【采矿课件】第十四章矿井通风

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• 3)尽量缩短通风路线长度。因为巷道的摩擦阻力与巷道长度呈正比, 因此应尽量缩短风路的长度。
• 4)避免巷道内风量过于集中。巷道摩擦阻力与风量的平方成正比, 若巷道内风量过于集中,摩擦阻力会大大增加。因此,应尽可能使矿 井的总进风早分开,使矿井的总回风晚汇合。
• 5)降低局部阻力。应尽量避免巷道急拐弯,避免巷道断面突然扩大、 突然缩小,尽量避免在主要巷道内任意停放车辆、堆积木材、器材等。
– 《煤矿安全规程》规定:采掘工作面的进风流中,氧
气浓度不得低于20%;采掘工作面的进风流中,二氧
化碳浓度不得超过0.5%,总回风流中二氧化碳浓度不
得超过0.75%。当采掘工作面风流中二氧化碳浓度超过
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%时,必须停工处理。
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第四节 矿井通风系统
• 对角式
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图14-8 对角式通风 1—进风井;2—出风井;3—总进风巷;4—总回风巷
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第四节 矿井通风系统
• 中央式与对角式比较 • 优点:
(1)矿井总回风巷可以随采区接替逐步开掘,因而建井工期短,总回风巷的 维护费用低;
(2)回风井筒数目少,同时运转的风机台数少,容易管理; (3)当进风井口及井底车场附近发生火灾需要反风时,容易实现。
h摩=αLUQ2/S3 (14-1) 式中 h摩——井巷摩擦阻力,Pa;
α——井巷摩擦阻力系数,N·S2/m4(牛·秒2/米2); L——井巷长度,m; U——井巷周边长度,m; Q——井巷中流过的风量,m3/s。 通常令上式中 αLU/S3=R摩 式中 R摩——摩擦风阻,N·S2/m8。 则(1)式可写成:
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第二节矿井通风压力和通风阻力
三、降低通风阻力的措施
• 1)减小井巷摩擦阻力系数。对于服务年限长的主要井巷,应尽量采 用巷道周壁表面光滑的支护方式,对于棚式支护,应尽量架设整齐, 必要时背好帮顶等,。
• 2)保证有足够大的井巷断面。特别是主要进、回风流巷道断面扩大 对降低风阻效果明显。
• 缺点:
(1)随着向边界采区开采,总回风巷不断延长,通风线路随之加长,因而通风 阻力不断增加;
(2)矿井生产期间,由于井下巷道阻力不断增加,阻力变动范围大,难以保 证通风机在高效率状态下运转;
(3)矿井总进风和总回风风流反向平行流动,容易发生漏风; (4)在矿井生产的中后期,多采区同时生产时矿井通风系统关联性太强,系
• 二、矿井通风方式
• 按照矿井进风井和回风井相互位置关系,可把矿 井通风方式分为三种基本类型:
• 1)中央式,又可分为中央并列式和中央分列式两 种。
• 2)对角式,又可分为两翼对角式和分区对角式两 种。
• 3)混合式,混合式是中央式和对角式或中央并列 式和中央分列式所组成的一种综合形式,它是老 矿井进行深部开采时常采用的通风方式。
宜的温度、湿度与风速),以利于工人劳动和机器运转。
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第一节 矿井通风的任务与矿井空气
二、矿井空气
• 1. 矿井空气中的主要成分
– 地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。
– 一般地说,地面空气的成分是固定的,它主要由氧、 氮、二氧化碳三种气体组成,按体积的百分比数计为: 氧—20.96%;氮—79%;二氧化碳—0.04%。
河南理工大学
《采煤概论》精品课程
第14章 矿井通风
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本章主要内容
第14章 矿井通风
• 第一节 矿井通风的任务与矿井空气 • 第二节 矿井通风压力和通风阻力 • 第三节 矿井通风动力 • 第四节 矿井通风系统 • 第五节 矿井总风量的计算 • 第六节 采区通风系统 • 第七节 掘进通风方法 • 第八节 矿井通风构筑物
二、机械通风
• 机械通风是矿井通风的主要动力。按其服务范围 可以分为三种:
– 1)主要通风机(简称主扇),主要用于全矿井或矿井 的一翼(部分);
– 2)辅助通风机(简称辅扇),主要服务于矿井网络的 某一分支(如采区或工作面),以帮助主要通风机供 风以保证该分支的风量;
– 3)局部通风机(简称局扇),主要用于独头掘进的井 巷等局部地区通风。
– 《规程》规定,井下空气中一氧化碳的浓度不得超过 0.0024% ;井下空气中二氧化硫浓度不得超过 0.0005%。
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 一、空气压力
• 表示一条水平巷道,在巷道 内风流(空气)能从A点向 B点流动,是因为A点的压 力大于B点的压力,由此可 以引出两个概念,一是A点 或B点的压力,称为点压力; 二是A点与B点之间存在着 压力差。
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第四节 矿井通风系统
一、矿井主要通风机的工作方式
矿井主要通风机的工作方式主要有抽出式通风和压入式通风两 种。 1)抽出式 2)压入式通风 3)抽出和压入混合式通风
图14-5 矿井主要通风机的工作方法 a—抽出式通风;b—压入式通风;c—抽出和压入混合式通风
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第四节 矿井通风系统
统独立性差,系统防灾抗灾能力差。
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第四节 矿井通风系统
三、矿井反风
• 矿井进风口、井筒、井底车场附近一量发生火灾,为缩小灾情、出, 有时需要反风,即改变风流方向。《规程》规定,矿井:矿井主要通 风机必须有反风装置,必须能在10min内改变巷道中的风流方向;风 流方向改变后,供风量应小于正常风量的40%。
h局=R局Q2
(14—3)
式中 h局——井巷局部阻力:Pa ;
R局——产生局部阻力地点的局部风阻,Ns2/m8。
综合以上所述,井巷的通风总阻力h阻= h摩+ h局
=(R摩+R局)Q2
= R总Q2
(14-4)
式中 h阻——井巷通风总阻力,Pa ;
R总——井巷通风总风阻,N·S2/m4 ;
Q——井巷中流过的风量,m3/S 。
条风路中损失风量的总和。根据《规程》规定,矿井需要
的风量(Q)应按下列要求分别计算,并选取其中的最大值。
1)按井下同时工作的最多人数计算矿井总需风量:
Q矿进=4×N×K矿通 m3/min 式中:N——井下同时工作的最多人数
K矿通——矿井通风系数;一般取1.20~1.25 2) 按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算:
• 1.离心式通风机的反风 • 2.轴流式通风机的反风
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第四节 矿井通风系统
图14-9 离心式通风机反风示意图 1、2—反风风门;3—反风绕道
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图14-10 轴流式通风机反风设备系统图 1、2—通风机;3—反风绕道;4—百叶
窗;a、b—反风风门
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第五节 矿井总风量的计算
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第三节 矿井通风动力
• 2)轴流式通风机
图14-4 轴流式通风机 1—集风口;2—流线罩;3—前导器;4—第一级动轮;5—中间整流 器;6—第二级动轮;7—后整流器; 8—扩散器;9—通风机架;10—电 动机;11—通风机房;12—风硐;13—流线形导风板
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h摩= R摩Q2 (14-2)
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 2. 局部阻力
• 空气流经井巷的某些局部地点(如井巷突然扩大、突然缩小,急转弯 以及分岔或汇合等),造成风流速度和方向的突然变化,导致均匀风 流产生紊乱的涡流与撞击,因而在局部地点产生的附加阻力称为局部 阻力。其值可按下式计算:
• 2. 两点压力差
– 由于A、B两点压力大小不相等,因而在A、B两点之间就存在压力差, 由于这种压力差是由矿井通风机或自然因素造成的,故压力差又叫 通风压力。它是用来克服巷道通风阻力并使风流按照规定的风速流 动的动力,其数值可以通过计算或仪器测定得到。
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 二、井巷通风阻力
• 当空气沿井巷运动时,由于风流的粘滞性、惯性以及井巷 周边对风流的阻滞、扰动作用而形成的通风阻力,它是造 成风流能量损失的原因。
• 上面已经提到,通风机或自然因素所形成的通风压力是用 来克服矿井通风阻力的,所以通风压力和通风阻力是作用 力与反作用力的关系,即数值相等,作用方向相反,故通 风阻力值就是矿井通风需要的风压值。
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• 中央并列式
图14-6 中央并列式通风 1—进风井;2—出风井;3—总进风巷; 4—总回风巷;5—总回风石门
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第四节 矿井通风系统
• 中央分列式
图14-7 中央分列式通风 1—进风井;2—出风井;3—总进风巷;4—总回风巷
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第一节 矿井通风的任务与矿井空气
一、矿井通风的基本任务
• 煤矿生产是地下作业,自然条件比较复杂,只有少数井巷 与地面相通,因此,矿井通风是保证矿井安全的最主要的 技术手段之一,在矿井建设和生产过程中,必须源源不断 地将地面空气输送到井下各个用风地点,其主要任务是:
– 1)提供井下足够的新鲜空气,以供人员呼吸; – 2)把井下的及稀释和排除井下有毒、有害气体和矿尘; – 3)创造良好的矿井工作环境,保证井下有适合的气候条件(及适
• 矿井通风阻力分为摩擦阻力和局部阻力两类。
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 1. 摩擦阻力 • 空气沿井巷流动时,由于流层之间的摩擦和流体与井巷周边壁面之间
的相互摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力(也称沿程阻力),它与巷道 断面的大小、形状、支架型式、巷道壁的粗糙程度有关。在矿井通风 中,常用风流的压能损失h摩来表示摩擦阻力,其值的大小按下式计 算,
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第一节 矿井通风的任务与矿井空气
• 2. 矿井空气中的有害气体
– 矿井空气中所含有的对人体健康及生命安全有威胁 的—切气体,均称为有害气体。除瓦斯(CH4)外主 要有一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮 (NO2)、硫化氢(H2S)、氢气(H2)、氨(N2) 等。这些有毒有害气体对煤矿井下作业人员人身健康 和安全有极大危害。
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第二节矿井通风压力和通风阻力
• 1. 点压力
空气的点压力可以用绝对压力和相对压力来表示。 – 1) 绝对压力:某点的绝对压力是以真空为基准,以“0”压为起算点
所计量的压力,所以,绝对压力总是正值,其单位通常用帕(Pa) 表示。通常说的大气压力就是指绝对压力。一个标准大气压力值为 101.325Pa。 – 2) 相对压力:某点的相对压力是以当地的大气压力为基准所计算的 压力。若大于当地的大气压力的为正压,小于当地的大气压力的为 负压。故相对压力有正值和负值之分。相对压力的单位通常是帕 (Pa)表示。
• 2)配风的依据
(1)氧气含量的规定; (2)瓦斯、—氧化碳等有害气体安全浓度的规定; (3)风流速度的规定; (4)空气温度的规定, (5)空气中悬浮粉尘安全浓度的规定。
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第五节 矿井总风量的计算
• 二、生产矿井总进风量的计算

生产矿井总进风量是指井下各工作地点的需风量和各
• 矿用通风机按其构造又可分为离心式通风机和轴 流式通风机两类。
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第三节 矿井通风动力
• 1)离心式通风机
图14-3 离心式通风机 1—动轮;2—螺形外壳;3—扩散器;4—通风机轴;5—止推轴承;6—径向轴承;7— 前导器;8—轴承架; 9—齿轮联轴器;10—制动器;11—机座;12—吸风口;13—通风 机房;14—电动机;15—风硐
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第三节 矿井通风动力
一、自然通风
• 使空气获得能量,产生自 然风压,使其沿井巷流动, 这种自然力主要是由地面 温度的变化,使矿井风侧 和回风侧空气温度发生差 异而引起的。《规程》规 定,矿井必须采用机械通 风,自然通风只能在特定 条件下使用。
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第三节 矿井通风动力
• 一、矿井配风原则、方法和依据
• 1)配风原则和方法:根据实际需要,“由里向外”配风, 即首先确定井下各用风地点(如采掘工作面、硐室、火药 库等)所需的风量,然后逆风流方向加上各风路中允许的 漏风量,求得各风路上的风量和矿井的总进风量;根据求 得的矿井总进风量再加上空气体积膨胀的风量(这项风量 约为总进风量的5%)即得矿井总回风量。
中:Q∑Q矿进采=—(—∑采Q采煤+工∑Q作掘面+∑实Q际硐需+∑要Q风其它量)的×总K和矿通,m3/mmi3n/m;in
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