矿井通风-情境四

学习情境四：矿井通风设计任务一拟定矿井通风系统任务二：采煤工作面通风设计任务三：掘进工作面通风设计任务四：计算和分配矿井总风量任务五：绘制通风网络图与计算矿井通风总阻力任务六：选择矿井通风设备任务七：矿井通风费用及评价任务一拟定矿井通风系统 教学内容1、根据矿井实际情况，在对比各种系统的优缺点的基础上确定矿井通风系统类型；2、根据矿井通风系统类型、瓦斯等级、煤的自燃倾向等情况，分析对比确定矿井通风方法；3、根据采区巷道布置、采煤方法、通风的特殊要求等情况，在遵守安全、经济、技术先进合理的原则下，确定采区通风系统。 知识目标 1、掌握确定矿井通风系统类型的方法；2、掌握如何确定矿井通风方法；3、掌握确定采区通风系统的方法。 技能目标

针对矿井实际情况，能够在综合分析的基础上，确定矿井通风系统类型，矿井通风方法和采取通风系统，并且达到安全、经济、技术先进合理的要求。 重点和难点 1、确定矿井通风系统类型的方法；2、确定矿井通风方法。 【任务内容及要求】1、掌握确定矿井通风系统类型的方法；2、掌握如何确定矿井通风方法；3、掌握采区通风系统的方法。 【相关知识】1.矿井通风方式矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。按进、回风井的位置不同，分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。（1）中央式中央式是进、回风井均位于井田走向中央。按进、回风井沿倾斜方向相对位置的不同，又可分为中央并列式和中央边界式两种。1）中央并列式2）中央边界式（又名中央分列式）（2）对角式进风井大致布置于井田的中央，回风井分别布置在井田上部边界沿走向的两翼上。根据回风井沿走向的位置不同，又分为两翼对角式和分区对角式两种。1）两翼对角式2）分区对角式（3）区域式（4）混合式混合式是中央式和对角式的混合布置，因此混合式的进风井与出风井数目至少有3个。混合式可有以下几种：中央并列与两翼对角混合式，中央边界与两翼对角混合式，中央并列与中央边界混合式等。混合式一般是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。1）各种通风方式的优缺点及适用条件①中央并列式优点：初期开拓工程量小，投资少，投产快；地面建筑集中，便于管理；两个井筒集中，便于开掘和井筒延深；井筒安全煤柱少，易于实现矿井反风。缺点：矿井通风路线是折返式，风路较长，阻力较大，特别是当井田走向很长时，边远采区与中央采区风阻相差悬殊，边远采区可能因此风量不足；由于进、回风井距离近，井底漏风较大，容易造成风流短路；安全出口少，只有2个；工业广场受主要通风机噪声影响和回风风流的污染。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角大，埋藏深，瓦斯与自然发火都不严重的矿井。②中央边界式优点：安全性好；通风阻力比中央并列式小，矿井内部漏风小，有利于瓦斯和自然发火的管理；工业广场不受主要通风机噪声的影响和回风流的污染。缺点：增加一个风井场地，占地和压煤较多；风流在井下的流动路线为折返式，风流路线长，通风阻力大。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角较小，埋藏浅，瓦斯与自然发火都比较严重的矿井。③两翼对角式优点：风流在井下的流动路线为直向式，风流路线短，通风阻力小；矿井内部漏风小；各采区间的风阻比较均衡，便于按需分风；矿井总风压稳定，主要通风机的负载较稳定；安全出口多，抗灾能力强；工业广场不受回风污染和主要通风机噪声的危害。缺点：初期投资大，建井期长；管理分散；井筒安全煤柱压煤较多。适用条件：井田走向长度大于4km，需要风量大，煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井。④分区对角式优点：各采区之间互不影响，便于风量调节；建井工期短；初期投资少，出煤快；安全出口多，抗灾能力强；进回风路线短，通风阻力小。缺点：风井多，占地压煤多；主要通风机分散，管理复杂；风井与主要通风机服务范围小，接替频繁；矿井反风困难。适用条件：煤层埋藏浅或因煤层风化带和地表高低起伏较大，无法开凿浅部的总回风巷，在开采第一水平时，只能采用分区式。另外，井田走向长，多煤层开采的矿井或井田走向长、产量大、需要风量大、煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井也可采用这种通风方式。⑤区域式优点：既可以改善矿井的通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期；风流路线短，通风阻力小；漏风少，网路简单，风流易于控制，便于主要通风机的选择。缺点：通风设备多，管理分散，管理难度大。适用条件：井田面积大、储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井。⑥混合式优点：有利于矿井的分区分期建设，投资省，出煤快，效率高；回风井数目多，通风能力大；布置灵活，适应性强。缺点：多台风机联合工作，通风网路复杂，管理难度大。适用条件：井田走向长度长，老矿井的改扩建和深部开采；多煤层多井筒的矿井；井田面积大、产量大、需要风量大或采用分区开拓的大型矿井。

总之，矿井的通风方式，应根据矿井的设计生产能力、煤层赋存条件、地形条件、井田面积、走向长度及矿井瓦斯等级、煤层的自燃倾向性等情况，从技术、经济和安全等方面加以分析，通过方案比较确定。2.矿井通风方法

矿井通风方法是指主要通风机对矿井供风的工作方法。按主要通风机的安装位置不同，分为抽出式、压入式及混合式三种。（1）抽出式通风抽出式通风是将矿井主通风机安设在出风井一侧的地面上，新风经进风井流到井下各用风地点后，污风再通过风机排出地表的一种矿井通风方法。抽出式通风的特点是：在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于低于当地大气压力的负压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏入井内。抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理。（2）压入式通风压入式通风是将矿井主通风机安设在进风井一侧的地面上，新风经主要通风机加压后送入井下各用风地点，污风再经过回风井排出地表的一种矿井通风方法。压入式通风的特点是：在矿井主通风机的作用下，矿内空气处于高于当地大气压力的正压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从井内漏向地面。压入式通风矿井中，由于要在矿井的主要进风巷中安装风门，使运输、行人不便，漏风较大，通风管理工作较困难。（3）混合式通风混合式通风是在进风井和回风井一侧都安设矿井主要通风机，新风经压入式主要通风机送入井下，污风经抽出式主要通风机排出井外的一种矿井通风方法。混合式通风的特点是：能产生较大的通风压力，通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间状态，其正压或负压均不大，矿井的内部漏风小。但因使用的风机设备多，动力消耗大，通风管理复杂，一般很少采用。上述三种通风方法，矿井主要通风机均安装在地面。3.矿井通风系统选择根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多种个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的优点。因此，矿井初期宜优先采用。有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；当井田面积较大时，初期可采用中央通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。4.采区通风系统选择采区通风系统是采区生产系统的重要组成部分。它包括采区主要进、回风道和工作面进、回风巷道的布置方式，采区通风路线的连接形式，工作面通风方式，以及采区内的通风设施等内容。采区通风系统主要决定于采区巷道布置和采煤方法，同时要满足通风的特殊要求。如瓦斯大或地温高，有时是决定通风系统的主要条件。在确定采区通风系统时，应遵守安全、经济、技术先进合理的原则，满足下列基本要求：（1）采区必须实行分区通风1）准备采区，必须在采区构成通风系统以后，方可开掘其它巷道；2）采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可回采；3）高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少1条专用回风巷；4）低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置1条专用回风巷。5）采区的进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷、一段为回风巷。（2）采、掘工作面应实行独立通风。（3）在采区通风系统中，要保证风流流动的稳定性，采掘工作面尽量避免处于角联风路中。（4）在采区通风系统中，应力求通风系统简单，以便在发生事故时易于控制风流和撤退人员。（5）对于必须设置的通风设施(风门、风桥、挡风墙等)和通风设备(局部通风机、辅助通风机等)，要选择好适当位置，严把规格质量，严格管理制度，保证通风设备安全运转。尽量将主要风门开关、局部通风机开停等状态参数和风流变化参数纳入到矿井安全监控系统中，以便及时发现和处理问题。（6）在采区通风系统中，要保证通风阻力小，通风能力大，风流畅通，风量按需分配。因此，应特别注意加强巷道的维护，及时处理局部冒顶和堵塞，支护良好，保证有足够的断面。（7）在采区通风系统中，尽量减少采区漏风量，并有利于采空区瓦斯的合理排放及防止采空区浮煤自燃，使新鲜风流在其流动路线上被加热与污染的程度最小。（8）设置消防洒水管路、避难硐室和灾变时控制风流的设施。明确避灾路线和安全标志。必要时，建立瓦斯抽放系统、防灭火灌浆系统。（9）采区绞车房和变电所，应实行分区通风。5.采区进、回风上（下）山的布置采区进、回风上（下）山，是采区通风系统的主要风路，是由采区巷道布置所决定的。在确定采区巷道布置时，要同时考虑采区的通风问题。上（下）山的数目，低瓦斯单一煤层开采可采用两条上（下）山，有时采用三条上（下）山。具体布置如下：（1）单一煤层开采时的布置1）两条上（下）山采用两条上山时，一条进风，另一条回风。可以采用轨道上山进风、运输上山回风，也可采用运输上山进风、轨道上山回风。①轨道上山进风、运输上山回风②运输上山进风、轨道上山回风2）三条上（下）山（2）多煤层开采时的布置上、下煤层中的区段平巷与集中输送机上山、集中轨道上山之间，用区段石门及溜煤眼连接，区段回风平巷与集中专用回风上山直接连接。这种多煤层联合布置的采区通风系统，采用集中输送机上山与集中轨道上山作采区主要进风巷，风流经区段石门进入各煤层采掘工作面；集中回风上山作采区专用回风巷，各煤层流出的污风，经集中回风上山流入回风大巷。任务二：采煤工作面通风设计

教学内容

1、结合矿井通风方式和通风方法，根据采区进、回风上（下）山的布置情况，分析对比各类采煤工作面通风方式的优缺点，确定采煤工作面通风方式；2、根据瓦斯、煤尘及工作面生产工艺，分析对比上（下）行通风的优缺点，确定采煤工作面的风流方向；3、结合矿井管理，明确采区通风系统的基本要求。 知识目标 1、了解采煤工作面通风管理要求。2、熟悉采煤工作面通风方式；3、理解采煤工作面上行通风与下行通风的优缺点；4、熟悉采煤工作面通风方式的选择。 技能目标 针对矿井实际情况，根据采煤工作面通风管理要求，能够选择采煤工作面的通风方式，以及上行风与下行风的确定。 教学重点和难点 采煤工作面通风方式的确定；【任务内容及要求】1、了解采煤工作面通风管理要求。2、熟悉采煤工作面通风方式；3、理解采煤工作面上行通风与下行通风的优缺点；4、熟悉采煤工作面通风方式的选择。 【相关知识】1.采煤工作面的通风方式选择采煤工作面的通风系统是由采煤工作面的瓦斯、温度、煤层自然发火及采煤方法等所确定的，我国大部分矿井多采用长壁后退式采煤法。根据采煤工作面进回风巷的布置方式和数量，可将长壁式采煤工作面通风系统分为：U、Z、H、Y、双Z和W等类型。（1）U型与Ｚ型工作面通风系统工作面通风系统只有一条进风巷道和一条回风巷道。我国大多数矿井采用U型后退式通风系统。1）U型通风系统①U型后退式通风系统的主要优点是结构简单，巷道施工维修量小，工作面漏风小，风流稳定，易于管理等。缺点是在工作面上隅角附近瓦斯易超限，工作面进、回风巷要提前掘进，掘进工作量大。②U型前进式通风系统的主要优点是工作面维护量小，不存在采掘工作面串联通风的问题，采空区瓦斯不涌向工作面，而是涌向回风平巷。缺点是工作面采空区漏风大。2）Ｚ型通风系统①Ｚ型后退式通风系统的主要优点是采空区瓦斯不会涌入工作面，而是涌向回风巷，工作面采空区回风侧能用钻孔抽放瓦斯，但不能在进风侧抽放瓦斯。②Ｚ型前进式通风系统，工作面的进风侧沿采空区可以抽放瓦斯，但采空区的瓦斯易涌向工作面，特别是上隅角，回风侧不能抽放瓦斯。Z型通风系统的采空区的漏风，介于Ｕ型后退式和Ｕ型前进式通风系统之间，且该通风系统需沿空支护巷道和控制采空区的漏风，其难度较大。（2）Y型、W型及双Z型通风系统这三种通风系统均为两进一回或一进两回的采煤工作面通风系统。1）Y型通风系统根据进、回风巷的数量和位置不同，Ｙ型通风系统可以有多种不同的方式。生产实际中应用较多的是在回风侧加入附加的新鲜风流，与工作面回风汇合后从采空区侧流出的通风系统。Ｙ型通风系统会使回风道的风量加大，但上隅角及回风道的瓦斯不易超限，并可以在上部进风侧抽放瓦斯。2）W型通风系统①后退式W型通风系统：用于高瓦斯的长工作面或双工作面。②前进式Ｗ型通风系统：巷道维护在采空区内，巷道维护困难，漏风大，采空区的瓦斯也大。（3）双Z型通风系统其中间巷与上、下平巷分别在工作面的两侧。1）后退式双Ｚ型通风系统：上、下进风巷布置在煤体中，漏风携出的瓦斯不进入工作面，比较安全。（4）H型通风系统在H型通风系统中，有两进两回通风系统和三进一回通风系统。当工作面和采空区的瓦斯涌出量都较大，在进风侧和回风侧都需增加风量稀释工作面瓦斯时，可考虑采用H型通风系统。2）前进式双Ｚ型通风系统：上、下进风巷维护在采空区中，漏风携出的瓦斯可能使工作面的瓦斯超限。2.采煤工作面上行通风与下行通风的分析上行通风与下行通风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式，称为上行通风。当风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式，称为下行通风。风流方向与煤炭运输方向一致时称为同向通风，否则为逆向通风。（1）上行通风1）上行通风的主要优点：采煤工作面和回风巷道风流中的瓦斯以及从煤壁及采落的煤炭中不断放出的瓦斯，由于其比重小，有一定的上浮力，瓦斯自然流动的方向和通风方向一致，有利于较快地降低工作面的瓦斯浓度，防止在低风速地点造成瓦斯局部积聚。2）上行通风的主要缺点：采煤工作面为逆向通风，容易引起煤尘飞扬，增加了采煤工作面风流中的煤尘浓度；煤炭在运输过程中放出的瓦斯，又随风流带到采煤工作面，增加了采煤工作面的瓦斯浓度；运输设备运转时所产生的热量随进风流散发到采煤工作面，使工作面气温升高。（2）下行通风1）下行通风的主要的优点：采煤工作面进风流中煤尘浓度较；采煤工作面的气温可以降低；不易出现瓦斯局部积聚。2）下行通风的主要缺点：工作面运输平巷中设备处在回风流中；一旦工作面发生火灾时控制火势比较困难；当发生煤与瓦斯突出事故时，下行通风极易引起大量的瓦斯逆流而进入上部进风水平，扩大突出的涉及范围。《规程》只规定，有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。（3）采煤工作面通风方式选择1）回采工作面通风方式由采区瓦斯、粉尘、气温以及自然发火倾向等因素决定。2）U形通风方式指采煤工作面与进、回风道构成的形如英文字母“U”的通风方式，包括后退式和前进式两种。

3）W形通风方式指采煤工作面上、下端的平巷进风（或回风），中间平巷回风（或进风）的布置方式4）Y形通风方式指在采煤工作面上、下端各设一条进风道，另在采空区一侧设回风道的通风方式。5）Z形通风方式指采煤工作面、进、回风道构成的形如英文字母“Z”，的通风方式，其中一条进风道（或回风道）的一侧为采空区，分为前进式和后退式。6）U+L形通风方式即U形通风＋尾巷的通风方式，俗称尾巷通风方式。风流通过上隅角经联络横巷进人上部回风巷。7）有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风3.采煤工作面通风管理装有矿井安全监控系统的机械化采煤工作面、水采和煤层厚度小于0.8m的保护层的采煤工作面，经抽放瓦斯（抽放率25％以上）和增加风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不能降低到1.0％以下时，回风巷风流中瓦斯最高允许浓度为1.5%，但应符合下列要求：（1）回采工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0％时，必须停止用电钻钻眼；爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0％时，严禁爆破。（2）回采工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5％时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。（3）回采工作面及其他巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0％时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。（4）回采工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5％时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。（5）采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于或等于20m3/min、进回风巷道净断面8m2以上，经抽放瓦斯（抽放率25％以上）和增大风量已达到本标准规定最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不符合本标准规定时，由企业主要负责人审批后，可采用专用排瓦斯巷，但该巷回风流中的瓦斯浓度不得超过2.5%，并遵守下列规定：1）工作面风流控制必须可靠。2）专用排瓦斯巷内不得进行生产作业和设置电气设备；进行巷道维修工作时，瓦斯浓度必须低于1.5％。3）专用排瓦斯巷内风速不得低于0.5m/s。4）专用排瓦斯巷内必须用不燃性材料支护，并应有防止产生静电、摩擦和撞击火花的安全措施。5）专用排瓦斯巷必须贯穿整个工作面推进长度且不得留有盲巷。6）专用排瓦斯巷内必须安设甲烷传感器，甲烷传感器应悬挂在距专用排瓦斯巷回风口15m处，当甲烷浓度达到2.5％时，能发出报警信号并切断工作面电源，工作面必须停止工作，进行处理。7）煤层的自燃倾向性为不易自燃。（7）开采容易自燃和自燃的煤层（薄煤层除外）时，采煤工作面必须采用后退式开采。（8）矿井在同一煤层、同翼、同一采区相邻正在开采的采煤工作面沿空送巷时，采掘工作面严禁同时作业。（9）水采工作面由采空区回风时，工作面必须有足够的新鲜风流，工作面及其回风巷的风流中的瓦斯和二氧化碳浓度必须符合《规程标准》相关规定。（10）采空区必须及时封闭。必须随采煤工作面推进逐个封闭与采空区连通的巷道。采区开采结束后45天内，必须在所有与已采区相连通的巷道中设置防火墙，全部封闭采区。任务三：掘进工作面通风设计

教学内容 1.根据矿井生产情况，选择掘进工作面通风方法；2.根据掘进工作面需风量和通风方法选择通风设备和装置；3.根据掘进工作面通风设计的具体情况，制定掘进通风安全措施。 知识目标 1、了解掘进工作面通风方法；2、熟悉掘进通风安全措施；3、掌握掘进工作面需风量和通风方法选择通风设备和装置。 技能目标

针对矿井实际情况，能够在综合分析的基础上，确定掘进工作面通风方法。 教学重点和难点 掘进工作面需风量和通风方法选择通风设备和装置 【任务内容及要求】1、了解掘进工作面通风方法；2、熟悉掘进通风安全措施；3、掌握掘进工作面需风量和通风方法选择通风设备和装置。 【相关知识】1.掘进工作面通风方法

井巷施工时的通风方法有：扩散通风、自然通风，利用引射器通风、矿井全风压通风，局部通风机通风和综合通风。（1）扩散通风扩散通风如图4-16所示。它不需任何通风设备，是靠新鲜风流的紊流扩散作用，使新鲜空气与掘进头空气掺混，逐渐把污浊空气排出，从而达到通风目的。《规程》第132条规定：“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”。第138条又规定：“井下机电硐室必须设在进风风流中。如果硐室深度不超过6m，入口宽度不小于1.5m，而无瓦斯涌出时，可采用扩散通风。”刚开始掘进的巷道，在最初6m以内也常采用扩散通风。（2）利用矿井全风压通风所谓矿井全风压通风，就是利用矿井主通风机所产生的风压，借助某种导风设施，将新鲜风流引入独头掘进工作面，再将污浊空气排除。常用的导风设施有风筒、风幛等。1）利用风筒导风2）利用纵向风幛导风3）利用平行巷道通风4）利用钻孔通风（3）局部通风机通风利用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法称为局部通风机通风。它是目前掘进通风最主要的通风方式。1）局部通风机的通风方式局部通风机的通风方式有压入式通风、抽出式通风和混合式通风三种。①压入式通风压入式通风是利用局部通风机将新鲜空气经风筒压入工作面，乏风沿巷道排出。②抽出式通风新风沿巷道流入，清洗工作面后，乏风经风筒由局部通风机抽出。2）压入式和抽出式通风的比较3）混合式通风混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用,按局部通风机和风筒的布设位置，分为:长压短抽、长抽短压和长抽长压。①长抽短压（前压后抽）工作面的污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀释，由抽出式主风筒排出。②长压短抽(前抽后压)工作方式：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面,工作面污风经抽出式通风除尘系统净化,被净化后的风流沿巷道排出。③混合式通风的主要特点：第一：通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式；第二：主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时,风速就更小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。（4）可控循环通风当局部通风机的吸入风量大于全风压供给设置通风机巷道的风量时，则部分由局部用风地点排出的污浊风流，会再次经局部通风机送往用风地点，故称其为循环风。2.掘进工作面通风设计掘进工作面通风的主要目的是排出炮烟、稀释瓦斯和供给人员呼吸。因此，掘进工作面风量应按以上三个条件分别计算，取其中最大值作为供风标准。（1）掘进需风量计算1）按排出炮烟计算①压入式通风的风量计算②抽出式通风的风量计算③混合式通风的风量计算2）按瓦斯涌出量计算在有瓦斯涌出的巷道掘进工作面内，其所需风量应保证巷道内任何地点瓦斯浓度不超限，其值可按式（4-9）计算。3）按同时工作最多人数计算《规程》第100条规定：“每一工作地点，每人每分钟供给风量都不得少于4m3/min。”所以掘进工作面风量可用式（4-10）计算。（2）掘进工作面通风设备的选择掘进通风设备的选择是否合理，是能否很好地完成通风任务的关键。其主要设备是局部通风机和风筒。1）风筒选择风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏风小、风阻小、重量轻、拆装简便。①风筒种类掘进通风使用的风筒有：金属风筒和帆布、胶布、人造革等柔性风筒。②风筒的接头风筒的接头方法与接头质量直接影响风筒的漏风和风筒的风阻。铁风筒不易破损。一般只有在接头处才会产生漏风。铁风筒用法兰盘和螺栓连接，法兰盘之间要加垫圈，垫圈可用石棉绳、毛毡等材料制作。对使用期限较长，遇过风量较大的风筒常采用橡胶垫圈。为减少漏风，全部螺栓必须拧紧。柔性风筒主要是接头和针眼漏风。其中接头漏风程度主要取决于接头形式。④风筒风阻的计算风筒的风阻包括摩擦风阻与接头、拐弯等局部风阻。风筒的摩擦风阻计算方法与井巷摩擦风阻计算方法相同。但因风筒断面多为圆形，故U=πD，S=1/4πD2，所以风筒的摩擦风阻可用式（4-16）计算。⑤风筒直径的确定确定风筒直径的主要依据是造风量的大小和送风距离的长短。2）局部通风机选择局部通风机应根据局部通风机的工作风量和工作风压来选择。①局部通风机风量的确定②局部通风机风压的确定局部通风机的工作风压是由风筒总风阻和风筒中通过风量决定的。风筒的平均风量可由式（4-20）求得。③局部通风机类型和型号的确定根据局部通风机工作风压和工作风量，即可选取局部通风机，也可根据局部通风机特性曲线按通风机合理工作范围的要求选取局部通风机。如果选用单台局部通风机不能满足通风要求时，可考虑选用两台或多台局部通风机联合作业。3）通风设备的安装与管理在掘进通风管理中，要严格执行局部通风机通风设备的安装、维护与管理制度。合理安装和使用局部通风机通风设备不仅是提高掘进通风效果的重要措施，也是防止瓦斯、煤尘爆炸事故的重要环节。①局部通风机安装压入式通风为防止循环风，压入式局部通风机和启动装置必须安装在进尺巷道中，距回风口不得小于10m。局部通风机的吸入风量必须小于全风压供给该处的风量。抽出式通风抽出式局部通风机应安设在掘进巷道口的回风侧，距掘进巷道口不得小于10m，局部通风机风量亦应小于全风压供给该巷道的风量。混合式通风抽出式风筒吸风口与工作面距离应大于炮烟抛掷区长度，并且要超前压入式局部通风机10m以上。为防止循环风，保证该段巷道通过新鲜风流，抽出式风筒口的吸风量应大于压入式局部通风机的工作用量。压入式局部通风机要随工作面的推进而前移，抽出式风筒也要相应地接长。②风筒的安装与管理为保证掘进工作面的通风效果，及时排出炮烟，风筒口距工作面不得超过有效射程（或有效吸程）。在长距离通风中，由于风筒长、阻力大，局部通风机启动时易将柔性风筒鼓破或烧毁电动机，应采用“三启三停”操作方法，使柔性风筒逐渐张开，然后再让局部通风机正常运转。（3）掘进工作面局部通风设计方案编制掘进工作面是瓦斯煤尘燃爆事故的多发地点，也是矿井通风管理的核心地点之一，因些，在矿井开拓或准备采区时，编制巷道掘进时的局部通风设计。1）编制原则和要求①掘进巷道必须采用全风压或局部通风机通风，不得采用扩散通风。深度不超6m，入口宽度不小于1.5m、无瓦斯涌出的硐室，可采用扩散通风。②机电硐室必须设在进风流中，若设在回风流中，则必须制定安全措施，并在其入风口安设瓦斯自动报警断电装置（瓦斯浓度不超过0.5%）。③掘进工作面的通风方式，必须条例《规程》第一百二十七条规定。④每个独立通风的掘进工作面的需要风量，应按瓦斯涌出量、炸药用量、作业人数等分别计算和用风速进行验算，并取其最大值。⑤局部通风设计必须履行审批程序。2）局部通风设计及其说明书要包含以下内容①掘进工作面的地点、名称、煤岩层别、最大送风距离。②施工队组名称、作业方式和劳工组织情况。③巷道设计断面、净断面大小和支护形式。④采区通风系统、局部通风方式和通风机安装地点，并附系统图。⑤掘进煤层的瓦斯参数及依据。⑥掘进工作面所需风量计算。⑦局部通风机及其设备选择。⑧明确瓦斯监测装置的安装、吊挂、断电浓度和断电范围、并附安装布置图。⑨掘进工作面供电设计报告，其中必须包括局部通风机和动力设备的供电系统图，“三专两闭锁”接线原理图、设备布置平面图以及风电闭锁试验和电气设备管理安全措施。⑩采取“边抽边掘”瓦斯措施时，要有瓦斯抽放设计报告，其中包括预计瓦斯涌出量、风排瓦斯量、边抽瓦斯量、边抽瓦斯工程量、钻孔布置及有关参数等，并附有抽放系统图。

任务四：计算和分配矿井总风量

教学内容 1、矿井需风量的计算依据；2、矿井需风量的计算方法；3、采煤工作面需风量的计算；4、掘进工作面需风量的计算；5、硐室需风量的计算；6、其他井巷需风量计算；7、矿井总风量分配。知识目标

1、了解矿井需风量的计算依据；2、了解其他井巷需风量计算；3、熟悉矿井需风量的计算方法；4、熟悉矿井总风量分配；5、掌握采煤工作面、掘进工作面、硐室需风量的计算。 技能目标

针对矿井实际情况，能够针对采煤工作面、掘进工作面、硐室等不同地点计算矿井需风量，并进行风量的合理分配。 教学重点和难点

1、硐室需风量的计算；2、矿井总风量分配。【任务内容及要求】1、了解矿井需风量的计算依据；2、了解其他井巷需风量计算；3、熟悉矿井需风量的计算方法；4、熟悉矿井总风量分配；5、掌握采煤工作面、掘进工作面、硐室需风量的计算。 【相关知识】1.矿井需风量的计算依据

每个工作面实际需风量，应按瓦斯、二氧化碳涌出量和爆破后的有害气体产生量，以及工作面气温、风速和同时工作的最多人数等分别计算，然后取其中最大值。低瓦斯矿井的采煤工作面按气象条件或瓦斯涌出量（用瓦斯涌出量计算时，采用高瓦斯计算公式）确定需风量。根据《煤矿安全规程》规定：矿井需风量应按下列要求分别计算，并选取其中的最大值：（1）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供分量不得少于4m3。（2）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。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年修订一次。2.矿井需风量的计算方法（1）按同时工作最多人数计算矿井风量劳动时一个人的耗氧量为1-3L/min，而矿井空气中人的耗氧量约为2%-3%（其他为煤炭和有机物所消耗）。因此，世界大多产煤国家规定了每人4m3/min的需风量。再根据同时工作的最多人数，即可计算出矿井的需风量。（2）按各个用风地点总和计算矿井风量

按照矿井实际布置的采煤工作面、掘进工作面、硐室和用风地点，依据各个地点都能满足将瓦斯、二氧化碳和其他有害气体稀释到《规程》规定浓度以下，并符合风速规定的要求，分别逐个计算所需负量，再“由里向外”计算出采区、矿井的需风量。

对上述两种计算方法的结果，要进行比较，取其最大值。3.矿井需风量的计算（1)矿井总进风量按以下两种方法分别计算，并且取其最大值1）按井下同时工作的最多人数计算矿井风量2）按各个用风地点总和计算矿井风量生产矿井所需的风量，按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算4.采煤工作面需风量计算采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取其中最大值。（1）按瓦斯涌出量计算。(2）按工作面进风流温度计算：采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温应低于26度，风速大于0.25m/s。

(3）按使用炸药量计算：。(4）按工作人员数量计算：

(5）按风速进行验算按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：5.掘进工作面需风量的计算煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。(1）按瓦斯涌出量计算：

(2）按炸药量计算

(3）按局部通风机吸风量计算

(4）按工作人员数量计算

(5）按风速进行验算6.硐室需风量的计算独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：(1）机电硐室需风量采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量

(2）爆破材料库需风量

(3）充电硐室按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算7.其他井巷需风量井下其他巷道所需风量应依据巷道中的瓦斯（二氧化碳）涌出量和要求风速分别计算，并取其中最大值。(1）按瓦斯（二氧化碳）涌出量计算

(2）按最低风速验算8.矿井总风量的分配

矿井总风量确定后，分配到各用风地点的风量，应不得低于其计算的需风量；所有巷道都应分配一定的风量；分配后的风量，应保证井下各处瓦斯及有害气体浓度、风速等满足《煤矿安全规程》的各项要求。任务五：绘制通风网络图

与计算矿井通风总阻力教学内容 1、绘制通风网络图：（1）通风网络的基本术语和概念;（2）通风网络图的绘制；（3）通风网络的总风阻及其风量分配。2、矿井通风总阻力计算。

知识目标 1、根据矿井通风系统绘制矿井通风网路图；2、掌握通风网路的基本形式与特性、风量分配的基本定律、通风网路解算的方法等知识，对矿井通风系统进行分析解算；3、绘制通风容易时期、通风困难时期通风网络图；4、选择最大通风阻力路线，计算矿井通风总阻力。 技能目标

针对矿井实际情况，能够在综合分析的基础上，绘制绘制通风容易时期、通风困难时期通风网络图；能够选择最大通风阻力路线，计算矿井通风总阻力。 重点和难点 1、通风网络图的绘制；2、矿井通风总阻力计算。【任务内容及要求】1、掌握确定矿井通风系统类型的方法；2、掌握如何确定矿井通风方法；3、掌握采区通风系统的方法。【相关知识】1.绘制通风网络图(1)通风网路的基本术语和概念在通风网路中，常用到以下一些术语：1）分支分支是指表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷风流的方向。每条分支可有一个编号，称为分支号。2）节点节点是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有唯一的编号，称为节点号。在网路图中用圆圈加节点号表示节点。3）回路由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路，称为回路。单一个回路（其中没有分支），该回路又称网孔。4）树由包含通风网路图的全部节点且任意两节点间至少有一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图，称为树；由网路图余下的分支构成的图，称为余树。5）独立回路由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成的回路，称为独立回路。(2)通风网路图的绘制

不按比例、不反映空间关系的矿井通风网路图，能清楚地反映风流的方向和分合关系，便于进行通风网路解算和通风系统分析，是矿井通风管理的重要图件之一。

通风网路图的形状是可以改变的。为了更清晰地表达通风系统中各井巷间的联接关系及其通风特点，通风网路图的节点可以移位，分支可以曲直伸缩。通常，习惯上把通风网路图总的形状画成“椭圆”形。绘制矿井通风网路图，一般可按如下步骤进行：1）节点编号2）分支连线。3）图形整理4）标注绘制通风网路图的一般原则如下：1）某些距离相近的节点，其间风阻很小时，可简化为一个节点。2）风压较小的局部网路，可并为一个节点。如井底车场等。3）同标高的各进风井口与回风井口可视为一个节点。4）用风地点并排布置在网路图的中部；进风系统和回风系统分别布置在图的下部和上部；进、回风井口节点分别位于图的最下端和最上端。5）分支方向（除地面大气分支）基本应由下而上。6）分支间的交叉尽可能少。7）节点间应有一定的间距。

(3)通风网络的总风阻及其风量分配1）网路中风流流动的基本定律风流在通风网路中流动时，都遵守风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。它们反映了通风网路中三个最主要通风参数——风量、风压和风阻间的相互关系，是解算复杂通风网路的理论基础。①通风阻力定律②风量平衡定律风量平衡定律是指在通风网路中，流入与流出某节点或闭合回路的各分支的风量的代数和等于零③风压平衡定律风压平衡定律是指在通风网路的任一闭合回路中，各分支的风压（或阻力）的代数和等于零2）通风网络形式及其特性通风网路可分为简单通风网路和复杂通风网路两种。仅由串联和并联组成的网路，称为简单通风网路。含有角联分支，通常是包含多条角联分支的网路，称为复杂通风网路。通风网路中各分支的基本联接形式有串联、并联和角联三种，不同的联接形式具有不同的的通风特性和安全效果。①串联通风及其特性两条或两条以上风路彼此首尾相连在一起，中间没有风流分合点时的通风，称为串联通风②并联通风及其特性两条或两条以上的分支在某一节点分开后，又在另一节点汇合，其间无交叉分支时的通风，称为并联通风③串联与并联的比较在矿井通风网路中，既有串联通风，又有并联通风。矿井的进、回风风路多为串联通风，而工作面与工作面之间多为并联通风。从安全、可靠和经济角度看，并联通风与串联通风相比，具有明显优点：总风阻小，总等积孔大，通风容易，通风动力费用少。

所以，《规程》强调：井下各个生产水平和各个采区必须实行分区通风（并联通风）；各个采、掘工作面应实行独立通风，限制采用串联通风。2.矿井通风总阻力计算(1)矿井通风总阻力计算原则1）如果矿井服务年限不长（10~20年），选择达到设计产量后通风容易和困难两个时期分别计算其通风阻力；若矿井服务年限较长（30~50年），只计算头15~25年左右通风容易和困难两个时期的通风阻力。2）通风容易和通风困难两个时期总阻力的计算，应