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矿井通风技术矿井通风技术本讲稿第一页，共一百二十四页主要内容主要内容1.矿井通风的任务矿井通风的任务2.煤矿安全规程煤矿安全规程对风流的对风流的“质质”和和“量量”的要求的要求3 矿井通风阻力和通风动力矿井通风阻力和通风动力4.矿井通风系统矿井通风系统5 掘进通风掘进通风6.煤矿主要通风机使用状况与趋势煤矿主要通风机使用状况与趋势本讲稿第二页，共一百二十四页1.矿井通风的任务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给井下工作人员创造一个良好的工作环境 所以要保证井下风流的所以要保证井下风流的质量质量（成分、温度、湿度和（成分、温度、湿度和速度）和速度）和数量数量符合国家安全卫生标准，防止各种伤符合国家安全卫生标准，防止各种伤害和爆炸事故，害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安保障井下人员身体健康和生命安全。全。本讲稿第三页，共一百二十四页人呼吸所需要的氧气量人呼吸所需要的氧气量状态静 止 工 作 劳动强度大需氧量(l/min)0.251-33氧气浓度和人的感觉间的关系氧气浓度和人的感觉间的关系氧气浓度（%）17%15%10-12%人的感觉工作时喘息和呼吸困难失去劳动能力丧失理智时间长会死亡本讲稿第四页，共一百二十四页不同国家关于氧气浓度的规定国家或组织国际劳工局俄罗斯德国美国日本地点进风流工作地点行人巷道氧气浓度（%）192019本讲稿第五页，共一百二十四页瓦斯、二氧化碳和氢气的瓦斯、二氧化碳和氢气的允许浓度允许浓度按本规程的有关规定执行。按本规程的有关规定执行。矿井中所有气体的浓度均矿井中所有气体的浓度均按体积的百分比按体积的百分比计算。计算。本讲稿第六页，共一百二十四页 CH4 V1 m 1干空气V2 m 2气体的浓度的表示方法气体的浓度的表示方法 甲烷所占的体积的百分比甲烷所占的体积的百分比甲烷所占的质量的百分比甲烷所占的质量的百分比本讲稿第七页，共一百二十四页矿井气候条件矿井气候条件 矿井气候条件是指井下空气矿井气候条件是指井下空气温度温度、湿度湿度和和风速风速三者的综合作用。人不论在体息或三者的综合作用。人不论在体息或在工作时，身体不断的产生热量和散失热在工作时，身体不断的产生热量和散失热量，以保持热平衡，使体温保持在量，以保持热平衡，使体温保持在36.5-37，如果失去了这种平稳，人体就感到，如果失去了这种平稳，人体就感到不舒服。这种热平衡直接受周围气候条件不舒服。这种热平衡直接受周围气候条件的影响。因此，气候条件的好坏，对人体的影响。因此，气候条件的好坏，对人体的健康和劳动生产率的提高有着密切的关的健康和劳动生产率的提高有着密切的关系。系。本讲稿第八页，共一百二十四页温度和湿度的测定温度和湿度的测定 本讲稿第九页，共一百二十四页本讲稿第十页，共一百二十四页2.煤矿安全规程煤矿安全规程对风流的对风流的“质质”和和“量量”的要求的要求 矿井通风管理就是要让风流矿井通风管理就是要让风流“有序流动、按有序流动、按需分配需分配”。具体就是要保证风流的。具体就是要保证风流的“质质”和和“量量”。风流的质包括风流的质包括 风流中氧气的浓度风流中氧气的浓度 瓦斯和各种有毒有害气体的浓度瓦斯和各种有毒有害气体的浓度 风流的速度、风流的温度和湿度风流的速度、风流的温度和湿度 煤矿安全规程中对这些都有具体的规定。煤矿安全规程中对这些都有具体的规定。本讲稿第十一页，共一百二十四页 第三章第三章 通风、瓦斯、煤尘和安全监测。该通风、瓦斯、煤尘和安全监测。该章共四节、章共四节、60条（第条（第106-165条），占规条），占规程条文总数的程条文总数的11.5%第一节中对井下空气成分、井巷中的风流速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。员配备提出了具体的要求。煤矿安全规程中对风流质量的规定煤矿安全规程中对风流质量的规定本讲稿第十二页，共一百二十四页第二节中，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。在第三、四节中，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。本讲稿第十三页，共一百二十四页关于风流中氧气、瓦斯和各种有毒有害气体浓度的关于风流中氧气、瓦斯和各种有毒有害气体浓度的规定规定第第100100条条 井下空气成分必须符合下列要井下空气成分必须符合下列要求：求：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于低于20%，二氧化碳浓度不超过，二氧化碳浓度不超过0.5%。有害气体的浓度不超过表有害气体的浓度不超过表1规定。规定。本讲稿第十四页，共一百二十四页关于空气温度的规定关于空气温度的规定第第102条条进风井口以下的空气温度（干球温度，下同）必须在进风井口以下的空气温度（干球温度，下同）必须在2以上。以上。生产矿井采掘工作面空气温度不得超过生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26，机电设备硐室，机电设备硐室的空气温度不得超过的空气温度不得超过30；当空气温度超过时，必须缩短超；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。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采掘工作面的空气温度超过30、机电设备硐室的空气、机电设备硐室的空气温度超过温度超过34时，必须停止作业。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，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。超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设施。本讲稿第十五页，共一百二十四页第第101条条 井巷中的风流速度应符合表井巷中的风流速度应符合表2要求。要求。关于风流速度的规定关于风流速度的规定本讲稿第十六页，共一百二十四页设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风速不得超过速不得超过8m/s；梯子间四周经封闭后，；梯子间四周经封闭后，井筒中的最高允许风速可按表井筒中的最高允许风速可按表2规定执规定执行。行。无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于表风速可低于表2的规定值，但不得低于的规定值，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，其最大风速和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于表可高于表2的规定值，但不得超过的规定值，但不得超过5m/s。本讲稿第十七页，共一百二十四页为什么要规定各种井巷中的最低和最高风速？为什么要规定各种井巷中的最低和最高风速？防止瓦斯的局部积聚和边界层瓦斯积存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，逸出的有害气体，并随风流流向回风流并随风流流向回风流。本讲稿第十八页，共一百二十四页风流的流动状态风流的流动状态 本讲稿第十九页，共一百二十四页风流的流动状态风流的流动状态 常以雷诺数常以雷诺数 Re来判断来判断流体进入紊流状态流体进入紊流状态 -风风流速度，流速度，m/s；d 巷道的水利直径，巷道的水利直径，m。对对于非于非圆圆形巷道形巷道；-空气的空气的动动力粘性系数，力粘性系数，m2/s；s为井巷断面，为井巷断面，m2；U 为井巷周长，为井巷周长，m。本讲稿第二十页，共一百二十四页当空气温度当空气温度为为150C 时时，因井下巷道断面因井下巷道断面积积一般都大于一般都大于2m2，若按，若按规规定的最低定的最低风风速速0.15m/s计计算，算，假定巷道假定巷道为为梯形断面，梯形断面，则则：由上式由上式计计算算结结果表明，果表明，按按规规程程表表2中中规规定的定的风风速速最低限，最低限，都能使井巷中都能使井巷中风风流流流流动动呈呈现现紊流状紊流状态态。=14.4x10-6 m2/s。本讲稿第二十一页，共一百二十四页对于有瓦斯涌出的架线电对于有瓦斯涌出的架线电机车大巷，机车大巷，本条文也规定本条文也规定了最低风速为了最低风速为1.0m/s的要的要求。这主要是考虑了由于求。这主要是考虑了由于风速低在大巷的顶部容易风速低在大巷的顶部容易积聚瓦斯，积聚瓦斯，形成瓦斯层形成瓦斯层（又称瓦斯云），（又称瓦斯云），当架当架线电机车通过时常会发生线电机车通过时常会发生瓦斯燃烧与爆炸事故。瓦斯燃烧与爆炸事故。本讲稿第二十二页，共一百二十四页最高允许风速的规定最高允许风速的规定 井巷中的最高允许风速的规定，主要是从井巷中的最高允许风速的规定，主要是从人体的劳动人体的劳动安全和健康安全和健康及及作业环境作业环境的要求来考虑的。的要求来考虑的。大巷中风速超过一定的数值，行走不便，大巷中风速超过一定的数值，行走不便，听觉也受一定的听觉也受一定的影响，影响，在一些机车巷道中行走安全性差。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风速为1.5-2.0m/s。本讲稿第二十三页，共一百二十四页综合机械化采煤工作面综合机械化采煤工作面，由于产量高、瓦斯，由于产量高、瓦斯涌出量大所以要求增大工作面的供风量，涌出量大所以要求增大工作面的供风量，提提出了提高综采工作面的风速要求。规定在采出了提高综采工作面的风速要求。规定在采取取煤层注水湿润煤体煤层注水湿润煤体和和采煤机喷雾降尘采煤机喷雾降尘措施措施后，后，可以适当加大风速，可以适当加大风速，但是不得超过但是不得超过5.0m/s。一般综采工作面的供风量可达到。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（工作面平均断面按6.0-8.0m2计算）。计算）。本讲稿第二十四页，共一百二十四页 矿井需要的风量矿井需要的风量 第第103103条条 矿井需要的风量应按下列要求分别计算，并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：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（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量不得少于4m3。（二）按采煤、掘进、硐室及其他地点（二）按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量实际需要风量的总的总和进行计算。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中的瓦斯瓦斯、二氧化碳二氧化碳、氢气氢气和和其他有害气体其他有害气体的浓度，的浓度，风风速以及温度速以及温度，每人供风量每人供风量符合本规程的有关规定。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。煤按实际需要计算风量时，应避免备用风量过大或过小。煤矿矿企业应根据具体条件制定企业应根据具体条件制定风量计算方法，至少每风量计算方法，至少每5年年修订修订1次。次。本讲稿第二十五页，共一百二十四页？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，采掘工作面强度大的工人，每人的耗氧量可按每人的耗氧量可按3L/min计算，吸入新鲜空气的氧气浓度为计算，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，假设吸入的氧气全部变成二氧化碳（呼吸系数数=1），则维持呼吸需要空气），则维持呼吸需要空气 本讲稿第二十六页，共一百二十四页如果要如果要保持工作地点的氧气浓度保持工作地点的氧气浓度为为20%，当废气量为当废气量为14.35L/min时，时，对该地区对该地区每人每分钟所需供给的风量为：每人每分钟所需供给的风量为：20.9%20.0%3L/人人本讲稿第二十七页，共一百二十四页因为人的呼吸只占该地区全部物质的总耗氧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，量的一小部分，设设人耗氧量占该地区全部人耗氧量占该地区全部物质的总耗氧量的物质的总耗氧量的8.3%，则为了满足该地则为了满足该地区全部物质耗氧量的要求，区全部物质耗氧量的要求，还必须计算满足还必须计算满足此要求的以人数为计算单位的风量此要求的以人数为计算单位的风量D（即为（即为需要供给的每人风量）需要供给的每人风量）本讲稿第二十八页，共一百二十四页以上近似计算表明：以人数为计算单位以上近似计算表明：以人数为计算单位的风量，的风量，是和人耗氧量占该地区全部物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。质的总耗氧量的百分数有关。但不是所但不是所有工作地点都是有工作地点都是8.3%。机械化程度高，。机械化程度高，产量越大，产量越大，人越少，人越少，这个百分数就越少，这个百分数就越少，D值就越大，值就越大，反之，反之，D值就越小。值就越小。本讲稿第二十九页，共一百二十四页30确定各个用风地点的风量原则 1.满足每人每分钟满足每人每分钟4m3的要求的要求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.按炸药量计算按炸药量计算 5.按局部通风机吸风量计算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风地点所需要的风量 本讲稿第三十页，共一百二十四页按使用炸药量计算按使用炸药量计算25每使用1kg炸药的供风量，m3/min；工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg本讲稿第三十一页，共一百二十四页工作面气温与风速的关系计算工作面气温与风速的关系计算工作面进风流气温 工作面风速 m/s1515181820202323260.30.50.50.80.81.01.01.51.51.8本讲稿第三十二页，共一百二十四页煤矿安全规程中关于通风的其他规定第105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106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。本讲稿第三十三页，共一百二十四页 第110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。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。本讲稿第三十四页，共一百二十四页第111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。第114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。本讲稿第三十五页，共一百二十四页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。本讲稿第三十六页，共一百二十四页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。本讲稿第三十七页，共一百二十四页第第116条条 采掘工作面的采掘工作面的进风和回风不得经过采进风和回风不得经过采空区或冒顶区。空区或冒顶区。无煤柱开采沿空送巷和沿空留巷时，应采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取防止从巷道的两帮和顶部向采空区漏风的措施。施。水采工作面由采空区回风时，工作面必须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一百三十九百三十六条、第一百三十八条和第一百三十九条的规定。条的规定。本讲稿第三十八页，共一百二十四页第第131条条 井下充电室必须有独立的通风系统，井下充电室必须有独立的通风系统，回风风流应引入回风巷。回风风流应引入回风巷。井下充电室，在同一时间内，井下充电室，在同一时间内，5t及其以下及其以下的电机车充电电池的数量不超过的电机车充电电池的数量不超过3组、组、5t以上以上的电机车充电电池的数量不超过的电机车充电电池的数量不超过1组时，可不组时，可不采用独立的风流通风，但必须在新鲜风流中。采用独立的风流通风，但必须在新鲜风流中。井下充电室风流中以及局部积聚处的氢井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度，不得超过气浓度，不得超过0.5%。本讲稿第三十九页，共一百二十四页403 矿井通风阻力和通风动力矿井通风阻力和通风动力矿井通风阻力矿井通风阻力 风流流动时，风流流动时，必须具有一定的必须具有一定的能量（通风压力），能量（通风压力），用以克服用以克服井巷及空气分子间的摩擦对风井巷及空气分子间的摩擦对风流所产生的阻力和风流本身剧流所产生的阻力和风流本身剧烈的冲击产生的能量损失。一烈的冲击产生的能量损失。一般通风阻力分为般通风阻力分为摩擦阻力摩擦阻力和和局局部阻力部阻力两类。两类。通风阻力通风阻力 h=摩擦阻力摩擦阻力 hf +局部阻力局部阻力 hL本讲稿第四十页，共一百二十四页摩擦阻力摩擦阻力 摩擦阻力是井巷周壁与风流互相摩擦以及空摩擦阻力是井巷周壁与风流互相摩擦以及空气分子间的扰动和摩擦产生的阻力，由此阻气分子间的扰动和摩擦产生的阻力，由此阻力引起的风压损失既称为摩擦阻力损失。通力引起的风压损失既称为摩擦阻力损失。通常摩擦阻力要占总阻力的常摩擦阻力要占总阻力的80-90%，它是矿，它是矿井通风设计，井通风设计，选择通风机主要参数，也是生选择通风机主要参数，也是生产中分析和改善通风系统工作的主要对象。产中分析和改善通风系统工作的主要对象。本讲稿第四十一页，共一百二十四页摩擦阻力的计算式中式中 -井巷的摩擦阻力系数，与巷道形状、支护形井巷的摩擦阻力系数，与巷道形状、支护形式等因素有关；式等因素有关；L巷道长度；巷道长度；U巷道断面的周长；巷道断面的周长；Q通过该段巷道的风量；通过该段巷道的风量；Rf摩擦风阻。摩擦风阻。本讲稿第四十二页，共一百二十四页井巷通风阻力是引起风压损失的主要根源。降低井巷通风阻力，特别是降低摩擦阻力，就能用较少的风压消耗而通过较多的风量。往往原来是阻力大、通风困难的矿井降低阻力后即变为阻力小、通风容易的矿井。所以降低井巷通风阻力对改善矿井的通风状况，进行安全生产，节约通风动力费用有着重要的意义。本讲稿第四十三页，共一百二十四页降低摩擦阻力的方法 从上述关系可以看出，降低摩擦阻力的方法就是降低摩擦风阻Rf。降低摩擦风阻的主要措施有：降低摩擦阻力系数降低摩擦阻力系数 扩大巷道断面积扩大巷道断面积S 减少周界长度减少周界长度U 减少巷道长度减少巷道长度L本讲稿第四十四页，共一百二十四页局部阻力局部阻力 风流流经井巷的某些局部地点风流流经井巷的某些局部地点-突然扩大突然扩大或缩小、转弯、交叉以及堆积物或矿车等，或缩小、转弯、交叉以及堆积物或矿车等，由于速度或方向发生突然的变化，由于速度或方向发生突然的变化，导致导致风风流本身流本身产生产生剧烈的冲击剧烈的冲击，形成极为形成极为紊乱的紊乱的涡流涡流，从而从而损失能量损失能量。造成这种冲击与造成这种冲击与涡流的阻力称为局部阻力，涡流的阻力称为局部阻力，由此产生的由此产生的风压损失就叫做局部阻力损失。风压损失就叫做局部阻力损失。本讲稿第四十五页，共一百二十四页式中 RL局部风阻 本讲稿第四十六页，共一百二十四页降低局部通风阻力的措施降低局部通风阻力的措施可以通过可以通过降低局部风阻降低局部风阻来降低局部通风阻力。来降低局部通风阻力。在容易发生局部阻力的地点，把连接的边缘作成在容易发生局部阻力的地点，把连接的边缘作成斜线斜线形或圆弧形形或圆弧形，在巷道转弯的内侧或内外两侧成斜线形或，在巷道转弯的内侧或内外两侧成斜线形或圆弧形，将位于风流正面的某些必要构件或设备作成圆弧形，将位于风流正面的某些必要构件或设备作成流线流线形形等。等。尽量避免在主要巷道内任意停放矿车、堆积木材、器材尽量避免在主要巷道内任意停放矿车、堆积木材、器材等。等。由于局部阻力和通过该处风量的平方成正比，所以应努由于局部阻力和通过该处风量的平方成正比，所以应努力作到降低力作到降低高风量处高风量处的局部阻力。特别注意降低的局部阻力。特别注意降低总回风总回风道和风峒道和风峒的局部阻力。为此要及时清扫风峒内的堆积物，的局部阻力。为此要及时清扫风峒内的堆积物，把井下风流进入风峒的转弯处作成圆滑的壁面，设置导风板把井下风流进入风峒的转弯处作成圆滑的壁面，设置导风板等。等。本讲稿第四十七页，共一百二十四页总阻力总阻力通风阻力通风阻力 h=摩擦阻力摩擦阻力 hf +局部阻力局部阻力 hL对于特定井巷，当空气密度和摩擦阻力系对于特定井巷，当空气密度和摩擦阻力系数不变时，其风阻数不变时，其风阻R为定值。为定值。本讲稿第四十八页，共一百二十四页矿井等积孔矿井等积孔用矿井总风阻来表示矿井通用矿井总风阻来表示矿井通风难易程度，不够形象，且单位风难易程度，不够形象，且单位又复杂。因此，常用矿井等积孔又复杂。因此，常用矿井等积孔作为衡量矿井通风难易程度的指作为衡量矿井通风难易程度的指标。标。假定在无限空间有一薄壁，假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为在薄壁上开一面积为A的孔口，的孔口，如图所示。当孔口通过的风量如图所示。当孔口通过的风量等于矿井风量，而且孔口两侧等于矿井风量，而且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积则孔口面积A称为该矿井的等积称为该矿井的等积孔。孔。本讲稿第四十九页，共一百二十四页 等积孔可以表示矿井通风的难易程度，且单位简单，等积孔可以表示矿井通风的难易程度，且单位简单，又比较形象。同理，矿井中任一段井巷的风阻也可换又比较形象。同理，矿井中任一段井巷的风阻也可换算为等积孔，但实际意义不大。根据矿井总风阻或等算为等积孔，但实际意义不大。根据矿井总风阻或等积孔，通常把矿井按通风难易程度分为三级。积孔，通常把矿井按通风难易程度分为三级。矿井通风难易程度矿井通风难易程度本讲稿第五十页，共一百二十四页井巷阻力特性井巷阻力特性 用纵坐标表示通风阻力用纵坐标表示通风阻力(或压力或压力)，横坐标表示通过风量，当风阻为，横坐标表示通过风量，当风阻为及时，则每一风量及时，则每一风量Q值，便有一阻力值，便有一阻力h，值与之对应，根据坐标点，值与之对应，根据坐标点(Q，h)即可画出一条抛物线，如图所示。这条曲线就叫该井巷的即可画出一条抛物线，如图所示。这条曲线就叫该井巷的阻力特性曲线。风阻阻力特性曲线。风阻R越大，曲线越陡。越大，曲线越陡。Q h1 h200052.551010201522.5452040802562.51253090180R1=0.1NS3/m8,R2=0.2NS3/m8 Q(m3/s)h(pa)本讲稿第五十一页，共一百二十四页矿井通风动力矿井通风动力 为了为了克服克服矿井风流在井巷中流动过程中产生矿井风流在井巷中流动过程中产生的通风的通风阻力阻力，就必须给矿井风流就必须给矿井风流提供能量提供能量，所提供的能量叫做矿井通风动力。这种能量所提供的能量叫做矿井通风动力。这种能量的产生如果是由通风机造成的，则称为的产生如果是由通风机造成的，则称为机械机械风压风压；若是矿井自然条件产生的，；若是矿井自然条件产生的，则称为则称为自然风压自然风压。机械风压和自然风压均是矿井。机械风压和自然风压均是矿井通风动力，通风动力，用以克服矿井的通风阻力，用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动。促使空气流动。本讲稿第五十二页，共一百二十四页自然通风自然通风 定义：定义：利用自然因素产生的通风动力，致使空利用自然因素产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风 产生：产生：自然风压是由于矿井通风系统闭合回路自然风压是由于矿井通风系统闭合回路中各点风流的密度存在差异而形成的。中各点风流的密度存在差异而形成的。大小：大小：矿井的自然风压矿井的自然风压hn一般都比较小，一一般都比较小，一般不大于般不大于 200-300pa，是矿井通风的次要动，是矿井通风的次要动力力 本讲稿第五十三页，共一百二十四页本讲稿第五十四页，共一百二十四页影响：影响：对通风机工作时产生的机械风压有一对通风机工作时产生的机械风压有一定的影响，有时需要了解它的数量变化。定的影响，有时需要了解它的数量变化。可根据当地四季气温的变化规律，可根据当地四季气温的变化规律，在某一在某一年每个季节内选择年每个季节内选择hn最大和最小时进行测最大和最小时进行测定，定，掌握自然风压的变化规律。掌握自然风压的变化规律。规程规定：规程规定：由于自然风压很小。且不稳定，由于自然风压很小。且不稳定，所以煤矿安全规程规定：每一矿井都所以煤矿安全规程规定：每一矿井都必须采用机械通风。必须采用机械通风。本讲稿第五十五页，共一百二十四页自然风压对主要通风机风压影响自然风压对主要通风机风压影响 炎热夏季的矿区，炎热夏季的矿区，矿井自然风压可能反对主要通风机风压，矿井自然风压可能反对主要通风机风压，使矿井风量减少，使矿井风量减少，这时要采取提高主要通风机风压的措施。这时要采取提高主要通风机风压的措施。此外自然风压可能会改变某些井巷内的风流方向，此外自然风压可能会改变某些井巷内的风流方向，要注意预要注意预防。例如某矿通风系统如图防。例如某矿通风系统如图 所示，曾经发生夏季平峒所示，曾经发生夏季平峒1-2内风内风流停止，围岩裂隙涌出瓦斯积聚，因在喂煤机附近不慎因电火花引流停止，围岩裂隙涌出瓦斯积聚，因在喂煤机附近不慎因电火花引起瓦斯爆炸。起瓦斯爆炸。本讲稿第五十六页，共一百二十四页机机 械械 通通 风风 定义定义：利用：利用通风机通风机运转产生的通风动力，致运转产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械使空气在井下巷道流动的通风方法叫做机械通风通风 机械通风与自然风压机械通风与自然风压 采用机械通风的矿井，自然风压也是始终存采用机械通风的矿井，自然风压也是始终存在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在的，并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高沼气矿井尤应注意。沼气矿井尤应注意。本讲稿第五十七页，共一百二十四页矿用通风机：按其服务范围和作用不同，矿用通风机：按其服务范围和作用不同，可分为主要通风机（简称主要通风机）、可分为主要通风机（简称主要通风机）、辅助通风机（简称辅扇）和局部通风机辅助通风机（简称辅扇）和局部通风机（简称局部通风机）。（简称局部通风机）。主要通风机好象是矿井的主要通风机好象是矿井的“肺脏肺脏”，对矿对矿井安全生产、职工的健康关系很大。矿井安全生产、职工的健康关系很大。矿井主要通风机不停的运转着，井主要通风机不停的运转着，它所消耗它所消耗的电量约占全矿井用电量的的电量约占全矿井用电量的20-30%，个，个别矿井甚至高达别矿井甚至高达50%，故合理地选择通故合理地选择通风机，风机，在经济上也有很大的意义。在经济上也有很大的意义。本讲稿第五十八页，共一百二十四页通风机个体特性曲线和通风机工况点风量 通风机风压力 矿井通风阻力10350102034840303209040280160502002506050360本讲稿第五十九页，共一百二十四页矿用通风机分类：（按其构造分）轴流式通风机：当矿井总风阻变化时，风量变化较小 适用于风阻变化大要求风量变动小的矿井 离心式通风机：当矿井总风阻变化时，风量变化较大 风量调节比较方便 本讲稿第六十页，共一百二十四页通风机个体特性曲线和工况点 通风机个体特性曲线：对通风机个体特性曲线：对于任何一台通风机，于任何一台通风机，其风其风压压Hf、功率、功率Nf、效率与通、效率与通风机风量风机风量Qf之间存在有一之间存在有一定的关系，反映该通风机定的关系，反映该通风机风压、功率、效率和通风风压、功率、效率和通风机风量之间关系的一组曲机风量之间关系的一组曲线叫做该通风机的个体特线叫做该通风机的个体特性曲线。性曲线。通风机的个体特性曲线与矿井风阻特性曲线在同一坐通风机的个体特性曲线与矿井风阻特性曲线在同一坐标图上的交点叫做标图上的交点叫做通风机的工况点通风机的工况点或工作点。或工作点。本讲稿第六十一页，共一百二十四页对主要通风机的要求对主要通风机的要求第第121121条条 矿井必须采用机械通风。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：主要通风机的安装和使用应符合下列要求：主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必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须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过过5%，有提升设备时不得超过，有提升设备时不得超过15%。必须保证主要通风机必须保证主要通风机连续运转连续运转。必须安装必须安装2套同等能力的主要通风机装置套同等能力的主要通风机装置，其中，其中1套作备用，备用通风机必须能在套作备用，备用通风机必须能在10min内开动。在内开动。在建井期间建井期间可安装可安装1套通风机和套通风机和1部备用电动机。部备用电动机。生产生产矿井现有的矿井现有的2套不同能力套不同能力的主要通风机，在满足的主要通风机，在满足生产要求时，可继续使用。生产要求时，可继续使用。本讲稿第六十二页，共一百二十四页对主要通风机的要求对主要通风机的要求装有主要通风机的出风井装有主要通风机的出风井口应安装口应安装防爆门防爆门，防爆门，防爆门每每6个月检查维修个月检查维修1次。次。本讲稿第六十三页，共一百二十四页防爆门防爆门 防爆门是指装有通风机的井筒为防止瓦斯爆炸防爆门是指装有通风机的井筒为防止瓦斯爆炸时毁坏风饥的安全设施。其作用有二：一是当井时毁坏风饥的安全设施。其作用有二：一是当井下发生瓦斯爆炸时，防爆门能被气浪冲开，爆炸下发生瓦斯爆炸时，防爆门能被气浪冲开，爆炸波直接冲入大气，从而起到保护通风机的作用。波直接冲入大气，从而起到保护通风机的作用。二是当通风机停止运转时，打开防爆门，可使矿二是当通风机停止运转时，打开防爆门，可使矿井保持自然通风。三是可以起防止风流短路的作井保持自然通风。三是可以起防止风流短路的作用用本讲稿第六十四页，共一百二十四页对主要通风机的要求对主要通风机的要求严禁采用严禁采用局部通风机或风机群局部通风机或风机群作为主要通作为主要通风机使用。风机使用。至少每月至少每月检查检查1次主要通风机。改变通风机次主要通风机。改变通风机转数或转数或叶片角度叶片角度时，必须经矿技术负责人时，必须经矿技术负责人批准。批准。新安装的主要通风机投入使用前，必须进新安装的主要通风机投入使用前，必须进行行1次次通风机性能测定通风机性能测定和试运转工作，以后和试运转工作，以后每每5年至少进行年至少进行1次性能测定。次性能测定。本讲稿第六十五页，共一百二十四页矿井通风动力和矿井通风阻力的关系矿井通风动力给矿井风流提供能量，用这部分的能量来克服矿井通风阻力。在任何一个闭合回路中，矿井通风动力等于矿井通风阻力。Hf+HN=H Hf 闭合回路中通风机的风压；闭合回路中通风机的风压；HN 闭合回路中的自然风压；闭合回路中的自然风压；H 闭合回路中各巷道通风阻力之和闭合回路中各巷道通风阻力之和 本讲稿第六十六页，共一百二十四页二号风机二号风机回路回路1-2-3-4-6-7-1，该回路的自然风压为，该回路的自然风压为Hn2：Hf2+Hn2=h12+h23+h34+h46+h67回路回路1-2-3-5-6-7-1，该回路的自然风压为，该回路的自然风压为Hn3：Hf2+Hn3=h12+h23+h35+h56+h67一号风机一号风机 回路回路1-2-8-9-1，该回路的，该回路的自然风压为自然风压为Hn1，则：，则：Hf1+Hn1=h12+h28+h89本讲稿第六十七页，共一百二十四页上述方程式可以看出：当某一台通风机的工况点发生改变时，会引起矿井总风量的变化，从而导致另外一台通风机工况点的变化。第第119119条条 新井投产前必新井投产前必须进行须进行1次次矿井通风阻矿井通风阻力测定力测定，以后每，以后每3年至年至少进行少进行1次。矿井转入次。矿井转入新水平生产或改变一新水平生产或改变一翼通风系统后，必须翼通风系统后，必须重新进行矿井通风阻重新进行矿井通风阻力测定。力测定。本讲稿第六十八页，共一百二十四页4.矿井通风系统矿井通风系统矿井通风系统内容矿井通风系统内容通风方式通风方式：进风井和出风井的布置方式，可：进风井和出风井的布置方式，可 分分为中央式、对角式和混合式三类。为中央式、对角式和混合式三类。通风方法通风方法：矿井主要通风机的工作方法，：矿井主要通风机的工作方法，可分可分为抽出式、压入式和压抽混合式等三种。为抽出式、压入式和压抽混合式等三种。通风网路通风网路：采区或矿井通风系统中风路的连接采区或矿井通风系统中风路的连接形式。通常用不按比例的单线条示意图来表示，形式。通常用不按比例的单线条示意图来表示，叫做通风网路图。它是分析、研究采区或矿井叫做通风网路图。它是分析、研究采区或矿井通风系统合理性、解算网路、改善通风管理等通风系统合理性、解算网路、改善通风管理等的基础资料。的基础资料。本讲稿第六十九页，共一百二十四页中中央央式式通通风风系系统统mn中央并列式通风系统中央并列式通风系统中央分列式通风系统中央分列式通风系统本讲稿第七十页，共一百二十四页对对角角通通风风式式系系统统本讲稿第七十一页，共一百二十四页矿井主要通风机的工作方矿井主要通风机的工作方法法本讲稿第七十二页，共一百二十四页对矿井（采区）通风系统的要求在确定采区通风系统时，必须遵守安全、经济、技术合理等原则，故应满足下列基本要求：采掘工作面、峒室应采用分区通风，要按照瓦斯、气候条件等的实际需要配风，并符合卫生要求。（第1