85%2K系列沈阳不可调反转反风全压效率90%K4系列沈阳不可调反风道反风全压效率90%G4系列沈阳不可调反风道反风全压效率90%GVI德国TCT公司好调叶片反风静压效率85%ANN英国豪顿公司好调叶片反风全压效率90%2023/2/430三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

3、煤矿主要通风机安全经济运行的影响因素注意实际运行特性与出厂特性的差异当前工况点2023/2/431三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

3、煤矿主要通风机安全经济运行的影响因素(4)主要通风机运行压力高某矿1998年西风井风机负压在3590～3899Pa之间，负压高，井口风门两侧压力大、外部漏风大，风门开启困难，给生产运输和通风管理带来困难;(5)主要通风机与电机不匹配某矿1998年西风井风机，初期所需电机功率为529kw左右。而西风井所配风机额定功率为1600kw，西风井电机功率与风机输出功率不匹配、造成“大马拉小车”。

;2023/2/432三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

3、煤矿主要通风机安全经济运行的影响因素(6)工况点合理位置工况点位置决定风机的实际运行效率，并反映风机与风网的匹配性。任何高效风机的高效区总有一定的范围，高效区范围之外还存在较大范围的低效区，如果工况点位置处于低效区内，再高效的风机也是低效运行。例如某矿西风机开始运行效率非常低。某矿安装的K4-73风机，虽然铭牌上全压效率达99%，但实际运行仅有30%～50%。2023/2/433三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

3、煤矿主要通风机安全经济运行的影响因素工况点不合理主要原因：(A)选用风机时余量过多，风机能力超过实际需要。(B)通风设计的基础资料不准确(如瓦斯涌出量预测偏大等种种原因)，使矿井需风量或风压计算过高，造成风机能力过大，工况点与设计值相差较大。某矿设计总风量6780m3/min，东风井2130Pa，西风井1490Pa，实际使用时，Q=6130m3/min，东风井H=950Pa，西风井H=850Pa

(C)矿井通风阻力在主要通风机服务期内变化较大，风机调节性能差，不适应矿井通风阻力的变化。某矿设计有东西两个风井，均安装G4-73-01-NO28风机，1990年投产，需风12000m3/min，矿井通风阻力为2400Pa，只运行一个风机，其能力仍有富余，不得不用闸门调节，闸门产生阻力约4000Pa2023/2/434三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

3、煤矿主要通风机安全经济运行的影响因素(D)国家风机产品系列存在问题，便使得用户难以选择风量和风压均合适的风机。(E)风峒结构不合理造成入口风流不稳定。风峒阻力大。一般矿井此项阻力在200～300Pa，有的达500～800Pa。鸡西矿务局统计风峒阻力一般为300～700Pa

；淮南新庄孜矿4个风峒阻力进行测定的结果显示阻力大于200Pa的占50%。花家湖矿风峒阻力218Pa，造成风峒阻力大的原因是其结构和尺寸设计不合理，施工质量差。转弯不圆滑、断面突然变化、有的断面小，长度大。例如淮北芦岭矿中央风井风峒长约60m，阻力损失约800Pa。2023/2/435三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

3、煤矿主要通风机安全经济运行的影响因素(7)调节方法不合理对于采用离心式风机的矿井，当受地质构造、瓦斯涌出量变化等因素影响，实际生产安排与设计有较大的出入，造成工况点与设计值相差较大时，往往采用不经济的调节方法。有些矿井选用的主要通风机能力过大，不能正确估计生产的递增幅度，生产波动、风量偏大时，想增加调节设施，但又怕影响生产和花费资金，只好较长时间地采用增阻调节。(8)矿井外部漏风矿井外部漏风一般矿井占10%左右，有的高达15%～20%。外部漏风所占的比例即等于其无益功耗所占的比例。2023/2/436三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

4、实现主要通风机安全经济运行的对策与措施一是确定通风系统；二是选择风机。(1)、矿井通风系统应设计合理，并符合实际A、实际生产布局应尽量按设计进行安排B、风量计算和分配应符合实际例如，某矿在设计初期时参照相邻矿开采C13煤层组的瓦斯涌出量与含量的关系，预测-530m水平的瓦斯涌出量为10.59m3/t，全矿配风350m3/s，主要回风道断面按此设计，而开采的实践表明，一水平瓦斯涌出量为24.79m3/t，全矿风量560m3/s，造成投产后因通风能力不足而使生产能力受到限制。2023/2/437三、合理安全可靠的矿井通风系统

五)、主要通风机安全可靠经济运行

4、实现主要通风机安全经济运行的对策与措施(2)、合理选择风机A、准确预算风机服务年限内的最大和最小的工作压力B、选择性能优良的风机和电机

(3)、优化工况调节方法

选择风机调节方案时应考虑的条件是：(a)

调节量与调节期长短；(b)

调节效果；(c)

调节设施的投资与回收期；(d)

调节的可靠性；(e)调节设施易于维护。2023/2/438三、合理安全可靠的矿井通风系统六)、矿井网络结构合理性通风网络结构是指巷道之间互相连接的形式。通风网络结构合理性在网路参数(包括分支数及其各分支的井巷风阻)和总供风量相同条件下，矿井通风阻力和总风阻小的网路即为结构合理；反之则不合理。2023/2/439三、合理安全可靠的矿井通风系统工况点自然分风固定分风a(2)b(2)a(1)b(1)Q70.165.864.164.3H1366132415861385R0.02780.03060.03860.0335不同网路结构和配风时的解算结果表六)、网络结构合理性虽然两个网路中各分支的风阻参数、用风地点配风量和矿井的总风量相同，但由于其分支排列结构不同，矿井的总阻力和总风阻不相等，网路b比a的总阻力降低了200Pa。由此可见，矿井通风系统的网络结构对其总阻力、总风阻有重要影响。2023/2/440三、合理安全可靠的矿井通风系统

六)、网络结构合理性网络合理性系数K自然分风压力HN是指采煤工作面按自然分风解算，其余所有的用风地点都按实际需风量进行网络解算，所得到风机压力。按需分风压力H是指除通风最困难的工作面外，其余的用风地点都按实际需风量进行网络解算，得到的风机压力。单一风机通风系统K值应在1以下。K值越大，说明调节量越小，网络结构较合理，反之亦然。一般要求K＞0.85。如果K＜0.6，则在采掘布局上加以注意和改进。2023/2/441三、合理安全可靠的矿井通风系统

七)、矿井最大阻力路线1)最大阻力路线在生产矿井的通风系统中，其最大阻力路线是从进风井口经过用风地点(采煤工作面)到回风井口的所有风流路线中没有安设增阻设施的一条风流路线。2)确定最大阻力路线的意义(1)最大通风阻力路线上的阻力分布是降低矿井的通风阻力依据(2)最大通风阻力路线上的总阻力是通风设计时选择主要通风机的重要技术参数(3)生产矿井，最大通风阻力路线上的总阻力是非最大通风阻力路线上采取增阻调节的依据。2023/2/442三、合理安全可靠的矿井通风系统

七)、最大阻力路线3)、生产矿井最大阻力路线的确定方法(1)绘制通风系统网络图；(2)找出各用风地点(采煤工作面)所在的通路，没有安设调节窗的用风地点所在的通路即为最大阻力路线(关键阻力路线)(3)如果所有的通路上都安设有调节窗，则说明至少有一条通路上的调节设施是不合理的。(4)最大阻力路线在矿井中的位置不是一成不变的。它随着生产布局的变化、需风量的变化和网络结构的变化及其某些分支的通风参数变化而变化。2023/2/443三、合理安全可靠的矿井通风系统

七)、最大阻力路线4)、降低矿井通风阻力的原则(1)把好通风设计和生产布局(采掘接替)关，合理安排采掘接替和配风，优选通风巷道断面，以形成一个各通路阻力均衡、关键路线流程短、井巷风阻小的网络结构；(2)主要通风机能力与网路特性相匹配，避免用增阻法调节矿井总风量；(3)加强科学管理，避免在关键阻力路线上增加不必要的风阻；(4)有针对性地采取一些降低关键路线上阻力的措施。

2023/2/444三、合理安全可靠的矿井通风系统

七)、最大阻力路线73～74测段降阻，最明显，矿上将73～74段进行扩断面(由8～9m2扩到12m2)，整个矿井阻力降了300Pa。总阻力由5200Pa降到4900Pa2005年某矿中央通风系统的最大阻力路线为：从副井－→西大巷－→西三大巷－→西三石门车场－→13煤轨道下山－→2622（3）工作面－→13煤回风下山－→西三回风巷－→西三总回风道－→西翼总回风道－→中央风井。2023/2/445四、矿井通风系统不稳定性分析

1、风流不稳定性1)矿井通风系统稳定性：矿井通风系统某一局部出现变化致使各风道风向变化可能性及风量变化的幅度。2)稳定性指标：风网的稳定性、通风动力的稳定性、通风设施的稳定性。3)风流不稳定的表现：风流方向发生变化；风量大小变化幅度超过允许范围。4)风流不稳定现象的分类

(1)、正常生产时期的风流不稳定由于通风动力引起的风流不稳定由于通风网路引起的风流不稳定

(2)灾变时期的风流不稳定 风流不稳定是煤矿事故的导因之一： 可导致瓦斯超限或风温升高，甚至引起瓦斯煤尘爆炸。2023/2/446四、矿井通风系统不稳定性分析

2、正常生产时期的风流不稳定1)由于通风动力引起的风流不稳定

A、主要通风机工作不稳定引起的在驼峰区附近工作，风机的喘振，有的矿甚至出现风机“飞动”

；多风机相互干扰，相互“抢风”B、井下辅助通风机对风流稳定性的影响辅扇对主扇的影响；辅扇能力太大引起并联分支风量不足、反向或停滞；辅扇附近进风主巷中风门的启闭；主扇、辅扇停电停转C、井下局部通风机影响D、自然风压引起的

2023/2/447四、矿井通风系统不稳定性分析

2、正常生产时期的风流不稳定2)由于通风网路引起的风流不稳定

A、风流短路造成的风流剧烈波动包括风门的开闭；防爆门的开闭对风流影响。B、角联网路多对角分支风流不稳定

213456４1２３１２３４５2023/2/448角联分支分析--应用分析软件对矿角联进行分析：全矿井