煤矿通风技术及瓦斯防治wrod.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流煤矿通风技术及瓦斯防治wrod.精品文档.煤矿通风技术及瓦斯防治主讲:刘国泉内 容 提 纲l 一、煤矿通风的重要性及其主要任务l (一)、煤矿通风的重要性l (二)、煤矿通风的基本任务l 二、煤矿通风技术 l (一)、矿井通风压力与阻力l (二)、矿井通风系统l (三)、矿井风量计算l (四)、局部通风管理l (五)、矿井通风能力核定方法l (六)、矿井通风系统及局扇通风监察工作的要点l 三、煤矿瓦斯防治l (一)、矿井瓦斯等级及其划分标准l (二)、关于采掘面、爆破地点和电动机及其开关地点附近瓦斯浓度的规定l (三)、局部瓦斯积聚及其处理的
2、规定l (四)、排放瓦斯及分级管理的有关规定l (五)、关于矿井瓦斯检查制度的有关规定l (六)、矿井瓦斯管理工作监察工作的要点一、煤矿通风的重要性及其主要任务l (一)、煤矿通风的重要性l (二)、煤矿通风的基本任务(一)、煤矿通风的重要性l 我们常常强调,煤矿一通三防工作是安全工作重中之重的工作, 这是很有道理的。矿井通风与防治瓦斯、防治煤尘、防灭火工作相互关联,紧密联系在一起。大多数重大和特大瓦斯事故,煤尘爆炸事故及火灾事故的发生,与矿井通风系统及其管理工作有着密切联系,是这类事故的发生和扩大的主要原因之一。在大多数的情况下,矿井通风状况的好坏,决定着矿井的总体安全面貌。矿井通风管理工作
3、在一通三防工作体系中,是处于核心地位的。矿井一通三防工作,是矿井安全生产管理中最为重要的基础;是杜绝矿井重、特大事故的基本保证。(一)、煤矿通风的重要性l 煤矿通风的重要性,主要体现在以下几个方面:l 1、在煤矿生产过程中发生的瓦斯、火灾、矿尘、水害、顶板等五大自然灾害事故,几乎均与煤矿通风有着直接或间接的关系,其中瓦斯、火灾、矿尘灾害事故的发生,与矿井通风的关系更为密切。在这些事故中,有些事故,实质上就是由于矿井通风工作存在的问题而直接引起事故的发生及事故的扩大。l 2、煤炭作为我国能源和生产资料的主体地位是长期的。目前,在我国一次能源消费中,煤炭所占比例为67%;据专家预测,到2050年,
4、煤炭所占比例仍将达50%以上。近年来,煤矿企业安全生产形势严峻,瓦斯、煤尘等重特大事故多发,煤炭工业百万吨死亡率,与发达国家相比,差距很大。(一)、煤矿通风的重要性l 要实现煤矿企业安全形势的根本好转, 切实搞好矿井通风工作,加强矿井通风监管监察,是煤矿安全工作的一项十分重要的工作,也是一项长期性工作。l 以下几个方面的统计数据,更能说明上述问题:l 、 瓦斯事故死亡人数在煤矿所有事故中,排名第一。“十五”期间,全国煤矿共发生死亡10人以上特大事故256起,死亡5990人,其中瓦斯事故183起,死亡4588人,事故起数和死亡人数分别占71.5%和76.6%。l 、1950年2006年全国煤矿共
5、发生100人以上事故22起,死亡3569人。其中有20起为瓦斯或瓦斯煤尘爆炸事故,死亡3213人,事故起数和死亡人数分别占91%、90%。(一)、煤矿通风的重要性l 、从矿井数量上分析,全国高瓦斯矿井4462个,突出矿井991个。国有重点矿井中,高瓦斯和突出矿井所占的比例分别达21%和21.3%,合计为42.3%。其中45户安全重点监控企业中,有高瓦斯、突出矿井250个,所占比例达60%。湖南省的4个重点国有煤矿矿区(涟邵、资兴、白沙、湘能)共有煤矿42个,其中突出井21对,高瓦斯5对。突出井占50%,高瓦斯矿井占11.9%,高、突矿井数占61.9%。(一)、煤矿通风的重要性l 、我国近年来煤
6、矿特别重大事故仍然时有发生。1950年1999年,50年期间共发生百人以上死亡事故14起,2000年2005年,6年期间共发生百人以上事故8起。2004年2005年,2年期间,河南、陕西、辽宁、黑龙江、河北5省发生了5起100人以上的瓦斯煤尘爆炸事故。2006年发生的一次死亡10人以上特大瓦斯事故的起数和死亡人数在同类事故中所占的比重仍为66.7%和65.9%,与“十五”期间的统计数据,仍无根本变化。(一)、煤矿通风的重要性l (5)、自1974年至2003年28年间,白沙矿区共发生一次死亡3人以上重大事故35起,死亡206人,其中重大瓦斯事故17起,死亡人数142人。瓦斯事故起数和死亡人数,
7、占同期重大事故起数和死亡人数分别为48.57%和68.93%。在17起重大以上瓦斯事故中,有特大事故 6 起。具体情况如下:(一)、煤矿通风的重要性l 1973年7月9日,坦家冲煤矿1664-1采面突出事故,死亡16人;l 1974年8月25日,高仓矿井瓦斯爆炸事故,死亡29人;l 1977年5月24日,儒林煤矿+20m煤上山瓦斯爆炸事故,死亡14人;l 1979年1月18日,富台下煤矿-200m车场误穿煤层突出事故,死亡12人;l 1981年11月17日,爱和山煤矿石门揭煤突出后引起瓦斯爆炸事故,死亡14人;l 1991年3月24日,坦家冲煤矿136-50石门误穿煤层突出事故,死亡30人。l
8、 上述起特大事故,均与矿井通风系统不合理、不可靠、不稳定和管理不善有着密切的关系。(一)、煤矿通风的重要性l (6)、低瓦斯矿井的通风管理工作也是十分重要的。历年来,国内部分低瓦斯矿井中,也发生了多起重、特大瓦斯事故。白沙局所属的坡塘矿、白鸡洞两矿井,分别于1960年和1963年,发生过两起重大瓦斯爆炸事故,分别死亡8人和6人;原资兴局宇字煤矿2003年发生过一起特大瓦斯爆炸事故,死亡10人,2004年又发生了一起瓦斯爆炸事故,死亡5人。2006年8月,祁东县原七一煤矿,发生瓦斯爆炸,造成8人重伤。事故后本人参加了该起事故的技术鉴定工作,该矿井总风巷的瓦斯浓度不到0.1%(风量200m3/mi
9、n左右)。(一)、煤矿通风的重要性l 综上所述,矿井通风工作技术管理扎实、现场管理工作到位,矿井通风系统合理、可靠、稳定,通风系统完整独立,是矿井实现安全生产的基本保证。丧失了这个基本保证,煤矿的安全生产就无从谈起。高瓦斯矿井、突出矿井如此,对于低瓦斯矿井说来,也概莫例外。 (二)、煤矿通风的基本任务l 传统的观点认为,煤矿通风的基本任务有3个:l 1、为井下工作人员提供足够的新鲜空气;l 2、冲淡、稀释井下有毒有害物质,如CH4、CO2、矿尘等;l 3、为井下所有作业地点创造良好气候环境。l 从确保煤矿实现安全生产的角度出发,本人认为,煤矿通风的基本任务中,还应该包括:在矿井一旦发生灾变的情
10、况下,能够迅速调整通风系统,控制灾变影响范围,并为现场作业的受灾变威胁人员提供尽可能多的逃生通道。二、煤矿通风技术l 煤矿通风技术所包含的内容十分广泛,有些理论问题还十分复杂。这里主要介绍以下几个方面的内容:l (一)、矿井通风压力与阻力l (二)、矿井通风系统l (三)、矿井风量计算l (四)、局部通风管理l (五)、矿井通风能力核定方法l (六)、矿井通风及局扇通风监察工作的要点(一)、矿井通风压力与阻力l 1、通风压力与压差l 井巷风流中两断面的总压差是造成空气流动的根本原因,空气流动的方向总是从总压力较大的地方流向总压力较小的地方。l 、总压力:就是静压、动压(速压)、位压(势压)之和
11、。l 、通风压力:井巷内空气借以流动的压力,称为通风压力。(一)、矿井通风压力与阻力l 、矿井通风压力:进风井口断面与出风井口断面的总压力之差,就是矿井通风压力。它是由主扇或自然风压造成的。l 、压差:风流在流动过程中因阻力作用而引起通风压力的降低(减少),称为压差(压降)或压力损失。l 压差可表现为总压差、静压差、动压差和位压差。(一)、矿井通风压力与阻力l 2、通风阻力l 、无压缩性实际流体的伯努利方程式为:l (P1+r1V12/2g+Z1r1)=(P2+ l r2V22/2g+Z2r2)+ h阻1-2(一)、矿井通风压力与阻力l 单位体积的空气在井巷1、2两断面上的能量损失(压差)可表
12、示为:l h阻1-2=(P1+r1V12/2g+Z1r1)-l (P2+r2V22/2g+Z2r2)(一)、矿井通风压力与阻力l 式中: P1、P2-单位体积的空气在井巷1、2断面处的静 压;l r1V12/2g 、r2V22/2g -单位体积的空气在井巷1、2断面处的速压;l Z1r1、Z2r2-单位体积的空气在井巷1、2断面处的位压。l 矿井通风阻力测定时,就是分别实测出各个井巷处的静压、风速、空气重率、高程,再应用上述阻力计算公式,计算出各段巷道的阻力。(一)、矿井通风压力与阻力l 、 通风阻力l 无压缩性实际流体的伯努利方程式中的“h阻1-2”,应用于空气在井巷中的流动状态,就是表示井
13、巷1、2断面间的通风阻力。空气在井巷中流动时,沿途要遇到各种阻力,空气若要流动,必须以通风压力来克服通风阻力。l 通风压力和通风阻力是作用力和反作用力的关系,其方向相反,数值相等。只要计算出通风阻力值,就知道了矿井通风所需要的通风压力值。l 矿井通风阻力包括摩擦阻力和局部阻力两大类。其中以摩擦阻力为主要部分。(一)、矿井通风压力与阻力l (3)、摩擦阻力及其计算公式l 摩擦阻力表示单位空气在井巷中流动时,由于空气与巷壁之间以及空气分子之间发生摩擦而造成的能量损失。l 摩擦阻力的计算公式如下:l h摩=LUQ2/S3l 式中:l h摩-井巷长度为L的摩擦阻力,mmH2Ol -井巷的摩擦阻力系数,
14、kgs2/m4;l L-井巷的长度,m; l U-井巷截面周长,m;l S-井巷的净断面积,m2;l Q-井巷中流过的风量,m3/s。(一)、矿井通风压力与阻力l 在矿井中,当各条巷道开凿成后,其、L、U、S等项数值都是不变的常数,故可令:l R摩=LU/S3l 式中:R摩-摩擦风阻,kgS2/m8(千缪)l 摩擦阻力计算公式可以表示为: l h摩=R摩Q2(一)、矿井通风压力与阻力l (4)、风阻与阻力的区别l 在实际工作中,有人常常将“阻力”与“风阻”的概念混为一谈。要特别引起注意,“阻力”与“风阻”是两个根本不同的概念。l “风阻”仅决定于巷道的尺寸、支护状况等,仅与巷道的特征有关,它是
15、反映巷道特征的一个重要参数,它与井巷通过的风量无关,对于某一具体的井巷或矿井说来,它一般是一个定值;而“阻力”表现的是风流通过井巷的能量损失,是一种力或能量,在数值上与通风压力相等。在风阻一定的情况下,阻力与井巷通过的风量平方成正比。l 由h摩=R摩Q2可知,当风量Q不变时,h摩与R摩成正比。故R摩也是反映井巷通风难易程度的一个重要指标。(一)、矿井通风压力与阻力l (5)、 局部阻力的计算l 局部阻力是表示单位体积的空气流经巷道的某些局部地点,因涡流与冲击等原因所造成的能量损失。一般只针对各种通风巷道的断面突然扩大或缩小的地点而言。(一)、矿井通风压力与阻力l 局部阻力的计算公式为:l h局
16、=r Q2/2g S12l 式中:h局-局部阻力,mmH2Ol -局部阻力系数,无因次l V1-产生局部阻力地点沿较小断面的平均风速 ,m/s; l g-重力加速度,取g=9.81m/s2;l r-产生局部阻力地点空气的重率,kg/m3;l S1-产生局部阻力地点较小断面的面积,m2;(一)、矿井通风压力与阻力l 在上式中,令:l R局=r /2g S12l R局-局部风阻,kgS2/m8(千缪)l 则有:l h局=R局Q2(一)、矿井通风压力与阻力l 经实际计算证明,矿井的局部阻力一般为摩擦阻力的15%25%。井下井巷断面变化及转弯现象太多,计算工作量很大。故在通风设计中,一般只对摩擦阻力进
17、行计算,对于局部阻力,只按经验取矿井摩擦阻力的15%25%。即矿井通风阻力:l h矿=h摩+ h局= h摩+(0.150.25)h摩l 当然,这并不是说,矿井的局部通风阻力不重要,可以忽略。在矿井通风管理中,任何阻力都是不可忽略的。(一)、矿井通风压力与阻力l (6)、 通风阻力定律:h=RQ2l 通风阻力定律说明了风压与风阻、风量之间的数量关系。l 我们要明确,对于某一个具体矿井,风阻一般是一定的(在特殊情况下可进行人为调整),矿井的通风压力(通风阻力)一般是变化的,在风阻一定时,矿井的通风阻力与风量的平方成正比。(一)、矿井通风压力与阻力l 3、等积孔l 、等积孔的概念l 等积孔是设想在一
18、个薄板上有一个面积为A平方米的孔,当该孔两侧的静压差等于井巷的风压降(压差、阻力损失),通过该孔的风量等于井巷通过的风量时,称该孔的面积A就是该井巷的等积孔。(一)、矿井通风压力与阻力l 等积孔的计算公式:l A=0.38Q/h 或 A=0.38/Rl 式中:A矿井等积孔,m2;l Q矿井风井风硐中的风量,m3/s;l h矿井通风阻力,mmH2Ol R矿井风阻,kgS2/m8。(一)、矿井通风压力与阻力l 由公式 A=0.38Q/h 可知,当压力h一定时,A值大,则流量Q也大;A值小,则流量Q也小。一定的压力对于一定的孔只能产生一定的流量。可见,可以应用孔口A面积的大小来作为衡量矿井通风难易程
19、度的一个指标。l 由公式 A=0.38/R 可知,等积孔A与风阻的R成反比,即井巷的风阻R值越大,则等积孔A值越小,通风就越困难。等积孔A和风阻R,两者在反映矿井通风难易程度上,其实质是一样的。只是用等积孔在概念上更为形象化一些。(一)、矿井通风压力与阻力l 值得注意的是,上述等积孔的两个计算公式,均只适用于矿井为一个风井通风的情况。当矿井为多风井通风时,若要用等积孔来评判矿井的通风难易程度,应以单个风井负担的通风区域的相关参数进行计算,这样计算出来的结果才具有评判的意义。l “等积孔”只是矿井通风理论上的一个特殊概念,在理解上与“通风阻力”、“风阻”这些概念还不一样, “等积孔”完全是一个抽
20、象的、想象中的概念。矿井井下并不存在什么“等积孔”。l 用风阻和等积孔判断矿井通风难易程度见下表。(一)、矿井通风压力与阻力(一)、矿井通风压力与阻力l 4、风阻特性l 矿井的风阻特性,可用风阻特性曲线或风阻特性直线来表示。这两种表示方法,实质上是一致的,都是表示通风网路的管网特性。它表征了在风阻为一定值时,风压与风量的函数关系:h=RQ2,或h=RQ。l 矿井的管网特性曲线(直线)在进行通风网路的解算中,很有应用价值,其中用管网直线更为简便一些。(一)、矿井通风压力与阻力l 5、矿井通风阻力与抽风机风硐断面相对压力之间的关系l (1)、抽出式通风矿井l h阻=h硐静 h自- h硐速l = h
21、硐全 h自l 式中: h阻-抽出式通风矿井总通风阻力;mmH2Ol h硐静-矿井抽风机风硐断面处静压(抽风机房水柱计读 数);mmH2O l h自-矿井自然风压;mmH2Ol h硐速-矿井抽风机风硐断面处速压;mmH2O h硐全-矿井抽风机风硐断面处全压;mmH2O (一)、矿井通风压力与阻力l 上式表明,抽出式通风矿井的通风总阻力等于风硐的相对静压与自然风压的代数和减去风硐的速压。或者说抽出式通风矿井的通风总阻力等于风硐的相对全压与自然风压的代数和。l (2)、压入式通风矿井l h阻=h吸硐静- h吸硐速+ h压硐静+ h压硐速 h自l = h吸硐全+ h压硐全 h自l 式中: l h阻-压
22、入式通风矿井通风总阻力;mmH2O(一)、矿井通风压力与阻力l h吸硐静-矿井主扇吸入侧风硐断面处静压(机房主扇吸入侧风硐水柱计读数);mmH2O l h吸硐速-矿井主扇吸入侧风硐断面处速压;mmH2O l h压硐静-矿井主扇压入侧风硐断面处静压(机房主扇压入侧风硐水柱计读数);mmH2O l h压硐速-矿井主扇压入侧风硐断面处速压;mmH2O l h自-矿井自然风压;mmH2Ol h吸硐全-矿井主扇吸入侧风硐断面处全压;mmH2O l h压硐全-矿井主扇压入侧风硐断面处全压;mmH2O(一)、矿井通风压力与阻力l 上式表明,压入式通风矿井的通风总阻力等于吸风侧风硐的相对静压减去速压,加上压入
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