矿井一通三防技术.ppt

1、1,矿井一通三防技术,2,一、煤炭在能源生产与消费中的地位 能源的种类很多。 煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、地热、核能等 在我国能源生产及消费构成中，煤炭占主要地位。我国是世界上少数几个一次能源以煤为主的国家，是世界最大煤炭生产国和消费国。 在未来的5060年内，随着新能源和可再生能源、水电和核电的发展和推广，煤炭在一次能源中的消费比重会有所下降，但煤炭仍将是我国的主要能源。,3,二、煤矿自然条件 我国煤炭资源丰富，煤种齐全，储量居世界第三位。 但与其它产煤大国相比较，我国煤层赋存条件较差， 95的煤炭产量是井工生产的，自然灾害较为严重。 国有重点煤矿中 高瓦斯和有煤与瓦斯突出危险的

2、矿井占492 有自然发火倾向的矿井占575 有煤尘爆炸危险的矿井占895 部分矿井还受热害、水害的威胁,4,三、 煤矿安全生产形势 经过数十年的努力，煤炭行业现在能在不同程度上控制瓦斯、矿尘、水、火、 热、冲击地压、顶板等灾害对安全生产的威胁，对主要灾害源基本上实现了安全监测。 由于我国煤矿地质条件复杂，技术装备落后，职工队伍素质低，资金严重不足以及其他诸多不利因素的存在，我们还没有完全掌握安全生产的主动权。迄今为止，矿山灾害仍然十分严重。 煤矿重大、特大事故的频频发生造成了大量人员伤亡和巨大财产经济损失，并造成了不良的社会和国际影响。,5,我国煤矿产量占全世界的31%，但煤矿死亡人数占到了全

3、世界煤矿死亡人数的79%。 我国煤矿百万吨死亡率，与国外相比差距依然很大。 2000年 全国煤炭百万吨死亡率5.77 2004年 全国煤炭百万吨死亡率3.08 2005年 全国煤炭百万吨死亡率2.81 2006年 全国煤炭百万吨死亡率2.04 美国的百万吨死亡率0.03，波兰和南非0.3。,6,四、煤矿存在的安全隐患 2005年2月23日，国务院常务会议专题研究瓦斯治理工作，会议决定组织国家煤矿安全专家组，对煤矿逐个进行“会诊” 。 2005年4月20日，国家安监总局、煤监局、发改委和科技部等部门在北京召开启动大会。会后，从全国抽调91名专家，分赴45户重点国有煤矿企业共402个煤矿开展“会诊

4、”。 煤矿安全专家“会诊”于7月结束。,7,通过煤矿安全技术会诊，表明我国煤矿存在比较普遍的安全隐患问题，涉及到采掘、机械、用电等方面，主要有： 采掘接替紧张，普遍采用不正规的开采方法和人员相对集中的生产方式 通风系统不合理，通风设备设施老化，风量富余系数小，通风阻力分布不合理，稳定性、可靠性差，抗灾能力低 矿井瓦斯抽采能力不足，预抽时间短 防突技术、装备落后 煤层自然发火严重，防灭火系统不完善，防灭火技术及装备不足 矿井突水威胁大 机电设备陈旧，安全级别不够，电气安全隐患多 安全管理严重滞后 专业技术人才严重匮乏 安全投入严重不足,8,五、主要对策 抓好“一通三防”工作 更新设备，消除不安全

5、因素 优化矿井通风系统，提高矿井通风系统可靠性和抗灾能力 加大科技投入,9,第一章 矿井通风基础 第二章 矿井通风系统及通风方式 第三章 矿井通风安全管理 第四章 矿井瓦斯防治 第五章 矿山防尘 第六章 矿井火灾防治,10,第一章 矿井通风基础 矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一。 煤矿五大自然灾害中瓦斯、矿尘、火灾灾害均与矿井通风有关。 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地流动，最后将污浊空气排出矿井的全过程就称为矿井通风。 矿井通风的任务 在矿井生产过程中，将地面空气源源不断地输送到井下各个作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害气

6、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。,11,第一节 矿井空气及其流动 一、矿井空气概述 1、地面空气与矿井空气 （1）地面空气的组成 氧气(O2) 20.96% 氮气(N2) 79.00% 二氧化碳(CO2) 0.04% 惰性稀有气体氦、氖、氩、氙等计入 N2 中。 湿空气中含有水蒸气。,12,（2）矿井空气 地面空气进入矿井后，成分、性质发生变化，例如： 氧浓度降低 二氧化碳浓度增加 混入有毒有害气体 空气状态参数（温度、湿度、压力等）改变,13,（3）空气主要成分的性质 氧气(O2 )： 人体维持正常生命过程所需的氧气量取决于人的体质、精神状态、劳动强度

7、等。一般，人体耗氧量与劳动强度关系： 休 息 耗氧量 0.2-0.4 L/min 轻劳动 耗氧量 0.6-1.0 L/min 重劳动 耗氧量 1.8-2.4 L/min 造成矿井空气中氧浓度降低的主要原因： 人员呼吸；煤和其他氧化物的氧化；煤炭自燃；各种有害气体使氧浓度相对降低；瓦斯、煤尘爆炸 缺氧窒息是造成矿井人员伤亡的原因之一。,14,氮气(N2 ) 惰性气体，无毒、不助燃，也不能供人呼吸。空气中浓度升高，氧浓度相对降低，也会导致人员窒息性伤害。 可用于防灭火。 井下主要来源有：井下爆破；有些煤岩层中涌出。 二氧化碳(CO2 ) 不助燃，也不能供人呼吸。 新鲜空气中含有微量CO2对人体无害

8、，对呼吸中枢神经有刺激作用。若完全不含，不能维持正常呼吸功能。抢救伤员人工输氧时氧气中往往加入5%的CO2,15,空气中CO2过高时， 将使氧浓度相对降低，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时可造成人员中毒或窒息。 CO2 1% 呼吸加深，但对工作效率无明显影响 CO2 3% 呼吸急促，心跳加快，头痛，很快疲劳 CO2 5% 呼吸困难，头痛，恶心，呕吐，耳鸣 CO2 7-9% 动作不协调，约10分钟可昏迷 CO2 9-11% 几分钟内可导致死亡 井下CO2主要来源： 人员呼吸；煤和有机物氧化；爆破；煤自燃；瓦斯、煤尘爆炸；有的煤岩层中放出，甚至喷出。,16,煤矿安全规程对氧气、二氧化碳浓度标准

9、的规定： 采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5% ； 总回风巷中二氧化碳浓度不得超过0.75%; 当采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%或采区、采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓度超过1.5%,必须停工处理。,17,2、矿井空气中有毒有害气体 主要有 一氧化碳(CO) 硫化氢(H2S) 二氧化氮(NO2) 二氧化硫(SO2) 氨气(NH3) 氢气(H2) 瓦斯（CH4） 在第四章作专门介绍,18,一氧化碳(CO) 血液窒息性气体，可引起中毒。 CO 0.02% 2-3小时内可引起轻微头痛 CO 0.08% 40分钟内出现头痛、眩晕、恶心， 2小时内体温、血压下

10、降、脉搏微弱，可能出现昏迷。 CO 0.32% 5-10分钟内出现头痛、眩晕，30分钟内可能出现昏迷并有死亡危险。 CO 1.28% 几分钟内出现昏迷和死亡。 主要来源 井下爆破、矿井火灾、煤炭自燃、瓦斯爆炸、煤尘爆炸等。,19,二氧化硫(SO2) 对眼睛、呼吸系统有强烈的刺激作用 主要来源 含硫矿物的氧化与自燃、在含硫矿物中爆破、含硫矿层中的涌出。 二氧化氮(NO2 ) 对眼睛、呼吸系统有强烈的刺激作用，可引起中毒。 主要来源 井下爆破,20,硫化氢(H2S) 对眼睛、呼吸系统有强烈的刺激作用，可引起中毒。 主要来源 有机物腐烂、含硫矿物的水解、矿物氧化和燃烧、老空水和旧巷水中放出、有些矿井

11、的煤层中涌出。 氨气(NH3 ) 对皮肤、呼吸系统有刺激作用。 主要来源：爆破、用水灭火、部分岩层中涌出。 氢气(H2 ) 空气中浓度为4%-74%时有爆炸危险。 主要来源 井下蓄电池充电时可放出，有些煤层中涌出。,21,22,防止有毒有害气体危害主要措施: 搞好通风工作 做好检查工作 采用抽放或局部通风的办法 有针对性的采取有关技术措施 加强检测,23,3、人体热平衡与矿井气候条件 （1）人体热平衡 新陈代谢是人类生命活动的基本过程之一。人从食物中摄取营养，在体内进行缓慢氧化而生成热量。 热量： 一部分用来维持人体自身的生理机能活动 一部分用来满足对外做功的需要 其余部分必须通过散热的方式排

12、出体外，才能保持人体正常的生理功能。,24,（2）人体散热方式 人体散热主要是通过皮肤表面与外界的对流、辐射、汗液蒸发三种方式进行，三种方式的散热主要取决于空气温度、湿度、流速等因素及其组合情况（气象条件或气候条件）。 根据传热学原理： 对流散热：主要取决于周围空气的温度、流速 辐射散热：主要取决于周围物体的表面温度 蒸发散热：主要取决于周围空气的相对湿度和流速 正常情况下，人体依靠自身的调节机能，使产热量与散热量之间保持着动平衡，体温维持在36.5-37之间。,25,（3）矿井气候 指矿井空气的温度、湿度和流速这三个参数的综合作用状态。这三个参数的不同组合，便构成了不同的矿井气候条件。 矿井

13、气候条件的三参数是影响人体热平衡的主要因素。 空气温度对人体对流散热起着主要作用 湿度影响人体蒸发散热的效果 风速影响人体的对流散热和蒸发散热的效果。,26,衡量矿井气候条件的指标 国内外衡量矿井气候条件的指标很多，主要有： 干球温度 湿球温度 卡他度 同感温度,27,矿井气候条件的安全标准 我国 干球温度 煤矿、金属矿采掘工作面：26 煤矿机电硐室： 30 世界主要产煤国 俄罗斯 干球温度 德 国 同感温度 美 国 同感温度 英 国 湿球温度，同感温度 波 兰 干球温度,28,二、矿井空气主要物理参数 1、温度 2、压力（压强） 3、密度、比容 4、粘性 5、湿度（绝对湿度，相对湿度）,29

14、,三、风流能量与压力 能量与压力是通风工程中两个重要的基本概念，它们既密切相关又有区别。 风流之所以能在系统中流动，其根本的原因是系统中存在着促使空气流动的能量差。 当空气的能量对外做功有力的表现时，就把它称为压力。压力是可以感测的。因此，压力可以理解为单位体积空气所具有的能够对外做功的机械能。,30,压力的两种测算基准 根据压力的测算基准不同，压力可分为绝对压力和相对压力。 （1）绝对压力：以真空为测算零点(比较基准)而测得的压力称之为绝对压力。 （2）相对压力：以当地当时同标高的大气压力为测算基准(零点)测得的压力称之为相对压力。,31,风流总是从总能量(机械能)大的地方流向总能量小的地方

15、。 总能量(机械能)：静压能；位能；动能 风流的点压力：指测点的单位体积(1 m3)空气所具有的压力。 在井巷和通风管道中流动的风流的点压力，就其形成的特征来说，可分为静压、动压和全压(风流中某一点的静压和动压之和称为全压)。 在压入式通风时，系统中任一点的相对全压恒为正值，所以称之为正压通风； 在抽出式通风时，系统内任一点的相对全压恒为负值，故又称为负压通风。,32,四、风流流态 1883年英国物理学家雷诺通过实验发现，同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的流动状态。 当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴平行的方向做层状运动，称为层流(或滞流)。 当流速较大时，流体质点的

16、运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流(或湍流)。,33,雷诺曾用各种流体在不同直径的管路中进行了大量实验，发现流体的流动状态与平均流速、管道直径和流体的运动粘性系数有关。可用一个无因次准数来判别流体的流动状态，这个无因次准数就叫雷诺数，用Re表示。 实验表明，流体在直圆管内流动时， 当Re2320时，层流； 当Re 4000时，紊流； 当Re=23204000时，不稳定的过渡区。,34,在实际工程计算中，为简便起见，通常以 Re = 2300作为流体流动状态的判定准数，即 Re2300 层流 Re 2300 紊流 煤矿安全规程规定，井巷中最低允许风速为0.15

17、m/s，通过测算，可以得出： 矿井内所有通风井巷中的风流均呈紊流状态，仅在采空区、密闭区、风墙等处渗漏时才有层流流动。,35,第二节 井巷通风阻力 当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类： 摩擦阻力 局部阻力,36,一、摩擦阻力(沿程阻力) 矿井风流沿程流动过程中因与井巷壁面摩擦及风流内摩擦而产生的能量损失。 摩擦阻力定律 摩擦阻力系数， 单位：kg/m3 或 Ns2/m4 Rf 摩擦风阻， 单位：kg/m7 或 Ns2/m8,37,二、局部阻力 因井巷边壁条件变化，风流的均匀流动在局部

18、地区因阻碍物(巷道断面突变、巷道弯曲、风流分合、断面阻塞等)的影响而被破坏，风流流速大小、方向或分布发生变化，产生涡流而造成的能量损失。 由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性，对局部阻力的计算一般采用经验公式。 局部阻力定律： Rl 局部风阻 ，kg/m7 或 Ns2/m8,38,三、矿井总风阻与矿井等积孔 1、井巷阻力特性 在紊流条件下，巷道摩擦阻力和局部阻力均与风量的平方成正比，摩擦阻力定律和局部阻力定律的综合，表示井巷通风阻力与风阻、风量之间的关系，可写成一般形式，称为通风阻力定律：,39,井巷的阻力特性曲线 对于特定井巷，R为定值。用纵坐标表示通风阻力(或压力)，横坐标表示

19、通过风量，当风阻为R时，则每一风量Qi值，便有一阻力hi值与之对应，根据坐标点（Qi, hi）即可画出一条抛物线。该曲线就叫该井巷的阻力特性曲线。风阻R越大，曲线越陡。,40,2、矿井总风阻 已知矿井通风总阻力hRm和矿井总风量Q，即可求得矿井总风阻： Rm是反映矿井通风难易程度的一个指标。 Rm 越大，矿井通风越困难；,41,3、矿井等积孔 用矿井总风阻来表示矿井通风难易程度，不够形象，且单位复杂。因此，常用矿井等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指标。,42,矿井通风难易程度分级 矿井通风难易程度 等积孔A (m2) 容 易 2 中 等 12 困 难 1,43,四、降低井巷通风阻力措施 （1）

20、降低摩擦阻力 选用摩擦阻力系数小的支护方式，减少摩擦阻力系数； 保证有足够大的井巷断面； 减少巷道长度； 避免巷道内风量过于集中，早分风、晚汇合。 （2）减少局部阻力 尽量避免井巷断面的突然扩大或突然缩小，断面大小悬殊的井巷，其连接处断面应逐渐变化。 尽可能避免井巷直角转弯。 主要巷道内不得随意停放车辆、堆积木料等。 加强矿井总回风道的维护和管理，对冒顶、片帮和积水处要及时处理。,44,第三节 通风动力 为保证空气连续不断地流动，就必须有通风动力对空气做功，使得通风阻力和通风动力相平衡。这种克服通风阻力的能量或压力叫通风动力。 一、自然风压 1、自然通风与自然风压 2、自然风压的影响因素及变化

21、规律 影响自然风压的决定性因素是矿井进回风两侧空气柱的密度差，而影响空气密度又由温度、大气压力、气体常数和相对湿度等因素影响。,45,3、自然风压的控制和利用 自然风压既是矿井通风的动力，也可能是事故的肇因。因此，自然风压的控制和利用具有重要意义。 新设计矿井在拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点，使在全年大部分时间内自然风压作用的方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。 根据自然风压的变化规律，应适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小叶片角度或转速方法降低机械风压。 在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯

22、矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。 利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。这在矿井制定事故预防和处理计划时应予以考虑。,46,二、机械通风及通风机 机械通风：利用通风机产生的风压，对矿井或井巷进行通风的方法。 煤矿安全规程规定煤矿井下必须使用机械通风。 矿用通风机按其服务范围可分为三种： (1) 主要通风机 (2) 辅助通风机 (3) 局部通风机 矿用通风机按通风机的构造和工作原理可分为离心式通风机和轴流式通风机；轴流式通风机又分为普通轴流式通风机和对旋式通风机。,47,三、主要通风机附属装置 风

23、硐 扩散器(扩散塔) 防爆门(防爆井盖) 反风装置 反风方法因风机的类型和结构不同而异。 目前的反风方法主要有： 设专用反风道反风； 利用备用风机作反风道反风； 风机反转反风和调节动叶安装角反风。,48,49,四、通风机的工作参数及特性曲线 1、通风机的工作参数 风压H，风量Q，功率N，效率，转速n。 2、通风机的个体特性曲线,50,五、通风机工况点及其经济运行 1、工况点及其确定方法 工况点是风机在某一特定转速和工作风阻条件下的工作参数，如、和等，一般指和两参数。 已知通风机的特性曲线，可用下列方法确定风机工况点： 图解法 解方程法 2、通风机工况点的合理工作范围 为使通风机安全、经济地运转

24、，它在整个服务期内的工况点必须在合理的范围之内。,51,六、对通风机的安全规定 煤矿安全规程规定，矿井必须采用机械通风，且通风机的安装和使用应符合下列要求： 必须保证主要通风机连续运转。 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，备用通风机必须能在10min内开动。 至少每月检查1次主要通风机。,52,生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40。 每季度应至少检查1次反风设施，每年应进行1次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行1次反风演习。 因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转

25、时，必须制定停风措施。 矿井通风系统中，如果某一分区风路的风阻过大，主要通风机不能供给其足够风量时，可在井下安设辅助通风机。,53,第二章 矿井通风系统及通风方式 第一节 矿井通风系统 一、矿井风巷 矿井风流是在井巷中流动的。新鲜风流在进入井下用风地点之前称为进风，风流清洗工作面等用风地点后即成为了回风。 主要风巷：总进风巷、总回风巷、主要进风巷和主要回风巷的总称。 进风巷：进风风流所经过的巷道。其中为全矿井或矿井一翼进风用的叫总进风巷；为几个采区进风用的叫主要进风巷；为1个采区进风用的叫采区进风巷，为1个工作面进风用的叫工作面进风巷。 回风巷：回风风流所经过的巷道。其中为全矿井或矿井一翼回风

26、用的叫总回风巷；为几个采区回风用的叫主要回风巷；为1个采区回风用的叫采区回风巷；为1个工作面回风用的叫工作面回风巷。,54,二、矿井通风系统的构成及分类 矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。 1、矿井通风系统的分类 按进、回风井在井田内的位置不同，矿井通风系统可分为以下类型： 中央式可进一步细分为中央并列式和中央边界式(中央分列式)。 对角式（可进一步划分为两翼对角式和分区对角式） 区域式 混合式,55,2、矿井通风系统的选择 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

27、保矿井安全、兼顾中后期生产需要的前提下，通过对多个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。 3、主要通风机的工作方式 抽出式 压入式 压抽混合式,56,三、通风构筑物 通风构筑物是矿井通风系统中适当位置安设并用以隔断、引导和控制风流的设施和装置的统称，其作用在于保证风流按生产需要流动。 通风构筑物可分为两大类： 1、通过风流的通风构筑物。 如：风硐、反风装置、风桥、导风板、调节 风窗等。 2、隔断风流的通风构筑物。 如：井口密闭、挡风墙、风帘、风门等 。,57,四、矿井漏风及其控制 未经用风地点而经过采空区、地表塌陷区、通风构筑物和煤柱裂隙等通道直接流(渗)入回风道或与地表大气直接沟通的

28、风流称为矿井漏风。 （1）漏风的分类及危害 矿井漏风按其地点可分为： 外部漏风(或称井口漏风)泛指地表附近如地面主要通风机附近的井口、防爆盖、反风门、调节闸门等处的漏风。 内部漏风(或称井下漏风)是指井下各种通风构筑物的漏风、采空区以及碎裂的煤柱的漏风。,58,漏风使工作面和用风地点的有效风量减少，井下气候和卫生条件恶化，增加无益的电能消耗，并可导致煤炭自燃等事故。减少漏风、提高有效风量是通风管理部门的基本任务。 （2) 漏风的原因与控制 当有漏风通路存在，并在其两端有压差时，就可产生漏风。漏风风量与漏风通道两端的压差成正比，和漏风风阻的大小成反比。应增加地面主要通风机的风硐、反风道及附近的风

29、门的气密性，以减少漏风。对于其余巷道、采空区及其构筑物则应采用相应的措施防止漏风。,59,五、矿井风量调节 矿井风量调节的措施多种多样。 从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。 按调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总风量调节。 从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。,60,1、局部风量调节 局部风量调节是指在采区内部各工作面间，采区之间或生产水平之间的风量调节。 调节方法有： 增阻法 减阻法 辅助通风机调节法,61,2、矿井总风量的调节 1) 改变主要通风机工作特性 改变主通风机的叶轮转速、轴流式风机叶片安装角度和离心式风机前导器叶片角

30、度等，可以改变通风机的风压特性，从而达到调节风机所在系统总风量的目的。 2) 改变矿井总风阻值 (1) 风硐闸门调节法 如果在风机风硐内安设调节闸门，通过改变闸门的开口大小可以改变风机的总工作风阻，从而可调节风机的工作风量。 (2) 降低矿井总风阻 当矿井总风量不足时，降低矿井总风阻不仅可增大矿井总风量，而且可以降低矿井总阻力。,62,第二节 采区通风及采煤工作面通风 一、采区通风系统 采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元, 包括：采区进风、回风和工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。 采区通风系统的合理与否不仅影响采区内的风量分配，发生事故时的风流控制，生产的顺利完

31、成，而且影响到全矿井的通风质量和安全状况。,63,1、采区通风系统的基本要求 煤矿安全规程指出，生产水平和采区必须实行分区通风，即井下各用风地点的回风直接进入采区回风巷或总回风巷的通风方式（又称并联通风）。 采煤工作面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。,64,（2）采区通风系统的新特点 近年来老矿技改和新矿投产均十分强调集约化生产，工作面生产能力大大提高，日产万吨以至年产千万吨的工作面已成为较为成熟的实践和普遍追求的目标。在这种条件下，工作面和采区的尺度均有很大的扩展，而高度集中的高能力生产使得巷道布置有了重大的变革。规程所要求的采区专用回风巷使得采区上山数目增

32、至3条以上，工作面能力的增大使得工作面供风大幅上升，而大型设备的使用更使得采区巷道的断面显著扩大。,65,二、长壁采煤工作面通风方式 长壁采煤工作面进、回风巷道的布置形式： U型；Z型；H型；W型；双 Z型。 我国使用最为普遍的是 U型通风形式，其它形式都是在 U型基础上，为了加大工作面长度，增加工作面供风量，改善工作面气候条件，预防采空区漏风和瓦斯涌出等目的而设计出来的。,66,U型（后退式和前进式）与Z型通风方式,67,Y型、W型及双Z型通风方式,68,H型通风方式,69,第三节 局部通风 一、局部通风方法 1、局部通风机通风 用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法称局部通风机通风，是

33、目前掘进通风最主要的方法。 常用的通风方式： 压入式通风 抽出式通风 混合式通风,70,压入式通风的特点： 局部通风机及电器设备布置在新鲜风流中； 有效射程远，工作面风速大，排烟效果好； 可使用柔性风筒，使用方便。,71,抽出式通风的特点： 新鲜风流沿巷道进入工作面，改善了巷道内的劳动条件； 污风通过风机和风筒直接排到掘进巷道之外； 有效吸程小，排烟效果不好，需延长排尘和排炮烟的通风时间； 需使用刚性风筒或带刚性骨架的柔性风筒。,72,混合式通风的主要特点： 混合式通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式； 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

34、小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。,73,2、矿井全风压通风 利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。 按导风设施不同可分为： 风筒导风 平行巷道导风 钻孔导风 风幛导风,74,75,3、引射器通风 引射器是将高压水或压缩空气的部分能量传递给风流，克服风流在风筒和独头巷道中流动的阻力，达到给掘进工作面供风的目的。 根据高压流体的不同，分为压气引射器和水力引射器。 这种通风方法具有设备简单、安全、有利于除尘降温的优点，其缺点是风压低、风量小、效率低。,76,二、局部通风机的安全规定 安装和使用局部通风机和风筒应遵守的规定： 局部通风机必须由指定人员负责管

35、理，保证正常运转。 必须采用抗静电、阻燃风筒。 使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁，保证停风后切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。,77,三、掘进通风的安全措施 1、“双局扇、双电源”措施 双局扇、双电源供风供电系统，是指在每个高瓦斯掘进工作面安设两台局部通风机，一台工作，一台备用。电源来自两个动力变压器，一路来自井下中央变电所，一路来自其它采区变电所。两路电源设有总开关，但不设电源联络开关。 当常用局部风机因故停机，备用局部通风机自动向掘进工作面供风，待常用局部风机故障排除后再转换由常用局部风机供风。,78,2、局部通风机风电闭锁装置 局部通风机风电闭锁装置能够做到掘进工作面先

36、送风后送电，停风后立即断电，可在停风后瓦斯聚集时杜绝产生电火花，也是避免瓦斯爆炸事故的一条重要措施。 3、加强瓦斯检查和监测 安设瓦斯自动报警断电装置，实现瓦斯遥测。 放炮员配备瓦斯检测器，坚持“一炮三检”，在掘进作业的装药前、放炮前和放炮后都要认真检查放炮地点附近的瓦斯。 实行专职瓦斯检查员随时检查瓦斯制度。,79,4、综合防尘措施 要做到湿式煤电钻打眼，爆破使用水炮泥，综掘机内外喷雾。 要有完善的洒水除尘和灭火两用的供水系统，实现放炮喷雾、装煤岩洒水和转载点喷雾，安设喷雾水幕净化风流，定期用预设软管冲刷清洁巷道,从而达到减少矿尘的飞扬和堆积。,80,5、防火防爆安全措施 机电设备严格采用防

37、爆型及安全火花型；局部通风机、装岩机和煤电钻都要采用综合保护装置；移动式和手持式电气设备必须使用专用的不延燃性橡胶电缆；照明、通讯、信号和控制专用导线必须用橡套电缆。 6、隔爆与自救措施 设置安全可靠的隔爆设施，所有人员必须携带自救器。煤与瓦斯突出矿井的煤巷掘进，应安设防瓦斯逆流灾害设施，如防突反向风门、压风急救袋和避难硐室，并安装直通地面调度室的电话。,81,第四节 矿井通风能力核定 通风问题往往是导致瓦斯爆炸、火灾发生、矿尘产生的直接或间接诱因，这就是“因风致灾”；同时又是防治瓦斯、火灾、粉尘灾害的最常用、最直接、最有效的手段，这就是“以风防灾”。 国家安全生产监督管理局提出的瓦斯治理的“

38、先抽后采，监测监控，以风定产”十二字方针，其核心就是“以风定产”。 “以风定产”并非以风机所能提供的风量来定产量，而是在考虑通风系统整体保障能力，包括风流的数量(风量)、质量(温度、湿度、矿尘含量、有毒有害气体含量)、可靠性、稳定性的基础上确定的通风系统所能提供的最大风量，在理论上归结为通风网络理论中的最大流问题。,82,一、国家对煤矿通风能力核定最新指导意见 国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局、国家发展和改革委员会联合下发了关于印发的通知。 煤矿企业必须按照煤矿通风能力核定办法(试行)每年进行一次矿井通风能力核定工作，并根据核定的矿井通风能力科学合理地组织生产，严禁超通风能力生产。

39、 矿井通风能力核定的程序、组织与核准，按国家发展和改革委员会印发的煤矿生产能力核定的若干规定执行。 国家煤矿安全监察机构、国家发展和改革委员会及各级煤炭行业管理部门，负责监督监察、组织指导全国煤矿的通风能力核定工作。,83,二、矿井通风能力核定新方法 1、矿井通风能力核定方法 矿井通风能力核定采用总体核算法或由里向外核算法计算。 1) 总体核算法，适用于产量在30万t/a以下矿井 (1) 公式一 (较适用于低瓦斯矿井)： P =Q350/(qk104) (万t/a) 式中 P通风能力，万t/a； Q矿井总进风量，m3/min； q平均日产一吨煤需要的风量，m3/t； K矿井通风系数。取1.31

40、.5，取值范围不得低于此取值范围，并结合当地煤炭企业实际情况恰当选取确保瓦斯不超限的系数。,84,(2) 公式二(较适用于高瓦斯、突出矿井和有冲击地压的矿井)： 式中 P 通风能力，万t/a； Q 矿井总进风量，m3/min; 0.0926总回风巷按瓦斯浓度不超 0.75%核算为单位分钟的常数； K 综合系数； q相矿井瓦斯相对涌出量，m3/t；,85,2) 由里向外核算法，适用于产量在30万t/a以上矿井 生产矿井需要风量按各采煤、掘进工作面，硐室及其它巷道等用风地点分别进行计算。现有通风系统必须保证各用风地点的供风稳定可靠。 Q矿(Q采+Q掘+Q硐+Q备Q其它)K矿通 (m3/min) 式

41、中 Q采采煤工作面实际需要风量的总和； Q掘掘进工作面实际需要风量的总和； Q硐硐室实际需要风量的总和； Q备备用工作面实际需要风量的总和； Q其它矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它巷道需风量的总和； K矿通矿井通风系数(抽出式取1.151.2, 压入式取1.251.3)。,86,矿井通风能力计算 按照矿井总进风量与矿井各用风地点的需风量(有效风量)计算出采掘工作面个数，取当年度每个采掘工作面的计划产量，计算矿井通风能力。 式中 p 矿井通风能力，万t/a； p采i 第i个回采工作面正常生产条件下的年产量，万t/a； p掘j 第j个掘进工作面正常掘进条件下的年进尺换算成煤的产量，万t/a； m

42、1 回采工作面的数量，个； m2 掘进工作面的数量，个。 m1 , m2 应符合合理采掘比。,87,2、矿井通风能力验证 （1)矿井通风动力的验证。按照矿井主要通风机的实际特性曲线对通风能力进行验证，主要通风机实际运行工况点应处于安全、稳定、可靠、合理的范围内。 （2)可进行通风网络解算验证矿井通风能力的企业,在进行通风能力核定中，可按下限选取有关系数。通风网络解算时,要对矿井所有巷道进行阻力测定，利用矿井通风阻力测定的结果对矿井通风网络进行解算，验证通风阻力与主要通风机性能是否匹配，能否满足安全生产实际需要。 （3)用风地点有效风量验证。采用矿井内采区有效风量验证用风地点的供风能力，核查矿井

43、内各用风地点的有效风量是否满足风量需要，井巷中风流速度、温度应符合煤矿安全规程规定。 （4)稀释瓦斯能力验证。利用瓦斯等级鉴定结果以及矿井瓦斯安全监测仪器仪表检测的结果，验证矿井通风稀释排放瓦斯的能力，各地点瓦斯浓度应符合煤矿安全规程的有关规定。,88,3、矿井通风能力核定结果计算 按照以上方法所计算的通风能力为矿井初步通风能力，凡不符合煤矿安全规程有关规定的，以及有下列情况的，应从矿井通风能力中扣减相应部分的通风能力，扣减后的通风能力为最终矿井核定通风能力。 (1)高瓦斯矿井、突出矿井没有专用回风巷的采区，没有形成全风压通风系统、没有独立完整通风系统的采区的通风能力；采掘工作面通风系统不完善

44、、不合理的，没有形成全风压通风系统的回采工作面和没有独立完整通风系统的掘进工作面的通风能力，应从矿井通风能力中扣减。 (2)存在不符合有关规定的串联通风、扩散通风、采空区通风的用风地点的通风能力，应从矿井通风能力中扣减。,89,第三章 矿井通风安全管理 第一节 管理体系与管理原则 一、通风安全管理体系 通风安全管理体系是为了实现矿井安全生产目标服务，由多层机构组成的，具有有机联系、相互作用的系统。 为了有效地开展通风管理工作，研究解决生产过程中不断出现的不安全问题，并有一个畅通、高效的管理信息传输渠道，煤矿企业必须建立必要而合理的通风管理体系，配备数量足、素质高的管理和专业技术人员，负责矿井通

45、风安全管理工作，这是进行矿井通风科学管理和安全生产的组织保证。,90,二、管理机构 通风安全管理机构健全，组织结构合理，才能适应科学管理需要。 管理机构的组成和规模视矿井井型和灾害种类及其严重程度而定。 矿井通风安全管理机构的设置一般采用直线职能，即各级领导可直接向下级下达指令，各部门也可根据既定方针和职能向下级下达指令，下级职能部门听从上级职能部门的指挥。,91,3、通风安全管理体系的管理原则 (1)层级原则。 要求各层管理机构要分工和责任明确。 (2)统一指挥原则。 一个工作人员只能接受同一指令或指挥，如果需要两个以上部门或领导人同时指挥时，在下达命令之前这些部门或领导人应相互沟通。 (3

46、)责权一致原则。 在委以责任的同时，必须同时委以完成任务所需要的相应的权利。,92,(4)适当授权原则。 在组织机构大、业务复杂时，领导可将部分事情的决定权由高层转至下一层，某些职能转交给下级。 (5)分工与协作原则。 为了提高工作效率，必须把通风管理工作中的各项任务和目标分配给各层机构和各个人。协作是与分工相联系的，是体系完成目标所必需的一种工作方式。 (6)动态组织原则。 组织的形式应能根据安全条件的变化及时作相应的改变，以适应安全生产发展的需要。,93,第二节 通风安全管理制度与通风安全管理 质量标准化 一、通风安全管理制度 （1）建立严格的通风安全检查制度 （2）建立调度制度 （3）建

47、立定期进行通风安全管理大检查制度 （4）建立事故分析制度,94,二、通风事故隐患检查 矿井通风事故隐患管理最基本的任务是通风事故隐患检查，可及时发现煤矿通风的不安全隐患，及时辨识和更正“三违”现象（违章指挥、违章作业、违反劳动纪律），将事故消灭在萌芽状态，对煤矿实现安全生产具有重要意义。 一般用于煤矿通风的隐患检查技术有安全检查表法、事故树法、事件树法等。 由于煤矿生产系统复杂，涉及环节多，一般在矿井中有实际应用价值且已在矿井中应用的主要是安全检查表法，在此主要介绍如何组织隐患检查,95,1、通风系统的隐患检查 (1) 检查通风系统中是否存在主要通风机供风量小于井下总的需风量；多台通风机并联运

48、转不匹配；分支风流不稳定、无风、微风或反向；串联通风；循环风。具体包括：地面检查；通风机房检查；井下检查；矿井通风阻力测定与分析。 (2) 主要通风机运转状况。包括通风机工况及其变化、电压电流的稳定情况、风机故障情况。检查机房负压计；用风表测量风速，根据负压值在风机特性曲线上查找工况；检查运转记录；听通风机运转声音；检查电压表、功率表、功率因素表。 (3) 矿井通风设施包括反风设施、风门、风桥、测风站、密闭墙，重点是风门和密闭墙。,96,2、采区通风事故隐患检查 采区瓦斯涌出集中，产尘量大，工作面又处于移动之中，容易发生事故。由于通风与瓦斯、煤尘和火灾防治的关系密切，安全监察中要对其进行综合评

49、价。 (1) 检查重点： 采区通风系统的完备性及其抗灾防灾能力； 采煤工作面上隅角瓦斯浓度； 采煤机机组附近（瓦斯涌出集中，产尘量大的地方）瓦斯数据； 采煤工作面回风巷。,97,(2) 检查内容： 采区通风系统是否健全，是否采用分区通风。 采掘串联是否符合煤矿安全规程规定。 采煤工作面通风形式和风速是否符合有关要求，风量能否满足排放瓦斯和煤尘的要求。 采区尤其是采空区漏风情况。 采区通风是否稳定可靠。 (3) 检查方法： 查看通风系统图或采掘工程平面图，分析采区通风系统的完备性和是否存在串联通风。 根据煤矿安全规程要求对串联通风进行检查。 查阅通风瓦斯日报表，分析通风的有效性和可靠性。 现场测

50、定风速、瓦斯浓度，计算漏风量，分析是否符合有关规定，工作面风速是否控制合,98,3、 掘进通风事故隐患检查 掘进巷道常采用局部通风设备通风，容易受到干扰而发生事故。资料表明，掘进工作面瓦斯煤尘爆炸事故占总数的6070，因而有必要加强对掘进通风的安全检查。 (1) 检查重点： 通风系统的完备性。必须具备完备的通风系统，采用局部通风机通风或全风压通风，禁止扩散通风。 通风的可靠性。重点是局部通风机的安全可靠运转。 掘进通风安全装备状况。,99,(2) 检查内容： 通风机是否安装在进风巷中，距回风巷口不小于l0m。 是否装备“三专两闭锁”装置。 专用变压器、专用开关、专用电缆； 风、电闭锁，瓦斯、电

51、闭锁 通风机是否产生循环风。 是否按规程处理局部瓦斯积聚。 机电设备防爆性能是否达到要求。 是否使用低噪声风机或安设消音器。 风机及与风筒连接处是否存在漏风。,100,(3) 检查方法： 查看局部通风设计和现场观察测定。 检查风筒：是否使用抗静电阻燃风筒；是否环环吊挂，做到“两靠一直”(靠帮，靠顶，平直)；末节风筒距工作面的距离，是否岩巷不大于l0m，煤巷不大于5m；风筒分叉有无三通，拐弯是否平缓；风筒间接头是否严密，风筒有无破口。 检查掘进通风管理：查阅掘进作业规程、局部通风机运转记录、停风记录和进行现场实际检测。 填写掘进通风事故隐患检查安全检查表。根据掘进通风事故隐患检查内容逐项填写清楚

52、。,101,三、通风安全管理质量标准化 安全和质量是煤矿企业管理最基础的工作，是安全生产、提高生产效率和矿井建设现代化的基础，是实现安全生产、文明生产，全面提高企业经济效益的一项根本性战略措施。 质量标准化主要包括技术标准化和管理标准化两个部分。 质量标准化的任务是贯彻执行通风质量检查评比标准。要从一道风门、一道密闭墙、一台局部通风机的安装做起，从各个工序、每个环节和每个岗位上进行质量管理。要求变事后检验为事前的预防和过程控制。,102,建立健全可靠的质量保证体系、实行各级质量管理责任制、正确运用经济手段、实行奖惩制度是实现管理目标的重要管理措施，这要求通风安全部门的全体成员都要注意、关心和执

53、行标准。 管理层是贯彻执行标准的主体，各级管理人员要积极贯彻执行各种标准。 执行层是贯彻执行标准的基础，要加强执行人员的教育和培训，提高他们执行标准的自觉性和能力。,103,第三节 通风计算软件系统简介 矿井通风计算软件是在应用中不断发展的。其中西安科技大学安全技术研究所研制开发的矿井通风分析系统（KDV）具有较为明显的特色，简要介绍如下。 该系统以服务于矿井通风安全日常管理、通风系统分析及决策辅助为目标，集成了矿山通风安全数据采集处理、工程图件管理、通风系统分析、通风瓦斯管理薄弱环节辨识、远程安全信息传输共享等煤矿现场通风瓦斯管理所需的重要功能，为矿井通风安全提供了有效的技术支持系统，在煤矿

54、得到了较为广泛的应用。 根据现场使用条件系统各部分可采取模块式组合，将安全业务信息系统、安全生产监控信息点以应用服务器为核心实现互联互通，实现系统内各级用户在各自站点上开展基于安全生产的应用业务。,104,1、软件系统构成： 矿山制图及基础数据库子系统； 与安全监测系统联机运行的通风安全数据获取、分析及处理子系统； 通风安全决策辅助子系统； 矿山安全管理办公自动化子系统；,105,2、系统主要功能： 矿井通风系统等图形绘制及其关联数据库功能； 通风安全图件管理及数据库管理； 井巷风阻数据处理及风阻跟踪维护； 以通风网络解算为基础的分风、调风及方案比较； 通风系统优化设计； 通风瓦斯异常值分析与

55、系统危险源辩识； 矿井通风系统抗灾能力分析； 灾变时期矿井风流状态的分析； 图形及数据的网络传输与浏览； 与监控系统联机进行通风安全数据实时分析； 与信息网络联机进行矿井通风安全管理计算远程交互,106,3、系统特点： 系统具有矿山通风安全测定、工程图件管理、安全分析计算、远程安全信息传输、安全信息处理及资源优化配置功能。 系统具有良好的信息网络接口与数据传输能力，将复杂的网络互连、系统互联,都以集成接口的方式配置在系统中，易于和企业的信息网络集成。 系统具备丰富的安全量化分析与网络功能，可成为通风安全部门迅速获得通风系统基础数据并进行趋势预测分析的有力装备。 系统可与信息网络联机，构成矿井安

56、全监察部门、矿业集团公司、矿井之间以网络模式相结合的系统。,107,第四章 矿井瓦斯防治 第一节 概述 矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。煤矿术语中的瓦斯指的就是甲烷。 瓦斯基本性质： 无色，无味，无臭，难溶于水，与空气的相对密度为0554，易积聚于巷道的上部。 瓦斯虽然无毒，但是矿内空气中的瓦斯浓度如果超过40能使人因缺氧而窒息死亡。 燃烧与爆炸性。 矿井瓦斯的危害： 爆炸，突出，人员窒息，环境污染。 利用：能源，化工原料。,108,第二节 煤层瓦斯赋存与含量 一、瓦斯的成因与赋存 1、矿井瓦斯的生成 煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。 成气过程两个阶

57、段： 生物化学成气时期 煤化变质作用时期 2、瓦斯在煤体内存在的状态 游离状态 吸附状态 二、煤层中瓦斯垂直分带 CO2- N2带，N2带，N2CH4带，CH4带。,109,三、煤层瓦斯含量及其影响因素 1、概念 2、影响因素 煤层存储瓦斯的条件 围岩的透气性 煤的地质史 地质构造圈闭瓦斯的条件 矿区的水文地质条件,110,第三节 矿井瓦斯涌出 瓦斯从煤层或岩层中涌出的形式有两种： 普通涌出 特殊涌出 一、瓦斯涌出量 1、含义 2、瓦斯涌出量表示方法 绝对瓦斯涌出量 相对瓦斯涌出量,111,二、影响瓦斯涌出量的因素主要有 1.自然因素 煤层和围岩的瓦斯含量 开采深度 地面大气压 2.开采技术因

58、素 开采规模 开采顺序与回采方法 生产工艺过程 通风压力与通风系统,112,三、矿井瓦斯涌出来源的分析与分源治理 一般是将全矿的（或翼的、水平的）瓦斯来源分为回采区（包括回采工作面的采空区）、掘进区和已采区三部分。其测定方法是同时测定全矿井、各回采区和各掘进区的绝对瓦斯涌出量。然后分别计算出各回采区、掘进区和已采区三者各占的比例。 四、矿井瓦斯等级 1、矿井瓦斯等级划分 低瓦斯矿井；高瓦斯矿井；煤与瓦斯突出矿井。 2、矿井瓦斯等级鉴定 五、矿井瓦斯涌出量预测 1、统计法 2、计算法,113,第四节 瓦斯喷出 瓦斯喷出：在开采过程中，从煤或岩石的裂隙、孔洞中突然涌出大量瓦斯的现象。 一、瓦斯喷出

59、的通道： 原始地质构造孔洞、裂隙 采掘地压显现时生成的裂隙 二、瓦斯喷出防治措施 根据瓦斯喷出量的大小，瓦斯压力的高低以及瓦斯喷出通道的类型，通常选用以下措施加以防治。 探明地质情况 封堵、引排、抽放综合治理 加强管理工作,114,第五节 煤与瓦斯突出及其预防 一、概述 含义：煤矿地下采掘过程中，在极短的时间内(几秒到几分钟)，从煤、岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤(岩)和瓦斯(CH4、CO2)的现象，称为煤与瓦斯突出。 危害： 产生的高速瓦斯流(含煤粉或岩粉)能够摧毁巷道设施，破坏通风系统，甚至造成风流逆转； 喷出的瓦斯由几百到几万m3，能使井巷充满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸； 喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上，能够造成煤流埋人； 猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。,115,二、突出的机理 突出的机理是关于解释突出的原因和过程的理论。 突出是十分复杂的自然现象，它的机理还没有统一的见解，假说很多。有瓦斯主导