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            安全系统矿井通风

            文档来源: 安全管理网
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            更新时间: 2021年01月10日
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            山西焦煤汾西矿业通风处 矿 井 通 风 备注:1 目 录 第一章 矿井通风 第二章 采区通风系统 第三章 回采工作面通风 第四章 掘进通风 第五章 矿井通风设施 第六章 通风设备与矿井反风 备注:2 一、矿井通风 1、矿井通风的主要任务 1.1 向井下连续输送新鲜空气,供给人员呼吸; 1.2 稀释并排除井下的有毒有害气体和矿尘; 1.3 创造良好的井下气候条件,从而保障井下人员的身体健康和安全生产 备注:3 矿井通风立体示意图 矿井通风 备注:4 2、矿井空气成分、有害气体和气候条件 2.1 矿井空气成分 井下空气的主要来源是地面空气。地面空气是由多种气体组成的干空气和水蒸汽组合而成的混合气体;通常状况下,干空气各组分的数量基本不变。 地面空气通过井筒进入井下就成了井下空气,由于受井下各种自然因素和人为生产因素的影响,矿井空气将发生一系列的变化。主要有:氧气含量减少;有毒有害气体含量增加;粉尘浓度增大;空气的温度、压力湿度等物理状态变化等; 尽管矿井空气成分有了一定的变化,但主要成分仍同地面一样,由氧气、氮气和二氧化碳等组成。 矿井通风 备注:5 干空气主要成分 气体成分 按体积计 % 按质量计 % 氮气(N2) 78.13 75.71 氧气(O2) 20.90 23.17 二氧化碳(CO2) 0.03 0.05 氩气(Ar) 0.93 0.91 其它(水蒸汽、惰性稀有气体和微量的灰尘与微生物等) 0.01 0.16 矿井通风 备注:6 2.1.1 氧气(O2) 氧气是一种无色、无味、无臭的气体,对空气的相对密度为1.105。氧气是很活跃的化学元素,易使多种元素氧化,能助燃。 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体。人类在生命活动过程中,必须不断吸入氧气,呼出二氧化碳。人体维持正常生命过程所需的氧气量,取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。 空气中氧的浓度对人的健康影响很大。最有利于呼吸的氧浓度为21%左右;当空气中的氧浓度降低时,人体就可能产生不良的生理反应,出现种种不舒适的症状,严重时可能导致缺氧死亡。 《煤矿安全规程》规定,采掘工作面的进风流中氧气浓度(按体积百分比计算)不得低于20%。 矿井通风 备注:7 下表为人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系 矿内空气中氧浓度降低的主要原因 人员呼吸 煤岩和其他有机物的缓慢氧化 煤炭自燃 瓦斯、煤尘爆炸 煤岩和生产过程中产生的各种有害气体 氧浓度 (体积)/% 主要症状 17 静止时无影响,工作时能引起喘息和呼吸困难 15 呼吸及心跳急促,耳鸣目眩,感觉和判断能力降低,失去劳动能力 10~12 失去理智,时间稍长有生命危险 6~9 失去知觉,呼吸停止,如不及时抢救几分钟内可能导致死亡 矿井通风 备注:8 2.1.2 氮气(N2) 氮气是无色、无味、无臭的惰性气体,是新鲜空气中的主要 成分,对空气的相对密度为0.97,它本身无毒、不助燃,也不供呼吸。 但空气中若氮气浓度升高,则势必造成氧浓度相对降低,从而也可能导致人员的窒息性伤害。正因为氮气为惰性气体,因此又可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。 矿井空气中氮气主要来源是:地面大气、井下爆破和生物的腐烂,有些煤岩层中也有氮气涌出。 矿井通风 备注:9 2.1.3 二氧化碳(CO2) 二氧化碳是无色,略带酸臭味的气体,相对密度为1.52,是一种 较重的气体,很难与空气均匀混合,故?;嬖谙锏赖牡撞?,在静止的空气中有明显的分界。二氧化碳不助然也不能供人呼吸,易溶于水,生成碳酸,使水溶液成弱酸性,对眼、鼻、喉粘膜有刺激作用。 在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的,但如果空气中完全不含有二氧化碳,则人体的正常呼吸功能就不能维持。 矿井通风 备注:10 2.2 矿井空气中的有害气体 2.2.1 瓦斯(CH4) 瓦斯的主要成分是甲烷(CH4),甲烷是一种无色、无味、无臭的气体,对空气的相对密度为0.55,难溶于水,扩散性较空气高1.6倍。 虽然无毒,但当浓度较高时,会引起窒息。不助燃,但在空气中具有一定浓度(5~16 %)并遇到高温(650~750 ℃)时能引起爆炸。 《规程》规定,工作面进风流中CH4的浓度不能大于0.5 %,采掘工作面和采区的回风流中CH4的浓度不能大于1.0 %,矿井和一翼的总回风流中,CH4最高容许浓度为0.75 %。 矿井通风 备注:11 矿井空气有毒有害气体最高允许浓度 有毒有害气体名称 符号 最高允许浓度% 一氧化碳 CO 0.0024 氧化氮(换算成二氧化氮) NO2 0.00025 二氧化硫 SO2 0.0005 硫化氢 H2S 0.00066 氨 NH3 0.004 矿井通风 备注:12 2.2.2 一氧化碳(CO) 一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体,相对对密度为0.97,微溶于水,能与空气均匀地混合。 一氧化碳能燃烧,浓度在13~75%时有爆炸的危险; 一氧化碳剧毒且与人体血液中血红素的亲合力比氧亲和力大的250~300倍(血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞)。一旦一氧化碳进入人体后,首先就与血液中的血红素相结合,因而减少了血红素与氧结合的机会,使血红素失去输氧的功能,从而造成人体血液“窒息”中毒事故。 矿内CO的来源与允许浓度 空气中一氧化碳的主要来源有:矿内爆破作业、煤炭自燃及发生火灾或煤尘、瓦斯爆炸时都能产生一氧化碳。 矿井通风 备注:13 2.2.3 硫化氢(H2S) 硫化氢无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味,当空气中浓度达到0.0001%即可嗅到,但当浓度较高时,因嗅觉神经中毒麻痹,反而嗅不到。硫化氢对空气的相对密度为1.19,易溶于水,在常温、常压下一个体积的水可溶解2.5个体积的硫化氢,所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧,空气中硫化氢浓度为4.3 %~45.5 %时有爆炸危险。 硫化氢有剧毒,有强烈的刺激作用,不但能引起鼻炎、气管炎和肺水肿;而且还能阻碍生物的氧化过程,使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主;浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡,腐蚀刺激作用往往不明显。 矿井通风 井下H2S的来源 有机物腐烂;含硫矿物的水解;矿物氧化和燃烧;从老空区和废旧巷道积水中放出;我国有些矿区煤层中也有硫化氢涌出。 备注:14 2.2.4 二氧化氮(NO2) 二氧化氮是一种褐红色的气体,有强烈的刺激气味,相对密度为1.59,易溶于水. 二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸,对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用,严重时可引起肺水肿。 二氧化氮中毒有潜伏期,有的在严重中毒时尚无明显感觉,还可坚持工作。但经过6~24小时后发作,中毒者指头出现黄色斑点,并出现严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。 二氧化氮的来源 井下爆破工作。 矿井通风 备注:15 2.2.5 二氧化硫(SO2) 二氧化硫为无色气体,具有强烈的硫磺气味及酸味,对空气的相对密度为1.4337,易积聚在巷道底部,易溶于水。 二氧化硫能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收,刺激眼粘膜和鼻咽等粘膜;二氧化硫与水后生成硫酸,对呼吸器官有腐蚀作用,使用喉咙和支气管发炎,呼吸麻痹,严重时引起肺病水肿,当空气中含二氧化硫为0.0005%时,嗅觉器官能闻到刺激味。0.002%时,有强烈的刺激,可引起头痛和喉痛。0.05%时,引起急性支气管炎和肺水肿,短期间内即死亡。 二氧化硫的来源 矿内含硫矿物氧化、燃烧及在含硫矿物中爆破都会产生二氧化硫,有时含硫矿层也涌出二氧化硫。 矿井通风 备注:16 2.2.6 氨气(NH3) 氨气为无色、有浓烈臭味、有剧毒的气体,对空气的相对密度为0.59,易溶于水,对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用,可引起喉头水肿,严重时失去知觉,以致死亡。 氨气的来源 氨气主要是在矿井发生火灾或爆炸事故时产生。 矿井通风 2.2.7 氢气(H2) 氢气无色、无味、无毒,相对密度为0.07,井下最轻的有害气体。具有爆炸性,在矿井火灾或爆炸事故中和井下充电硐室均会产生,其最高允许浓度为0.5 %。 备注:17 2.3 矿井气候条件 矿井气候是指矿井空气的温度、湿度和风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。 矿井气候条件对井下作业人员的身体健康和劳动安全有重要的影响。 2.3.1 温度 温度是影响矿井气候的重要因素,最适宜的矿井空气温度为15℃-20℃。 《规程》规定 进风井口以下的空气温度(干球温度)必须在2℃以上; 生产矿井采掘工作面的气温不得超过26℃,机电硐室内的气温不得超过30℃;当空气温度超过时,必须缩短超温地点工作人员的工作时间,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。 矿井通风 备注:18 2.3.2 湿度 空气的湿度是指空气中所含的水蒸气量或潮湿程度,一般认为相对湿度在50%-60%对人体最为适宜。 湿度的表示方式 绝对湿度——指单位体积湿空气中所含水蒸气的质量。 相对湿度——指湿空气中实际含有水蒸气量与同温度下的饱和水蒸气量比值的百分数。 式中 ρw——空气中所含水蒸汽量(即绝对湿度),g/m3; ρs——在同一温度下空气中的饱和水蒸汽量, g/m3 ??掌斜ズ退羝康拇笮∪【鲇诳掌奈露?。 变化规律:矿井的进风线路有可能出现冬干夏湿的现象。 矿井通风 备注:19 2.3.3 风速 风速过低,汗水不易蒸发,人体感到闷热,有害气体和矿尘也不能及时排散;风速过高,散热过快,易使人感冒,并造成井下落尘飞扬,对安全生产和人体健康也不利。 矿井通风 巷道中的速度分布 空气在巷道内流动时,由于受到内外摩擦的影响,风速在巷道断面内的分部是不均匀的。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。 备注:20 井巷中的允许风流速度 井 巷 名 称 允许风速/(m/s) 允许风速/(m/s) 井 巷 名 称 最低 最高 无提升设备的风井和风硐 15 专为升降物料的井筒 12 风桥 10 升降人员和物料的井筒 8 主要进、回风巷 8 架线电机车巷道 1.0 8 运输机巷,采区进、回风巷 0.25 6 采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷 0.25 4 掘进中的岩巷 0.15 4 其他通风人行巷道 0.15 矿井通风 备注:21 规程中明确规定了 (1)、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上表规定执行。 (2)、无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于上表的规定值,但不得低于0.5m/s。 (3)、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,其最大风速可高于上表的规定值,但不得超过5m/s。 (4)、专用排瓦斯巷道的风速不得低于0.5m/s,抽放瓦斯巷道的风速不应低于0.5m/s。 矿井通风 备注:22 3、矿井通风系统 通常被称为矿井的心脏与动脉??缶ǚ缡潜U峡缶踩淖钪饕际跏侄沃?。是矿井通风方式、主要通风机的工作方法、矿井通风网络和通风设施的总称。 矿井必须有完整独立的通风系统。两个及以上独立生产的矿井不允许有共用的主要通风机、进、回凤井和通风巷道。 矿井的通风系统必须根据矿井瓦斯涌出量、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、煤层自燃倾向性等条件,通过优化或技术经济比较后确定。 所有矿井必须采用机械通风,矿井主要通风机必须安装在地面。 规程规定 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。已布置在粉尘、有害和高温气体能侵入的地点的,应制定安全措施。 矿井通风 备注:23 下图为一矿井通风示意图与网络图 矿井通风 备注:24 3.1、矿井通风方式 矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。按进、回风井的位置不同,分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。 (1)中央式是进、回风井均处于井田走向中央。按进、回风井沿倾斜方向相对位置的不同,又可分为中央并列式和中央边界式两种。 (2)对角式是指进回井大致布置在井田的中央,回风井分别布置在井田上部边界沿走向的两翼上。根据回风井沿走向的位置不同,又分为两翼对角式和分区对角式两种。 (3)区域式是指在井田的每一个生产区域开凿进、回风井,分别构成独立的通风系统。 (4)混合式是中央式和对角式的混合布置,因此混合式的进风井和回风井数目最少有3个?;旌鲜娇梢苑治褐醒氩⒘杏肓揭矶越腔旌鲜?、中央边界与两翼对角混合式,中央并列与中央边界混合等,混合式一般是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。 矿井通风 备注:25 3.2、 各种通风方式的优缺点及适用条件 (1)中央并列式 优点:初期开拓工程量小,投资少,投产快;地面建筑集中,便于管理;两个井筒集中,便于开掘和井筒延深;井筒安全煤柱少,易于实现矿井反风。 缺点:矿井通风路线是折返式,线路较长,阻力较大,特别是当井田走向很长时,边远采区与中央采区风阻相差悬殊,边远采区可能风量不足;由于进、回风井距离近,井底漏风较大,容易造成风流短路,安全出口少(只有2个),工业广场受主要通风机噪声影响和回风流的污染。 适用条件:井田走向长度小于4km,煤层倾角大,埋藏深,瓦斯与自燃发火都不严重的矿井。 矿井通风 备注:26 矿井通风 备注:27 (2)中央边界式 优点:安全性好,通风阻力比中央并列式小,矿井内部漏风少,有利于瓦斯和自燃发火的管理,工业广场不受主要通风机噪声影响和回风流的污染。 缺点:增加一个风井场地,占地和压煤较多;风流在井下运动线路为折返式,风流线路长,通风阻力大。 适用条件:井田走向长度小于4km,煤层倾角较小,埋藏浅,瓦斯与 自燃发火都比较严重的矿井。 矿井通风 备注:28 矿井通风 备注:29 (3)两翼对角式 优点:风流在井下流动线路为直向式,风流线路短,通风阻力小,矿井内部漏风??;各采区间的风阻比较平衡,便于按需配风;矿井总风压稳定,主要通风机的负载较稳定;安全出口多,抗灾能力强;工业广场不受主要通风机噪声影响和回风流的污染。 缺点:初期投资大,建井期长;管理分散;井筒安全煤柱压煤较多。 适用条件:井田走向长度大于4km,需要风量大,煤易自燃,有煤与瓦斯突出的矿井。 矿井通风 备注:30 矿井通风 备注:31 (4)分区对角式 优点:各采区之间互不影响,便于风量调节,建井工期短;初期投资少,出煤快;安全出口多,抗灾能力强;工业广场不受主要通风机噪声影响和回风流的污染。 缺点:风井多,占地压煤多;主要通风机分散,管理复杂;风井与主要通风机服务范围小,接替频繁,矿井反风困难。 适用条件:煤层埋藏浅或因煤层风化带和地表高低起伏较大,无法开凿浅部的总回风巷,在开采第一水平时,只能采用分区式。另外,井田走向长,多煤层开采的矿井或井田走向长,产量大,需要风量大、煤层自燃,有煤与瓦斯突出的矿井也可以采用这种通风方式。 矿井通风 备注:32 矿井通风 备注:33 (5)区域式 优点:既可以改善矿井的通风条件,又能利用风井准备采区,缩短建井工期;风流线路短,通风阻力??;漏风小。网络简单,风流易于控制,便于主要通风机的选择。 缺点:通风设备多,管理分散,管理难度大。 适用条件:井田面积大,储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井。 矿井通风 备注:34 (6)混合式 优点:有利于矿井的分期分区建设,投资省,出煤快,效率高;回风井数目多,通风能力大;布置灵活,适应性强。 缺点:多台风机联合工作,通风网络复杂,管理难度大。 适用条件:井田走向长度大,老矿井的改扩建和深部开采;多煤层多井筒的矿井;井田面积大、产量大、需要风量大或者采用分区开拓的大型矿井。 总之,矿井的通风方式,应根据矿井的设计生产能力、煤层赋存条件、地形条件、井田面积、走向长度及矿井瓦斯等级、煤层的自燃倾向性等情况,从技术、经济和安全等方面加以分析,通过方案比较确定。 矿井通风 备注:35 3.3、矿井通风方法 矿井通风方法是指主要通风机对矿井供风的工作方法。按主要通风机安装位置不同,分为:抽出式、压入式及混合式三种。 3.3.1、 抽出式通风 抽出式通风是将矿井主要通风机安设在出风井一侧的地面上,新风经进风井流到井下各用风地点后,污风再通过通风机排出地表的一种矿井通风方法。 抽出式通风的特点: 在矿井主要通风机的作用下,矿内空气处于低于当地大气压力的负压状态,当矿井与地面之间存在漏风通道时,漏风从地面漏入井内。抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门,便于运输、行人和通风管理。在瓦斯矿井采用抽出式通风,若主要通风机因故停止运转,井下风流压力提高,在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌出,比较安全。因此,目前我国大部分矿井,一般多采用抽出式通风。 矿井通风 备注:36 3.3.2、 压入式通风 压入式通风是将矿井主要通风机安设在进风流一侧的地面上,新风经主要通风机加压后送入井下各用风地点,污风再经回风井排出地表的一种矿井通风方法。 压入式通风的特点: 在矿井主要通风机的作用下,矿内空气处于高于当地大气压力的正压状态,当矿井当矿井与地面之间存在漏风通道时,漏风从井内漏入地面。压入式通风矿井要在主要进风巷安设风门,使运输、行人不便,漏风较大,通风管理工作比较困难。若主要通风机因故停止运转,井下风流压力降低,瓦斯有可能从采空区涌出,造成瓦斯积聚,对安全不利。因此,矿井很少采用压入式通风。 矿井通风 备注:37 抽出式通风 压入式通风 矿井通风 备注:38 3.4、矿井通风网络 矿井空气在井巷中流动时,风流分叉、汇合线路的结构形式,称为通风网络。 3.4.1、矿井通风网络的分类 矿井通风网络可以分为简单通风网络和复杂通风网络两类,仅由串联和并联组成的网络,称为简单通风网络。含有角联分支,通常是包括多条角联分支的网络,称为复杂通风网络。通风网络中各分支的基本连接形式有串联、并联、角联三种,不同的连接形式具有不同的通风特性和安全效果。 矿井通风 备注:39 矿井通风 备注:40 3.4.2、各类通风网络连接形式的特性 Ⅰ、串联与并联的比较 在矿井通风网络中,既有串联通风,又有并联通风??缶慕?、回风多为串联通风,工作面之间多为并联通风。从安全、可靠和经济角度看,并联通风与串联通风相比,具有明显优点: ①总风阻小,总等级控大,通风容易,通风动力费用少; ②并联各分支独立通风,风流新鲜,互不干扰,有利于安全生产而串联时,后面风路的入风是前面风路排出的污风,风流不新鲜,空气质量差,不利于安全生产; ③并联各分支的风量,可以根据生产需要进行调节;而串联各风路的风量则不能进行调节,不能有效地利用风量; ④并联的某一分支风路中发生事故,易于控制和隔离,不至影响其他分支巷道,事故波及范围小,安全性好;而串联的某一分支风路中发生事故,容易波及整个采区,甚至整个矿井,安全性差; 矿井通风 备注:41 所以《规程》强调,井下各个生产水平和各个采区必须实行分区通风(并联通风),各个采、掘工作面实行独立通风,限制采用串联通风。 Ⅱ、角联通风的特性 角联通风一方面具有容易调节的优点,另一方面又有出现风流不稳定的可能性。角联分支风流的不稳定不仅容易引发矿井灾害事故,而且可能使事故影响范围扩大。 矿井通风 备注:42 4、矿井通风阻力 定义:矿井风流在流动过程中,在风流内部粘滞力和惯性力、井巷壁面的外部阻力、障碍物的扰动作用下,部分机械能不可逆地转换为热能而引起的机械能损失。 通风阻力包括摩擦阻力和局部阻力两大类,其中摩擦阻力是井巷通风阻力的主要组成部分(大致在80%左右)。 摩擦阻力:井下风流沿井巷或管道流动时,由于空气的黏性受到井巷壁面的限制,造成空气分子之间相互摩擦(内摩擦)以及空气与井巷或管道周壁间的摩擦,产生的阻力。 局部阻力:均匀稳定风流经过某些局部地点所造成的附加的能量损失。 矿井通风 备注:43 4.1、矿井通风阻力定律 矿井通风 井巷中风流紊流状态下的矿井通风阻力定律: 式中:h阻—井巷总阻力,Pa,对于单一进风井和单一出风井,其值等于从进风井到主要通风机入口,按顺序连接的各段井巷的通风阻力累加起来的值。对于多风井进风或多风井出风的矿井通风系统,矿井总阻力是根据全矿井总功率等于各台通风机工作系统功率之和来确定的; R—井巷风阻,kg/m7或Ns2/m8,表示矿井通风的难易程度,是评价矿井通风系统经济性的一个重要指标,也是衡量一个矿井通风安全管理水平的重要尺度。 Q—矿井总风量,m3/s。 备注:44 4.2、矿井等积孔 定义:衡量矿井或风巷通风难易程度的假想薄壁孔口面积值。 假定在无限空间有一个薄壁,在薄壁上开一个面积为A(m2)的孔口。当孔两侧的风压差等于矿井通风总阻力(p1-p2=h)时,则孔口的面积A值就是该矿井的等积孔。 矿井通风 备注:45 等积孔的计算公式: 矿井通风 适用于任何井巷,公式表明,如果矿井通风阻力h相同,等积孔A大的矿井,风量Q必大,表示通风容易。等积孔A小的矿井,风量Q必小,表示通风困难。所以,矿井等积孔能够反映不同矿井或同一矿井不同时期通风技术管理水平。 备注:46 根据矿井总风阻和矿井等积孔,通常把矿井通风难易程度分为三级。 矿井通风难易程度的分级标准 矿井通风难易程度的分级标准 矿井通风难易程度的分级标准 矿井通风难易程度的分级标准 通风阻力等级 通风难易程度 风阻R (Ns2/m8) 等积孔A (m2) 大阻力矿 困难 >1.42 <1 中阻力矿 中等 1.42—0.35 1—2 小阻力矿 容易 <0.35 >2 矿井通风 备注:47 矿井通风阻力要求 矿井通风系统风量 m3/min 系统的通风阻力 Pa <3000 <1500 3000-5000 <2000 5000-10000 <2500 10000-20000 <2940 >20000 <3920 矿井通风 备注:48 宁武公司昌达煤矿存在通风负压超限的情况 矿井风量980m3/min,通风负压达到了1300Pa。 主要原因:矿井有一个进风主斜井(标高1813.5),一个进风副平峒(标高1893.4),一个回风平峒(标高1831.4)?;胤缇诘陀谝桓鼋绺逼结?2米,形成了的不利于矿井通风的压差。 矿井通风 我公司三个高瓦斯矿井通风阻力及矿井等积孔: 贺西煤矿回风立井4439m3/min,负压1860Pa;独胡峁回风井14084m3/min,负压2230Pa;矿井等积孔7.97m2。 双柳煤矿回风立井15884m3/min,负压2410Pa;矿井等积孔7.87m2。 中兴煤矿峁上回风斜井8613m3/min,负压2750Pa,矿井等积孔3.34m2;马庄回风立井7106m3/min,负压2380Pa,矿井等积孔3.01m2。 备注:49 二、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:采区主要进风、回风和工作面进、回风巷道的布置形式,采区通风路线连接形式,工作面通风方式及采区内的风流控制设施等。 1、采区通风系统的基本要求 采区通风系统主要取决于采区巷道布置和采煤方法,同时满足通风的特殊要求。在确定采区通风系统时,应遵循安全、经济、简单合理等原则,满足下列基本要求: 1.1、 采区必须实行分区通风(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)。 (1)、准备采区,必须在采区构成通风系统以后,方可开掘其它巷道。 (2)、采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后,方可采。 (3)、高瓦斯矿井、有煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区,必须设置至少1 条专用回风巷(在采区巷道中,专门用于回风,不得用于运料、安设电气设备的巷道。在突出区域,专用回风巷还不得行人); 备注:50 (4)、低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区,必须设置1条专用回风巷。 (5)、采区的进、回风巷必须贯穿整个采区,严禁一段为进风巷、一段为回风巷。 1.2、采、掘工作面应实行独立通风;采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区。 1.3、在采区通风系统中,要保证风流流动的稳定性,采掘工作面尽量避免处于角联风路中。 1.4、在采区通风系统中,应力求通风系统简单,以便在发生事故时易于控制风流和撤退人员。 1.5、对于必须设置的通风设施(风门、风桥、挡风墙等)和通风设备(局部通风机、辅助通风机等),要选择好适当位置,严把规格质量,严格管理制度,保证通风设备安全运转。尽量将主要风门开关、局部通风机开停等状态参数和风流变化参数纳入到矿井安全监控系统中,以便及时发现和处理问题。 采区通风系统 备注:51 1.6、在采区通风系统中,要保证通风阻力小,通风能力大,风流畅通,风量按需分配。因此,应特别注意加强巷道的维护,及时处理局部冒顶和堵塞,支护良好,保证有足够的断面;采区绞车房和变电所,应实行分区通风。 1.7、在采区通风系统中,尽量减少采区漏风量,并有利于采空区瓦斯的合理排放及防止采空区浮煤自燃,使新鲜风流在其流动路线上被加热与污染的程度最小。 1.8、设置消防洒水管路、避难硐室和灾变时控制风流的设施。明确避灾路线和安全标志。必要时,建立瓦斯抽放系统、防灭火灌浆系统。 1.9、采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理。 1.10、对回采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。 采区通风系统 备注:52 2、采区进、回风上(下)山的布置 上(下)山的数目,低瓦斯单一煤层开采可采用两条上(下)山,有时采用三条上(下)山; 多煤层开采、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井以及开采容易自燃煤层的采区一般为三条甚至四条上(下)山。 单一煤层开采时的布置 2.1、两条上(下)山 采用两条上山时,一条进风,另一条回风??梢圆捎霉斓郎仙浇?、运输上山回风,也可采用运输上山进风、轨道上山回风。 采区通风系统 备注:53 ①轨道上山进风、运输上山回风 采区通风系统 备注:54 这种通风的好处是: a、新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热的影响,工作面卫生条件好; b、轨道上山的绞车房易于通风; c、下部车场不设风门。 但轨道上山的上部和中部车场凡与回风巷相连处,均要设风门与回风隔开,为此车场巷道要有适当的长度,以保证两道风门之间有一定的间距,以解决通风与运输的矛盾 采区通风系统 备注:55 ②运输上山进风、轨道上山回风 采区通风系统 备注:56 这种通风的特点是: a、运煤设备处在新风中,比较安全。 b、由于风流方向与运煤方向相反,容易引起煤尘飞扬,煤炭在运输过程中释放的瓦斯,可使进风流的瓦斯和煤尘浓度增大,影响工作面的安全卫生条件; c、输送机设备所散发的热量,使进风流温度升高; d、需在轨道上山的下部车场内安设风门,易造成风流短路,同时影响材料的运输。 采区通风系统 备注:57 2.2、 三条上(下)山(或4条上下山) 如图所示,为单一煤层4条上山的采区通风系统。上山均布置在煤层中,其中一条为胶带输送机上山,一条为轨道上山,一条为人行上山,一条为专用回风上山。 采区通风系统 备注:58 3、采、掘工作面的串联通风 串联通风:井下用风地点的回风再次进入其他用风地点的通风方式。 井下采、掘工作面是人员比较集中的作业区域,也是瓦斯涌出和煤尘飞扬比较集中的地方,因此要求采掘工作面要有良好的通风条件,实行独立通风,形成并联风路。这种通风系统可以保证采掘工作面有稳定的新鲜风流供给,网路总阻力也较工作面串联时小,采掘工作面的污风风流直接排到采区回风巷或主要回风巷,通风更为安全可靠。此外,一旦本工作面发生事故,事故的灾害气体将直接排向回风巷,不会波及其它工作面,减少事故的危害范围。因而是一种良好的通风系统。 采区通风系统 备注:59 《规程》对采掘工作面的串联通风的要求: (一)采、掘工作面应实行独立通风。 (二)同一采区内,同一煤层上下相连的2个同一风路的采煤工作面、采煤工作面与其相连的掘进工作面、相邻两个掘进工作面,布置独立通风有困难时,在制定措施后,可采用串联通风,但串联的次数不能超过1次。 (三)采区内为构成新区段通风系统的掘进巷道或采煤工作面遇到地质构造而重新掘进巷道,布置独立通风确有困难时,其回风可以串入采煤工作面,但必须制定安全措施,且串联通风的次数不超过1次,构成独立通风系统后,必须立即改为独立通风。 (四)采用串联通风时,必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪,且瓦斯和二氧化碳的浓度不得超过0.5%,其他有害气体浓度都应符合《规程》第100条的规定。 (五)开采有瓦斯喷出和煤(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。 采区通风系统 备注:60 4、采区通风管理中的注意事项 (一)根据采区的地质条件和开采技术条件,确定采区的风量和风流控制措施。按照采区实际情况计算采区需要风量,合理分配风量到采掘工作面、硐室和用风地点;在生产条件变化的情况下,及时有效地进行局部风量调节??刂品缌鞯拇胧┦窃谕ǚ缤分醒《ㄊ实钡氐憬ㄖǚ缟枋?,改变风流及风路的阻力,使风流按已定的通风系统流动,满足各用风地点的供风量。 (二)按照《规程》规定,进行采区风量和风速检查。检查风量和风速的目的,是确定采区总进风量是否满足生产需要,各工作地点风量分配是否合理以及局部地区的漏风情况,各巷道中的实际风速是否符合规定等,发现问题及时上报并处理。生产实践证明,加强风量检查,找出漏风严重地点,及时采取措施,能有效的改善采区通风状况。 采区通风系统 备注:61 (三)有计划的进行采区通风阻力检查与测定,掌握采区通风网路中阻力分布状况。对阻力较大的区域和地点采取相应措施,为改善采区通风系统,减少阻力,保证采区正常通风提供可靠依据。 (四)按照《规程》要求,组织通风安全各项检查工作,包括测定空气成分、湿度和温度、有害气体含量、空气含尘量等等,以确保采区有良好的通风条件和适宜的作业环境。 (五)加强对火区的检查,掌握自然发火区域的变化情况,定期对封闭区内的空气成分和温度进行检查分析。防火墙也应加强管理,检查有无裂缝及漏风情况,发现问题,工作面及时采取补救措施。 (六)按要求绘制与填绘采区通风系统图,及时掌握采区通风网路的变化情况,填写各种通风安全报表,并对各报表进行研究和分析。 采区通风系统 备注:62 三、回采工作面通风 采煤工作面的通风系统是由采煤工作面的瓦斯、温度、煤层自然发火及采煤方法等所确定的,我国大部分矿井多采用长壁后退式采煤法。 根据采煤工作面进回风巷的布置方式和数量,可将长壁式采煤工作面通风系统分为:U、Z、H、Y、双Z和W等类型,如图14-4所示。这些形式都是由U型改进而成,其目的是为了预防瓦斯局部积聚,加大工作面长度,增加工作面供风量,改善工作面气候条件。 备注:63 回采工作面通风 备注:64 1、U型通风系统(如上图a 所示。 ) 1.1、U型后退式通风系统的主要优点是结构简单,巷道施工维修量小,工作面漏风小,风流稳定,易于管理等。缺点是在工作面上隅角附近瓦斯易超限,工作面进、回风巷要提前掘进,掘进工作量大。 1.2、U型前进式通风系统的主要优点是工作面维护量小,不存在采掘工作面串联通风的问题,采空区瓦斯不涌向工作面,而是涌向回风平巷。缺点是工作面采空区漏风大。 回采工作面通风 备注:65 2、Z型通风系统(图b) 2.1、Z型后退式通风系统的主要有点是采空区瓦斯不会涌入工作面,而是涌向回风巷,工作面采空区回风侧能用钻孔抽放瓦斯,但不能在进风侧抽放瓦斯。 2.2、Z型前进式通风系统,工作面的进风侧沿采空区可以抽放瓦斯,但采空区的瓦斯易涌向工作面,特别是上隅角,回风侧不能抽放瓦斯。 Z型通系统的采空区漏风,介于U型后退式和U型前进式通风系统之间,且该类型的通风系统需沿空支护巷道和控制采空区的漏风,其难度较大。 回采工作面通风 备注:66 3、Y型、W型以及双Z型通风系统 这三种通风系统均为两进一回或者一进两回的采煤工作面通风系统。 3.1、 Y型通风系统 根据进、回风巷的数量不同和位置不同,Y型通风系统可以有多种不同的方式。生产实际中应用较多的是在回风侧加入附近的新鲜风流,与工作面回风汇合后从采空区侧流出的通风系统,Y型通风系统会使回风道的风量加大,且上隅角及回风巷道的瓦斯不易超限,并可以在上部进风侧抽放瓦斯。 回采工作面通风 备注:67 中兴矿1205综采工作面采用“Y”型通风介绍 设计工作面的配风量2000 m3/min,控制工作面材料巷和运输巷风量比例,材料巷排风量1500m3/min,运输巷风量500m3/min。 回采工作面通风 备注:68 中兴矿1203准备工作面采用的“Y”型通风 回采工作面通风 备注:69 3.2 W型通风系统 3.2.1、后退式W型通风系统:用于高瓦斯的长工作面或双工作面。该系统的进、回风平巷都布置在煤体中,当由中间及下部平巷进风、上部平巷回风时,上、下段工作面均为上行通风,但上段工作面的风速高,对防尘不利,上隅角瓦斯可能超限,所以,瓦斯涌出量很大时,常采用上、下平巷进风,中间平巷回风的W型通风系统,或者反之,采用由中间平巷进风,上、下平巷回风的通风系统以增加风量,提高产量。在中间平巷内布置钻孔抽放瓦斯时,抽放钻孔由于处于抽放区域的中心,因而抽放率比采用U型通风系统的工作面提高了50%。 3.2.2、前进式W型通风系统:巷道维护在采空区内,巷道维护困难,漏风大,采空区的瓦斯也大。 回采工作面通风 备注:70 3.3、 双Z型通风系统 其中间巷与上、下平巷分别在工作面的两侧。 3.3.1、后退式双Z型通风系统:上、下进风巷布置在煤体中,漏风携出的瓦斯不进入工作面,比较安全。 3.3.2、前进式双Z型通风系统:上、下进风巷维护在采空区中,漏风携出的瓦斯可能使工作面的瓦斯超限。 回采工作面通风 备注:71 4、H型通风系统(如图f) 在H型通风系统中,有两进两回通风系统和三进一回通风系统。 其特点是:工作面风量大,采空区的瓦斯不涌向工作面,气候条件好,增加了工作面的安全出口,工作面机电设备都在新鲜风流中,通风阻力小,在采空区的回风巷中可以抽放瓦斯,易控制上隅角的瓦斯。但沿空护巷困难;由于有附加巷道,可能影响通风的稳定性,管理复杂。 当工作面和采空区的瓦斯涌出量都较大,在进风侧和回风侧都需增加风量稀释工作面瓦斯时,可考虑采用H型通风系统。 回采工作面通风 备注:72 5、采用专用排瓦斯巷 5.1《规程》第一百三十七条对专用排瓦斯巷的规定: 采煤工作面瓦斯涌出量大于或等于20m3/min、进回风巷道净断面8m2以上,经抽放瓦斯达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求和增大风量已达到最高允许风速后,其回风巷风流中瓦斯浓度仍不符合本规程第一百三十六条规定的,由企业主要负责人审批后,可采用专用排瓦斯巷。 回采工作面通风 备注:73 专用排瓦斯巷的设置必须遵守下列规定: (一)工作面风流控制必须可靠。 (二)专用排瓦斯巷必须在工作面进回风巷道系统之外另外布置,并编制专门设计和制定专项安全技术措施;严禁将工作面回风巷作为专用排瓦斯巷管理。 (三)专用排瓦斯巷回风流的瓦斯浓度不得超过2.5%,风速不得低于0.5m/s;专用排瓦斯巷进行巷道维修工作时,瓦斯浓度必须低于1.0%。(四)专用排瓦斯巷及其辅助性巷道内不得进行生产作业和设置电气设备。 (五)专用排瓦斯巷内必须使用不燃性材料支护,并应当有防止产生静电、摩擦和撞击火花的安全措施。 (六)专用排瓦斯巷必须贯穿整个工作面推进长度且不得留有盲巷。 (七)专用排瓦斯巷内必须安设甲烷传感器,甲烷传感器应当悬挂在距专用排瓦斯巷回风口10—15m处,当甲烷浓度达到2.5%时,能发出报警信号并切断工作面电源,工作面必须停止工作,进行处理。 (八)专用排瓦斯巷禁止布置在易自燃煤层中。 回采工作面通风 备注:74 6、U+L型通风系统 即U型通风+尾巷的通风方式,俗称尾巷通风方式。 风流通过上隅角经联络横巷进入上部回风巷,上隅角不易瓦斯积聚,但是大部分瓦斯涌向尾巷,易发生瓦斯事故,因此尾巷不得兼作其他用途,不得敷设电缆、金属管道,并须设栅栏、安装安全监测系统。适用于瓦斯涌出量大的工作面。 回采工作面通风 备注:75 我集团公司低瓦斯矿井的工作面全部采用了“U”型通风系统,贺西、双柳、中兴三个高瓦斯矿井已淘汰了“U+L”尾巷通风系统。 矿井名称 工作面名称 工作面通风系统 进风巷风量(m3/min) 回风巷风量(m3/min) 贺西 2405 “U”型 751 751 贺西 3405 “U”型 1293 1293 贺西 3311 偏“Y”型 材巷进风1042 运巷进风502 回风巷1560 双柳 222 “U”型 1020 1020 双柳 303 “U”型 1630 1630 中兴 1202 “U”型,带有局扇供风的抽采巷 运巷回风1279 抽采巷605 运巷回风1279 抽采巷605 中兴 3213 偏“Y”型,带有局扇供风的回风巷 材巷进风398 运巷进风1045 回风巷1824 中兴 1205 “Y”型 材巷进风404 运巷进风1093 回风巷1531 回采工作面通风 备注:76 6、采煤工作面上行通风与下行通风的分析 上行通风与下行通风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式,称为上行通风。当风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式,称为下行通风。风流方向与煤炭运输方向一致时称为同向通风,否则为逆向通风。 回采工作面通风 备注:77 6.1 上行通风 (1)、上行通风的主要优点: 采煤工作面和回风巷道风流中的瓦斯以及从煤壁及采落的煤炭中不断放出的瓦斯,由于其比重小,有一定的上浮力,瓦斯自然流动的方向和通风方向一致,有利于较快地降低工作面的瓦斯浓度,防止在低风速地点造成瓦斯局部积聚。 (2)、上行通风的主要缺点: 采煤工作面为逆向通风,容易引起煤尘飞扬,增加了采煤工作面风流中的煤尘浓度;煤炭在运输过程中放出的瓦斯,又随风流带到采煤工作面,增加了采煤工作面的瓦斯浓度;运输设备运转时所产生的热量随进风流散发到采煤工作面,使工作面气温升高。 回采工作面通风 备注:78 6.2 下行通风 (1)、下行通风的主要的优点: 采煤工作面进风流中煤尘浓度较小,这是因为工作面内为同向通风,降低了吹起煤尘的能力;采煤工作面的气温可以降低,这是因为风流进入工作面的路线较短,风流与地温热交换作用较小,而且工作面运输平巷内的机械发热量不会带入工作面;不易出现瓦斯局部积聚,因为风流方向与瓦斯轻浮向上的方向相反,当风流保持足够的风速时,就能够对向上轻浮的瓦斯具有较强的扰动、混合能力,使瓦斯局部积聚难以产生,而且煤炭在运输过程中放出的瓦斯不会带入工作面。 (2)、下行通风的主要缺点: 工作面运输平巷中设备处在回风流中;一旦工作面发生火灾时控制火势比较困难;当发生煤与瓦斯突出事故时,下行通风极易引起大量的瓦斯逆流而进入上部进风水平,扩大突出的涉及范围。 回采工作面通风 备注:79 经过现场的实践和实验室试验分析,证明采煤工作面采用下行通风对工作面的煤尘抑制,特别是对急倾斜煤层采煤工作面的煤尘抑制是很有利的;同时对防止采煤工作面顶板瓦斯的成层积聚和采空区的漏风以及抑制煤炭自燃也都是有利的。 《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。 回采工作面通风 备注:80 7、回采工作面的需风量计算 回采工作面需风量应按工作面气候条件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员和爆破后的有害气体产生量等规定分别进行计算,然后取最大值。 回采工作面通风 Ucf —— 采煤工作面的风速,按采煤工作面进风流的温度选择,m/s。 Scf —— 采煤工作面的平均有效断面积,按最大和最小控顶有效断面的平均值计算,m2。 kch —— 采煤工作面采高调整系数。 kcl —— 采煤工作面长度调整系数。 70% —— 有效通风断面系数。 60 —— 为单位换算产生的系数。 7.1、按气象条件计算 备注:81 7.2、按照瓦斯涌出量计算 回采工作面通风 qcg —— 采煤工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/s。抽放矿井的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽放量进行计算。 kcg —— 采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值。 100 —— 按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。 备注:82 7.3、按照二氧化碳涌出量计算 回采工作面通风 qcc —— 采煤工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/s。 kcc —— 采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值。 67 —— 按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。 备注:83 7.4、按照炸药量计算 回采工作面通风 Acf —— 采煤工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg。 25 —— 每千克一级煤矿许用炸药需风量,m3/s。 备注:84 7.5、按工作人员数量验算 Ncf —— 采煤工作面同时工作的最多人数,人。 4 —— 每人需风量,m3/s。 回采工作面通风 备注:85 7.6、按风速进行验算 7.6.1、验算最小风量 Scb —— 采煤工作面最大控顶有效断面积,m2; lcb —— 采煤工作面最大控顶距,m; hcf —— 采煤工作面实际采高,m; 0.25—— 采煤工作面允许的最小风速,m/s; 70% —— 有效通风断面系数。 回采工作面通风 备注:86 7.6.2、验算最大风量 回采工作面通风 Scs —— 采煤工作面最小控顶有效断面积,m2; lcs —— 采煤工作面最小控顶距,m; hcf —— 采煤工作面实际采高,m; 4 —— 采煤工作面允许的最大风速,m/s; 5 —— 采煤工作面允许的最大风速,m/s; 7.6.3、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,验算最大风量 备注:87 四、掘进通风 矿井新建、扩建或生产时,都要掘进巷道,在掘进过程中,为了稀释和排出自煤(岩)体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘,以及创造良好的气候条件,必须对独头掘进工作面进行通风,这种通风成为掘进通风或者局部通风。 备注:88 1、掘进通风方法的种类 掘进通风方法按通风洞里形式不同分为局部通风机、矿井全风压通风和引射器通风三种,其中。局部通风机通风是最为常用的掘进通风方法。 引射器通风方法 局部动力设备通风 掘进通风 矿井全风压通风方法 掘进通风 备注:89 1.1 局部通风机通风 局部通风机通风是矿井广泛采用的局部通风方法,按其工作方式分为压入式、抽出式和混合式三种。 1.1.1、压入式通风 局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口10m外的进风侧,局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面,污风沿巷道排出。 掘进通风 备注:90 1.1.2、抽出式通风 这种通风方式是把局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入,污风通过铁风筒由局部通风机排出。 掘进通风 备注:91 1.1.3、压入式通风与抽出式通风优缺点比较: Ⅰ、压入式通风时,局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中,污风不通过局部通风机,安全性好;而抽出式通风时,含瓦斯的污风通过局部通风机,若局部通风机防爆性能出现问题,则非常危险。 Ⅱ、压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大,可防止瓦斯层状积聚,且因风速较大而提高散热效果。而抽出式通风有效吸程小,掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比,抽出式风量小,工作面排污风所需时间长、速度慢。 Ⅲ、压入式通风时,掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走,而用抽出式通风时,巷道壁面涌出的瓦斯随风流流向工作面,安全性较差。 掘进通风 备注:92 Ⅳ、抽出式通风时,新鲜风流沿巷道进入工作面,整个井巷空气清新,劳动环境好;而压入式通风时,污风沿巷道缓慢排出,掘进巷道越长,排污风速越慢,受污染时间越久。这种情况在大断面长距离巷道掘进中尤为突出。 Ⅴ、压入式通风可用柔性风筒,其成本低、重量轻,便于运输,而抽出式通风的风筒承受负压作用,必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒,成本高,重量大,运输不便。 基于上述分析,当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风,而当以排除粉尘为主的井巷掘进时,宜采用抽出式通风。 掘进通风 备注:93 1.1.4、混合式通风 混合式通风的布置如图所示。其中压入式风筒出风口与工作面的距离仍应小于有效射程长度,抽出式风筒吸风口与工作面的距离和压入式局部通风机所在位置有关 压入式局部通风机可随工作面的推进及时向前移动,与工作面距离?;旌鲜酵ǚ?混合式通风的布置如图所示。其中压入式风筒出风口与工作面的距离仍应小于有效射程长度,抽出式风筒吸风口与工作面的距离和压入式局部通风机所在位置有关。压入式局部通风机可随工作面的推进及时向前移动,与工作面距离保在40~50米左右。抽出式风筒吸风口应超前压入式局部通风机10米以上,同时其风筒吸风口距工作面的距离还应大于炮烟抛掷长度,一般为30米左右。 掘进通风 备注:94 掘进通风 备注:95 这种方法不需增设其它动力设备,直接利用矿井主要通风机造成的风压对掘进巷道和工作面进行通风.为了将新鲜风流引入工作面并排出污风,必须采用挡风墙、风幛和风筒等导风设施。优点是安全可靠,管理方便,但要有足够的总风压。 (1)利用纵向风幢导风(图中1为纵向风墙,2为带有调节风窗的调节风门) 1.2 矿井全风压通风 掘进通风 备注:96 (2)利用风筒导风 采用风筒导风需设置挡风墙2,墙上开有风窗的调节风门3。 掘进通风 备注:97 (3)利用平行巷道通风 在掘进主巷的同时,距主巷10~20m另掘一条平行的配风巷,主、配巷之间按一定距离开掘联络眼,前一个联络眼掘通后,后一个联络眼便密封。主巷进风,配巷回风。两条平行的独头巷道可用风幛或风筒导风。 掘进通风 备注:98 (4)钻孔导风 如图所示,离地表或邻近水平较近处掘进长巷反眼或上山时,可用钻孔提前沟通掘进巷道,以便形成贯穿风流。为克服钻孔阻力,增大风量,可用大直径钻孔(300-400 mm)或在钻孔口安装风机。 注:《汾西矿业“一通三防”实施细则》第024条规定:井下所有全风压通风的采掘作业地点,均不得采用钻孔、围岩、老塘及通风设施的漏风构成通风系统。 掘进通风 备注:99 1.3 引射器通风 引射器的通风原理是利用压力水或压缩空气经喷嘴高速射出产生射流。周围的空气被卷吸到射流中,为了减少射流与卷吸空气间冲击损失,空气和射流在混合管内掺混,整流后共同向前运动,使风筒内有风流不断流过。 引射器通风具有无电器设备、无噪音、水引射器有利于除尘和降温(水温低时)的优点。但产生的风压低,送风量?。?0~200 m3/min),效率低,费用高,只有在用水砂充填采煤法的矿井中,才可顺便使用水风扇引射器。为满足掘进通风的风压与风量要求,可用多喷咀进行串联通风。 掘进通风 备注:100 掘进通风 备注:101 2、局部通风设备 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。 2.1 局部通风机 井下局部地点通风所用的通风机称为局部通风机。掘进工作面通风要求局部通风机体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可靠、坚固防爆。 目前我国煤矿掘进工作面使用的局部通风机,种类较多,上世纪60年代研制的JBT系列轴流式局部通风机,仍在许多矿山使用。其全风压效率只有60 %~70 %,风量、风压偏低,尤其噪声高达103~118dB(A),已属淘汰产品. 掘进通风 备注:102 近年来研制的新产品如沈阳鼓风机厂的BKJ66-11系列,其结构如图所示。 BKJ66-11系列通风机具有效率高,最高效率达90%,与JBT型相比,提高效率15 %~30 %;如用BKJ66—1No4.5型替代JBT52-2型,电动机可由1lKW降至8kW;常用工作区的噪声为98~99 dB(A),比JBT系列局部通风机降低6~8 dB(A)。 BKJ系列局部通风机结构图 1—前风筒;2—主风筒;3—叶轮;4—后风筒,5—滑架;6—电动机 掘进通风 备注:103 另外,我国还研制生产出对旋轴流式局部通风机,如图5-2-3所示。其特点是:噪声较低,效率较高,且高效区宽;可采用单级运转或双级运转。 掘进通风 备注:104 例如:我集团公司中兴矿使用的FBD№5.6/15×2隔爆型压入式对旋轴流局部通风机风量为230-450m3/S ,静压范围为400-4500pa,功率可以达到80~85%,且噪音低。 掘进通风 备注:105 3、对局部通风机使用的要求: 3.1《规程》对安装和使用局部通风机和风筒的规定 第一百二十八条 安装和使用局部通风机和风筒应遵守下列规定: Ⅰ、局部通风机必须由指定人员负责管理,保证正常运转。 Ⅱ、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间的巷道中的最低风速必须符合本规程第一百零一条的有关规定。 Ⅲ、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井、低瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机,并能自动切换。正常工作的局部通风机必须采用三专(专用开关、专用电缆、专用变压器)供电,专用变压器最多可向4套不同掘进工作面的局部通风机供电;备用局部通风机电源必须取自同时带电的另一电源,当正常工作的局部通风机故障时,备用局部通风机能自动启动,保持掘进工作面正常通风。 掘进通风 备注:106 Ⅳ、其他掘进工作面和通风地点正常工作的局部通风机可不配备安装备用局部通风机,但正常工作的局部通风机必须采用三专供电;或正常工作的局部通风机配备安装一台同等能力的备用局部通风机,并能自动切换。正常工作的局部通风机和备用局部通风机的电源必须取自同时带电的不同母线段的相互独立的电源,保证正常工作的局部通风机故障时,备用局部通风机正常工作。 Ⅴ、必须采用抗静电、阻燃风筒。风筒口到掘进工作面的距离、混合式通风的局部通风机和风筒的安设、正常工作的局部通风机和备用局部通风机自动切换的交叉风筒接头的规格和安设标准,应在作业规程中明确规定。 Ⅵ、正常工作和备用局部通风机均失电停止运转后,当电源恢复时,正常工作的局部通风机和备用局部通风机均不得自行启动,必须人工开启局部通风机。 掘进通风 备注:107 Ⅶ、使用局部通风机供风的地点必须实行风电闭锁,保证当正常工作的局部通风机停止运转或停风后能切断停风区内全部非本质安全型电气设备的电源。正常工作的局部通风机故障,切换到备用局部通风机工作时,该局部通风机通风范围内应停止工作,排除故障;待故障被排除,恢复到正常工作的局部通风后方可恢复工作。使用2台局部通风机同时供风的,2台局部通风机都必须同时实现风电闭锁。 Ⅷ、每10天至少进行一次甲烷风电闭锁试验,每天应进行一次正常工作的局部通风机与备用局部通风机自动切换试验,试验期间不得影响局部通风,试验记录要存档备查。 Ⅸ、严禁使用3台以上(含3台)局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用1台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面供风。 掘进通风 备注:108 循环风:局部通风机的回风,部分或全部再次进入同一部局部通风机的进风风流中。 掘进通风 备注:109 3.2、《汾西矿业矿井“一通三防”管理实施细则》对掘进工作面局部通风机的规定: 局部通风机的安设和使用,必须严格按照《煤矿安全规程》要求安设在进风流中,并要做到“五专一化一切换”,实行“定置化”管理。审批程序:使用单位提出申请—通风区进行专项设计制定专项措施—总工程师审批—专人安装—矿安监处专人验收—专人管理;若移动(装)必须重新按上述程序和审批权限进行。 第048条 井下所有局扇必须使用大功率、低噪音、高效对旋风机。井下所有采用局部通风机的地点必须装备使用双风机双电源自动切换装置,双风机应选用相同能力的两台风机,使其功率相互匹配,1#、2#局扇的风量保持相近。 掘进通风 备注:110 第053条 在用的双风机双电源局部通风机必须执行如下规定: Ⅰ.必须每天对双风机双电源自动切换装置进行一次切换试验,确保其可靠运行。试验时间依各矿实际情况固定在检修班进行,试验人员为当班带班长、瓦斯检查员、电钳工,必须是三人同时在场方可进行切换试验,如切换装置存在问题,必须立即进行维修,保证其完好。试验必须留有记录并有试验人员的签字,记录内容由矿统一,记录纸须每天领、交,并存档备查。 Ⅱ.双风机的安装方式应尽可能采用1#上、2#下并排安装方式,上方风机采用吊挂方法安装,下方风机采用支垫方法安装,两风机垂直间距不得小于100mm,以确保安装整齐和风筒顺畅不扭曲。如因巷道条件限制,无法采用上述安装方式时,可采用两台风机平放地面垫起安装方式,但1#运转风机应为上风侧风机,2#风机应为下风侧风机,且1#风机风筒不得影响2#风机吸风口的畅通。 掘进通风 备注:111 Ⅲ.局扇吸风口前2m范围内不得有任何障碍物,吸风口前风流保持畅通无阻,局扇的安装位置要避开产尘源,消音器吸风口应加装防护罩。 Ⅳ.双风机的风筒切换三通不得漏风,不得扭曲变形和挤压。 Ⅴ.双风机的1#、2#局扇都必须实行挂牌管理。至少每旬对各掘进工作面的全风压供风量、局扇吸风量、风筒出口风量进行一次全面测定,并将测定数据填写在局扇管理牌板上,要求局扇管理牌板规格为50cm×40cm,用5cm宽的红色油漆套边,做到清晰、直观、书写方便。牌板上应标明工作面地点、全风压供风量、局扇吸风量、风筒出口风量、风筒供风距离、局扇型号、功率、局扇管理负责人姓名、测风员姓名、测风日期等。并将测定结果纳入测风报表上报内容。 Ⅵ.局部通风要坚持 “大功率风机,大直径风筒,大供风量”的三大原则,消灭Φ500mm以下的风筒,高瓦斯矿井掘进巷道使用Φ700mm以上的风筒,确保工作面瓦斯不超限,巷道风速达到规定要求。 掘进通风 备注:112 Ⅶ.集团公司所属各矿掘进巷道原则上遵循单巷掘进、分区通风的方式布置,坚持“大断面巷道、大功率风机、大直径风筒、大供风量”的原则进行局部通风管理。 Ⅷ.掘进巷道采用单巷掘进难以解决供风问题时,可以采取平行巷道布置的方式进行掘进,但必须符合以下要求: (1)平行掘进的巷道及两巷之间的联络巷必须保证有足够的通风断面,不使用的联络巷必须及时进行永久封闭。 (2)平行掘进巷道共用回风的巷道内不得有带电的机电设备,按照专用回风巷的要求严格进行管理。 掘进通风 备注:113 4、风筒 风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏风小、风阻小、质量轻、拆装方便。 (1)、风筒的种类 风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性两种。 刚性风筒是用金属板或玻璃钢材料制成。玻璃钢风筒比金属风筒轻便、抗酸、碱腐蚀性强、摩擦阻力系数小。 柔性风筒是应用更广泛的一种风筒,通常用胶布、橡胶、塑料制成。其最大优点是轻便、可伸缩、拆装运搬方便。 (2)、风筒接头 刚性风筒一般采用法兰盘连接方式。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、螺圈接头等多种形式。 掘进通风 备注:114 qhg —— 掘进工作面回风巷风流中平均绝对瓦斯涌出量,m3/s。抽放矿井的瓦斯涌出量,应扣除瓦斯抽放量进行计算。 khg —— 掘进工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对瓦斯涌出量和月平均日绝对瓦斯涌出量的比值。 100 —— 按掘进工作面回风流中瓦斯的浓度不应超过1%的换算系数。 5、掘进工作面需风量计算 掘进工作面需风量,应按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、人员、爆破后的有害气体产生量以及局部通风机的实际吸风量风等规定分别进行计算,然后取最大值。 掘进通风 5.1、按瓦斯涌出量计算 备注:115 5.2、按照二氧化碳涌出量计算 qhc —— 掘进工作面回风巷风流中平均绝对二氧化碳涌出量,m3/s。 khc —— 掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,正常生产时连续观测1个月,日最大绝对二氧化碳涌出量和月平均日绝对二氧化碳涌出量的比值。 67 —— 按掘进工作面回风流中二氧化碳的浓度不应超过1.5%的换算系数。 掘进通风 备注:116 5.3、按照炸药量计算 Acf —— 掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg。 25 —— 每千克一级煤矿许用炸药需风量,m3/s。 掘进通风 按上述条件计算的最大值,确定局部通风机吸风量。 备注:117 无瓦斯涌出的岩巷 5.4、按局部通风机实际需风量计算 掘进通风 有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷 Qaf —— 局部通风机实际吸风量,m3/s; I —— 掘进工作面同时通风的局部通风机台数; 0.15 —— 无瓦斯涌出岩巷的允许最低风速; 0.25 —— 有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷允许的最低风速; Shd —— 局部通风机安装地点到回风口间的巷道最大断面积,m2。 备注:118 5.5、按工作人员数量验算 Nhf —— 掘进工作面同时工作的最多人数,人。 4 —— 每人需风量,m3/s。 掘进通风 备注:119 5.6、按风速进行验算 5.6.1、验算最小风量 Shf —— 掘进工作面巷道的净断面积,m2。 掘进通风 无瓦斯涌出的岩巷 有瓦斯涌出的岩巷、半煤岩巷和煤巷 5.6.2、验算最大风量 备注:120 矿井通风设施是控制矿井风流流动的各类设施的总称。为保证风流按拟定路线流动,使各个用风地点得到所需风量,就必须在某些巷道中设置相应的通风设施对风流进行控制。 1、矿井通风设施的分类 矿井通风设施,按其作用的不同可以分为两类:一类是引导风流的设施,如主要通风机的风硐、风桥、调节风窗、导风板等;另一类是隔断风流的设施,如风门、挡风墙、风障等。 1.1 风门 按设地点:在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方,可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输道上,则应构筑自动风门。 五、矿井通风设施 备注:121 《汾西矿业矿井“一通三防”管理实施细则》对风门的规定: 井下所有风门必须全部永久化,并实现闭锁。井下所有巷道均不得使用风帘控制风流(不包括巷道局部地点处理瓦斯)。 (1)每组风门不少于2道,主要进、回风井之间和主要进、回风巷之间(包括采区进、回风巷之间)的每个联络巷中,必须砌筑永久性挡风墙,挡风墙说明牌板内容包括:挡风墙所在巷道名称、挡风墙性质、挡风墙内外瓦斯浓度、一氧化碳、二氧化碳浓度、气体温度,挡风墙内涌水温度,挡风墙内外空气压差、空气流向和观测人及观测时间等。 需使用的联络巷,必须安设2道联锁的正向风门和2道反向风门,保证风门在行人或行车时不能被同时打开。有煤与瓦斯突出矿井的突出区域的所有风门,均应同时按装反风门。 (2)通行电车风门间距不少于一列车长度,行人风门间距不少于5米。 (3)通行电车风门要能自动开关,不能自动开关时要设专人负责开关。通车行人风门能自动关闭,专用于行人的风门,规格尺寸可适当缩小。 矿井通风设施 备注:122 (4)风门门垛墙用不燃材料砌筑,厚度要求同永久密闭,要求四周掏槽,见硬底硬帮,与煤岩接实,墙面平整,严密不漏风,风门墙体上要予留足够的不同管径过线管。 (5)风门门扇如用单层木板制作,木板接茬的位置要采用错口接法并穿带。如用双层木板,中间要夹有坚固的防水材料或皮带并穿带固定。风门门框和门扇材料要进行防腐处理,并且推广使用不燃性新型材料制作风门。 (6)门框要包边,沿口有衬垫,门扇和门框以及两扇风门的接合部均要有衬垫,接触严密,不透光漏风。门框要有一定角度的倾角,门扇与门框不得歪扭。 (7)风门底部的水沟处要设反水池或挡风帘,通车门要设底坎、电缆孔要堵严。 (8)风门前后5米内巷道支护良好,无片帮、冒顶,无杂物,无积水,无淤泥。 (9)当两道风门间的行人巷道距离超过20米时,风门上方须设有调节风窗。 矿井通风设施 备注:123 1.2 风桥 当通风系统中进风道与回风道需水平交叉时,为使进风与回风互相隔开需要构筑风桥。按其结构不同可分为三种。 (1)绕道式风桥 开凿在岩石里,最坚固耐用,漏风少。 (2)混凝土风桥 结构紧凑,比较坚固。 (3)铁筒风桥 可在次要风路中使用。 矿井通风设施 备注:124 绕道式风桥 混凝土风桥 铁筒风桥 矿井通风设施 备注:125 《汾西矿业矿井“一通三防”管理实施细则》对风桥的规定: 风桥原则上全部采用自然风桥,若确需施工人工风桥,必须制定专项设计、专项措施、经矿总工程师批准后执行。人工风桥原则上浇注混凝土厚度不小于一米,并应符合以下要求: (1)、风桥设置在主要进回风交岔口和采区进回风交岔口。 (2)、风桥上下均应使用不燃性材料支护或砌碹,桥面平整不漏风(手触无感觉为准)。 (3)、风桥两端接口严密,四周见实邦实底,填充结实,上、下桥面部分均要抹面,抹面长度每端都要超出接口1.5m以上。 (4)、风桥通风断面不小于原巷道断面的五分之四,成流线型,坡度小于30度。 (5)、风桥前后5m巷道支护良好,无片帮、冒顶,无杂物、积水、淤泥。 (6)、风桥上下不准设风门或调节窗。 矿井通风设施 备注:126 1.3 密闭 密闭是封闭进回风联络巷、已采区、盲巷等地点和区域,禁止人员入内,防止有害气体溢出的通风设施,可分为永久密闭、临时密闭二种。 : (1)临时密闭,常用木板、木段等修筑,并用黄泥、石灰抹面。 (2)永久密闭,常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。 观察孔 放水孔 注浆孔 表示方式 矿井通风设施 备注:127 矿井通风设施 备注:128 《汾西矿业矿井“一通三防”管理实施细则》对密闭的规定: (一)永久密闭 Ⅰ、永久密闭主要用于主要进回风巷道、采区上下山正付巷和顺槽正付巷之间的隔离和对已采区及火区的封闭。 Ⅱ、规格质量及管理 (1)用不燃性材料砌筑,墙体厚度根据用途和自然条件的不同而确定,要求顶部厚度:高瓦斯矿井、有自然发火矿井为0.8-1.5m,巷道高度超过2.5m的地点为1.5m,采区巷道、上下山和已采区闭墙为1.2m,回采面顺槽为1m。防火墙顶部厚度不得小于1.2m。低瓦斯矿井密闭墙要求顶部厚度不小于0.8m。 (2)永久密闭墙上下要砌在顶底坚实的煤岩上,有伪顶和浮煤时,要挑顶和起底。岩巷密闭要见实帮实底,煤巷半煤岩巷道密闭四周要掏槽见实帮实底,砌碹巷道要破碹后掏槽见实帮实底,掏槽深度均不得小于0.3m。密闭四周要抹有不少于0.1m的裙边,分层采煤工作面巷道压力大时,密闭内要打木垛。 矿井通风设施 备注:129 (3)永久密闭内有水的,要设反水池或反水管,孔口要封堵严实,墙体后要有不少于1m高度的水泥抹面,墙内底部要用黄土或水泥砂浆填实,砌筑墙体用水泥砂浆砌筑。有自然发火的矿井,采空区密闭要设观察孔、注浆孔,孔口堵严,观测孔管直径在25-50mm,措施孔直径在100-159mm。 (4)墙面要平整,砖墙要抹面,料石墙要勾缝,无裂缝,无空缝,无重缝,不漏风。 (5)密闭前5m内支护完好,无片帮、冒顶,无杂物,无积水,无淤泥,无瓦斯积聚。 (6)永久密闭前要设置栅栏、警标、说明牌和检查箱。说明牌要注明地点、 断面积、材质、施工日期、负责人、沼气等气体浓度、检查日期、检查人等(入排风之间的挡风墙除外)。闭前栅栏可采用木条或铁丝网等材料,网孔不得大于200×200mm,并且要设置可以进入检查的行人小门,小门要做到上锁管理,小门规格为600×800mm。四周固定牢靠。 (7)永久密闭的设置位置距通风巷道超过6m的,必须补打临时板闭或永久墙。 (8)永久密闭要做到每周至少检查一次,并有记录可查。发现问题及时处理。 矿井通风设施 备注:130 (三)临时密闭 Ⅰ、临时性的调改风或封闭临时停工的盲巷时,可采用临时密闭。 Ⅱ、规格质量及管理 (1)临时密闭材料可用砖、料石、木板等材料砌筑。采用砖或料石等材料砌筑时,墙体顶部厚度不小于0.6m,中间用黄土或水泥砂浆充填捣实,其它质量要求与永久密闭相同。用木板做临时闭时,应采用鱼鳞式搭接,用灰泥勾缝或满抹,不漏风。 (2)临时密闭要设在帮顶良好处,见硬底、硬帮与煤岩接实。 (3)临时密闭前5米内支护完好,无片帮、冒顶,无杂物、积水和淤泥。闭前无瓦斯积聚。 (4)密闭前设栅栏、警标、检查牌。检查牌上注明地点、施工日期、气体情况、检查时间、检查人等,做到每周至少检查一次。栅栏使用材质、施工要求比照永久密闭的栅栏进行。 矿井通风设施 备注:131 1.4 调节风窗 调节风窗是在风门或闭墙上靠近顶板或巷帮的地方,设置专用四边形或圆形的可调节断面大小的窗口,用以增加巷道风阻调节风量的通风设施。依使用时间长短可分为永久和临时调节风窗2种。 《汾西矿业矿井“一通三防”管理实施细则》对调节风窗的规定: (1).永久调节风窗其墙体规格质量管理要求分别与永久密闭或永久风门相同。 (2).临时性调节风窗的墙体规格质量及管理要求分别与临时密闭或临时风门相同。 (3).调节风窗必须使用调节板实现风量的可调节,不得用填放砖块、料石及其它物体的方式进行调节。 (4).风窗前后5米内支护良好,无片邦、冒顶,无杂物、积水和淤泥。 (5).矿井的一翼或采区要设置永久性调节风窗时,必须设置2道,保证坚固牢靠。 矿井通风设施 备注:132 六、通风设备与矿井反风 1、主要通风机的简介 担负整个矿井或矿井的一翼或一个较大区域通风的通风机,称为矿井的主要通风机。 主要通风机必须昼夜运转,它对矿井安全生产和井下工作人员的身体健康、生命安全关系极大。 主要通风机一般安装在地面上,也是矿井的重要耗电设备。所以对主要通风机的选用,必须从安全、技术、经济等方面进行综合考虑。 矿用主要通风机按其构造和工作原理不同,可分为离心式通风机和轴流式通风机两大类,其中轴流式通风机又可分为普通式和对旋式两种。 备注:133 1.1、离心式通风机 离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图。离心式通风机主要由动轮(工作轮)、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部件构成。 通风设备与矿井反风 备注:134 当叶轮转动时,靠离心力作用,空气由吸风口12进入,经前导器进入叶轮的中心部分,然后折转90°沿径向离开叶轮而流入机壳2中,再经扩散器3排出. 空气经过主要通风机后获得能量,使出风侧的压力高于入风侧,造成了压差以克服井巷的通风阻力促使空气流动,达到了通风的目的。 通风设备与矿井反风 备注:135 通风设备与矿井反风 备注:136 我国矿井使用的离心式风机主要有G4-73、K4-73 、Y4-73和4-72等系列,该类风机的特点是特性曲线较平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高,且具有启动功率较小等特点。 运行时调节门(前导器)可在0°~70°范围内调节,用以改变运行工况,还可通过配置不同转速的电机或电机调速来改变其运行工况,适应性较好。 其中4-72系列离心式风机主要用于风量和通风阻力不是太大的中小型矿井。我国小型煤矿使用该系列风机较多,由于机型小,配置电机的容量也小,可配用380 V或660 V电压的电机,适用于低压供电的矿井。 通风设备与矿井反风 备注:137 动轮由固定在轮轴上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。 1.2、轴流式通风机: 轴流式通风机由动轮l,圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩散器7所组成。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩,它与集风器构成环形入风口,以减少入口对风流的阻力。 通风设备与矿井反风 备注:138 叶片的安装角θ可以根据需要来调整,国产轴流式通风机的叶片安装角一般可调为15°、25°、30°、35°、40°和45°七种,使用时可以每隔2.5°调一次。 叶片按等间距t安装在动轮上,当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时,由于叶片的凹面与空气冲击,给空气以能量,产生正压,将空气从叶道压出,叶片的凸面牵动空气,产生负压,将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。 通风设备与矿井反风 备注:139 环形扩散器是轴流式通风机特有的部件,其作用是使环状气流过渡到柱状气流时,速压逐渐减少,以减少冲击损失,同时使静压逐渐增加。 一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整理动轮流出的旋转气流,以减少涡流损失。为了提高通风机的风压,有些轴流式通风机安装两段动轮。 通风设备与矿井反风 备注:140 目前我国生产的轴流式主要通风机有2BY、2K系列、GAF、BD(K)、KZS系列等。叶轮直径从1.2 m~4.2 m,可满足不同大小井型的需要。该系列风机均为双级叶轮,机翼型扭曲叶片,叶片角度可在较大范围内进行有级(2K58)或无级(2K56、2K60)调节,且均可直接反转反风,是我国煤矿用量较大的一类风机。 GAF系列风机是在引进国外技术的基础上,结合国内的实际情况加以改型改造的轴流式风机。具有风量风压调节范围宽、静压效率高、叶片角度调节自动化程度高等优点,特别适用于需要经常改变运行工况的矿井使用。由于叶片角度调整方便,这类风机可通过改变风叶角度实现风机反风,既不需要反风道,也不需要风机反转控制装置。 通风设备与矿井反风 备注:141 1.3、对旋式通风机 对旋式通风机在构造上属于轴流式。近年来,BD(K)系列对旋式通风机发展迅速,该系列风机的特点是采用双级双电机驱动结构,两级叶轮相对并反向旋转,其结构相当于两台同型号轴流风机对接在一起串联工作,因此被称之为对旋式风机。 由于这种结构可省去中间及后置固定导叶,且涡流损失较小,具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、效率也较高的特点。 通风设备与矿井反风 备注:142 对旋抽出式轴流通风机结构示意图 1-集流器 2-前消声器 3-前机壳 4-进气翼 5-电机 6-Ⅰ级叶轮 7-Ⅱ级叶轮 8-出气翼 9-后机壳 10-后消声器 通风设备与矿井反风 备注:143 对旋式通风机作为目前我国矿用风机的新生代产品,国内已有多家风机厂投入生产,结构性能也不断改进和提高,如湖南湘潭平安电气、山西运城安瑞节能风机有限公司等厂家和西北工业大学合作研制的弯掠组合三维扭曲正交型叶片技术,使风机的静压效率、噪声等性能指标均得到较大提高 目前,我集团公司下属矿井主要通风机(资源整合矿除外)都使用的是轴流抽出式对旋通风机。 通风设备与矿井反风 备注:144 2、矿井主要通风机系统的构成 通风机的附属装置包括反风装置、防爆门、风峒和扩散器等。 2.1.反风装置 反风就是使正常风流反向。当进风井筒附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时,会产生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害气体。为了避免灾害扩大,就得利用主要通风机s的反风装置迅速将风流方向反转过来。 《规程》规定:要求在10min内能把矿井风流方向反转过来,而且要求反风后的风量不小于正常风量的40%。 通风设备与矿井反风 备注:145 利用反风道反风是一种常用的可靠方法,能满足反风的时间和风量要求。下图为轴流式主要通风机抽出式通风时的反风示意图,图A为正常通风时反风门1和2的位置,通风机由井下吸风,然后排至大气,若将反风门1、2改变为图B中的位置,风流从大气吸入通风机内,再经反风道压入井下,使井下风流的方向改变。 通风设备与矿井反风 备注:146 离心式通风机的反风情况如图4-12所示,正常通风时,反风门1和2为实线位置,反风时,反风门1提起,而将反风门2放下,风流自反风门2进入通风机,再从反风门1进入反风道3,经风井压入井下。 通风设备与矿井反风 备注:147 2.2 防爆门 《规程》规定:装有主要通风机的出风井口,应安装防爆门。 防爆门不得小于出风井口的断面积,并正对出风口的风流方向。 当井下发生瓦斯爆炸时,爆炸气浪将防爆门掀起,从而起到?;ぶ饕ǚ缁淖饔?通风设备与矿井反风 备注:148 2.3 风峒 风峒是主要 通风机和出风井之间的一段联络巷道。由于通过风峒的风量很大,内外的压力差较大,因此应特别注意降低风峒阻力和减少漏风。风峒设计时应满足: (1)风峒的断面不宜太小,其风速以10m/s为宜,最大不应超过15m/s; (2) 风峒的阻力不大于100~200Pa。因此,风峒不宜过长,与井筒的夹角为60~90°之间,转弯部分要呈圆弧形,内壁光滑,拐弯平缓,并保持无堆积物,以减少其阻力。 (3) 风峒及其闸门等装置,结构要严密,以防止漏风。 通风设备与矿井反风 备注:149 2.4 扩散器 在通风机出风口外,联接一段断面逐渐扩大的风道称为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失,以提高通风机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道,出风口为长方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形,其敞角取8~10°,出风口断面(S3)与入风口断面(S2)之比约为3~4 通风设备与矿井反风 备注:150 2.5 消音装置 通风机在运转时产生噪音,特别是大直径轴流式通风机的噪音更大,以致影响工业场地和居民区的工作和休息,为了?;せ肪?,需要采取有效措施,把噪音降低到人们感觉正常的程度。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。 速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲击,产生空气动力噪音,同时机件振动产生机械噪音。当通风机的圆周速度大于20m/s时,空气动力噪音占主要地位。正对通风机出口方向的噪音最大,侧向逐渐减少。 消音装置分为主动式与反射式,前者的作用是吸收声音的能量,后者是把声能反射回声源。通风机多采用主动式消音装置,风流通过多孔性材料装成的通道时,其噪音被吸收。对不同频率的噪音消音器,消音效果不同。为了更有效地降低高频率的噪音,消音板要有足够的厚度。也可制成空心消音板,以节省材料。 通风设备与矿井反风 备注:151 通风设备与矿井反风 备注:152 3、主要通风机系统的管理要求 3.1《规程》对矿井使用主要通风机的规定 第一百二十一条 矿井必须采用机械通风。 主要通风机的安装和使用应符合下列要求: Ⅰ、主要通风机必须安装在地面;装有通风机的井口必须封闭严密,其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%,有提升设备时不得超过15%。 Ⅱ、必须保证主要通风机连续运转。 Ⅲ、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。在建井期间可安装1套通风机和1部备用电动机。生产矿井现有的2套不同能力的主要通风机,在满足生产要求时,可继续使用。 Ⅳ、严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机使用。 Ⅴ、装有主要通风机的出风井口应安装防爆门,防爆门每6个月检查维修1次。 Ⅵ、至少每月检查1次主要通风机。改变通风机转数或叶片角度时,必须经矿技术负责人批准。 通风设备与矿井反风 备注:153 Ⅶ、新安装的主要通风机投入使用前,必须进行1次通风机性能测定和试运转工作,以后每5年至少进行1次性能测定。 第一百二十二条 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。 第一百二十三条 严禁主要通风机房兼作他用。主要通风机房内必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计等仪表,还必须有直通矿调度室的电话,并有反风操作系统图、司机岗位责任制和操作规程。主要通风机的运转应由专职司机负责,司机应每小时将通风机运转情况记入运转记录簿内;发现异常,立即报告。 第一百二十四条 因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时,必须制定停风措施。 通风设备与矿井反风 备注:154 变电所或电厂在停电以前,必须将预计停电时间通知矿调度室。 主要通风机停止运转时,受停风影响的地点,必须立即停止工作、切断电源,工作人员先撤到进风巷道中,由值班矿长迅速决定全矿井是否停止生产、工作人员是否全部撤出。 主要通风机停止运转期间,对由1台主要通风机担负全矿通风的矿井,必须打开井口防爆门和有关风门,利用自然风压通风;对由多台主要通风机联合通风的矿井,必须正确控制风流,防止风流紊乱。 第一百二十五条 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,但必须供给辅助通风机房新鲜风流;在辅助通风机停止运转期间,必须打开绕道风门。 严禁在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中安设辅助通风机。 通风设备与矿井反风 备注:155 3.2 《汾西矿业集团矿井 “一通三防”管理实施细则》对主要通风机系统的规定 第030条 主要通风机房内必须安装水柱计和负压传感器、电流表、电压表、功率表、轴承温度计等监测仪表,必须有直通矿调度室的电话,并有反风操作系统图、司机岗位责任制和操作规程。主要通风机由专职司机负责运转,低瓦斯矿井司机每一小时、高瓦斯矿井司机每半小时将通风机运转情况记入运转记录簿内。 第031条 主要通风机因故停运转时,必须在10分钟内启动备用通风机,否则,要切断其负担区域内的一切电源,并立即将井下人员全部撤到井外,待风流恢复正常并按规定检查和排放瓦斯后方可恢复生产。启用备用通风机必须汇报矿调度室,并通知机电、通风部门。 第032条 主要通风机的反风设施,要由矿长组织机电、通风等部门每季度至少检查一次,检查项目包括:通风机及其启动设备、吸风室、反风道、地面闸门和反风门牵引绞车设施、防爆门、行人门、检查井等,发现问题及时处理,作好检查记录和问题处理记录,放在通风机值班室待查。 通风设备与矿井反风 备注:156 第033条 主扇风机每年必须进行一次全矿性的反风演习,两次反风间隔时间不得超过18个月,因故不能按期进行反风时,必须上报集团公司总工程师批准。 第034条 调整主扇运行角度时,通风部门必须根据主扇性能和矿井通风参数情况,科学计算,拿出方案,经矿总工程师批准后方可实施。不得采用试验的办法盲目调整风机叶角。 第035条 通风机因故单机运转期间,必须制定专项措施,单机运行时间在一周之内,必须报矿总工程师批准,时间超过一周的,必须报集团公司总工程师批准,并且要制定专项事故应急预案定期演练和完善。 第036条 有计划长时间停运主扇时,必须制定专项措施报集团公司总工程师批准。 第037条 多台主扇联合运转的矿井,必须制定联合运转的专项安全技术措施,报矿总工程师批准,每年修订一次,并符合下列要求: Ⅰ、各主扇的回风系统必须独立。 Ⅱ、其中任意一台主扇因故停运转,备用主扇10min内不能投入运行时,必须立即切断井下所有电源,撤出井下所有人员。 通风设备与矿井反风 备注:157 谢 谢 备注:158
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