矿井通风41805.ppt
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1、矿 井 通 风蔡 永二0一0年第一章矿井通风基本知识 第一节 矿井通风系统 第二节 采掘工作面的通风方式 第三节 矿井总风阻与矿井等积孔第二章 矿井通风新技术装备 第一节 矿井通风新装备 第二节 矿井通风安全检测仪表 第三节 掘进通风安全装备第三章 事故案例分析第四章 矿井通风安全管理 第一节 矿井通风管理存在主要问题 第二节 矿井通风安全管理第一章第一章 矿井通风基本知识矿井通风基本知识 第一节 矿井通风系统 一、井下空气成分及安全标准井下空气主要成分井下空气主要成分 井下空气主要组分:氧气、氮气。一定条件下还会产生:甲烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氢气、氨气等。氧气:
2、物理性质:无色、无味、无嗅;对空气的相对密度为1.11;微溶于水;能使物质氧化,并能助燃 氧浓度与人的关系:休息时:0.25L/min左右;工作和行走时:1-3L/min;氧含量减至17%时:静止状态对人影响小,工作时感到剧烈心跳和气喘;氧含量减至9-12%时:人很快昏迷;氧含量减至6-9%时:很快失去知觉,若不急救 就会死亡。规程第100条规定:在采掘工作面的进风流 中,氧气浓度不得低于20%。氮气 物理性质:无色、无味、无嗅、无毒;对空气的相对密度为0.97;微溶于水;不助燃。氮气含量高时,可使氧含量相对减少使人窒息。井下氮气含量增加原因:有机物的腐烂;爆破作业;煤岩层中与瓦斯同时涌出。井
3、下有毒有害气体井下有毒有害气体 二氧化碳 规程规定:采掘工作面的进风流中二氧化碳浓度不得超过0.5%;矿井总回或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时,必须立即查明原因进行处理。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳浓度超过1.5%时,必须立即停止工作,撤出人员。二氧化碳主要来源:井下有机物的氧化分解;煤或岩石缓慢氧化和矿井水与酸性岩石的分解;从煤岩层中涌出;煤自燃、井下发生火灾或煤尘、瓦斯燃烧爆炸;人的呼吸和爆破工作等。甲烷 物理性质:无色、无味、无嗅、无毒;对空气的相对密度为0.55;微溶于水;具有燃烧性和爆炸性。含量高时,可使氧含量相对减少使人窒息。主要来源:从煤岩层中涌出;
4、井下有机物的氧化分解。一氧化碳 物理性质:无色、无味、无臭;剧毒性;浓 度达到13-75%时具有爆炸性。一氧化碳来源:爆破作业。1kg炸药爆炸可产生100L一氧化碳。井下火灾。1m3木材燃烧产生500m3一氧化碳。煤尘、瓦斯燃烧或爆炸。产生大量的一氧化碳,对人的伤害更大。氮氧化合物 来源:炸药爆炸可产生大量的一氧化氮 和二氧化氮。危害性:对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织 有强烈腐蚀作用。二氧化硫 物理性质:无色、有强烈的燃烧硫磺气 味,易溶于水。危害性:对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织 有强烈刺激腐蚀作用。硫化氢 物理性质:无色、有臭鸡蛋气味,易溶 于水。具有燃烧、爆炸性。危害性:强毒性;浓度达到
5、6%时遇火爆炸。氢气 物理性质:无色、无味、无嗅;是最轻的气体;难溶于水;浓度达4-74%时有爆炸性 来源:蓄电池机车的充电过程放出氢气;火灾区域或矿层也可以放出氢气。氨气 物理性质:氨水臭味;易溶于水。危害性:毒性极强,刺激皮肤及上呼吸道而引起咳嗽、头晕,严重时失去知觉,以致死亡。矿井有害气体最高允许浓度名 称化学符号最高允许浓度(%)一氧化碳 CO0.0024二氧化氮NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氢H20.5氨NH30.004二、井下气候条件井下气候条件井下气候条件 指井下空气的温度、湿度和风速三者综合所给予的舒适感觉程度。井下气候条件好坏,对人体
6、健康和劳动生产率的提高有着重要影响,是保证矿井安全生产的重要因素。井下空气温度 规程规定:采掘工作面的气温不得超过26;机电设备硐室的气温不得超过30;冬季总进风的气温不得小于2。即除机电硐室外井下风流的气温允许在2-28的范围内变化。当井下气温超过规定时,应采取加热或降温的措施。井下空气湿度 定义:指空气中所含水蒸气的多少。表示方法:相对湿度、绝对湿度。矿井通风中所指的湿度,一般为相对湿度。井下状况:在矿井回风路线上,因气温几乎不变,故湿度几乎不变。夏季矿井主要回风道湿度一般都接近100%。井下允许风流风速 井巷名称允许风速/ms-1最 低最 高无提升设备的风井和风硐无提升设备的风井和风硐-
7、15专为升降物料的井筒专为升降物料的井筒-12风桥风桥-10升降人员和物料的井筒升降人员和物料的井筒-8主要进、回风巷主要进、回风巷-8架线电机车巷道架线电机车巷道1.08运输机巷,采区进、回风巷运输机巷,采区进、回风巷0.256回采工作面、掘进中的煤巷和煤回采工作面、掘进中的煤巷和煤-岩巷岩巷0.254掘进中的岩巷掘进中的岩巷0.154其他通风行人巷道其他通风行人巷道0.15-矿井风量规定矿井总风量:Q矿=(Q采+Q掘+Q硐)k矿 米3/分 K一般为1.2-1.5掘进工作面风量:不低于40米3/分煤巷最低风速:不低于0.25米/秒岩巷最低风速:一般不低于0.15米/秒井下每人每分钟供风:不低
8、于4米3/分按炸药量计算:每公斤炸药爆炸后所需风量不低于25米3/分 井下气候条件的改善 空气的预热:通常采用的方法是使用蒸汽或水暖设备,将部分风量预热,使混合后的气温不低于2 降温:通风降温。提高矿井进风量、加大风速,建立合理通风系统,并联通风,采用下行风、W型通风等。杜绝热源及减弱其散热强度。避开局部热源、尽量利用岩石巷道进风等。用冷水喷雾降低工作面温度。制冷降温。三种方式:地面集中制冷、井下集中制 冷、井下移动冷冻机制冷。三、矿井通风系统矿井通风系统:是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。矿井通风系统包括:进回风在井田内布置方式;主扇的工作
9、方法;通风网络、通风设施等。通风系统可靠性:通风系统可靠性:(1)在生产时期利用通风动力,以最经济的方式,向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流;(2)保证作业空间有良好的气候条件;(3)冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘;(4)突发事件对系统影响小;(5)在发生灾变时,能有效、及时地控制风向及风量,并与其它措施结合,防止灾害的扩大。通风系统基本要求通风系统基本要求 进风井口必须布置在不受有害和高温进风井口必须布置在不受有害和高温气体、粉尘侵入的地方,并能防洪、防冻;气体、粉尘侵入的地方,并能防洪、防冻;矿井必须采用机械通风;矿井必须采用机械通风;尽可能采用并联通风系统。避免在系尽可能采用并联通风系
10、统。避免在系统中设置过多的风门、风桥、调节窗等;统中设置过多的风门、风桥、调节窗等;箕斗井或装有带式输送机的井筒兼作箕斗井或装有带式输送机的井筒兼作进风井时,必须符合进风井时,必须符合规程规程对风速、防对风速、防尘和消防的规定要求。尘和消防的规定要求。通风方法 自然通风: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。气在井下巷道流动的通风方法。注:自然风压在全年内会出现风流的反向,在通风管注:自然风压在全年内会出现风流的反向,在通风管理中应予以充分重视。理中应予以充分重视。机械通风:工作方式:工作方式:压入式、抽出式、混合式。目前多采压入式、抽
11、出式、混合式。目前多采用抽出式。用抽出式。抽出式通风优点:抽出式通风优点:回风流可以集中而迅速地流入回风系统而排出回风流可以集中而迅速地流入回风系统而排出井外;井外;通风设施安设在回风侧,不妨碍行人,管理简通风设施安设在回风侧,不妨碍行人,管理简便又控制可靠;便又控制可靠;主要通风机一旦停止运转,一定时间内采空区、主要通风机一旦停止运转,一定时间内采空区、采掘工作面有害气体不易涌出。采掘工作面有害气体不易涌出。通风方式 分类:中央式、对角式、混合式和分区式1 1、中央式:、中央式:进回风井位于井田走向中央,风流在井下的流进回风井位于井田走向中央,风流在井下的流动路线是折返式。动路线是折返式。中
12、央并列式:中央并列式:进、回风井布置在井田中央工业广进、回风井布置在井田中央工业广场。场。特点:特点:地面建筑和供电集中,便于管理,建井地面建筑和供电集中,便于管理,建井期较短,便于贯通,井筒延伸通风方便,但风流路期较短,便于贯通,井筒延伸通风方便,但风流路径长,风阻较大,井底车场和进回风井间压差大,径长,风阻较大,井底车场和进回风井间压差大,漏风大。漏风大。适用条件:适用条件:井田走向长度不大(小于井田走向长度不大(小于4km4km),),瓦斯及自燃不严重的矿井。瓦斯及自燃不严重的矿井。(a)中央并列式中央并列式主井主井副井副井风井风井 中央分列式:其其进进回回风风井井沿沿井井田田倾倾斜斜方
13、方向向相相隔隔一一段段距距离离。回回风风井井位位于于井井田田浅浅部部边边界界沿沿走走 向向的的中中央央,不在工业广场内。不在工业广场内。特特点点:进进回回风风井井巷巷间间的的漏漏风风通通过过中中央央采采区区的的采采空空区区,工工业业广广场场不不受受抽抽出出式式主主要要通通风机噪音的影响。风机噪音的影响。适用条件:适用条件:与中央并列式相同与中央并列式相同。(b)中央分列式中央分列式风井风井主井主井副井副井 2、对角式:进进风风井井位位于于井井田田中中央央,回回风风井井设设在在沿沿走走向向的的两翼。两翼。特特特特点点点点:通通风风路路线线较较短短,阻阻力力和和漏漏风风较较小小,各各采采区区间间风
14、风阻阻较较均均衡衡,便便于于按按需需分分风风。工工业业广广场场不不受受回风污染和抽出式主要风机噪音危害。回风污染和抽出式主要风机噪音危害。适用条件:适用条件:适用条件:适用条件:井田走向长,产量高,需风量大,井田走向长,产量高,需风量大,易自燃,有突出危险的矿井。易自燃,有突出危险的矿井。(c)两翼对角式两翼对角式风井风井风井风井主井主井副井副井 3、混合式:适用不同的开采范围。如开采初期可采用中央式布置,随范围的扩大可形成与对角混合式的系统。适用范围:井田范围大、产量高、煤自然发火倾向性严重的矿井,煤与瓦斯突出矿井。(d)混合式混合式主井主井副井副井风井风井风井风井风井风井通风网络 分类形式
15、:串联、并联和角联网络 串联网络特点:串联的井巷越多、通风阻力越大;进风侧发生灾害将影响到回风侧;各段巷道中风量不能随意变更。并联网络特点:并联的井巷越多、各井巷分得的风量也越小,通风阻力越小;各井巷互不干扰,安全性好。角联网络特点:串联角联网络中的边缘风路的风流方向是稳定的,而对角风路中的风流方向不稳定。由于这个特点,在有瓦斯涌出的地点将给通风管理工作带来一定难度。因此,在通风管理中,应尽量避免出现角联网络。通风构筑物 分类:风桥、风墙、风门等 风桥:进、回风平面相遇的地点,必须设置风桥。服务年限长、通过风量大于20m3/min的风桥,必须开掘在岩石中。风墙:简称密闭。凡是不运输行人、又须遮
16、断风流的井巷都应设风墙。如封闭火区、采空区和废弃的旧巷等。风门:人员可以通行、风流不能通过的巷道中,至少要建立两道风门。注意事项:风门两侧压差大时,应设三道风门;矿井主要进、回风巷之间风门应使用联锁。主要风路的风门应设置反风门。第二节 采掘工作面通风方式 一、采区通风基本要求一、采区通风基本要求采区通风是矿井通风系统的基本组成部分,也是采区生产系统的重要部分。采区通风系统与巷道布置及采煤方法互相制约,三者必须综合考虑,而不能互相脱节。采区通风基本要求 采区必须有单独的回风道,实行分区通风,采掘工作面都应采用独立通风;独立通风确有困难可采用串联通风,但必须保证串联风流的瓦斯、二氧化碳和其他有害气
17、体浓度以及矿尘、气温、风速等符合规程规定,并须有经审批的安全措施;尽量避免采用角联或复杂联网络通风;对须设置的设施,要保证合理、可靠、安全运转 加强巷道维修,保持进、回风巷有足够断面;高瓦斯、自然发火矿井采区应布置三条上、下山,其中一条为专用回风道。二、长壁工作面通风方式及类型:长壁工作面按其进、回风巷道的数量及位置,其通风系统可分以下几类:1.一进一回系统2.两进一回系统3.两进两回或三进一回系统一进一回的工作面通风系统(一进一回的工作面通风系统(U U型、型、Z Z型)型)U U U U型型型型后后后后退退退退:工工作作面面进进、回回风风巷巷布布置置在在煤煤体体侧侧,在在我我 国应用普遍。
18、国应用普遍。优点:优点:系统简单、可靠、漏风小。系统简单、可靠、漏风小。缺点:缺点:上隅角瓦斯易超限,巷道掘进提前量大。上隅角瓦斯易超限,巷道掘进提前量大。U U U U型前进:型前进:型前进:型前进:工作面进、回风巷布置在采空区侧。工作面进、回风巷布置在采空区侧。优点:优点:巷道掘进独头通风长度短,巷道掘进提巷道掘进独头通风长度短,巷道掘进提前量小,采空区瓦斯不进入工作面。前量小,采空区瓦斯不进入工作面。缺点:缺点:漏风大,掘进对回采有干扰,进回风巷漏风大,掘进对回采有干扰,进回风巷维护困难。维护困难。前前进进式式 U 型型 后后退退式式 Z Z Z Z型型型型后后后后退退退退:工工作作面面
19、进进风风巷巷布布置置在在煤煤体体侧侧,回风巷布置在采空区侧。回风巷布置在采空区侧。优点:优点:优点:优点:采空区瓦斯不进入工作面。采空区瓦斯不进入工作面。缺点:缺点:缺点:缺点:漏风大,回风巷维护困难。漏风大,回风巷维护困难。Z Z Z Z型型型型前前前前进进进进:工工作作面面进进风风巷巷布布置置在在采采空空区区侧侧,回风巷布置在煤体侧。回风巷布置在煤体侧。优点:优点:优点:优点:巷道掘进提前量较小。巷道掘进提前量较小。缺缺缺缺点点点点:采采空空区区瓦瓦斯斯进进入入工工作作面面,漏漏风风大大,进进 风巷维护困难。风巷维护困难。后后退退式式前前进进式式Z 型型 两进一回或一进两回的工作面通风系统
20、(Y型、W型、双Z型)两两进进一一回回或或一一进进两两回回的的工工作作面面通通风风系系统统用用于于增增加加采采区工作面的风量,减少上隅角瓦斯积聚。区工作面的风量,减少上隅角瓦斯积聚。Y Y Y Y型系统型系统型系统型系统 工工作作面面两两端端巷巷道道均均进进风风,其其中中一一条条越越过过工工作作面面后后成成为回风巷,通往采区边界的回风巷。为回风巷,通往采区边界的回风巷。后退后退式式前进前进式式型型YW W型系统型系统 工作面两端及中部分别与位于采空区侧(前进式)或煤体侧(后退式)三条巷道相联,其中选择二条巷道进(回)风,一条巷道回(进)风。型型W 双双Z Z型系统型系统 工工作作面面两两端端与
21、与位位于于采采空空区区侧侧(前前进进式式)或或煤煤体体侧侧(后后退退式式)的的二二条条进进风风巷巷道道相相联联,工工作作面面中中部部与与位位于于煤煤体体侧侧(前前进进式式)或或采采空空区区侧侧(后后退退式式)的的一一条条回回风风巷道相联。巷道相联。双双 型型Z两进两回的工作面通风系统(两进两回的工作面通风系统(H H型系统)型系统)工工作作面面两两端端分分别别与与贯贯通通煤煤体体侧侧和和采采区区侧侧的的两两条条巷巷道道相相联联,形形成成两两条条进进风风巷巷、两两条条回回风风巷巷的的通通风风系系统统。其其特特点点是是工工作作面面风风量量大大,减减少少采采空区工作面的瓦斯涌出量。空区工作面的瓦斯涌
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