礦井通風安全管理南社平

1、第六章 礦井通風安全管理,南社平,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,一 地面空氣成分與井下空氣成分的區(qū)別1地面空氣成分主要是氧氣O2（20.96%），氮氣N2（79.00%）。2井下空氣成分主要是二氧化碳（CO2），一氧化碳 (CO) ，二氧化硫 (SO2)，二氧化氮 (NO2) ，硫化氫(H2S) ，氨氣 (NH3) ，氫氣 (H2) ，甲烷(CH4),第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,二 井下各種空氣成分的來源

2、,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,三井下空氣成分溶解性、毒性、氣味、相對密度,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,四井下空氣成分容許濃度及超限處理,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,四井下空氣成分容許濃度及超限處理,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,四井下空氣成分容許濃度及超限處理,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,四 井下空氣成分容許濃度及超限處理,五 礦井空氣成分的檢測檢測方法：人工檢測和儀器自動檢測；1人工檢測方法有取樣化驗分析法（即用氣相色譜儀或氣體分析儀）和現(xiàn)場

3、快速檢測方法,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,氣相色譜儀,五 礦井空氣成分的檢測 a氣相色譜儀檢測原理 氣相色譜儀器以氣體為流動相。當某一種被分析的多組份混合樣品被注入注樣器且瞬間汽化以后，樣品由流動相氣體載氣所攜帶，經(jīng)過裝有固定相的色譜柱時，由于組份分子與色譜柱內(nèi)部固定相分子間要發(fā)生吸附、脫附溶解等過程，那些性能結(jié)構(gòu)相近的組份，因各自的分子在兩相間反復(fù)多次分配，發(fā)生很大的分離效果，且由于每種樣品組份吸附、脫附的作用力不同，所反應(yīng)的時間也

4、不同，最終結(jié)果使混合樣品中的組份得到完全地分離。被分離的組份順序進入檢測器系統(tǒng)，由檢測器轉(zhuǎn)換為電信號送至記錄儀或積分儀繪出色譜圖。,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,,b氣相色譜儀作用氣相色譜儀和其它分析儀器一樣，是用來測定物質(zhì)的化學(xué)組份和物質(zhì)物理特性的。物質(zhì)的化學(xué)組份指一種化合物或混合物是由哪些分子、原子或原子團組成的，這些分子、原子和原子團的含量各多少。物理特性是指某些物質(zhì)的分配系數(shù)(在固定相上)、活度系數(shù)、分子量、蒸汽密度、比表面、孔徑

5、分布等物理常數(shù)。氣相色譜儀可廣泛應(yīng)用于石油、化工、有機合成、造紙、電力、冶煉、醫(yī)藥、農(nóng)藥殘留、土壤、環(huán)境監(jiān)測、勞動保護、商品檢驗、食品衛(wèi)生、公安偵破、以及空白分析超純物質(zhì)研究等各部門。今天，氣相色譜儀器己成為各個化學(xué)分析實驗室中不可缺少的分析設(shè)備之一,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,五 礦井空氣成分的檢測2 現(xiàn)場快速檢測方法之一— 檢定管檢測法我國煤礦使用的檢定管有一氧化碳、硫化氫、二氧化碳、二氧化氮、氧氣、二氧化硫等等,第一節(jié) 煤礦井下

6、空氣成分,圖1-2 比長式CO檢測管結(jié)構(gòu)示意圖1—堵塞物；2—活性炭；3—硅膠；4—消除劑；5—玻璃粉；6—指示粉,圖1-3 圓筒形壓入式手動采樣器結(jié)構(gòu)示意圖1—氣嘴；2—接頭膠管；3—閥門把；4—變換閥；5—墊圈；6—活塞筒；7—拉桿；8—手柄,五 礦井空氣成分的檢測3高濃度的檢測方法4 低濃度的檢測方法,第一節(jié) 煤礦井下空氣成分,一 擴散通風硐室深度不超過6m、入口寬度不得小于1.5m，并且無瓦斯涌出 二絕對壓力和

7、相對壓力1絕對壓力：以真空為基準測算的壓力，用P表示，總是正值。2相對壓力：以當?shù)禺敃r同標高的大氣壓力為基準測算的壓力，用h表示。井巷中空氣的相對壓力h就是其絕對壓力P與當?shù)禺敃r同標高的地面大氣壓力P0的差值。即： h＝P － P0,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,二絕對壓力和相對壓力3絕對壓力的測量：空盒氣壓計及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,1、2、3、4—傳動機構(gòu)；5—拉桿

8、；6—波紋真空膜盒；7—指針；8—彈簧,二絕對壓力和相對壓力4相對壓力的測量：用皮托管和U型壓差計,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,,二絕對壓力和相對壓力4 相對壓力的測量：用皮托管和U型壓差計1、皮托管 2、U形壓差計,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,二絕對壓力和相對壓力4 相對壓力的測量：用皮托管和U型壓差計,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念三 新鮮空氣和污

9、濁空氣,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,四 正壓通風和負壓通風相對壓力：以當?shù)禺敃r同標高的大氣壓力為基準測算的壓力，用h表示。井巷中空氣的相對壓力h就是其絕對壓力P與當?shù)禺敃r同標高的地面大氣壓力P0的差值。即： h＝P － P0 差值為負則為負壓通風，差值為正則為正壓通風。,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,五 窒息及中毒1 發(fā)生窒息的主要原因是缺氧。當氧氣濃度降到12%以下時，人就會因缺氧窒息死亡。產(chǎn)生缺氧的原因：① 一個高瓦

10、斯礦井中產(chǎn)生大量甲烷或二氧化碳積聚，引起氧氣相對減少；② 二是低瓦斯礦井中通風不良的盲巷或采空區(qū)中二氧化碳、氮氣等氣體增加，使氧氣含量相對下降；③ 三是封閉的火區(qū)中的氧氣含量下降，氮氣、一氧化碳、二氧化碳相對增加。窒息案例1 曹窯礦修護人員窒息事故,五 窒息及中毒窒息案例2遼寧撫順四平煤礦救護人員窒息事故2006年3月30日11時35分，遼寧省撫順市新賓滿族自治縣大四平地區(qū)礦山救護隊在對四平煤礦的一條封閉井筒進行探查過程中，發(fā)生

11、重大窒息傷亡事故，造成3人死亡、6人受傷。救護隊一行13人，于3月30日10時30分到達四平煤到達中央風井井口后，隊長和四平煤礦總工程師商定如下：①約定救護隊探查時間為1.5個小時；②隊長帶領(lǐng)6名救護隊員入井探查；③其余6名救護隊員在4#密閉前待機，以晃燈為信號④礦總工程師在井口等待。,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,五 窒息及中毒10時45分，隊長等7人從4#密閉進入。小隊約行進25分鐘，11時10分左右到達+355m大巷處

12、，分別用光學(xué)瓦斯檢測儀、檢定管、紅外線測溫儀，對+355m大巷的H、M兩點的CH4、CO2、CO、O2、溫度進行了檢測。H、M兩點氣體組份近似，CH4為2％，CO2為1.5％，CO為零，O2為18％，空氣溫度為33—37℃，H點溫度略高，達42℃以上。于是救護人員摘掉了口具和鼻夾。,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,五 窒息及中毒11時15分返回，小隊長在先，隊長在后，后來隊伍就亂了。隊長走了10多米，感到“氣不夠用”，便帶上口具，又走了

13、約50多米暈倒，另有4名隊員也相繼暈倒，其余2名隊員在11時35分，跑到距4#密閉約50多米處，呼喊求救。 待機隊聽到呼救聲，立即進入密閉內(nèi)救援，6名隊員身背呼吸器，但沒有佩戴，先將呼救的2名隊員救出；再次進入救援時，也相繼暈倒，只有隊員王某某1人于12時5分跑出井口，向礦總工程師匯報說：人都趴下了，快救人。,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,五 窒息及中毒礦總工程師感到事情嚴重，認為不宜直接救人，于是帶領(lǐng)隊員王某某和一名工人

14、，從副井乘人車下到+355m車場，打開1#、2#密閉，此時新風從中央風井進入，經(jīng)兩道風門、4#密閉、+355平巷、副井車場、副井排出地面，使中央風井處于新鮮風流中。 總工程師等人升井后，礦長帶領(lǐng)工人從中央風井進入救人，于12時30分將井下9名遇險、遇難人員救至地面，重新封閉了中央風井。 被搶救出的9名人員中，2人已死亡，1人在醫(yī)院搶救無效死亡，其他6人住院治療后，恢復(fù)健康。6名受傷人員中，有3人為待機隊員。,第二

15、節(jié) 礦井通風中幾個概念,五 窒息及中毒4月1日，撫順礦業(yè)集團救護大隊受遼寧煤礦救援指揮中心委派，前往事故礦井，負責事故后期處理和協(xié)助事故調(diào)查，撫順救護大隊對該井筒進行了偵查，并將散落在災(zāi)區(qū)內(nèi)的7臺呼吸器等設(shè)備拿到地面，對災(zāi)區(qū)氣體進行了取樣分析。 對中央風井密閉內(nèi)至距密閉250m處檢測： CH4濃度為4—8%；CO2濃度為12%； CO濃度為5ppm；O2濃度為8—10％，溫度為320C。在+355 m水平處：CH4濃度為2

16、％；CO2濃度為1％；CO濃度為5ppm,；O2濃度為12％，溫度為34℃。 該礦巡視日報表記載，3月20—29日，副井+355 m水平車場密閉內(nèi)CH4濃度為4—6％；CO2濃度為6-7％；CO濃度為0；O2濃度為2—9％。,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,五 窒息及中毒2 中毒 因吸入過量的有毒氣體而造成傷亡的事故案例1 耿村礦在修護巷道時造成7人CO中毒事故。案例2 云南3村民盜采煤礦中毒身亡，出事的是一口已廢棄多年

17、的礦井，井口高約1.4米，周圍用手腕粗的原木支撐著。井口已被幾根木條封住，木條上懸掛著一個寫有“內(nèi)有毒氣，禁止出入”字樣的木牌。當天黃昏，李先龍進入私煤井拿鋤頭、撮箕等工具，一直沒有出來，青開龍就下山去看，途中劉正海也跟了上來。趕到礦洞后，劉正海先進洞，卻半天不見出來，青開龍便拿著手電筒趕緊進洞。走到距離洞口十四五米的拐角處時，他看見地上幾盞礦燈亮著，拐角處往里約1米的地方，李先龍等3人躺在地上沒有動彈。宋興林原本打算將劉正海拖出洞外，

18、人還沒夠著，洞里的有毒氣體就把他嗆得不行，嚇得他趕緊跑出洞。,第二節(jié) 礦井通風中幾個概念,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) 是礦井通風方法、通風方式、通風網(wǎng)路與通風設(shè)施的總稱?！兑?guī)程》規(guī)定：礦井必須有完整獨立的通風系統(tǒng)，必須按實際風量核定礦井產(chǎn)量。（一）通風方法：抽出式、壓入式及混合式三種（二）礦井通風方式 是指礦井進風井與回風井在井田范圍內(nèi)的布置方式。按進、回風井的位置不同，分為中央式、對角式、區(qū)域式和混合式四種,第

19、三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 -中央式（中央并列式）,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 -中央式（中央并列式）,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 -中央式（中央邊界式）,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 –對角式（兩翼對角式）,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 –對角式（分區(qū)對

20、角式）,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 –混合式（中央并列兩翼對角式）,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 –混合式（中央邊界（分裂）兩翼對角式）,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng) （二）礦井通風方式 –區(qū)域式,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),一、礦井通風系統(tǒng)-實際通風系統(tǒng)示意圖,二、采區(qū)通風系統(tǒng)的基本要求 在確定采區(qū)通風系統(tǒng)時，應(yīng)遵守安全、經(jīng)濟、技術(shù)先進合理的原則

21、，滿足下列基本要求：（一）采區(qū)必須實行分區(qū)通風。1、準備采區(qū)，必須在采區(qū)構(gòu)成通風系統(tǒng)以后，方可開掘其它巷道。2、采煤工作面必須在采區(qū)構(gòu)成完整的通風、排水系統(tǒng)后，方可回采。3、高瓦斯礦井、有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的礦井的每個采區(qū)和開采容易自燃煤層的采區(qū)，必須設(shè)置至少1 條專用回風巷；4、低瓦斯礦井開采煤層群和分層開采采用聯(lián)合布置的采區(qū)，必須設(shè)置1條專用回風巷。5、采區(qū)的進、回風巷必須貫穿整個采區(qū)，嚴禁一段為進風巷、

22、一段為回風巷。,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),二、采區(qū)通風系統(tǒng)的基本要求（一）采區(qū)必須實行分區(qū)通風。（二）采、掘工作面應(yīng)實行獨立通風。（三）在采區(qū)通風系統(tǒng)中，保證風流穩(wěn)定，采掘工作面盡量避免處于角聯(lián)風路中。（四）力求采區(qū)通風系統(tǒng)簡單，以便在發(fā)生事故時易于控風和撤人。（五）對于必須設(shè)置的通風設(shè)施(風門、風橋、擋風墻等)和通風設(shè)備(局部通風機、輔助通風機等)，要選擇好適當位置，嚴把規(guī)格質(zhì)量，嚴格管理制度，保證通風設(shè)備安全運轉(zhuǎn)。（六）在

23、采區(qū)通風系統(tǒng)中，要保證通風阻力小，通風能力大，風流暢通，風量按需分配。（七）在采區(qū)通風系統(tǒng)中，盡量減少采區(qū)漏風量，并有利于采空區(qū)瓦斯的合理排放及防止采空區(qū)浮煤自燃。（八）設(shè)置消防管路、避難硐室和災(zāi)變時控風設(shè)施。明確避災(zāi)路線和安全標志。必要時，建立瓦斯抽放系統(tǒng)、防滅火灌漿系統(tǒng)。（九）采區(qū)絞車房和變電所，應(yīng)實行分區(qū)通風。,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),三、工作面通風系統(tǒng)的基本要求《規(guī)程》對采掘工作面的串聯(lián)通風及要求作了如下規(guī)定：（一）采

24、、掘工作面應(yīng)實行獨立通風。（二）同一采區(qū)內(nèi)，同一煤層上下相連的2個同一風路的采煤工作面、采煤工作面與其相連的掘進工作面、相鄰兩個掘進工作面，布置獨立通風有困難時，在制定措施后，可采用串聯(lián)通風，但串聯(lián)的次數(shù)不能超過1次。（三）采區(qū)內(nèi)為構(gòu)成新區(qū)段通風系統(tǒng)的掘進巷道或采煤工作面遇到地質(zhì)構(gòu)造而重新掘進巷道，布置獨立通風確有困難時，其回風可以串入采煤工作面，但必須制定安全措施，且串聯(lián)通風的次數(shù)不超過1次，構(gòu)成獨立通風系統(tǒng)后，必須立即改為獨立通

25、風。（四）采用串聯(lián)通風時，必須在進入被串聯(lián)工作面的風流中裝設(shè)甲烷斷電儀，且瓦斯和二氧化碳的濃度不得超過0.5%，其他有害氣體濃度都應(yīng)符合《規(guī)程》第100條的規(guī)定。（五）開采有瓦斯噴出和煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的煤層時，嚴禁任何2 個工作面之間串聯(lián)通風。,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),三、工作面通風系統(tǒng)的類型特點,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),四、礦井通風設(shè)施（一）引導(dǎo)風流設(shè)施-風硐、風橋、調(diào)節(jié)風窗、導(dǎo)風板等,

26、,第三節(jié) 礦井通風系統(tǒng),四、礦井通風設(shè)施（二）隔斷風流的設(shè)施，如風門、擋風墻、風幛等,,第四節(jié) 礦井通風阻力,一 摩擦阻力 h = Q2對于已經(jīng)確定的井巷，巷道的長度L、周長U、斷面S以及巷道的支護形式（摩擦阻力系數(shù)）都是確定的，故把公式中的 α、L、U、S用一個參數(shù)R摩來表示，得到下式：,第四節(jié) 礦井通風阻力,局部阻力式中 ξ表示局部阻力系數(shù) ρ表示風流的密度 S 表

27、示產(chǎn)生局部阻力地點較小斷面巷道的斷面面積 同樣局部風阻可用下式表示,三 礦井通風阻力定律 h=RQ2 式中R表示風阻(摩擦風阻和局部風阻)，Q表示風量,第四節(jié) 礦井通風阻力,三 礦井通風阻力定律 h=RQ2 式中R表示風阻(摩擦風阻和局部風阻)，Q表示風量,第四節(jié) 礦井通風阻力,四 減小通風阻力的方法（一）降低摩擦阻力的措施1減少摩擦阻力系數(shù)盡可能使井巷壁面平整光滑，使井巷壁面的凹凸度不

28、大于50mm2井巷風量要合理及時調(diào)節(jié)主通風機的工況，減少礦井富?？傦L量。避免巷道內(nèi)風量過于集中，要盡可能使礦井的總進風早分開、總回風晚匯合。3保證井巷通風斷面當井巷通過的風量一定時，井巷斷面擴大33%，通風阻力可減少一半，不能任意擴大井巷斷面時，可以采用雙巷并聯(lián)通風的方法。,第四節(jié) 礦井通風阻力,四 減小通風阻力的方法（一）降低摩擦阻力的措施4 減少巷道長度5 選用周長較小的井巷斷面（二）降低局部阻力的措施1最大限度

29、減少局部阻力地點的數(shù)量。2當連接不同斷面的巷道時，要把連接的邊緣做成斜線或圓弧型3巷道拐彎時，轉(zhuǎn)角越小越好,第四節(jié) 礦井通風阻力,四 減小通風阻力的方法（二）降低局部阻力的措施4減少局部阻力地點的風流速度及巷道的粗糙程度。5在風筒或通風機的入風口安裝集風器，在出風口安裝擴散器。6減少井巷正面阻力物。,第四節(jié) 礦井通風阻力,1關(guān)系：風阻和等積孔都是表示通風難易程度的參數(shù)。2等積孔：假定在無限空間有一薄壁，在薄壁上開一面積

30、為A（m2）的孔口，如圖所示?？卓谕ㄟ^的風量等于礦井總風量Q，而且孔口兩側(cè)的風壓差等于礦井通風總阻力（p1－p2=h）時，則孔口的面積A值就是該礦井的等積孔。,第四節(jié) 礦井通風阻力,五 風阻與等積孔,第四節(jié) 礦井通風阻力,五 風阻與等積孔礦井通風難易程度的分級標準,第四節(jié) 礦井通風阻力,礦井等積孔分類表,一 巷道總壓力及風流流動方向井巷風流中任一斷面（點）的靜壓、動壓、位壓之和稱為該斷面（點）的總壓力。1靜壓：空氣分子對容器

31、壁單位面積上的壓力（1）特點 ①某點的靜壓在各個方向都相等②靜壓方向垂直于容器壁③只要有空氣就存在靜壓④靜壓有絕對與相對之分；大氣壓就是一種絕對靜壓,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,一巷道總壓力及風流流動方向1靜壓（2）絕對靜壓與相對靜壓的測量絕對靜壓的測量用空盒氣壓計，相對靜壓的測量如圖所示,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,一 巷道總壓力及風流流動方向1靜壓 包括絕對靜壓與相對靜壓的測量絕對靜壓的測量用空

32、盒氣壓計，相對靜壓的測量如圖所示,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,一 巷道總壓力及風流流動方向2 動壓：風流作定向流動時，其動能所呈現(xiàn)的壓力特點 ①動壓的方向與風流方向一致，僅對與風流方向垂直或有一定角度的平面施加壓力②動壓大小為p動=ρv2/2 ③動壓永遠為正值，無相對與絕對之分。,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,一 巷道總壓力及風流流動方向3 位壓：某斷面與基準面之間空氣柱的重量在單位面積上所產(chǎn)生的壓力特點 ①位

33、壓的大小與基準面選取有關(guān)。因基準面的選取不同，位壓可正可負。②上斷面對下斷面的位壓只能在下斷面顯現(xiàn)出來，并包含在下斷面的靜壓之中 ③無論空氣流動與否，只要有高差，就有位壓。,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,一 巷道總壓力及風流流動方向4 全壓 動壓與靜壓的綜合作用為全壓。全壓有絕對全壓與相對全壓之分 絕對全壓P全=P靜+P動 相對全壓h全=h靜±h動(壓入式取正號，抽出式取負號)5 總壓力 P總=

34、P靜+P動+P位6 風流流動方向的確定：風流流動總是從總壓力高處向總壓力低處流動。,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,二 通風壓力及與總壓力的關(guān)系1通風壓力 井巷內(nèi)空氣借以流動的壓力。2礦井通風壓力大?。杭催M風井口斷面與出風井口斷面的總壓力之差。三 通風壓力與通風阻力的關(guān)系通風壓力與通風阻力是一對作用力與反作用力的關(guān)系，大小相等，方向相反。,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,四 礦井通風阻力的測量1抽出式通風礦井阻力h阻＝

35、h靜4－h(huán)動4±H自＝h全4±H自H自表示自然風壓，自然風壓與主扇風壓一致取+，反之，取-號,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,四 礦井通風阻力的測量2壓入式通風礦井阻力,h阻＝（h靜2－h(huán)動2）＋（h靜3＋h動3±H自） ＝h全2＋h全3±H自H自表示自然風壓，自然風壓與主扇風壓一致取+，反之，?。?第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,四 礦井通風阻力的測量3 為什么礦井主通風機

36、房內(nèi)大多測量相對靜壓而不是相對全壓 因為礦井風硐斷面的動壓值不大，變化也較小；自然風壓值變化一般也不大，因此，只要用壓差計測出風硐斷面的相對靜壓值，就能近似了解到礦井通風總阻力的大小。此外，利用壓差計的讀數(shù)還能反映主通風機工作風壓的大小。,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,四 礦井通風阻力的測量4 U型壓差計的讀數(shù)大小能反應(yīng)礦井的什么問題①水柱計的兩個液面一般是穩(wěn)定的或有微小的波動②若水柱計液面高差突然增大，可能是主要

37、通風巷道發(fā)生冒頂或其它堵塞事故，增大了通風阻力；③如果液面高差突然變小，可能是控制通風系統(tǒng)的主要風門被打開，或發(fā)生了其它風流短路事故，通風阻力變小。 因此，在主通風機房內(nèi)設(shè)置壓差計，是通風管理中不可缺少的監(jiān)測手段。,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,五 礦井的自然風壓及測量1自然風壓計算 圖為一個簡化的礦井通風系統(tǒng)，2-3為水平巷道，0-5為通過系統(tǒng)最高點的水平線。在冬季，由于空氣柱0-1-2比5-4-3的平均溫度較低，平

38、均空氣密度較大，導(dǎo)致兩空氣柱作用在2-3水平面上的重力不等。其重力之差就是該系統(tǒng)的自然風壓。它使空氣源源不斷地從井口1流入，從井口5流出。在夏季時，若空氣柱5-4-3比0-1-2溫度低，平均密度大，則系統(tǒng)產(chǎn)生的自然風壓方向與冬季相反。地面空氣從井口5流入，從井口1流出。這種由自然因素作用而形成的通風叫自然通風。,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,由上述例子可見，在一個有高差的閉合回路中，只要兩側(cè)有高差，巷道中空氣的溫度或密度不等，則該回

39、路就會產(chǎn)生自然風壓。其計算式子為 HN=Zg(ρm1－ ρm2) 式中 Z—礦井最高點至最低水平間的距離,m；g—重力加速度，m/s2；ρm1—0-1-2段井巷中空氣密度的平均值 ρm2—5-4-3段井巷中空氣密度的平均值 由于自然通風的風量和風向都不穩(wěn)定，發(fā)生災(zāi)害后靠自然通風又不能實現(xiàn)強制反風，所以《規(guī)程》規(guī)定礦井必須采用機械通風,,,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,2自然風壓的測量（1）直接測定

40、法礦井在無通風機工作或通風機停止運轉(zhuǎn)時，在總風流的適當?shù)攸c設(shè)置臨時隔斷風流的密閉，將礦井風流嚴密遮斷，而后用壓差計測出密閉兩側(cè)的靜壓差，該靜壓差便是礦井的自然風壓值?；?qū)L硐中的閘門完全放下，然后由風機房水柱計直接讀出礦井自然風壓值,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,2自然風壓的測量（2）間接測定法 H自= h全Q -通風機正常運轉(zhuǎn)時，測出的礦井總風量Qh全-通風機正常運轉(zhuǎn)時通風機入風口處風流的相對全壓h全Q自-

41、風機停止運轉(zhuǎn)時立即在風硐處測出的自然風量,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,案例  2004年11月20日，造成70人死亡，直接經(jīng)濟損失600余萬元的河北邢臺沙河市李生文鐵礦井下火災(zāi)事故，其擴大的主要原因之一便是沒有獨立完善的通風系統(tǒng)，5個礦山井下相互之間由廢棄的老巷道及未經(jīng)處理的采空區(qū)連接，甚至各礦之間的平巷直接相連，加之所有的礦山均采用自然通風方式，形成了整個礦區(qū)井下風路的大循環(huán)，導(dǎo)致相連各礦均受到事故礦井火災(zāi)煙氣的污染。

42、,第五節(jié) 礦井通風能量及通風動力,第六節(jié) 掘進通風,一 掘進通風方法按通風動力形式不同分為1局部通風機通風2礦井全風壓通風3引射器通風三種。其中，局部通風機通風是最為常用的掘進通風方法。,二 局部通風機通風 局部通風機通風按其工作方式不同分為壓入式、抽出式和混合式三種。1、壓入式通風1）優(yōu)缺點2）如何避免出現(xiàn)循環(huán)風3) 射流的有效射程,第六節(jié) 掘進通風,二 局部通風機通風 2、抽出式通風,1）優(yōu)缺點2）如何

43、避免出現(xiàn)循環(huán)風3）適用性：4）有效吸程,第六節(jié) 掘進通風,二 局部通風機通風 3、混合式通風,1）優(yōu)缺點 2）如何避免出現(xiàn)循環(huán)風 3）適用性 4）常選用長壓短抽式,長抽短壓通風方式,長壓短抽通風方式,第六節(jié) 掘進通風,二 局部通風機通風 4、選用 《規(guī)程》規(guī)定：煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進通風方式應(yīng)采用壓入式，不得采用抽出式（壓氣、水力引射器不受此限）；如果采用混合式，必須制定安全措施。瓦斯噴出區(qū)域

44、和煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出煤層的掘進通風方式必須采用壓入式。,第六節(jié) 掘進通風,三 礦井全風壓通風直接利用礦井主通風機所造成的風壓，借助風幛和風筒等導(dǎo)風設(shè)施將新風引入工作面，并將污風排出掘進巷道。,,風幛導(dǎo)風　 風筒導(dǎo)風,平行巷道導(dǎo)風,鉆孔導(dǎo)風,第六節(jié) 掘進通風,四、引射器通風引射器通風一般采用壓入式。主要優(yōu)點是無電器設(shè)備、無噪音。水力引射器通風還能起降溫、降塵作用。在煤與瓦斯突出嚴重的煤層掘進時，設(shè)備簡單，比較安全。缺點

45、是供風量小，需要水源或壓氣。適用于需風量不大的短巷道掘進通風，也可在含塵量大、氣溫高的采掘機械附近，采取水力引射器與其它通風方法的混合式通風。,引射器通風1－風筒；2－引射器；3－水管（或風管）,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機1 JBT系列局部通風機 JBT系列局部通風機是目前煤礦中普遍使用的局部通風機，研制于上世紀六十年代，其全風壓效率只有60%~70%，風量、風壓偏低，噪聲高達103~118dB(A)， 已逐漸被淘汰

46、。,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機2 BKJ66－11系列局部通風機 BKJ66－11型礦用局部通風機是沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的新型局部通風機，其結(jié)構(gòu)如圖8-11所示。該系列通風機機號有№3.6、4.0、4.5、5.6、6.0、6.3等6個規(guī)格。 其中3.6表示動輪直徑0.36m,BKJ系列局部通風機結(jié)構(gòu)圖1－前風筒；2－主風筒；3－葉輪；4－后風筒；5－滑架；6－電動機,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機2 BKJ66－11系

47、列局部通風機,BKJ66－11系列通風機的優(yōu)點是：效率高，最高效率達90%，且高效區(qū)寬，比JBT系列提高效率15～30%，耗電少；噪音低，比JBT系列局部通風機降低6～8dB（A）。,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機3 對旋式局部通風機,我國生產(chǎn)的對旋式局部通風機，其特點是噪音低、結(jié)構(gòu)緊湊、風壓高、流量大、效率高，部件通用化，使用安全，維修方便，根據(jù)不同通風要求，既可整機使用，又可分級使用，從而減少能耗。,FDII系列低噪聲對旋軸流

48、局部通風機結(jié)構(gòu)1－集流器；2－電機；3－機殼；4－I級葉輪；5－II級葉輪；6－擴散器；7－消音層,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機4 風筒風筒的類型 ①硬質(zhì)風筒：鐵風筒，玻璃鋼風筒②柔性風筒：主要有帆布風筒、膠布風筒和人造革風筒等③帶剛性骨架的可伸縮風筒,可伸縮風筒結(jié)構(gòu)1－圈頭；2－螺旋彈簧；3－吊鉤；4－塑料壓條； 5－風筒布； 6－快速彈簧接頭,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機5 風量計算：掘進工作

49、面需風量，應(yīng)滿足《規(guī)程》對作業(yè)地點空氣的成分、含塵量、氣溫、風速等規(guī)定要求，按下列因素計算。①排出炮煙所需風量.壓入式、抽出式和混合式遵循不同公式（略）②排除瓦斯所需風量③排出礦塵所需風量④按風速驗算風量巖巷按最低風速0.15m/s或Q≥9S(m3/min)驗算。半煤巖和煤巷按不能形成瓦斯層的最低風速0.25 m/s或Q≥15S(m3/min) 驗算 掘進巷道需風量，原則上應(yīng)按排除炮煙、瓦斯、礦塵諸因素分別計算，取

50、其中最大值，然后按風速驗算，而在實際工作中一般按通風的主要任務(wù)計算風量。如有大量瓦斯涌出的巷道，則按瓦斯因素計算；無瓦斯涌出的巖巷，則按炮煙和礦塵因素計算；綜掘煤巷按礦塵和瓦斯因素計算。,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機6 局部通風設(shè)計及選型：①確定局部通風系統(tǒng)，繪制掘進巷道局部通風系統(tǒng)布置圖②按通風方法和最大通風距離，選擇風筒類型與風筒直徑③計算風機風量和風筒出口或入口風量；④按掘進巷道通風長度變化，分階段計算局部通風系統(tǒng)

51、總阻力；⑤按計算所得局部通風機設(shè)計風量和風壓，選擇局部通風機⑥按礦井災(zāi)害特點，選擇配套安全技術(shù)裝備。,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機7 掘進通風管理①加強風筒管理的措施：風筒接頭改插接為反邊壓接；選長的單節(jié)風筒；減少針眼漏風；防止風筒破口漏風；降低風筒阻力②保證局部通風機安全運轉(zhuǎn)的措施：局扇指定人員管理；防止循環(huán)風；選用抗靜電阻燃風筒；嚴禁3臺一頭和1臺兩頭供風；高瓦斯井、噴出區(qū)域和突出區(qū)域應(yīng)采用3專供電或選擇性的漏電保護

52、裝置供電；局扇的停風與開啟要遵循安全措施。,第六節(jié) 掘進通風,五、局部通風機7 掘進通風管理③掘進通風安全技術(shù)裝備系列化雙風機、雙電源、自動換機和風筒自動倒風裝置④局部通風機的消聲措施,第六節(jié) 掘進通風,第七節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,一、離心式通風機,二、軸流式通風機 軸流式通風機主要由進風口、工作輪、整流器、主體風筒、擴散器和傳動軸等部件組成。如圖所示。,第七節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,三、主要通風機附屬裝置

53、有風硐、擴散器、防爆門和反風裝置,第七節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,1.風硐 風硐應(yīng)滿足以下要求：(1)應(yīng)有足夠大的斷面，風速不宜超過15m／s。(2)風硐的風阻不應(yīng)大于0.0196Ns2／m8，阻力不應(yīng)大于100～200Pa。故風硐不宜過長，連接處要平緩，轉(zhuǎn)彎呈圓弧形，內(nèi)壁要光滑，并保持無堆積物。(3) 結(jié)構(gòu)要嚴密，以防止漏風。(4)風硐內(nèi)應(yīng)安設(shè)測風裝置。(5)風硐與傾角大于300的風井連接口距風井1~2m處應(yīng)安設(shè)保護

54、柵欄；在距主要通風機入風口1~2m處也應(yīng)安設(shè)保護柵欄。(6)風硐直線部分要有流水坡度，以防積水。,三、主要通風機附屬裝置有風硐、擴散器、防爆門和反風裝置,第七節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,2.防爆門圖示為出風井口的防爆門，正常通風時它可以隔離地面大氣與井下空氣。當井下發(fā)生爆炸事故時，防爆門即能被爆炸波沖開，起到卸壓作用以保護通風機。,三、主要通風機附屬裝置有風硐、擴散器、防爆門和反風裝置,第七節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,3

55、.反風裝置a用途 當在進風井口附近、井筒或井底車場及其附近的進風巷中發(fā)生火災(zāi)、瓦斯和煤塵爆炸時，為了防止事故蔓延，縮小災(zāi)情，以便進行災(zāi)害處理和救護工作，有時需要改變礦井的風流方向。b要求 《規(guī)程》規(guī)定：生產(chǎn)礦井主要通風機必須裝有反風設(shè)施，并能在l0min內(nèi)改變巷道中的風流方向；當風流方向改變后，主要通風機的供給風量不應(yīng)小于正常供風量的40％。每季度應(yīng)至少檢查1次反風設(shè)施，每年應(yīng)進行1次反風演習(xí)；當?shù)V井通風系統(tǒng)有較大變化時，應(yīng)進行

56、1次反風演習(xí)。,三、主要通風機附屬裝置 3.反風裝置 離心式只能用反風門與旁側(cè)反風道的方法反風；軸流式還可以用調(diào)節(jié)葉片安裝角度反風和反轉(zhuǎn)反風。,第七節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,四、通風機的個體特性及合理工作范圍 1離心式a 特性曲線比較平緩；從圖上可看出離心式通風機的風壓特性曲線比較平緩，當風量變化時，風壓變化不大。b 為什么離心式風機在啟動時要關(guān)閉閘門？（從功率曲線圖分析）,第七節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,第七

57、節(jié) 礦井主要通風機及附屬裝置,四、通風機的個體特性及合理工作范圍 2軸流式a 特性曲線比較陡：軸流式通風機的風壓特性曲線較陡，并有一個“馬鞍形”的“駝峰”區(qū)，當風量變化時，風壓變化較大。b 為什么軸流式風機在啟動時要打開閘門？（從功率曲線圖分析）c 為什么BC段為是通風機合理的工作范圍,一、局部風量調(diào)節(jié)有三種方法：增加風阻調(diào)節(jié)法、降低風阻調(diào)節(jié)法和輔助通風機調(diào)節(jié)法。1增加風阻調(diào)節(jié)法：a實質(zhì):就是以并聯(lián)風網(wǎng)中阻力較大的分

58、支阻力值為依據(jù)，在阻力較小的分支中增加一項局部阻力，使并聯(lián)各分支的阻力達到平衡，以保證風量按需供應(yīng)。b主要措施：是在調(diào)節(jié)支路回風側(cè)設(shè)置調(diào)節(jié)風窗、臨時風簾、風幕等調(diào)節(jié)裝置。,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,一、局部風量調(diào)節(jié)1增加風阻調(diào)節(jié)法：C 影響及注意事項C1 增阻調(diào)節(jié)法使風網(wǎng)總風阻增加，如果主要通風機特性曲線不變，總風量會減少C2 調(diào)節(jié)風窗一般安設(shè)在回風側(cè)，以免影響運輸。當必須安設(shè)在運輸巷道時，可采取多段調(diào)節(jié)C3 在復(fù)雜

59、風網(wǎng)中采用增阻法調(diào)節(jié)時，應(yīng)按先內(nèi)后外的順序逐漸調(diào)節(jié) C4 風窗一般安設(shè)在風橋之后,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,一、局部風量調(diào)節(jié)2 降阻法調(diào)節(jié)：a 實質(zhì)： 當兩并聯(lián)巷道的阻力不相等時，以小阻力分支為依據(jù)，設(shè)法降低大阻力巷道的風阻，使風網(wǎng)達到阻力平衡。b方法： 當所需降阻值不大時，首先應(yīng)考慮減小局部阻力，還可以在阻力大的巷道旁側(cè)開掘并聯(lián)巷道（可利用廢舊巷），也可以改變巷道壁面平滑程度或支架型式，通過減少摩擦阻力系數(shù)降低風阻；

60、當所需降阻值較大時，可采用擴大巷道斷面的方法，條件允許時，也可縮短通風路線總長度降低風阻。,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,一、局部風量調(diào)節(jié)3 降阻法調(diào)節(jié)：a 實質(zhì)：以阻力小的風路阻力為依據(jù)，在阻力較大的風路中安裝一臺輔助通風機，利用輔助通風機的風壓克服一部分通風阻力，使并聯(lián)風網(wǎng)阻力達到平衡，從而實現(xiàn)風量調(diào)節(jié)的目的。,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,一、局部風量調(diào)節(jié)3 降阻法調(diào)節(jié)： b使用注意事項 b1 一般把輔助通風機安

61、設(shè)在進風流的繞道中,如果把輔助通風機安設(shè)在回風流中，要設(shè)法引入一股新鮮風流給風機的電動機通風（如利用大鉆孔等方法）。 b2 如果輔助通風機停止運轉(zhuǎn)，必須立即打開進風巷道中的風門，以免發(fā)生相鄰區(qū)域的風流逆轉(zhuǎn)，甚至產(chǎn)生循環(huán)風。重新啟動輔助通風機之前，應(yīng)檢查附近20m內(nèi)的瓦斯?jié)舛龋挥性诓怀^規(guī)定時，才允許啟動風機。b3采空區(qū)附近的巷道中安設(shè)輔助通風機時，要選擇合適的位置。否則，有可能產(chǎn)生通過采空區(qū)的循環(huán)風或漏風，甚至引起采空區(qū)的煤炭自燃。b

62、4 嚴禁在煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出的礦井中安設(shè)輔助通風機。,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,二、總風量調(diào)節(jié)其方法是改變主要通風機的特性曲線，或是改變主要通風機的工作風阻。1改變主要通風機的工作風阻：總風量大于礦井實際需要的風量調(diào)節(jié)—可以增加主要通風機的工作風阻，使總風量下降。對于離心式風機，可利用風硐中的閘門增加風阻，減小風量；對于軸流式風機，通風機的輸入功率隨風量的減小而增加，故一般不用閘門調(diào)節(jié)而多采用改變通風機的葉片安

63、裝角度，或降低風機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)；對于有前導(dǎo)器的通風機，當需風量變小時，可用改變前導(dǎo)器葉片角度的方法來調(diào)節(jié)，但其調(diào)節(jié)幅度比較小。,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,二、總風量調(diào)節(jié)其方法是改變主要通風機的特性曲線，或是改變主要通風機的工作風阻。2改變主要通風機的特性曲線：改變離心式通風機的特性曲線：如果通風機和電動機之間是間接傳動，可以改變傳動比或改變電動機的轉(zhuǎn)數(shù)；如果通風機和電動機是直接傳動，則可改變電動機的轉(zhuǎn)數(shù)或更換電動機。軸流

64、式通風機特性曲線的改變：主要決定于通風機動輪葉片安裝角和通風機轉(zhuǎn)數(shù)兩個因素。在礦井生產(chǎn)中，常采用改變軸流式通風機葉片安裝角的方法實施調(diào)節(jié),第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,二、總風量調(diào)節(jié)其方法是改變主要通風機的特性曲線，或是改變主要通風機的工作風阻。2改變主要通風機的特性曲線：對旋式通風機特性曲線的改變：其調(diào)節(jié)方法和一般軸流式通風機相似，可以調(diào)整風機兩級動輪上的葉片安裝角（可調(diào)整其中一級，也可同時調(diào)整兩級），也可以改變電動機的轉(zhuǎn)數(shù)

65、。由于對旋式通風機的兩級動輪分別由各自的電動機驅(qū)動，在礦井投產(chǎn)初期甚至可單級運行。,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,三、礦井所需風量計算1礦井需風量的計算原則礦井需風量應(yīng)按照“由里往外”的計算原則，由采、掘工作面、硐室和其它用風地點的實際最大需風量總和，再考慮一定的備用風量系數(shù)后，計算出礦井總風量。（1）按該用風地點同時工作的最多人數(shù)計算，每人每分鐘供給風量不得少于4m3。（2）按該用風地點風流中的瓦斯、二氧化碳和其它有害氣體

66、濃度、風速以及溫度等都符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定分別計算，取其最大值。,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,三、礦井所需風量計算2 礦井需風量的計算方法（1）按井下同時工作的最多人數(shù)計算 Q1=4NK（2）按采煤、掘進、硐室等處實際需風量計算3 采煤工作面需風量的計算,采煤工作面需風量的計算,,1 按瓦斯（二氧化碳）涌出量計算 Q1=100Qch4Kch42 按工作面風流溫度計算 Q2=60v采S采K采3按炸藥使用

67、量計算 Q3=25A采4按工作面人數(shù)計 算 Q4=4N5按風速驗算:取以上風速中最大值看是否在以下范圍內(nèi) 60×0.25S采≦Q≦60×4S采 備用工作面亦按上述要求，并滿足瓦斯（二氧化碳）、風流溫度和風速等規(guī)定計算需風量，且不得低于其回采時需風量的50%。,,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,三、礦井所需風量計算4 掘進工作面需風量的計算,掘進工作面需風量的計算,,1 按瓦斯（

68、二氧化碳）涌出量計算 Q1=100Qch4Kch42按炸藥使用量計算 Q2=25A掘3按局部通風機吸風量計算Q3=Q吸IK通4按工作面人數(shù)計算 Q4=4N5按風速驗算:取以上風速中最大值看是否在以下范圍內(nèi) 60×0.25S掘≦Q≦60×4S掘,,第八節(jié) 礦井風量調(diào)節(jié)及需風量計算,三、礦井所需風量計算5 硐室所需風量的計算,硐室需風量的計算,,1井下爆炸材料庫 Q庫=4V/60