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2025.1矿井通风第一节矿井空气第二节矿井通风系统第三节掘进通风技术复习思考题
矿井通风是指利用通风动力把地面的新鲜空气由进风井送入井下,在井下经过各个用风地点后,再由出风井排到地面的完整过程。其基本任务是:
(1)向井下各工作场所连续不断地供给足够的新鲜空气,供人员呼吸。《煤矿安全规程》规定: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。
(2)把有毒有害气体和矿尘稀释到安全浓度以下,并排出矿井之外。
(3)提供适宜的气候条件,创造良好的生产环境,以保障员工的身体健康和生命安全及机械设备的正常运转,进而提高劳动生产率。
一、井下气体成分
矿井空气是指矿井井巷、硐室内气体的总称。它包括进入井下的新鲜空气和井下产生的有毒有害气体、浮尘。矿井空气的主要来源是地面空气,但地面空气进入井下以后,要发生一系列的物理变化和化学变化,因而矿井空气与地面空气的性质和成分均有较大差别。
1.空气的组成
地面空气主要是由20.96%氧气(O2)、79.0%氮气(N2)和0.04%二氧化碳组成。
地面空气进入井下后,其成分和性质会发生一系列变化,如氧含量降低、有害气体混入、固体微粒(粉尘)混入、气体膨胀与压缩。尽管矿井空气与地面空气相比,在性质上有许多差异,但在新鲜空气中其主要成分仍然是氧气、氮气和二氧化碳。
2.井下各种有害气体的来源及其性质
在煤矿生产过程中产生或煤层中涌出的有害气体主要有:甲烷、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫(SO2)、二氧化氮、硫化氢、氨气(NH4)和氢气(H2)等。
(1)甲烷。甲烷是一种无色、无味的气体,甲烷比空气轻,其相对密度为0.554,有很强的渗透性和扩散性,扩散速度是空气的1.34倍,甲烷具有燃烧性和爆炸性。煤矿井下甲烷主要从煤、岩层中涌出。
(2)一氧化碳。一氧化碳是一种无色、无味的气体,相对密度为0.97,微溶于水,浓度为13%~75%时遇火能引起爆炸。一氧化碳具有强烈的毒性,对人体有较大的危害,主要原因是:人体内的血红素与一氧化碳的亲和力比氧气大250~300倍,易造成人体血液中毒。
一氧化碳中毒表现为中毒者嘴唇呈绯红色,两颊有斑点。煤矿井下一氧化碳的主要来源有:井下爆破、矿井火灾、煤炭自燃和瓦斯煤尘爆炸等。
(3)二氧化碳。二氧化碳是无色、略带酸臭的气体,对空气的相对密度为1.52,由于比空气重,所以常积聚于巷道底部或下山盲巷无风流的地方。二氧化碳不助燃也不能供人呼吸,略有毒性。二氧化碳增至3%时,人的呼吸将增加一倍。
所以在急救因有害气体中毒或窒息的人员时,应先让其吸入含5%二氧化碳的氧气,以加强呼吸,加快血液循环速度。空气中二氧化碳含量达到10%时,人会出现头昏并发生昏迷状态;空气中二氧化碳含量达到10%~20%时,人体呼吸处于停顿状态,失去知觉,时间稍长会死亡。
有的矿井存在煤(岩)与二氧化碳突出危险,一旦突出发生会造成人员伤亡和财产损失。煤矿井下二氧化碳的主要来源有:井下爆破、矿井火灾、煤炭自燃、瓦斯煤尘爆炸、煤(岩)中涌出等。
(4)硫化氢。硫化氢是一种有剧毒且无色、有臭鸡蛋味的气体,相对密度为1.10,溶于水,对眼睛及呼吸系统有强烈的刺激作用。煤矿井下的硫化氢主要来源是:有机物的腐烂、含硫矿物的水解、采空区水中的挥发气体和煤层中涌出的气体。
需要注意的是:接近采空区作业,有水涌出,且伴随有硫化氢的臭味时,往往是采空区水发生透水事故的预兆。
(5)二氧化氮。二氧化氮为红褐色,相对密度为1.57,易溶于水。二氧化氮对人体的眼睛、呼吸道及肺部组织有强烈的腐蚀作用。二氧化氮遇水形成硝酸,能破坏肺及全部呼吸系统组织,导致人中毒,经过6~24h后,肺肿发展,呈现严重咳嗽,并吐黄色的痰,还会出现剧烈的头痛、呕吐,会很快死亡。
二氧化氮的浓度达到0.004%时,即会出现喉咙受刺激、咳嗽、胸部发疼现象;达到0.01%时,短时间内会出现严重咳嗽、声带痉挛、恶心、呕吐、腹疼、腹泻等症状;当达到0.025%时,短时间内人即死亡。煤矿井下二氧化氮的来源主要是井下爆破工作。
(6)二氧化硫。二氧化硫是无色、有强烈硫磺味及酸味的气体,相对密度为2.22,易溶于水。当二氧化硫与呼吸道的潮湿表皮接触时能产生亚硫酸,亚硫酸刺激并麻痹上部呼吸道的细胞组织,使肺及支气管发炎。
当空气中二氧化硫浓度为0.002%时,能引起眼睛红肿、流泪、咳嗽、头痛;达到0.05%时,能引起急性支气管炎、肺水肿,在短时间内有生命危险。煤矿井下二氧化硫的主要来源有:含硫矿物缓慢氧化或自燃生成、从煤岩中放出、在含硫矿物中爆破生成。
(7)氨气。氨气是无色气体,相对密度为0.69,有类似氨水的剧臭味,易溶于水,且有很强的毒性,能刺激皮肤和上呼吸道,严重损伤眼睛。煤矿井下氨气的主要来源有:硝铵炸药的分解、有机物的氧化腐烂等。
3.井下有害气体的防治措施
(1)加强通风。排除或冲淡井下各种有害气体,使其浓度在《煤矿安全规程》规定浓度(见表4-1)
(2)加强检查。掌握矿井各种有害气体的涌出情况,防止发生事故。当进入某些老巷及通风不良的巷道时,应首先检查氧气、瓦斯、二氧化碳及其他有害气体的浓度,只有确认对人体无害时,才能进入。
(3)采取抽采措施。这是治理瓦斯的治本之策。
(4)封闭巷道。不用的巷道或废弃巷道要及时封闭,设警标、警示牌。
(5)加强个体防护。煤矿作业人员要携带自救器等。
二、矿井气候条件矿井气候条件,是指矿井空气的温度、湿度和风速的综合效应。1.矿井空气的温度空气的温度是影响矿井气候条件的主要因素,气温过高,影响人体散热,破坏身体热平衡,使人感到不适;气温过低,人体散热过多,容易引起感冒,严重时引起井筒结冰,造成事故。。
《煤矿安全规程》规定:进风井口以下空气温度(干球温度)必须在2℃以上。生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃,机电设备硐室空气温度不得超过30℃;当空气温度超过规定时,必须缩短超温地点工作人员工作时间,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。
2.矿井空气的湿度
空气湿度是指空气中所含的水蒸气量,即空气的潮湿程度。空气的潮湿程度一般用“相对湿度”来表示。相对湿度是指每立方米空气中实际含有的水蒸气量和同一温度下的饱和水蒸气量的百分比。对人体比较适宜的相对湿度为50%~60%。
3.井巷中的风速
在矿井井巷中,风流在单位时间内所流经的距离,称为井巷中的风速,简称风速。井巷中的风速大小直接影响人体的散热效果,同时也影响着矿井安全生产。井巷中的风速应符合《煤矿安全规程》的规定(表4-2)。
设有梯子间的井筒或修理中的井筒,风速不得超过8m/s;梯子间四周经封闭后,井筒中的最高允许风速可按表4-2规定执行。
无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于表4-2的规定值,但不得低于0.5m/s。
综合机械化采煤工作面,在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后,其最大风速可高于表4-2的规定值,但不得超过5m/s。
气候条件是空气温度、湿度和风速三者综合的结果,因此,气候条件的优劣,不能从单独测定某个因素的值来评定,而必须测定其综合结果。目前,一般采用卡他计来测定矿井气候条件。
矿井通风系统是指矿井通风方式、通风方法、通风网络和通风设施的总称。它包括从进风到回风的全部路线。安全可靠的通风系统是矿井安全生产的保证。
一、对矿井通风系统的基本要求
(1)进风井口必须布置在粉尘、有害和高温气体不能侵入的地方,并能防洪、防冻。矿井排风和主要通风机噪声不得造成公害。
(2)箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作风井使用时,必须符合《煤矿安全规程》对风速、防尘和消防的要求。
箕斗提升井兼作回风井时,井上下装卸载装置和井塔(架)必须有完善的封闭措施,其漏风率不得超过15%,并应有可靠的防尘措施。装有带式输送机的井筒兼作回风井时,井筒中的风速不得超过6m/s,且必须装设甲烷断电仪。
(3)矿井必须采用机械通风。主要通风机或分区的主通风机必须安装在地面,配有专用供电线路,主要通风机要设防爆门(盖)、反风设施。
(4)矿井必须实现分区通风。
(5)多台通风机联合运转应稳定可靠,总进风和总回风巷断面积不宜过小,尽量减少公共风路的风阻,防止多台通风机相互影响。
(6)尽可能采用并联通风系统,并使各条风路的阻力接近相等。避免在通风系统中设置过多的风桥、风门、调节风窗等通风构筑物。
二、矿井通风方法
矿井通风必须采用机械通风,根据矿井通风压力状态分为正压通风和负压通风。1.自然通风
利用自然风压产生的通风动力,致使空气在井下巷道流动的通风方法称为自然通风。自然风压的大小和风流方向,主要受地面空气温度变化、高差、井口的风速等影响。自然风压是指由自然因素作用而形成的风压。就是由于自然条件发生变化,引起空气密度发生密度发生变化,其产生的重力差即为自然风压,如图4-1所示。
如果把地表大气视为断面无限大、风阻为零的假想风路,则通风系统可视为一个闭合的回路。在冬季,由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度低,平均空气密度大,导致两空气柱作用在2-3水平上的重力不等。
其重力差就是该系统的自然风压。它使空气从井口1流入,从井口5流出。在夏季时,若空气柱5-4-3比0-1-2温度低时,平均密度大,则系统产生的自然风压方向与冬季相反。地面空气从井口5流入,从井口1流出。
自然风压对矿井通风有一定的影响,当自然风压与机械风压方向相反时,矿井风量减小,特别是浅矿井作用明显。
2.机械通风
利用通风机运转产生的通风动力,致使空气在井下巷道中流动的通风方法称为机械通风。根据通风机的工作方式不同,机械通风可分为抽出式通风(负压通风)、压入式通风(正压通风)和混合式通风3种。
三、矿井通风方式
按照进、回风井之间在井田内位置关系,通风方式可分为中央式、对角式、混合式3种基本形式。1.中央式
根据进、回风井在井田倾斜方向的位置不同又可分中央并列式与中央分列式(中央边界式)2种。
(1)中央并列式,如图4-2所示。
(2)中央分列式,如图4-3所示。
2.对角式
根据回风井服务范围的不同,对角式通风又可分为两翼对角式和分区对角式2种。
(1)两翼对角式,如图4-4所示。
(2)分区对角式,是指进风井大致位于井田中央,在每个采区各布置一个回风井,如图4-5所示。
3.混合式
混合式通风是指由上述多种方式混合而形成的通风方式。
四、矿井通风网络
矿井通风系统的井巷连接关系一般比较复杂,为了便于分析通风系统中各井巷间的连接关系及特点,把矿井或采区中风流分岔、汇合线路的结构形式和控制风流的通风构筑物,通常用不按比例不反映空间关系的单线条示意图来表示通风系统的图称为通风网络图。
通风网络的连接形式有串联网络、并联网络和角联网络3种。1.串联网络
若前一井巷的出风端和下一井巷的进风端相接,这样的通风网络称为串联网络,如图4-6所示。
2.并联网络
若两条或两条以上的通风井巷的进风端是在同一点分开,它们的出风端又是在同一点汇合,这样的通风网络称为并联网络,如图4-7所示。
3.角联网络
在两条分路组成的并联系统中,若有1条或1条以上的井巷横跨于2个并联巷道上构成的系统称为角联系统,其网络称为角联网络,如图4-8所示。
角联网络的特点是:角联网络中的边缘风路的风流方向是稳定的,而在对角风路中的风量及风流方向都不稳定,它在边缘风路的阻力影响下可能正向、可能反向、也可能无风。由于这个特点,在有瓦斯涌出的地点将会给通风管理工作带来不少困难和麻烦,在安全上留下隐患。
五、采区通风系统
采区通风系统是指矿井风流经主要进风巷进入采区,流经采区进风巷道、清洗采掘工作面、硐室和其他用风巷道后,沿采区回风巷道排至矿井主要回风巷的整个网络。
采区通风系统主要取决于采区巷道布置和采煤方法,同时要满足采区通风的特殊要求。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。
1.采区通风系统的基本要求
(1)采区必须有独立的风道,实行分区通风。采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。严禁将一条上山、下山或盘区的风巷分为两段,其中一段为进风巷,另一段为回风巷。
(2)采掘工作面、硐室都应采用独立通风。采用串联通风时,必须遵守《煤矿安全规程》的有关规定。
(3)按瓦斯、二氧化碳、气候条件和工业卫生的要求,合理配风。要尽量减少采区漏风,并避免新风到达工作面之前被污染和加热。要保证通风阻力尽量小,通风能力尽量大,风流畅通。
(4)通风网络要简单,以便在发生事故时易于控制和撤离人员。为此,应尽量减少通风构筑物的数量,尽量避免采用角联风路;无法避免时,要有保证风流稳定性的措施。
(5)要有较强的防灾和抗灾能力。为此,要设置供水线路、避灾线路、避难硐室和灾变时的风流控制设施。
(6)采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区。
(7)采区内布置的机电硐室、绞车房要配足风量。如果它们必须设置在回风流时,必须符合《煤矿安全规程》的规定。
(8)井下爆炸材料库必须有独立的通风系统,回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。新建矿井采用对角式通风系统时,投产初期可利用采区岩石上山或用不燃性材料支护和不燃性背板背严的煤层上山作爆炸材料库的回风巷。必须保证爆炸材料库每小时能有其总容积4倍的风量。
(9)井下充电室必须有独立的通风系统,回风风流应引入回风巷。井下充电室,在同一时间内,5t及其以下的电机车充电电池的数量不超过3组、5t以上的电机车充电电池的数量不超过1组时,可不采用独立的风流通风,但必须在新鲜空气中。井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度,不得超过0.5%。2.长壁式采煤工作面通风系统的类型
回采区段的通风系统是由工作面的进风巷、回风巷和工作面组成。当矿井采用走向长壁后退式采煤法时,回采区段的通风系统有U形、Z形、H形、Y形、W形和双Z形等形式,如图4-9所示。
采区内各采掘工作面均应采用独立通风。若工作面之间不能形成独立通风,经报批后,可以采用串联通风,但必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。《煤矿安全规程》规定:采、掘工作面应实行独立通风。同一采区内,同一煤层上下相连的2个同一风路中的采煤工作面、采煤工作面与其相连接的掘进工作面、相邻的2个掘进工作面,布置独立通风有困难时,在制定措施后,可采用串联通风,但串联通风的次数不得超过1次。
对于本条规定的串联通风,必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪,且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5%,其他有害气体浓度都应符合本规程规定。开采有瓦斯喷出或煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的煤层时,严禁任何2个工作面之间串联通风。3.上行通风与下行通风
(1)上行通风。当采煤工作面的进风巷水平低于回风巷水平时,采煤工作面的风流沿工作面的倾斜方向由下向上流动,这样的通风方式称为上行通风。
(2)下行通风。当采煤工作面的进风巷水平高于回风巷水平时,采煤工作面的风流沿工作面的倾斜方向由上向下流动,这样的通风方式称为下行通风。《煤矿安全规程》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。4.扩散通风与循环风
(1)扩散通风。扩散通风是指利用空气中分子的自然扩散运动,对局部地点进行通风的方式。《煤矿安全规程》规定: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,可采用扩散通风。
(2)循环风。局部通风机送出风部分或全部回风再进入局部通风机进风流中的现象称为循环风。循环风一般发生在局部通风过程中,由于局部地点的风流反复返回同一局部地点,有毒有害气体和粉尘浓度越来越大,不仅使作业环境越来越恶化,同时也会由于风流中瓦斯浓度不断增加,引起瓦斯事故。
为了防止出现循环风,《煤矿安全规程》规定:压入式局部通风机和启动装置,必须安装在进风巷道中,距掘进巷道回风口不得小于10m;全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量,局部通风机安装地点到回风口之间的巷道中的最低风速必须符合表4-2的要求。
六、矿井通风设施1.矿井主要通风设施
在矿井正常生产中,为保证风流按设计的路线流动,在灾变时期仍能维持正常通风或便于风流调度,要在通风系统中设置一系列的构筑物,这些构筑物称为通风设施。通风设施按其作用可分为:隔断风流、引导风流和调节控制风量的设施。
煤矿井下常见的通风设施有风门、风桥、挡风墙(密闭)、调节风窗等。
(1)风门。在井下平时行人、行车的巷道内设置的能够隔断风流和对风量进行调节的通风构筑物称为风门。
(2)风桥。在进风与回风平面相遇的地点,必须设置风桥,构成立体交叉风路,使进风与回风分开,互不相混。按其服务年限和巷道中通过风量大小的不同,风桥可分为绕道风桥、混凝土或料石风桥和铁筒式风桥。
(3)挡风墙(密闭)。设置在需要隔断风流,不需要通车行人的巷道中的构筑物。用它来封闭采空区、火区和废弃的旧巷区。密闭的构造按服务年限可分为临时密闭和永久密闭2类;按密闭的用途可分为通风密闭、防火密闭、防水密闭和防爆密闭。
(4)调节风窗。在并联风路中,若一个风路中风量需要增加,而另一风路的风量有余,则可在后一风路中安设调节风窗,并使风路中的风量按需供应,达到风量调节的目的。调节风窗就是在风门或风墙上方,开一个面积可调的窗口,利用改变小窗口的面积来调节风量。2.通风设施对安全生产的影响
煤矿井下通风设施是否符合要求,是影响矿井漏风量大小和有效风量高低的重要因素。质量不符合规定的通风设施对煤矿安全生产有很大影响,破坏或不按规定使用通风设施会造成瓦斯事故。
七、矿井反风
矿井反风是指当矿井发生灾变时所采取的一项重要的控制风流的救灾措施。当井下发生火灾时,利用预设的反风设施,改变火灾所产生的高温、有害气体的流动方向、限制火灾影响区域,安全撤出受灾害威胁人员的安全技术措施。生产矿井的反风有全矿性反风和局部反风2种形式。1.全矿性反风
全矿性反风是指使全矿井总进风、回风巷道及采区主要进风、回风巷道的风流全面反向的反风方式。
当矿井进风井口附近、井筒、井底车场及与井底车场直接相通的大巷发生火灾时,应采用全矿性反风。
当矿井进行反风时,要注意井下采空区、密闭区多种有害气体的涌出情况及瓦斯涌出情况。
2.局部反风
在井下采区内发生火灾时,主要通风机保持正常运转,通过调整采区内预设风门的开关状态,实现采区内部部分巷道风流反向,把火灾烟流直接引向回风巷道,防止火灾烟流侵入采煤工作面,威胁人员安全。
八、井巷风速的测定及井巷通过风量的计算
空气流动的速度称为风流速度,简称风速,以单位时间内流经的距离表示,常用单位为m/s。井巷中实际通过的风量是指单位时间通过井巷断面的空气体积,常用单位为m3/min或m3/s。井巷中的风流速度和通过的风量是矿井通风的主要参数之一。1.测算风速和风量的目的
(1)检查各用风地点实际得到的风量是否满足设计要求。
(2)检查各井巷中的实际风速是否符合《煤矿安全规程》的规定。(3)检查漏风情况。测量风速、计算风量是矿井通风工作的基本操作技能之一,也是检查、分析、改善矿井通风工作的重要手段。《煤矿安全规程》规定: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,每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。应根据测风结果采取措施,进行风量调节。2.井巷断面上的风速分布
空气在井巷中流动时,由于空气的黏性和井巷壁面摩擦的影响,风速在井巷断面上的分布是不均匀的。一般来说,在巷道的轴心部分风速最大,而靠近巷道周壁风速最小。通常所说的井巷中的风速都是指某断面的平均风速。3.井巷的测风方法
空气在井巷中流动时,风速在井巷断面上的分布是不均匀的,为了准确地测定井巷的平均风速,通常采用以下方法。
(1)线路法和分格定点法,如图4-10、图4-11所示。图4-10
线路法图4-11分格定点法
(2)侧身法和迎面法。①侧身法指测风员背向巷道壁站立,手持风速表,将手臂向风流垂直方向伸直进行测风的方法。②迎面法是指测风员面向风流方向,手持风速表,将手臂向正前方伸直进行测风的方法。
九、矿井风量的调节
在矿井生产过程中,为了满足不同地点、不同时期的所需风量,对网络加以人为控制,即为风量调节。风量调节按照调节影响的范围不同,可分为矿井总风量调节和局部风量调节2类。1.矿井总风量的调节
矿井总风量调节是指调节主要通风机的工况点,使矿井或矿井一翼的总风量发生改变。通常采用2种方法:①改变主要通风机的特性,即改变主要通风机叶片安装角或改变主要通风机的转速。②改变主要通风机的工作风阻,降低通风机的工作风阻,增加矿井总风量;反之,增加风阻,可降低矿井总风量。2.矿井局部风量的调节法
局部风量调节经常用于采区内部各工作面之间、采区之间或生产水平之间的风量调节。局部风量调节的方法有以下3种:(1)增阻调节法,即在并联网络中,增加风阻小的风路的风阻,从而减小其风路的风量,达到增加另一并联风路风量的目的。(2)降阻调节法,即在并联网络中,降低需要增加风量的巷道的风阻,从而达到增加风量目的。(3)增压调节法,即在风阻大、风量不足的风路上安设辅助通风机,克服该巷道的部分阻力,以提高风量的方法。《煤矿安全规程》规定:严禁在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中安设辅助通风机。
一、掘进通风的方法及其方式
掘进通风一般采用局部通风。局部通风的方法有全风压通风、引射器通风和局部通风机通风3种。1.全风压通风
矿井全风压通风是指利用矿井主要通风机及自然风压借导风设备对掘进工作面通风的一种方法。它有3种布置方式,即利用纵向风障导风、风筒通风和平行巷道通风如图4-12、图4-13和图4-14所示。
图4-12纵向风障导风图4-13风筒通风图4-14
平行巷道通风2.引射器通风
引射器通风的原理是:利用喷嘴喷出的高压流体(高压水或压气),在喷嘴射流的周围造成负压而吸入空气,并在混合管口内混合,将能量传递给被吸入的空气,使之具有通风压力,达到通风的目的,如图4-15所示。图4-15引射器通风1——风筒;2——引射器;3——水管3.局部通风机通风
局部通风机通风可分为压入式、抽出式和混合式通风3种。
(1)压入式通风。压入式通风的局部通风机和启动装置必须安装在距掘进巷道回风口10m以外的进风巷道中,局部通风机将新鲜空气经风筒压送到掘进工作面,而污浊空气则由巷道排出,其布置如图4-16(a)所示。压入式通风的风流从风筒末端以自由射流状态射向工作面,其风流的有效射程一般为7~8m。
(2)抽出式通风。抽出式通风的局部通风机安装在距掘进巷道口10m以外的回风流中,新鲜空气由巷道进入工作面,污浊空气经风筒由局部通风机抽出,其布置如图4-16(b)所示。
(3)混合式通风。混合式通风就是把上述2种通风方式同时使用。新风是利用压入式局部通风机和风筒压入工作面,而污浊空气则由抽出式局部通风机和风筒排出,其布置如图4-16(c)所示。
采用混合式通风时,两台局部通风机的风量分配必须合理,压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量应符合规定;瓦斯检查工尤其要掌握好岩巷揭煤、过断层等特殊时期瓦斯涌出的变化,控制好风筒重叠段巷道内的瓦斯浓度。《煤矿安全规程》规定,掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方式应采用压入式,不得采用抽出式(压气、水力引射器不受此限制);如果采用混合式,必须制定安全措施。瓦斯喷出区域和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式。
二、掘进通风的设备及其要求
局部通风设备是由局部通风动力设备、风筒及其附属装置组成。(一)风筒1.风筒的种类
煤矿使用的风筒主要是胶布风筒,它是一种柔性风筒,其优点是:轻便、可伸缩、拆装搬运方便。此外,还有铁风筒、玻璃钢风筒,但它们的质量大、搬运困难,煤矿使用较少。随着大断面巷道机械化掘进的增多,混合式通风技术得到了广泛应用,为了满足其中抽出式通风的要求,采用了金属整体螺旋弹簧钢圈为骨架的可伸缩风筒。2.风筒的接头
柔性风筒的接头方式有插接、单反边接头、双反边接头、活三环多反边接头、螺圈接头、拉链式连接等多种形式。插接方式最简单,但漏风大;反边接头漏风小,不易胀开,但局部风阻较大;后两种接头风阻小、漏风小。3.风筒的漏风
漏风使局部通风机风量与风筒出口风量不等。局部通风机风量与风筒出风口风量的差就是风筒的漏风量,它与风筒的种类、接头的数目、接头方法和质量、风筒直径和风压等有关,但更主要是与风筒的维护和管理密切相关。需要注意的是掘进工作面的通风效果与风筒出口风量的大小有关。4.风筒的布置要求
风筒出风口到工作面的距离要符合作业规程的有关规定。风筒要求吊挂平直,贴壁贴帮,逢环必挂,环环吃力。
(二)局部通风机
掘进工作面要求局部通风机体积小、风压高、效率高、噪声小,性能可靠、坚固防爆。保证局部通风机稳定运转的装置有3类。
1.双风机、双电源、自动换机和风筒自动倒风装置正常通风时由专用开关供电,使局部通风机运转通风;一旦常用局部通风机因故障停机时,电源开关自动切换,备用风机即刻启动,继续供风,从而保证了局部通风机的连续运转。由于双风机共用一道主风筒,风机要实现自动倒换时,则连接两风机的风筒也必须能够自动倒风,风筒自动倒风装置有以下2种结构:
(1)短节倒风,如图4-17(a)所示,将连接常用风机风筒一端的半圆与连接备用风机风筒一端的半周胶粘、缝合在一起(其长度为风筒直径的1~2倍),套入共用风筒,并对接头部进行粘连防漏风处理,即可投入使用。常用风机运转时,由于风机风压作用,连接常用风机的风筒被吹开,将与此并联的备用风机风筒紧压在双层风筒段内,关闭了备用风机风筒;若常用风机停转,备用风机启动,则连接常用风机的风筒被紧压在双层风筒段内,关闭了常用风机风筒,从而达到自动倒风换流的目的。
(2)切换片倒风,如图4-17(b)所示,在连接常用风机的风筒与连接备用风机的风筒之间平面夹粘一片长度等于风筒直径1.5~3.0倍、宽度大于1/2风筒周长的倒风切换片,将其嵌套在共用风筒内并胶粘在一起,经防漏风处理后便可投入使用。常用风机运行时,由于风机风压作用,倒风切换片将连接备用风机的风筒关闭;若常用风机停机,备用风机启动,倒风切换片又将连接常用风机的风筒关闭,从而达到自动倒风换流的目的。2.“三专两闭锁”装置
“三专”是指专用变压器、专用开关、专用电缆;“两闭锁”则是指风、电闭锁和瓦斯、电闭锁。其功能是只有在局部通风机正常供风、掘进巷道内的瓦斯浓度不超过规定限值时,方能向巷道内机电设备供
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