矿井通风与瓦斯防治技术.ppt

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1、矿井通风与瓦斯防治技术矿井通风与瓦斯防治技术中国矿业大学安全工程学院中国矿业大学安全工程学院陈开岩陈开岩 教授教授联系电话：联系电话：13951355580Email:内容提要内容提要1、概述、概述2 2、矿井通风系统优化改造矿井通风系统优化改造技术技术3 3、采煤工作面通风与瓦斯防治技术采煤工作面通风与瓦斯防治技术4、掘进工作面通风与瓦斯防治技术、掘进工作面通风与瓦斯防治技术5 5、矿井通风系统可视化实时动态模拟矿井通风系统可视化实时动态模拟技术技术一、概述一、概述矿井通风矿井通风：依靠通风动力，不间断地将地面新鲜依靠通风动力，不间断地将地面新鲜空气沿矿井进风路线输送到井下各个作业地点，空气

2、沿矿井进风路线输送到井下各个作业地点，冲洗后的污浊空气沿矿井回风路线排出地面的过冲洗后的污浊空气沿矿井回风路线排出地面的过程。程。矿井通风的基本任务矿井通风的基本任务：采用安全、经济、有效的：采用安全、经济、有效的通风方法，向井下作业场所供给足够的新鲜空气，通风方法，向井下作业场所供给足够的新鲜空气，稀释和排除有毒有害气体和粉尘，改善气候条件，稀释和排除有毒有害气体和粉尘，改善气候条件，创造适宜的劳动环境，保证井下空气的质量和数创造适宜的劳动环境，保证井下空气的质量和数量符合国家安全卫生标准。以防止矿井各种灾害量符合国家安全卫生标准。以防止矿井各种灾害事故的发生和扩大，保护作业人员的安全、健康

3、，事故的发生和扩大，保护作业人员的安全、健康，提高劳动生产率。提高劳动生产率。通风方法防治各种灾害通风方法防治各种灾害矿井通风瓦斯防治自燃防治热害防治粉尘防治矿井通风系统的定义矿井通风系统的定义矿井通风系统通风井巷网络通风设施通风动力装置 矿井通风系统是向矿井各用风点供给新鲜空气，排出污浊空气的通风矿井通风系统是向矿井各用风点供给新鲜空气，排出污浊空气的通风方式（中央式，对角式，混合式），通风方法（抽出式，压入式，抽压方式（中央式，对角式，混合式），通风方法（抽出式，压入式，抽压混合式），通风网络和通风控制设施的总称。混合式），通风网络和通风控制设施的总称。矿井通风系统的意义矿井通风系统的意义

4、矿井通风系统是矿井安全生产的第一生命矿井通风系统是矿井安全生产的第一生命线线从许多重特大事故原因分析来看，事故的从许多重特大事故原因分析来看，事故的发生和发展都与通风系统有关发生和发展都与通风系统有关构建安全高效的通风系统是煤矿安全生产构建安全高效的通风系统是煤矿安全生产最重要的基础工程之一。最重要的基础工程之一。瓦斯爆炸事故区域通风系统图瓦斯爆炸事故区域通风系统图山西某高产高效集约生产矿井山西某高产高效集约生产矿井（500万万t/a），），2009年年2月月22日发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成日发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成78人死亡人死亡。局部通风机安装位置不合理。局部通风机安装位置不合理

5、。局部通风距离延长，联巷两端压差逐渐变小，导局部通风距离延长，联巷两端压差逐渐变小，导致联络巷风量减少，处于微风状态，造成瓦斯积致联络巷风量减少，处于微风状态，造成瓦斯积聚；聚；联巷没有及时调风消除隐患。联巷没有及时调风消除隐患。矿井通风方式为并列式，主、矿井通风方式为并列式，主、副斜井进风、回风斜井回风，副斜井进风、回风斜井回风，主扇型号为主扇型号为FBCDZ-8-27(2450kW)。主斜井进风量为主斜井进风量为3564m3/min，供供6个掘进工作面个掘进工作面(12回风石门、回风石门、12集中运输石门、主斜井井底集中运输石门、主斜井井底车场、井底车场联络巷、车场、井底车场联络巷、133

6、02底板瓦斯抽采巷、底板瓦斯抽采巷、13302底板瓦底板瓦斯抽采巷专用回风巷斯抽采巷专用回风巷)的用风；的用风；副斜井进风量为副斜井进风量为2880m3/min，供供4个掘进工作面（水仓通道、个掘进工作面（水仓通道、炸药库通道、炸药库通道、13301底板瓦斯巷底板瓦斯巷进风巷、进风巷、13302回风顺槽联络巷）回风顺槽联络巷）的用风。的用风。矿井总进风量为矿井总进风量为6444m3/min，矿井总回风量为矿井总回风量为6552m3/min。安设了安设了KJ90NA矿井监测系统，矿井监测系统，1台主机，设有台主机，设有6个分站，安有个分站，安有甲烷和风速传感器。甲烷和风速传感器。事故地点：事故地

7、点：13302底板瓦斯抽采巷，底板标底板瓦斯抽采巷，底板标高高+1100m，埋深，埋深673m。该巷开口于副斜井。该巷开口于副斜井井底车场距井底车场距35b煤层底板约煤层底板约27m，52.6m平平巷后起坡巷后起坡15掘进，至事故发生时该巷道共掘进，至事故发生时该巷道共掘进掘进67m。半圆拱形断面，半圆拱形断面，U型棚锚喷联合支护，宽型棚锚喷联合支护，宽4m，高，高3.5m，12.28m2。采用炮掘工艺，耙斗机装岩。采用炮掘工艺，耙斗机装岩。压入式局部通风，压入式局部通风，FBDNO7.1(245kW)，吸，吸风量为风量为439m3/min;800风筒铺设长度约风筒铺设长度约390m,出口风量

8、为出口风量为386m3/min。无压风自救系统。无压风自救系统。突出煤量突出煤量2051t，突出堆积长度，突出堆积长度188m。瓦斯涌出量。瓦斯涌出量35.2104m3事故原因事故原因：K33煤层具有煤与瓦斯突出煤层具有煤与瓦斯突出危险，事故地点附近地质构造十分复杂危险，事故地点附近地质构造十分复杂，巷道掘进过程中未进行层位探测，在，巷道掘进过程中未进行层位探测，在已揭露煤层的情况下未采取防突措施，已揭露煤层的情况下未采取防突措施，导致发生煤与瓦斯突出事故。导致发生煤与瓦斯突出事故。事故扩大原因事故扩大原因：掘进通风不独立，无专：掘进通风不独立，无专用回风，通风系统不完善。用回风，通风系统不完

9、善。矿井通风系统的特点矿井通风系统的特点动态性动态性通风网络拓扑结构随时间的变化通风网络拓扑结构随时间的变化通风巷道和通风构筑物的空气动力学性能老化通风巷道和通风构筑物的空气动力学性能老化通风机空气动力学性能老化通风机空气动力学性能老化非稳定性非稳定性通风机设备维修倒台通风机设备维修倒台井巷运输提升设备活动井巷运输提升设备活动风门的启闭风门的启闭风窗的调节风窗的调节矿井通风理论与技术研究矿井通风理论与技术研究通风模拟通风预测风量调节通风管理信息系统通风断面优化系统改造矿井需风量计算通风规划设计采掘接替规划通风系统评价通风能力核定基本应用层6个方面基本理论层6个方面可视化技术矿井通风阻力测定通风

10、机性能测定过渡层3个方面矿井通风理论的分类矿井通风理论的分类稳定通风理论非稳定通风理论矿井稳定通风理论与应用矿井稳定通风理论与应用稳定通风模拟通风网络风量优化调节通风网络稳定性与敏感性分析多风机联合运转稳定性分析通风网络瓦斯流动模拟井巷气候条件模拟井巷大气污染（粉尘）扩散模拟可靠性与有效性模拟矿井非稳定通风理论与应用矿井非稳定通风理论与应用瓦斯集聚排除过程模拟灾变时期通风模拟风机开停过程模拟矿井反风过程模拟非稳定通风模拟矿井通风系统实时监测、分析与控制矿井通风系统实时监测、分析与控制通风系统实时模拟与分析通风系统可视化通风监测数据调节系统工况消除故障系统是否存在故障二、矿井通风系统优化技术二、

11、矿井通风系统优化技术矿井通风系统矿井通风系统是由矿井通风网络、主要通风机装是由矿井通风网络、主要通风机装置和通风设施组成。矿井通风网络风流结构、主置和通风设施组成。矿井通风网络风流结构、主要通风机工作方法、通风设施布置与风流控制的要通风机工作方法、通风设施布置与风流控制的合理性对通风系统的安全可靠性和经济性具有重合理性对通风系统的安全可靠性和经济性具有重大的影响。大的影响。矿井通风网络结构矿井通风网络结构很大程度上取决于矿井开拓开很大程度上取决于矿井开拓开采巷道布置，而矿井通风能力又影响着矿井生产采巷道布置，而矿井通风能力又影响着矿井生产能力。由于矿井通风系统随矿井开采布局和开采能力。由于矿井

12、通风系统随矿井开采布局和开采条件的变化而变化，因此优化矿井通风系统不仅条件的变化而变化，因此优化矿井通风系统不仅要做到设计优化而且还要做到运行优化。要做到设计优化而且还要做到运行优化。二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术 1 1）矿井通风系统的构建原则）矿井通风系统的构建原则 矿井通风系统构建总原则是系统简单，安全可靠、技矿井通风系统构建总原则是系统简单，安全可靠、技术经济合理。具体准则：术经济合理。具体准则：（1）每个矿井必须有完整的独立通风系统。）每个矿井必须有完整的独立通风系统。（2）矿井进风井口必须布置在不受污染的地方，与污染）矿井进风井口必须布置在不受污染的地方，与污染源

13、有足够的安全距离。源有足够的安全距离。（3）进，回风井之间和主要进，回风道之间的每个联络）进，回风井之间和主要进，回风道之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性挡风墙。巷中，必须砌筑永久性挡风墙。（4）每个生产水平和每个采区都必须布置单独的回风道，）每个生产水平和每个采区都必须布置单独的回风道，实行分区通风，将其回风风流直接引入到总回风道或主要实行分区通风，将其回风风流直接引入到总回风道或主要回风道中。回风道中。（5）矿井主要通风机的工作方式一般应采用抽出式通风。）矿井主要通风机的工作方式一般应采用抽出式通风。在地面有小窑塌陷区或山区回风井分散时，可采用压入式在地面有小窑塌陷区或山区回风井分散时，可

14、采用压入式通风。通风。（6）根据矿井开拓系统选择合理的通风系统。）根据矿井开拓系统选择合理的通风系统。二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术2 2）通风系统的技术要求）通风系统的技术要求（1）通风方式合理。矿井、采区和采掘工作面的通风系统必）通风方式合理。矿井、采区和采掘工作面的通风系统必须完善，矿井通风网络结构简单，角联风路少；采用分区须完善，矿井通风网络结构简单，角联风路少；采用分区独立通风，避免串联通风，抗灾能力强。独立通风，避免串联通风，抗灾能力强。（2）通风网络风量分配与调节合理，风流稳定，无风流不稳）通风网络风量分配与调节合理，风流稳定，无风流不稳定的角联风路。定的角联风

15、路。角联QR1,Q1R2,Q2R3,Q3R4,Q4R5,Q5角联结构如何识别？判别该角联是否存在安全隐患？采取应对措施消除隐患！角联结构如何识别？判别该角联是否存在安全隐患？采取应对措施消除隐患！二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术（3）矿井有效风量率高，内部和外部漏风小。）矿井有效风量率高，内部和外部漏风小。（4）通风阻力分布合理，阻力小，满足）通风阻力分布合理，阻力小，满足煤矿井工煤矿井工开采通风技术条件开采通风技术条件AQ1028-2006行业标准，如行业标准，如表表1所示。所示。表表1 矿矿井通井通风风系系统统阻力限阻力限值值矿矿井通井通风风系系统风统风量量（m3/min）

16、系系统统的通的通风风阻力阻力（Pa）系系统统的等的等积积孔孔(m2)矿矿井通井通风风系系统风统风量量（m3/min）系系统统的通的通风风阻力阻力（Pa）系系统统的等的等积积孔孔(m2)3000300050001500200020000250029406.34二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术（5）通风设施布置合理，数量少。）通风设施布置合理，数量少。（6）矿井主要通风机运行稳定、可靠、高效经济。）矿井主要通风机运行稳定、可靠、高效经济。对于单风机通风系统，风机风压特性应与对于单风机通风系统，风机风压特性应与通风网络风阻特性相匹配，即风机的工况点处于通风网络风阻特性相匹配，即风机的

17、工况点处于高效稳定的工作区内；高效稳定的工作区内；对于多风机对角并联运转通风系统，除了对于多风机对角并联运转通风系统，除了满足单风机的要求外，还要保证公用风路风阻尽满足单风机的要求外，还要保证公用风路风阻尽量小、并且各风机风压尽可能接近，相互干扰小。量小、并且各风机风压尽可能接近，相互干扰小。干扰小公用风路专用风路干扰大角联二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术3）矿井通风系统常见的问题）矿井通风系统常见的问题 矿井从设计、建设、试生产、稳产、衰老、矿井从设计、建设、试生产、稳产、衰老、直至开采完结要经历一个漫长的演化过程。在各直至开采完结要经历一个漫长的演化过程。在各时期阶段，由于

18、受各种外因和内因的作用，矿井时期阶段，由于受各种外因和内因的作用，矿井通风系统的结构、特性与工况将发生变化。通风系统的结构、特性与工况将发生变化。有时出现矿井通风能力与生产能力不相适应，有时出现矿井通风能力与生产能力不相适应，通风可靠性与有效性降低、通风能耗增加、抗灾通风可靠性与有效性降低、通风能耗增加、抗灾能力减弱等情况。能力减弱等情况。矿井通风系统常见问题矿井通风系统常见问题（1）矿井瓦斯、地温、自然发火等开采技术条件资料掌握不）矿井瓦斯、地温、自然发火等开采技术条件资料掌握不准确，造成矿井通风系统设计不合理。主要表现为矿井瓦准确，造成矿井通风系统设计不合理。主要表现为矿井瓦斯涌出、气温升

19、高、自然发火严重，通风能力与生产能力斯涌出、气温升高、自然发火严重，通风能力与生产能力严重失配。严重失配。（2）矿井生产能力盲目扩大，生产布局不合理，同时生产的）矿井生产能力盲目扩大，生产布局不合理，同时生产的采区和工作面数量增加，造成通风巷道增多、通风网络复采区和工作面数量增加，造成通风巷道增多、通风网络复杂，角联风路和通风设施增多，风量调节复杂，风流稳定杂，角联风路和通风设施增多，风量调节复杂，风流稳定性变差，矿井抗灾能力降低。性变差，矿井抗灾能力降低。（3）矿井开采强度的加大，瓦斯涌出量增大，需风量提高，）矿井开采强度的加大，瓦斯涌出量增大，需风量提高，矿井通风断面相对偏小，通风阻力快速

20、升高，主要通风机矿井通风断面相对偏小，通风阻力快速升高，主要通风机很快达到满负荷运转，造成通风机服务年限缩短，通风能很快达到满负荷运转，造成通风机服务年限缩短，通风能耗增加，供风量紧张，通风可靠性降低。耗增加，供风量紧张，通风可靠性降低。二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术（4）矿井通风阻力分布不合理。矿井回风巷道断面偏小，矿井通风阻力分布不合理。矿井回风巷道断面偏小，回风区阻力偏高，约占总阻力的回风区阻力偏高，约占总阻力的50%以上，尤其是利用老以上，尤其是利用老巷道的改扩建生产矿井甚至达到巷道的改扩建生产矿井甚至达到70%以上。以上。（5）多风井复杂通风系统中各风井系统的通风压

21、力和风量多风井复杂通风系统中各风井系统的通风压力和风量不均衡，公用段通风断面不足、风速大、阻力偏高，超过不均衡，公用段通风断面不足、风速大、阻力偏高，超过了其中最小风井系统阻力的了其中最小风井系统阻力的30%，造成多风机并联运转相，造成多风机并联运转相互影响加剧，通风系统的稳定性和可靠性降低。互影响加剧，通风系统的稳定性和可靠性降低。（6）通风设施布置不合理，质量差。使得矿井内部漏风增）通风设施布置不合理，质量差。使得矿井内部漏风增加，进入用风地点的有效风量减少。由于漏风通道往往途加，进入用风地点的有效风量减少。由于漏风通道往往途径采空区，故从中携带出的有毒有害气体增大，向采空区径采空区，故从

22、中携带出的有毒有害气体增大，向采空区供氧增强。供氧增强。（7）矿井主要通风机附属装置设计与施工不合理，风硐和）矿井主要通风机附属装置设计与施工不合理，风硐和扩散器的空气动力学特性差、局部阻力系数偏高，外部漏扩散器的空气动力学特性差、局部阻力系数偏高，外部漏风偏大，通风机装置效率偏低。风偏大，通风机装置效率偏低。二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术 随着矿井生产的不断发展，有些老矿井面临生产系统随着矿井生产的不断发展，有些老矿井面临生产系统和通风系统的改造工作。矿井通风系统改造的原因多种多和通风系统的改造工作。矿井通风系统改造的原因多种多样，可归类如下：样，可归类如下：主要通风机通风

23、方法的变化，第一水平为压入式通风，开主要通风机通风方法的变化，第一水平为压入式通风，开采延深至下水平改为抽出式；采延深至下水平改为抽出式；矿井生产能力增加，通风系统不能与之相适应；矿井生产能力增加，通风系统不能与之相适应；由于矿井的扩区、延深引起通风系统的变化；由于矿井的扩区、延深引起通风系统的变化；由于瓦斯、地温出现异常变化，超出原设计值，使得原有由于瓦斯、地温出现异常变化，超出原设计值，使得原有通风系统无法满足要求；通风系统无法满足要求；由于各种原因造成矿井主要通风机能力与矿井通风要求不由于各种原因造成矿井主要通风机能力与矿井通风要求不相匹配等。相匹配等。二、矿井通风系统优化技术二、矿井通

24、风系统优化技术新新矿矿井井通通风风系系统统优优选选步步骤骤老老矿矿井井通通风风系系统统改改造造步步骤骤根据生产要求，确定矿井通风系统改造目标通风系统现状调查：通风机鉴定、助力测定、风量分配通风现状模拟分析查明通风系统存在的问题系统不合理配风不合理井巷通风能力不足通风机能力不足或过剩1.调整通风系统2.调整采掘布局3.封堵漏风4.提高通风设施质量1.清理、维修井巷2.增加并联风道3.调整系统、缩短风路4.扩大高阻段断面5.新开风道、风井1.调整风机叶片安装角2.调整风机转速3.更换电机4.更换风机5.增加风机联合运转拟定矿井通风系统调整或改造方案初步技术比较确定待选方案集待选方案的计算机模拟分析

25、方案比较，确定最优方案二、矿井通风系统优化技术二、矿井通风系统优化技术 优化目标优化目标:通风系统优化前，必须根据矿井生产布通风系统优化前，必须根据矿井生产布局及其对通风系统的要求（风量大小、服务范围局及其对通风系统的要求（风量大小、服务范围和时间区间等），确定通风系统优化的目标，使和时间区间等），确定通风系统优化的目标，使优化后的通风系统与生产能力相适应，技术上先优化后的通风系统与生产能力相适应，技术上先进、合理、可靠，形成一个风量充足风流稳定的进、合理、可靠，形成一个风量充足风流稳定的通风系统，并具有较强的抗灾能力。同时要根据通风系统，并具有较强的抗灾能力。同时要根据条件尽可能采用先进技术

26、装备，达到好的技术经条件尽可能采用先进技术装备，达到好的技术经济效果，即投资少，工程量小、运行维护费用少、济效果，即投资少，工程量小、运行维护费用少、节能效果好。节能效果好。多目标优化多目标优化：同时实现增风扩能：同时实现增风扩能、降阻节电、提降阻节电、提高系统的可靠性、稳定性和抗灾能力等多项目标。高系统的可靠性、稳定性和抗灾能力等多项目标。通通风风系系统统方方案案优优化化评评价价指指标标体体系系矿井通风系统综合最优A通风机房压煤、占地(C 12)通风设备购置费(C 14)吨煤主要通风机能耗(C15)主要通风机效率(C 16)通风井巷工程费(C 13)经济性最优B3通风设施数量(C 11)安全

27、出口和通道的数量(C 3)风网分区角联数(C5)主要通风机运转稳定性系数(C 1)安全性最优B1技术性最优B2风网结构复杂度(C 6)矿井通风阻力(C8)矿井等积孔(C9)通风网络调节能耗比(C 10)主要通风机能力备用系数(C 2)串联通风用风地点数(C 4)总目标A子目标B层指标C层矿井通风能力或风量供需比(C 7)1 1）评价指标体系）评价指标体系 从系统安全可靠性、稳定性、技术性、经济性等方面建立生产矿从系统安全可靠性、稳定性、技术性、经济性等方面建立生产矿井的指标体系。井的指标体系。技术性技术性：矿井通风等积孔，风量供需比，有效风量率等；：矿井通风等积孔，风量供需比，有效风量率等；稳

28、定性稳定性：各主要角联风路风流强度指标（功率）及其风速波动极差和：各主要角联风路风流强度指标（功率）及其风速波动极差和方差、风向变化频率、主扇风压波动极差等；方差、风向变化频率、主扇风压波动极差等；可靠性可靠性：风流参数平均值落在所规定的参数区间内。如风机工况点落：风流参数平均值落在所规定的参数区间内。如风机工况点落在合理工作范围内的概率，用风地点供风量落在允许范围内的概率等。在合理工作范围内的概率，用风地点供风量落在允许范围内的概率等。经济性经济性：风机工作效率、吨煤通风电费等。：风机工作效率、吨煤通风电费等。2 2）建立了评价指标的分级界定范围）建立了评价指标的分级界定范围3 3）选择合理

29、的）选择合理的评价评价方法。如模糊综合评价法等。方法。如模糊综合评价法等。生产矿井通风系统评价生产矿井通风系统评价矿井通风系统持续优化改造实例一矿井通风系统持续优化改造实例一多区多面，多风井复杂通风系统，多区多面，多风井复杂通风系统，角联风路多，上部老窑火区威胁大。角联风路多，上部老窑火区威胁大。优化前通风网络图优化前通风网络图改进采煤方法，提高单产，改进采煤方法，提高单产，减少同采面数目，简化生产减少同采面数目，简化生产和通风系统。和通风系统。两翼对角式通风网络图两翼对角式通风网络图两翼对角式通风系统优化两翼对角式通风系统优化改换进回风井，减少浅部露头风井地面漏风，防治煤自燃，缩短通风流程最

30、终形成”一矿一面”，中央并列式通风方式。最终优化后通风网络图最终优化后通风网络图矿井通风系统优化改造实例二矿井通风系统优化改造实例二1、76采区瓦斯涌出量成倍增加，供风量严重不足2、通风路线长、通风断面小、阻力大3、局部存在漏风矿井通风系统优化改造实例二矿井通风系统优化改造实例二新开进、回风井缩短南风扩区通风流程1、采取堵漏措施2、增加采区专用并联巷道3、扩大巷道通风断面4、改变工作面通风方式5、改变矿井通风方式三、采煤工作面通风与瓦斯防治技术三、采煤工作面通风与瓦斯防治技术采煤工作面采煤工作面U形通风流场结构形通风流场结构工作面几何尺寸：工作面几何尺寸：187m4m3m；进风量为；进风量为1

31、000 m3/min时时距底板距底板1.5m平面的风流迹线分布状况平面的风流迹线分布状况“U”形通风采空区漏风特征形通风采空区漏风特征在综放面长为187m、配风量为1000 m3/min时，工作面沿程漏风分布特点：采空区漏风主要集中在工作面上、下端头3050m范围内，且漏入比漏出更集中；图中，采空区漏风量为负值表示采空区漏入工作面，为正值表示工作面漏入采空区。总漏风量为102m3/min，漏风率约10%左右，取决于工作面的长度、压差和采空区的渗透率等。设风障的设风障的U形通风流场结构形通风流场结构堆放沙袋堆放沙袋综放工作面瓦斯浓度分布与涌出构成测定分析 工作面瓦斯分布规律 在风障前，工作面的压

32、力高于采空区，工作面瓦斯在风障前，工作面的压力高于采空区，工作面瓦斯与空气随风混合扩散和迁移，一小部分瓦斯沿途随与空气随风混合扩散和迁移，一小部分瓦斯沿途随着工作面漏风流入采空区，另一大部分沿工作面倾着工作面漏风流入采空区，另一大部分沿工作面倾斜风流方向流动，使沿途瓦斯浓度逐渐增大，但浓斜风流方向流动，使沿途瓦斯浓度逐渐增大，但浓度变化幅度较小，在度变化幅度较小，在0.12%0.26%之间；而在风帘之间；而在风帘后，风流由采空区漏入工作面，在回风隅角附近集后，风流由采空区漏入工作面，在回风隅角附近集中涌出，使瓦斯浓度比风障前有较大幅度的升高，中涌出，使瓦斯浓度比风障前有较大幅度的升高，在在5m

33、范围内瓦斯浓度由范围内瓦斯浓度由0.3%升高到升高到0.9%。宽度方向风流方向风流方向工工作作面面瓦瓦斯斯涌涌出出构构成成分分析析 7802工作面单元划分图工作面单元划分图（1）采煤时总瓦斯涌出量：）采煤时总瓦斯涌出量：5.94 m3/min；（2）落煤瓦斯涌出量为：）落煤瓦斯涌出量为：1.87 m3/min；（3）采空区瓦斯涌出总量为）采空区瓦斯涌出总量为1.77 m3/min；（4）煤壁瓦斯涌出量为）煤壁瓦斯涌出量为2.30 m3/min，合计合计7802工作面风排瓦斯总量为工作面风排瓦斯总量为11.88 m3/min，其中采空区瓦斯占其中采空区瓦斯占29.8%，煤壁占，煤壁占38.7%，

34、采落煤占，采落煤占31.5%。7802综放面瓦斯与班产量的关系综放面瓦斯与班产量的关系瓦斯涌出不均匀系数在1.21.9之间 U形通风采场瓦斯分布形通风采场瓦斯分布设风障的设风障的U形通风采场瓦斯分布形通风采场瓦斯分布在距工作面回风顺槽3m处间隔3m设置两道3.5m3m风障 U形通风上隅角抽排采场瓦斯分布形通风上隅角抽排采场瓦斯分布 回风巷放大图回风巷放大图 距离底板距离底板1.5m采场水平切面采场水平切面（z=1.5m）工作面靠近回风巷工作面靠近回风巷30m处瓦斯浓度为处瓦斯浓度为0.75%；回风巷瓦斯浓度为回风巷瓦斯浓度为0.47%；上隅角瓦斯浓度为上隅角瓦斯浓度为0.54%。综采工作面综采

35、工作面U+L形通风方式形通风方式322121综采面为综采面为32212区域第一分层工作面。区域第一分层工作面。工作面走向长工作面走向长439m，倾斜长，倾斜长250.6m，开采，开采厚度厚度3.0m，煤层瓦斯含量，煤层瓦斯含量12.53m3/t。该。该面采用面采用“一进两回一进两回”通风方式。即：运顺通风方式。即：运顺进风，回顺、上风巷回风的通风方式，采进风，回顺、上风巷回风的通风方式，采空区尾部安装通道设抽放管抽排采空区较空区尾部安装通道设抽放管抽排采空区较高浓度瓦斯。工作面割煤时，在其靠近上高浓度瓦斯。工作面割煤时，在其靠近上端口端口50-60m范围内及回风巷瓦斯经常超限。范围内及回风巷瓦

36、斯经常超限。U+L型通风方式采场瓦斯模拟型通风方式采场瓦斯模拟通风参数通风参数：进风巷进风量进风巷进风量 3000m3/min 回风巷回风量回风巷回风量 2074 m3/min上风巷回风量上风巷回风量 342 m3/min后抽排流量后抽排流量 584 m3/min采场瓦斯涌出量采场瓦斯涌出量按实际状况估计。按实际状况估计。U+L形通风方式采场瓦斯分布形通风方式采场瓦斯分布进风巷进风进风巷进风2360m3/min回风巷回风回风巷回风 600 m3/min上风巷回风上风巷回风1260m3/min抽排风抽排风500m3/min调整风量后调整风量后U+L型采场瓦斯分布型采场瓦斯分布进风巷进风进风巷进风

37、 3000m3/min回风巷回风回风巷回风 2350 m3/min上风巷回风上风巷回风 350 m3/min采空区尾部采空区尾部抽排风抽排风 300m3/minE-1J2H-A 中进上下回中进上下回速度矢量场速度等值线 瓦斯等值线E-1J2H-B 下进中上回下进中上回速度矢量场速度等值线 瓦斯等值线E-2J1H-A型型 上下进中回上下进中回速度矢量场速度等值线 瓦斯等值线z=1.5m E-2J1H-B型型 下中进上回下中进上回速度等值线 速度矢量场瓦斯等值线四、掘进工作面通风与瓦斯防治技术四、掘进工作面通风与瓦斯防治技术四、掘进工作面通风与瓦斯防治技术四、掘进工作面通风与瓦斯防治技术掘进巷道局

38、部通风方式选择原则掘进巷道局部通风方式选择原则通风阻力小、通风阻力小、有效风量大、工作面污染小、工作环境噪声小。有效风量大、工作面污染小、工作环境噪声小。局部通风方式压入式抽出式混合式长压短抽长抽短压可控循环通风方式局部通风方式局部通风方式局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，按其工作方式分为风方法，按其工作方式分为压入式、抽出压入式、抽出式式和和混合式混合式三种。三种。压入式通风风流场结构压入式通风风流场结构 气流贴着巷壁射出风筒后，由于卷吸作用，射流断面逐渐扩气流贴着巷壁射出风筒后，由于卷吸作用，射流断面逐渐扩张，直至射流的断面达到最大值，此段称为

39、扩张段，用张，直至射流的断面达到最大值，此段称为扩张段，用Le表示；表示；然后，射流断面逐渐减少，直到为零，此段称收缩段，用然后，射流断面逐渐减少，直到为零，此段称收缩段，用La表示，表示，在收缩段，射流一部分经巷道排走，另一部分又被扩张段射流所在收缩段，射流一部分经巷道排走，另一部分又被扩张段射流所卷吸。从风筒出口至射流反向的最远距离卷吸。从风筒出口至射流反向的最远距离(即扩张段和收缩段总长即扩张段和收缩段总长)称射流的有效射程称射流的有效射程Ls，在有效射程以外的工作面中会出现涡流区。，在有效射程以外的工作面中会出现涡流区。抽出式通风掘进面风流场结构抽出式通风掘进面风流场结构当风筒挂靠巷壁

40、吸风时，风流沿巷道流入工作面，当风筒挂靠巷壁吸风时，风流沿巷道流入工作面，然后折返流入风筒口内，离吸入口越远，流速下降然后折返流入风筒口内，离吸入口越远，流速下降越快。在距风筒口越快。在距风筒口0.5D处，其流速衰减为风筒入口处，其流速衰减为风筒入口流速的流速的32%；距风筒口；距风筒口1.0D处，则不到处，则不到9%，故吸风，故吸风的有效作用范围很小。的有效作用范围很小。混合式局部通风混合式局部通风 是是指指压压入入与与抽抽出出两两种种通通风风方方式式的的联联合合运运用用，兼兼有有压压入入式式和和抽抽出出式式两两者者优优点点，其其中中压压入入式式向向工工作作面面供供新新风风，抽抽出出式从工作

41、面排出污风。其布置方式如下：式从工作面排出污风。其布置方式如下：长抽短压（前压后抽）长抽短压（前压后抽）长压短抽（前抽后压）长压短抽（前抽后压）混合式通风风流场结构混合式通风风流场结构长抽短压（前压后抽）长抽短压（前压后抽）长压短抽（前抽后压）长压短抽（前抽后压）双风筒压入式通风的掘进巷道瓦斯混合均匀性分析双风筒压入式通风的掘进巷道瓦斯混合均匀性分析 沿掘进巷道长度方向的横截面上瓦斯浓度分布变化趋势沿掘进巷道长度方向的横截面上瓦斯浓度分布变化趋势（a）双风筒压入式）双风筒压入式（b）双风筒长压短抽式）双风筒长压短抽式抽出式风筒抽出式风筒压入式风筒压入式风筒压入式风筒出口距迎头压入式风筒出口距迎

42、头 5m抽出式风筒入口距迎头抽出式风筒入口距迎头30m 距掘进工作面迎头越远，各个截面上的瓦斯浓距掘进工作面迎头越远，各个截面上的瓦斯浓度平均值随流程增加而逐渐趋于平缓，这是由于度平均值随流程增加而逐渐趋于平缓，这是由于瓦斯随风紊流弥散和扩散的混合作用所致。瓦斯随风紊流弥散和扩散的混合作用所致。在距掘进工作面迎头在距掘进工作面迎头50米范围内长压短抽式通米范围内长压短抽式通风巷道瓦斯浓度平均值的变化比压入式剧烈，并风巷道瓦斯浓度平均值的变化比压入式剧烈，并且在且在29米处由于抽出式除尘风机的作用显著降低米处由于抽出式除尘风机的作用显著降低了掘进巷道前方瓦斯的平均浓度，有效防止了瓦了掘进巷道前方

43、瓦斯的平均浓度，有效防止了瓦斯积聚。斯积聚。巷道沿纵向瓦斯浓度分布标准差都逐渐趋于零，巷道沿纵向瓦斯浓度分布标准差都逐渐趋于零，长压短抽式要比压入式更快地趋于零，故该方式长压短抽式要比压入式更快地趋于零，故该方式更有利于瓦斯的均匀混合。更有利于瓦斯的均匀混合。四、局部通风的风流场四、局部通风的风流场 长压短抽式通风方式在长压短抽式通风方式在29m与与52m附近截面处模拟数据附近截面处模拟数据为为0.48%,0.64%与实测的数据与实测的数据0.54%,0.63%基本吻合。基本吻合。(b)距掘进头距掘进头52m(a)距掘进头距掘进头29m掘掘进进机机风筒五、五、矿井通风系统动态可视化实时模拟矿井

44、通风系统动态可视化实时模拟造成矿井通风系统的动态变化的因素造成矿井通风系统的动态变化的因素网络结构及参数的变化网络结构及参数的变化：采煤工作面的推进引起的巷道风阻变化巷道的贯通与封闭引起的网络结构变化调节设施的调节参数变化调节设施的调节参数变化主要通风机工作参数的变化主要通风机工作参数的变化主要漏风通道风阻的变化主要漏风通道风阻的变化自然风压的变化自然风压的变化通风模拟可视化内容通风模拟可视化内容绘制或读入矿井通风系统图：平面、立体绘制或读入矿井通风系统图：平面、立体绘制或自动生成矿井通风网络图绘制或自动生成矿井通风网络图创建、编辑修改、删除网络节点和分支。创建、编辑修改、删除网络节点和分支。

45、矿井通风模拟原始数据显示矿井通风模拟原始数据显示矿井通风模拟结果数据显示矿井通风模拟结果数据显示矿井通风系统关键内容着色或加粗显示矿井通风系统关键内容着色或加粗显示用风地点（固定风量分支）用风地点（固定风量分支）通风设施，风流方向等。通风设施，风流方向等。矿井通风网络基本参数的可视化修正矿井通风网络基本参数的可视化修正巷道长度变化巷道长度变化巷道风阻变化巷道风阻变化巷道风量变化巷道风量变化主要通风机工况变化、调节主要通风机工况变化、调节通风网络的经常性变化：老巷道报废封闭、新巷通风网络的经常性变化：老巷道报废封闭、新巷道贯通等。添加或删除分支、节点。道贯通等。添加或删除分支、节点。其它方面等等

46、其它方面等等矿井通风系统（网络）可视化矿井通风系统（网络）可视化矿井主要通风机设置及特性曲线矿井主要通风机设置及特性曲线矿井通风可视化模拟软件简介软件功能软件功能：矿井通风系统图和网络图的绘制及管理矿井通风系统图和网络图的绘制及管理创建、更新和修改创建、更新和修改通风系统基础数据库的管理通风系统基础数据库的管理创建、更新和修改创建、更新和修改通风阻力测量数据处理通风阻力测量数据处理压差计法、气压计法（基点法、同步法）压差计法、气压计法（基点法、同步法）通风阻力测量平差处理通风阻力测量平差处理矿井通风可视化模拟软件简介矿井通风可视化模拟软件简介矿井通风系统运行状态模拟矿井通风系统运行状态模拟矿井通风网络风量调节计算矿井通风网络风量调节计算矿井通风机工况优化调节计算矿井通风机工况优化调节计算矿井通风机优化选型矿井通风机优化选型矿井通风网络风流敏感性分析计算矿井通风网络风流敏感性分析计算矿井风温预测计算矿井风温预测计算矿井通风网络中瓦斯扩散运移过程模拟矿井通风网络中瓦斯扩散运移过程模拟矿井反风模拟等矿井反风模拟等THE END谢谢大家谢谢大家