矿井通风技术

所以要保证井下风流的质量（成分、温度 和速度）和数量符合国家安全卫生标准，防止各 种伤害和爆炸事故， 保障井下人员身体健康和 生命安全。
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对矿井通风的要求
每个矿井、采区和采煤工作面都 必须具有完善的通风系统
合理的通风方式 可靠的通风设施 高效的主要通风机以及相应的通
风设施
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2.《煤矿安全规程》
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确定各个用风地点的风量原则
1.满足每人每分钟4m3的要求 2.按沼气和二氧化碳涌出量计算，回风流的沼气浓
度不得超过1% 3.按工作面气温与风速的关系计算，保证有良好的
气候条件 4.按炸药量计算 5.按局部通风机吸风量计算 6.按规定的最低和最高风速进行验算
用以上方法对采区内每个独立通风的回采工 作面、备用工作面、掘进工作面选择最大值作为 该用风地点所需要的风量
对于本条规定的串联通风，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 和二氧化碳浓度都不得超过0.5%，其他有害 气体浓度都应符合本规程第一百条的规定。
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第一百一十六条 采掘工作面的进风和回风不得经过 采空区或冒顶区。 无煤柱开采沿空送巷和沿空留巷时，应采取防止从 巷道的两帮和顶部向采空区漏风的措施。 水采工作面由采空区回风时，工作面必须有足够的 新鲜风流，工作面及其回风巷的风流中的瓦斯和二 氧化碳浓度必须符合本规程第一百三十六条、第一 百三十八条和第一百三十九条的规定。
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第137条 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，瓦斯抽放 率在25%以上且增加风量已达到最高允许风速后， 其瓦斯浓度仍不能降至规定范围内，可按管理权限 报县级以上煤炭管理部门审批后，采用专用排瓦斯 巷，但瓦斯浓度不得超过2.5%，并遵守以下规定： 工作面风流控制设施必须可靠；专用排瓦斯巷内不 得进行生产作业，巷道维修时瓦斯浓度必须低于 1.5%；其风速不得低于0.5m/s；采用不燃性材料支 护；必须贯穿整个工作面推进长度且不得留盲巷； 必须安设甲烷传感器，当甲烷浓度超过2.5%时，能 报警并切断电源，工作面必须停工，进行处理；要 求煤层为不易自燃煤层
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矿井总需要的风量
第一百零三条 矿井需要的风量应按下列要求分别计 算，并选取其中的最大值： （一）按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟 供给风量不得少于4m3。 （二）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量 的总和进行计算。各地点的实际需要风量，必须使该 地点的风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气 体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合本规程的 有关规定。 按实际需要计算风量时，应避免备用风量过大或过小。 煤矿企业应根据具体条件制定风量计算方法，至少每 5年修订1次。
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综合机械化采煤工作面，由于产量高、瓦 斯涌出量大所以要求增大工作面的供风量， 提出了提高综采工作面的风速要求。规定 在采取煤层注水湿润煤体和采煤机喷雾降 尘措施后， 可以适当加大风速， 但是不得 超过5.0m/s。一般综采工作面的供风量可 达到 1800-2400m3/min（工作面平均断面 按6.0-8.0m2计算）。
第一百零五条 矿井必须建立测风制度，每10天进行1次全
面测风。对采掘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。 应根据测风结果采取措施，进行风量调节。 第一百零六条 矿井必须有足够数量的通风安 全检测仪表。仪表必须由国家授权的安全仪 表计量检验单位进行检验。
于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%；总回风 流中二氧化碳浓度不得超过0.75%（可不停 工，但必须查明原因）；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 面回风道中二氧化碳浓度超过1.5%时，必须 停工处理。
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第135条 矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或 C处O理2浓。度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行
对风流的“质”和“量”的 要求
矿井通风管理就是要让风流“有序流动、按需 分配”。具体就是要保证风流的“质”和 “量”。
风流的质包括 风流中氧气的浓度 瓦斯和各种有毒有害气体的浓度 风流的速度和风流的温度
煤矿安全规程中对这些都有具体的规定。
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煤矿安全规程中对风流质量的规定
第二章 通风、瓦斯、粉尘防治。该章共三 节、57条（第100-156条）。
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第一百一十条 箕斗提升井或装有带式输送机的井筒 兼作风井使用时，应遵守下列规定：
箕斗提升井兼作回风井时，井上下装、卸载装置和 井塔（架）必须有完善的封闭措施，其漏风率不得 超过15％，并应有可靠的防尘措施。装有带式输送 机的井筒兼作回风井时，井筒中的风速不得超过 6m/s，且必须装设甲烷断电仪。
无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速 可低于表2的规定值，但不得低于0.5m/s。
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 于表2的规定值，但不得超过5m/s。
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为什么要规定各种井巷中的最低风速？
防止瓦斯的局部积聚和边界层瓦斯积存
对采区巷道和采掘工作面的最低风速的规 定，主要是考虑了使巷道中的风流完全呈紊 流状态流动，这样流入井巷中的新鲜风流就 能较有效地稀释矿层和生产过程中逸出的有 害气体， 并随风流流向回风流 。
有害气体的浓度不超过表1规定。
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瓦斯、二氧化碳和氢气的允许浓度按本规程的有关规 定执行。
矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比计算。
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表2 不同国家关于氧气浓度的规定
国家或组织
地点 氧气浓度（%）
国际 劳工局 进风流
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俄罗斯 德国
美国 日本
工作地点 行感觉间的关系
第一节中对井下空气成分、井巷中的风 流速度、生产矿井采掘工作面的空气温度、 矿井风量和通风系统、局部通风、通风机 的使用和安装及检修，以及对通风机构的 设置、人员配备提出了具体的要求。
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第二节中，对矿井瓦斯等级划分，矿井总回 风，采区、采掘工作面回风流和工作面风流 及局部积聚的瓦斯浓度作了规定，并提出了 遇有超限时应采取的安全措施；对瓦斯抽放 设施、管理制度和工程质量标准，以及瓦检 员、通风员和各级领导干部应负的责任提出 了要求。
第136条 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中 瓦斯浓度超过1.0%时或CO2浓度超过1.5%时，必 须停止作业，撤出人员，采取措施，进行处理。
第136条 装有安全监控系统的机械化采煤工作面、 水采和煤层厚度小于0.8m的保护层采煤面，瓦斯抽 放率在25%以上且增加风量已达到最高允许风速后， 其回风巷瓦斯浓度仍不能降到1.0%以下时，其最高 允许浓度可至1.5%，但就符合以下要求：工作面的 风流控制必须可靠；必须保持通风巷的设计断面； 必须有专职瓦斯检查员。
氧气浓度 （%）
17%
15%
工作时喘息 失去劳 人的感觉 和呼吸困难 动能力
10-12%
丧失理智 时间长会死亡
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关于空气温度的规定
第一百零二条
进风井口以下的空气温度（干球温度，下同）必须 在2℃以上。
生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电 设备硐室的空气温度不得超过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。
第一百一十四条 采、掘工作面应实行独立通风 同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路 中的采煤工作面、采煤工作面与其相连接的掘进 工作面、相邻的2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 串联通风的次数不得超过1次。
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采区内为构成新区段通风系统的掘进巷道或 采煤工作面遇地质构造而重新掘进的巷道， 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 通风的次数不得超过1次；构成独立通风系统 后，必须立即改为独立通风。
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。
新建、改扩建矿井设计时，必须进行矿井风温预测 计算，超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设 施。
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关于风流速度的规定
第一百零一条 井巷中的风流速度应符合表2要求。
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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表2规定执行。
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风流的流动状态
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风流的流动状态
常以雷诺数 Re来判断
Re Vd 2000 流体进入紊流状态
--空气的动力粘性系数，m2/s ；
V --风流速度，m/s；
d –巷道的水利直径，m。 对于非圆形巷道；
d 4s s为井巷断面，m2；U 为井巷周长，m。 U
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当空气温度为150C 时， =14.4x10-6 m2/s。
静止 工作 0.25 1--3
劳动强度大 >3
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如果要保持工作地点的氧气浓度为20%， 当废气量为14.35L/min时， 对该地区每人 每分钟所需供给的风量为：
B
3
333L / min
20.9% 20%
20.9%
3L/人
20.0%
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因为人的呼吸只占该地区全部物质的总耗氧 量的一小部分， 设人耗氧量占该地区全部物 质的总耗氧量的8.3%，则为了满足该地区全 部物质耗氧量的要求， 还必须计算满足此要 求的以人数为计算单位的风量D（即为需要供 给的每人风量）
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最高允许风速的规定
井巷中的最高允许风速的规定，主要是从人体的 劳动安全和健康及作业环境的要求来考虑的。 大巷中风速超过一定的数值，行走不便， 听觉也 受一定的影响， 在一些机车巷道中行走安全性差。
采掘工作面和采区的最高允许风速的规定，主要 是从采掘工作面和采区风巷的通风能力和防尘防 止粉尘飞扬等因素考虑的。风速过高对降尘不利。 一般认为最优排尘风速为1.5-2.0m/s。
箕斗提升井或装有带式输送机的井筒兼作进风井时， 箕斗提升井筒中的风速不得超过6m/s、装有带式输 送机的井筒中的风速不得超过4m/s，并应有可靠的 防尘措施，井筒中必须装设自动报警灭火装置和敷 设消防管路。
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第一百一十一条 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。
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每人每分钟供给风量不得少于4m3
采掘工作面强度大的工人， 每人的耗氧量可 按3L/min计算，吸入新鲜空气的氧气浓度为 20.9%，假设吸入的氧气全部变成二氧化碳 （呼吸系数=1），则维持呼吸需要空气 ：
A 3 14.35 L / min 20.9%
表4 人呼吸所需要的氧气量
状态 需氧量(l/min)
D 100 0.333/ 8.3 4 m3 / min
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以上近似计算表明：以人数为计算单位的 风量， 是和人耗氧量占该地区全部物质的 总耗氧量的百分数有关。 但不是所有工作 地点都是8.3%。机械化程度高， 产量越大， 人越少， 这个百分数就越少，D值就越大， 反之，D值就越小。
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煤矿安全规程中关于通风的其他规定
在第三节中，对井下产生煤尘的地点必须采 取的综合防尘措施和矿井防尘洒水管路系统 和矿井安全监测工作的领导、管理，以及安 全监测仪的使用、维护管理和安装、维修质 量标准也作了规定。
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关于风流中氧气、瓦斯和各种有毒有 害气体浓度的规定
第一百条 井下空气成分必须符合下列要求： 采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低
矿井通风技术
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主要内容
1. 矿井通风的任务 2. 《煤矿安全规程》
对风流的“质”和“量”的要求 3． 矿井通风阻力和通风动力 4. 矿井通风系统 5． 掘进通风
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1. 矿井通风的任务
首先满足井下工作人员呼吸所必须的新鲜风量 有效的稀释和排除矿井生产过程中产生的瓦斯和
各种有毒有害气体达到允许的浓度 给井下工作人员创造一个良好的工作环境
因井下巷道断面积一般都大于2m2，若按规定的最低 风速0.15m/s计算， 假定巷道为梯形断面， 则：
Re 4VS 14163 2000
4.16 S
由上式计算结果表明， 按《规程》表2中规定的风速 最低限， 都能使井巷中风流流动呈现紊流状态。
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对于有瓦斯涌出的架 线电机车大巷， 本条 文也规定了最低风速 为1.0m/s的要求。这 主要是考虑了由于风 速低在大巷的顶部容 易积聚瓦斯， 形成瓦 斯层（又称瓦斯云）， 当架线电机车通过时 常会发生瓦斯燃烧与 爆炸事故。