第六章 礦井通風(fēng)

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1、第第6 6章章 礦井通風(fēng)礦井通風(fēng)第一節(jié)礦井空氣與通風(fēng)設(shè)備第一節(jié)礦井空氣與通風(fēng)設(shè)備第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力與通風(fēng)阻力第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力與通風(fēng)阻力第三節(jié)礦井通風(fēng)方法第三節(jié)礦井通風(fēng)方法第四節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物第四節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物 一、礦井通風(fēng)的任務(wù) 煤礦生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件比較復(fù)雜，只有少數(shù)井巷與地面相通，因此，礦井通風(fēng)是保證礦井安全的最主要的技術(shù)手段之一，在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，必須源源不斷地將地面空氣輸送到井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)，其主要任務(wù)是：1）提供井下足夠的新鮮空氣，以供人員呼吸；2）把井下的及稀釋和排除井下有毒、有害氣體和礦塵；3）創(chuàng)造良好的礦井工作環(huán)境，保證井下有適合的氣候條件（及適宜的溫度、濕度與

2、風(fēng)速），以利于工人勞動(dòng)和機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。4)提高礦井的抗災(zāi)能力。二、礦井空氣地面空氣進(jìn)入礦井以后即稱為礦井空氣。1、地面空氣中的主要成分 一般地說，地面空氣的成分是固定的，它主要由氧、氮、二氧化碳三種氣體組成，按體積的百分比數(shù)計(jì)為：氧20.96%；氮79%；二氧化碳0.04%。2、井下空氣的主要成分 仍然是氧、氮、二氧化碳。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不得低于20%；采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，二氧化碳濃度不得超過0.5%，總回風(fēng)流中二氧化碳濃度不得超過0.75%。當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度超過1.5%，或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧化碳濃度超過1.5%時(shí)，必須停工處理。3.礦

3、井空氣中的有害氣體 礦井空氣中所含有的對人體健康及生命安全有威脅的切氣體，均稱為有害氣體。除瓦斯（CH4）外主要有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、硫化氫（H2S）、氫氣（H2）、氨（NH3）等。這些有毒有害氣體對煤礦井下作業(yè)人員人身健康和安全有極大危害。規(guī)程規(guī)定，井下空氣中一氧化碳的濃度不得超過00024；井下空氣中二氧化硫濃度不得超過00005。1、礦井空氣流動(dòng)的自然壓力 井下巷道內(nèi)自然風(fēng)壓的產(chǎn)生主要是由地面空氣溫度和井下空氣溫度的差異所引起的。礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)。2、礦井空氣流動(dòng)的機(jī)械壓力 井下巷道中空氣流動(dòng)的壓力差是由通風(fēng)機(jī)械形成的稱為機(jī)械風(fēng)壓。服務(wù)范圍分：主

4、扇、輔扇、局扇；通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)分：離心式和軸流式。三、礦井通風(fēng)動(dòng)力三、礦井通風(fēng)動(dòng)力 1）離心式通風(fēng)機(jī) 2）軸流式通風(fēng)機(jī) 一、空氣壓力 表示一條水平巷道，在巷道內(nèi)風(fēng)流（空氣）能從A點(diǎn)向B點(diǎn)流動(dòng)，是因?yàn)锳點(diǎn)的壓力大于B點(diǎn)的壓力，由此可以引出兩個(gè)概念，一是A點(diǎn)或B點(diǎn)的壓力，稱為點(diǎn)壓力；二是A點(diǎn)與B點(diǎn)之間存在著壓力差。1.點(diǎn)壓力空氣的點(diǎn)壓力可以用絕對壓力和相對壓力來表示。1)絕對壓力：某點(diǎn)的絕對壓力是以真空為基準(zhǔn)，以“0”壓為起算點(diǎn)所計(jì)量的壓力，所以，絕對壓力總是正值，其單位通常用帕（Pa）表示。通常說的大氣壓力就是指絕對壓力。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力值為101.325Pa。2)相對壓力：某點(diǎn)的相對壓力是以當(dāng)?shù)?/p>

5、的大氣壓力為基準(zhǔn)所計(jì)算的壓力。若大于當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑檎龎海∮诋?dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑樨?fù)壓。故相對壓力有正值和負(fù)值之分。相對壓力的單位通常是帕（Pa）表示。2.兩點(diǎn)壓力差 由于A、B兩點(diǎn)壓力大小不相等，因而在A、B兩點(diǎn)之間就存在壓力差，由于這種壓力差是由礦井通風(fēng)機(jī)或自然因素造成的，故壓力差又叫通風(fēng)壓力。它是用來克服巷道通風(fēng)阻力并使風(fēng)流按照規(guī)定的風(fēng)速流動(dòng)的動(dòng)力，其數(shù)值可以通過計(jì)算或儀器測定得到。二、井巷通風(fēng)阻力 當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性、慣性以及井巷周邊對風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成的通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。上面已經(jīng)提到，通風(fēng)機(jī)或自然因素所形成的通風(fēng)壓力是用來克服礦井通風(fēng)阻力

6、的，所以通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力是作用力與反作用力的關(guān)系，即數(shù)值相等，作用方向相反，故通風(fēng)阻力值就是礦井通風(fēng)需要的風(fēng)壓值。礦井通風(fēng)阻力分為摩擦阻力和局部阻力兩類。1.井巷摩擦阻力空氣沿井巷流動(dòng)時(shí)，由于流層之間的摩擦和流體與井巷周邊壁面之間的相互摩擦而產(chǎn)生的阻力稱為摩擦阻力（統(tǒng)稱礦井通風(fēng)阻力），它與巷道斷面的大小、形狀、支架型式、巷道壁的粗糙程度有關(guān)。在礦井通風(fēng)中，常用風(fēng)流的壓能損失h摩來表示摩擦阻力，其值的大小按下式計(jì)算，h摩=LUQ2/S3 式中 h摩井巷摩擦阻力，Pa；井巷摩擦阻力系數(shù)，NS2/m4（牛秒2/米2）；L井巷長度，m；U井巷周邊長度，m；Q井巷中流過的風(fēng)量，m3/s。通常令上式中

7、LU/S3=R摩 式中 R摩摩擦風(fēng)阻，NS2/m8。則（1）式可寫成：h摩=R摩Q2 （142）2、局部阻力空氣流經(jīng)井巷的某些局部地點(diǎn)（如井巷突然擴(kuò)大、突然縮小，急轉(zhuǎn)彎以及分岔或匯合等），造成風(fēng)流速度和方向的突然變化，導(dǎo)致均勻風(fēng)流產(chǎn)生紊亂的渦流與撞擊，因而在局部地點(diǎn)產(chǎn)生的附加阻力稱為局部阻力。其值可按下式計(jì)算：h局=R局Q2 式中 h局井巷局部阻力：Pa；R局產(chǎn)生局部阻力地點(diǎn)的局部風(fēng)阻，Ns2/m8。3、綜合以上所述，井巷通風(fēng)總阻力 h阻=h摩+h局=（R摩+R局）Q2 =R總Q2 式中 h阻井巷通風(fēng)總阻力，Pa；R總井巷通風(fēng)總風(fēng)阻，NS2/m4；Q井巷中流過的風(fēng)量，m3/S。生產(chǎn)礦井總進(jìn)風(fēng)量

8、是指井下各工作地點(diǎn)的需風(fēng)量和各條風(fēng)路中損失風(fēng)量的總和。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，礦井需要的風(fēng)量(Q)應(yīng)按下列要求分別計(jì)算，并選取其中的最大值。1、按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算礦井總需風(fēng)量：Q礦進(jìn)=4NK礦通 m3/min 式中：N井下同時(shí)工作的最多人數(shù) K礦通礦井通風(fēng)系數(shù)；一般取1.201.25 2、按采煤、掘進(jìn)、硐室及其它地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和計(jì)算：Q礦進(jìn)=（Q采+Q掘+Q硐+Q其它）K礦通m3/min 式中：Q采采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；Q掘掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；Q硐硐室實(shí)際需要風(fēng)量的總和，m3/min；Q其它礦井除了采煤、掘進(jìn)和硐室地點(diǎn)外的其它井巷需要進(jìn)行通風(fēng)

9、的風(fēng)量總和，m3/min。3、按礦井瓦斯或二氧化碳的涌出量計(jì)算低瓦斯：Q=TqK高瓦斯：Q=0.926q瓦TK 算出總風(fēng)量后，必須進(jìn)行風(fēng)量分配，并進(jìn)行風(fēng)速驗(yàn)算，符合算出總風(fēng)量后，必須進(jìn)行風(fēng)量分配，并進(jìn)行風(fēng)速驗(yàn)算，符合規(guī)程規(guī)程。一、礦井主要通風(fēng)機(jī)的工作方法 礦井主要通風(fēng)機(jī)的工作方式主要有抽出式通風(fēng)和壓入式通風(fēng)、混合式三 種。礦井主要通風(fēng)機(jī)的工作方法、通風(fēng)方式與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)稱為礦井通風(fēng)系統(tǒng)。1）抽出式通風(fēng)（負(fù)壓通風(fēng)）2）壓入式通風(fēng)（正壓通風(fēng)）3）抽出和壓入混合式通風(fēng)圖14-5二、礦井通風(fēng)方式 按照礦井進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井相互位置關(guān)系，可把礦井通風(fēng)方式分為三種基本類型：1）中央式，又可分為中央并列式和中央分列

10、式兩種。2）對角式，又可分為兩翼對角式和分區(qū)對角式兩種。3）混合式，混合式是中央式和對角式或中央并列式和中央分列式所組成的一種綜合形式，它是老礦井進(jìn)行深部開采時(shí)常采用的通風(fēng)方式。中央并列式圖14-6 中央分列式（中央邊界式）圖14-7 對角式圖14-8 中央式與對角式比較 優(yōu)點(diǎn)：（1）礦井總回風(fēng)巷可以隨采區(qū)接替逐步開掘，因而建井工期短，總回風(fēng)巷的維護(hù)費(fèi)用低；（2）回風(fēng)井筒數(shù)目少，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)機(jī)臺數(shù)少，容易管理；（3）當(dāng)進(jìn)風(fēng)井口及井底車場附近發(fā)生火災(zāi)需要反風(fēng)時(shí)，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)：（1）隨著向邊界采區(qū)開采，總回風(fēng)巷不斷延長，通風(fēng)線路隨之加長，因而通風(fēng)阻力不斷增加；（2）礦井生產(chǎn)期間，由于井下巷道阻力

11、不斷增加，阻力變動(dòng)范圍大，難以保證通風(fēng)機(jī)在高效率狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)；（3）礦井總進(jìn)風(fēng)和總回風(fēng)風(fēng)流反向平行流動(dòng)，容易發(fā)生漏風(fēng)；（4）在礦井生產(chǎn)的中后期，多采區(qū)同時(shí)生產(chǎn)時(shí)礦井通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性太強(qiáng)，系統(tǒng)獨(dú)立性差，系統(tǒng)防災(zāi)抗災(zāi)能力差。礦井反風(fēng)礦井進(jìn)風(fēng)口、井筒、井底車場附近一量發(fā)生火災(zāi)，為縮小災(zāi)情、出，有時(shí)需要反風(fēng)，即改變風(fēng)流方向。規(guī)程規(guī)定，礦井：礦井主要通風(fēng)機(jī)必須有反風(fēng)裝置，必須能在10min內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向；風(fēng)流方向改變后，供風(fēng)量應(yīng)小于正常風(fēng)量的40。1離心式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)2軸流式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)1.串聯(lián)風(fēng)路 由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒有風(fēng)流分匯點(diǎn)的線路稱為串聯(lián)風(fēng)路。如圖所示，由1，2，3，4，

12、5五條分支組成串聯(lián)風(fēng)路。（1）串聯(lián)風(fēng)路特性 1)總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量，即 MS=M1=M2=Mn 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)，QS=Q1=Q2=Qn458123679123456789 用圖論的方法對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象論述，把通風(fēng)系統(tǒng)變成用圖論的方法對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象論述，把通風(fēng)系統(tǒng)變成一個(gè)由線、點(diǎn)及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為一個(gè)由線、點(diǎn)及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。2)總風(fēng)壓（阻力）等于各分支風(fēng)壓（阻力）之和，即:3)總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和，即：niinshhhhh121 niinsnsssRRRRQhhhQhR1212212.2.并聯(lián)風(fēng)網(wǎng) 由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)的分

13、支所組成的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，稱為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。如圖所示并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)由5條分支并聯(lián) （1）并聯(lián)風(fēng)路特性：1)總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和，即 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí),niinsMMMMM121 niinsQQQQQ121 2)總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)壓，即 注意：當(dāng)各分支的位能差不相等，或分支中存在風(fēng)機(jī)等通風(fēng)動(dòng)力時(shí)，并聯(lián)分支的阻力并不相等。nshhhh 21 3)并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系 又 即：總風(fēng)阻小于任何一條單獨(dú)分支巷道的風(fēng)阻。2SssQRhsssRhQnSQQQQ.21nnssRhRhRhRh.2211nsRRRR1111.2122121111 nsssRRRQhR1、掘進(jìn)通風(fēng)設(shè)備采用局部通風(fēng)機(jī)。2、

14、掘進(jìn)通風(fēng)方式 掘進(jìn)通風(fēng)方式主要有壓入式、抽出式和混合式通風(fēng)三種，圖14-16一、引導(dǎo)風(fēng)流類的構(gòu)筑物一、引導(dǎo)風(fēng)流類的構(gòu)筑物1、風(fēng)硐、風(fēng)硐 連接通風(fēng)機(jī)和風(fēng)井的一段巷道。2、風(fēng)橋、風(fēng)橋 在進(jìn)風(fēng)巷道與回風(fēng)流平面交叉處，為防止風(fēng)流短路，使進(jìn)回風(fēng)分離，需要設(shè)置通風(fēng)構(gòu)筑物，這種用于隔開兩條互相交叉的進(jìn)、回風(fēng)流的構(gòu)筑物稱為風(fēng)橋。圖 14-18 礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路中適當(dāng)位置安設(shè)的隔斷、引導(dǎo)和控制風(fēng)流的設(shè)施和裝礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路中適當(dāng)位置安設(shè)的隔斷、引導(dǎo)和控制風(fēng)流的設(shè)施和裝置，以保證風(fēng)流按生產(chǎn)需要流動(dòng)。這些設(shè)施和裝置，統(tǒng)稱為置，以保證風(fēng)流按生產(chǎn)需要流動(dòng)。這些設(shè)施和裝置，統(tǒng)稱為通風(fēng)構(gòu)筑物通風(fēng)構(gòu)筑物。一、風(fēng)門一、風(fēng)門 在

15、人員和車輛需要通行，而不能讓風(fēng)流通過的巷道中，需要設(shè)置通風(fēng)構(gòu) 筑物，這種既要切斷風(fēng)流又能保證行人通車的通風(fēng)構(gòu)筑物稱為風(fēng)門。二、風(fēng)墻二、風(fēng)墻 風(fēng)墻（又稱密閉）是用來切斷風(fēng)流或封閉采空區(qū)，防止瓦斯向巷道擴(kuò)散的一種構(gòu)筑物。風(fēng)墻按服務(wù)年限不同可分為臨時(shí)性風(fēng)墻和永久性風(fēng)墻兩類。臨時(shí)性風(fēng)墻由于服務(wù)年限短，可用木板、可塑性等材料修筑；永久性風(fēng)墻要用不燃性材料（如磚、料石或水泥等）修筑。14-17三、防爆門三、防爆門 防爆門安裝在通風(fēng)機(jī)井筒一側(cè)的地面上，防止礦井發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)毀壞風(fēng)機(jī)的通風(fēng)構(gòu)筑物。1礦井通風(fēng)的任務(wù)是什么？2礦井空氣中的主要成分與地面空氣的主要成分有什么不同？3.自然通風(fēng)的原理是什么？按其服務(wù)范圍機(jī)械通風(fēng)可分為哪三種？4.什么叫礦井通風(fēng)系統(tǒng)？5.礦井通風(fēng)方式有哪幾種？各有什么有缺點(diǎn)？6.生產(chǎn)礦井總進(jìn)風(fēng)量如何計(jì)算？7.掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)的通風(fēng)方式主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？8.礦井通風(fēng)構(gòu)筑物主要有哪些？各起什么作用？