采煤概论》电子教案矿井通风

1、1、河南理工大学采煤概论精品课程，第14章矿山通风，2、本章主要内容， 第14章矿山通风第1节矿山通风的任务和矿山空气第2节矿山通风压力和通风抵抗第3节矿山通风动力第4节矿山通风系统第5节矿山总风量的订正第6节采矿业通风系统第7节掘进方法第8节矿山通风构筑物，3， 第一节矿山通风的任务和矿山空气，一、矿山通风的基本任务煤矿的生产是地下作业，自然条件比较复杂，只有少数的井巷通向地面，因此矿山通风是保证矿山安全的最主要的技术手段之一，在矿山建设和生产过程中， 必须将地面空气一个接一个地送到井下各用风的地方，其主要任务是：1)在井下提供充足的新鲜空气；2 )在井下及稀释和排除井下有毒、有害气体和矿尘

2、；3 )创造良好的矿山工作环境，在井下建立适当的气候条件(以及适当的温度、适当的矿尘4、第一节矿井通风任务和矿井空气，二、矿井空气1 .矿井空气中主要成分的地面空气进入矿井后，称为矿井空气。 一般来说，地面上的空气成分是一定的，主要由氧、氮、二氧化碳三种气体组成，以体积的百分比计，氧为20.96%； 氮79%； 二氧化碳0.04%煤矿安全规程规定：在采掘工作面的供风流中，氧浓度必须在20%以上，在采掘工作面的供风流中，二氧化碳浓度不得超过0.5%，在总回风流中，二氧化碳浓度不得超过0.75%。 采掘工作面风流中的二氧化碳浓度超过1.5%，或采掘区、采掘工作面回风流中的二氧化碳浓度超过1.5%时

3、，应停止处理。 5、第一节矿井通风任务和矿井空气，2 .矿井空气中的有害气体矿井空气中所含的对人体健康和生命安全有威胁的切气体，均称为有害气体。 除了气体(CH4)以外，主要有一氧化碳(CO )、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、硫化氢(H2S )、氢(H2)、氨(N2)等。 这些有毒有害气体严重危害煤矿井下作业人员的人身健康和安全。 根据规程，井下空气中的一氧化碳浓度不得超过00024井下空气中的二氧化硫浓度不得超过00005。6、第二节坑道通风压力和通风阻力，一、空气压力表示水平巷道，巷道内风流(空气)从a点流向b点，是因为a点的压力大于b点的压力，可引出两个概念。 一个是a点或b点

4、的压力，称为点压力。 二是a点和b点之间存在压力差。 7、第二节矿井通风压力和通风阻力，1 .点压力空气的点压力可以用绝对压力和相对压力来表示。 1 )绝对压力：因为某点的绝对压力是以真空为基准，以“0”压力为起点进行修正测量的压力，所以绝对压力总是为正值，其单位通常用Pa表示。 一般说的大气压就是绝对压力。 标准大气压值为101.325Pa。 2 )相对压力：某点的相对压力是以当地大气压力为基准修正的压力。 比当地大气压大的是正压，比当地大气压小的是负压。 相对压力有正值和负值之分。 相对压力的单位通常是帕(Pa )显示。 2 .两点的压力差由于a、b两点的压力大小不相等，在a、b两点之间存

5、在压力差，这种压力差是由坑道风扇或自然因素引起的，因此压力差也被称为通风压力。 克服巷道的通风阻力，使风流按照规定的风速流动的动力，其数值可以通过修正计算和修正器来测量。8、第二节矿井通风压力和通风阻力、二、井巷通风阻力空气沿井巷运动时风流的粘性、惯性及对井巷周边的风流的阻隔、干扰作用所引起的通风阻力，是风流能量损失的原因。如上所述，由于通风机和自然因素引起的通风压力用于克服坑道通风阻力，通风压力与通风阻力为作用力与反作用力的关系，即数值相等，作用方向相反，故通风阻力值为坑道通风所需的风压值。 矿井通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两种。 9、第二节坑道通风压力和通风阻力，1、摩擦阻力空气沿井巷流

6、动时，流层间的摩擦和流体与井巷周边壁面间的相互摩擦产生的阻力称为摩擦阻力(也称为沿程阻力)，它与巷道断面的大小、形状、支架样式、巷道壁的粗糙度有关。 在坑道通风中，用风流的压力损失h摩表示摩擦阻力，其值的大小用下式修正，在h摩=LUQ2/S3 (141 )式中为h摩井巷摩擦阻力、Pa。 井巷摩擦阻力系数、NS2/m4(牛秒2/米2) l井巷的长度、m； u井巷周边长度，m； q流过井巷的风量，m3/s。 通常，设为上式中LU/S3=R摩擦式中r摩擦风阻力、NS2/m8。 式(1)表示h摩=R摩Q2 (142 )、10、第二节坑通风压力和通风阻力，2 .局部阻力空气流过井巷的一部分的局部地点(例

7、如，井巷的急速扩大、急速缩小、急速旋转及分支或合流等)，风流速度和方向的该值为h站=R站Q2 (143 )式中的h站r局发生局部阻力地点的局部风阻，Ns2/m8。 综上所述，井巷的通风总电阻h电阻=h摩h站=(R摩r站) Q2=R总Q2 (14-4 )式中的h电阻井巷通风总电阻、Pa。 r总井巷通风总风阻、NS2/m4； q流过井巷的风量，m3/S。11、第二节矿井通风压力和通风阻力、三、降低通风阻力的措施1 )减小井巷摩擦阻力系数。 对于工龄较长的主要井道，应尽可能采用巷道周壁表面光滑的支护方式，对于架式支护，应尽可能好好架设，必要时予以帮助等。 2 )确保足够大的井架断面。 特别是主要的输

8、入回风流路的截面扩大对风阻降低效果显着。 3 )尽量缩短通风路线的长度。 胡同的摩擦阻力与胡同的长度成正比，所以请尽量缩短风路的长度。 4 )避免胡同内风量过于集中。 胡同的摩擦阻力与风量的平方成正比，胡同内的风量过于集中的话，摩擦阻力会大幅增加。 因此，必须尽快分离矿山的总进气风，使矿山的总回风缓慢汇合。 5 )降低局部电阻。 尽量避免胡同的急转弯，避免胡同截面突然扩大、突然缩小，主要的胡同内任意停放车辆，不要堆积木材、器材等。12、第三节坑道通风动力，一、自然通风给空气提供能量，产生自然风压，沿井架流。 这种自然力主要是由于地面温度的变化，坑道风侧和回气侧的空气温度不同而引起的。 根据规章

9、，矿山必须采用机械通风，自然通风只能在特定的条件下使用。13、第三节矿山通风动力、二、机械通风机械通风是矿山通风的主要动力。 可以按其服务范围分为3种：1)主要通风机(简称主扇)，主要用于全矿井或矿井的一叶(部分)2)辅助风扇(简称辅助风扇)，主要服务于矿井网络的某个分支(例如采矿区或工作面) 主要风扇供风帮助保证该分支的风量3 )局部通风机(简称局扇)，主要用于单独挖掘井巷等局部地区的通风。 矿用通风机根据其结构可分为离心式通风机和轴流风扇2种。、14、第三节矿井通风动力、1 )离心式通风设备、15、第三节矿井通风动力、2 )轴流风扇、16、第四节矿井通风系统、一、矿井主通风设备的工作方式矿

10、井主通风设备的工作方式主要有提取式通风和压入式通风两种。 1 )抽出式2 )压入式通风3 )抽出和压入混合式通风，图14-5、17，第四节坑通风系统，二，坑道通风方式根据坑道入风井和回气井的相互位置关系，坑道通风方式可分为三个基本类型：1)中央式，中央式2 )对角式是两翼对角式和分区对角式的3 )混合型、混合型是由中央式和对角式或中央并列式和中央分列式组成的综合形式，是老坑道进行深部开采时常用的通风方式。18、第四节矿山通风系统、中央并列式、图14-6、19、第四节矿山通风系统、中央分列式、图14-7、20、第四节矿山通风系统、对角式、图14-8、21 (2)回气井筒数量少、同时运转的风扇的数

11、量少、管理方便缺点： (1)随着边界采空区开采，总返气道延长，通风道延长，通风阻力增加。 (2)矿井生产期间，由于井下巷道阻力增加，阻力变动范围大，难以保证通风机在高效状态下运行；(3)矿井的总进气风和总回气风的风流反向平行流动，容易产生漏风；(4)在矿山生产的中后期，在多采矿区同时生产时、22、第四节矿山通风系统、三、矿山反风矿山的进气口、井筒、井底车场附近发生了一定量的火灾，为了缩小灾害状况，有时需要改变反风即风流的方向。 按照规程：矿井：矿井主要通风机应具有反风装置，10分钟内巷道风流方向必须改变，风流方向改变后，供风量应小于正常风量40。 1离心式通风机的反风2轴流风扇的反风、23、第

12、四节坑通风系统、24、第五节坑总风量的补正算、一、坑配风原则、方法和根据1 )配风原则和方法：根据实际的需要，确定“从里到外”配风即井下的各用途，求出坑道总入风量，空气体积膨胀2 )配风依据(1)氧含量的规定(2)气体、氧化碳等有害气体的安全浓度的规定(3)风流速度的规定(4)空气温度的规定，(5)空气中浮游粉尘安全浓度的规定。25、第五节矿井总风量的修正、二、生产矿井总进风量的修正所谓生产矿井总进风量，是指井下各单位的必要风量和各风路中的损失风量的总和。 根据规程的规定，矿井所需风量(q )按以下要求分别进行修正，从中选择最大值。 1 )井下同时工作最多的人数修正坑道总必要风量： q矿入=4

13、NK矿通m3/min式中： n井下同时工作最多的人数k矿通坑通风系数。 一般用1.201.25 2)采煤、掘进、管道室及其他场所的实际所需风量的总和进行修正： q矿进=(Q采q只有q其他) k矿通m3/min式中： q采煤工作面的实际所需风量的总和，m3/min； q挖掘掘进工作面实际所需风量总和，m3/min； q仅配管室实际需要的风量的总和、m3/min； q其他坑道除采煤、掘进和管道室地点之外，其他井巷需要进行通风风量的总和，为m3/min。、26、第五节矿井总风量的修正、三、新建修正矿井风量的修正可参照邻近生产矿井的通风资料，按照生产矿井的风量修正方法进行修正。 没有新矿区、邻近生产矿

14、山参照的，可以参照省内气候、矿山地质、开采技术条件类似的生产矿山风量订正方法进行订正。27、第六节采区通风系统，一、采区通风采区通风系统是采区通风系统的核心单元，是采区生产系统的重要组成部分，包括采区入风、回风和采煤工作面入回风道等风道连接形式和采区风流控制设施。 采区的通风系统是指风流入采区，沿采区巷道冲刷工作面后，排出整个采区风流通道。 准备采区时，必须在采区内构成通风系统，然后挖掘其他巷道。 采煤工作面必须构成全风压通风后才能采煤。 采区入、回气巷必须贯穿整个采区的长度或高度，不得将一侧的山、下山或盘区的风巷分成两条。 一段是进风巷，另一段是回风巷。 采区内一般配置3座山，一座是运动山，

15、一座是轨道山，一座是专用回气山。 瓦斯涌出量少的小煤矿可以配置两座山。28、第六节采区通风系统、29、第六节采区通风系统、二、采煤工作面通风由采煤工作面及其进、回巷道构成的通风途径称为采煤工作面通风系统。 采煤工作面的通风系统有“u”型、“y”型、“w”型、“h”型等通风系统。 1)“U”型通风系统：该通风系统最简单，采用最广泛。 但是，存在采煤作业面的采空区侧的上角容易积存气体的缺点。 2)“Y”型通风系统：该系统可有效解决风流韵事浓度过高、以及左上角积气等问题。 但是，工作面上顺沟沿采空区的一叶全长预先挖出，在采矿期间必须经常进行维护。 3)“W”型通风系统：该通风系统适用于瓦斯涌出量大、

16、工作面长的综合采煤工作面，且开采煤层瓦斯涌出量特别大时，也可以在中间平巷钻孔抽放瓦斯，但该通风系统的一半工作面严禁下行通风在瓦斯突出的采煤工作面4)z”型通风系统，30，第6节采区通风系统，图14-14，图14-14，31，第7节掘进通风方法，通风方法有总风压通风、引射器通风和局部通风通风三种。 局部通风通风的通风方式主要有压入式、抽出式和混合式通风三种，图14-16、32、第八节坑通风构筑物，一、风门需要在人员和车辆通行、风流不能通过的巷道中设置通风结构建筑物，将这种既阻隔风流又能保证行人开通的通风构筑物称为风门。 二、风壁风壁(也称密闭)是阻隔风流、封闭采空区，防止瓦斯向巷道扩散的构筑物。 风墙根据工作年限可以分为暂时风墙和永久风墙。 暂时的风墙服务期短，可以用板、可塑性等材料建设的永久的风墙必须用不燃性材料(砖、材石、水泥等)建设。14-17、33、第八节坑通风构筑物、三、风桥在进气巷道和回流平面交叉处，为了防止风流短路、分离进气，需要设置通风构筑物，并将这种相互交叉的两个回流分隔的构筑物称为风桥。图14-18、34、第八节坑通风构筑物、四、井口封闭装置在设置有电风扇的井筒内，空气压力和大气压力间存在较大的压力差，为了防止