采矿课件第十四章矿井通风

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,河 南 理 工 大 学,采煤概论精品课程,第,14,章 矿井通风,11/1/2024,1,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,11/1/2024,2,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（及适宜的温度、湿度与风速），以利于工人劳动和机器运转。,11/1/2024,3,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%。,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。,11/1/2024,4,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。,规程规定，井下空气中一氧化碳的浓度不得超过00024；井下空气中二氧化硫浓度不得超过00005。,11/1/2024,5,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。,11/1/2024,6,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。,2.两点压力差,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。,11/1/2024,7,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。,矿井通风阻力分为,摩擦阻力和局部阻力,两类。,11/1/2024,8,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，,h,摩,=LUQ,2,/S,3,（141）,式中 h,摩,井巷摩擦阻力，Pa；,井巷摩擦阻力系数，NS2/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，m,3,/s。,通常令上式中 LU/S,3,=R,摩,式中 R,摩,摩擦风阻，NS,2,/m8。,则（1）式可写成：,h,摩,=R,摩,Q,2,（142）,11/1/2024,9,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：,h,局,=R,局,Q,2,（143）,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，Ns,2,/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,）Q,2,=R,总,Q,2,（14-4）,式中 h,阻,井巷通风总阻力，Pa；,R,总,井巷通风总风阻，NS,2,/m4；,Q井巷中流过的风量，m,3,/S。,11/1/2024,10,第,二,二,节,节,矿,矿,井,井,通,通,风,风,压,压,力,力,和,和,通,通,风,风,阻,阻,力,力,三,、,、,降,降,低,低,通,通,风,风,阻,阻,力,力,的,的,措,措,施,施,1,）,）,减,减,小,小,井,井,巷,巷,摩,摩,擦,擦,阻,阻,力,力,系,系,数,数,。,。,对,对,于,于,服,服,务,务,年,年,限,限,长,长,的,的,主,主,要,要,井,井,巷,巷,，,，,应,应,尽,尽,量,量,采,采,用,用,巷,巷,道,道,周,周,壁,壁,表,表,面,面,光,光,滑,滑,的,的,支,支,护,护,方,方,式,式,，,，,对,对,于,于,棚,棚,式,式,支,支,护,护,，,，,应,应,尽,尽,量,量,架,架,设,设,整,整,齐,齐,，,，,必,必,要,要,时,时,背,背,好,好,帮,帮,顶,顶,等,等,，,，,。,。,2,）,）,保,保,证,证,有,有,足,足,够,够,大,大,的,的,井,井,巷,巷,断,断,面,面,。,。,特,特,别,别,是,是,主,主,要,要,进,进,、,、,回,回,风,风,流,流,巷,巷,道,道,断,断,面,面,扩,扩,大,大,对,对,降,降,低,低,风,风,阻,阻,效,效,果,果,明,明,显,显,。,。,3,）,）,尽,尽,量,量,缩,缩,短,短,通,通,风,风,路,路,线,线,长,长,度,度,。,。,因,因,为,为,巷,巷,道,道,的,的,摩,摩,擦,擦,阻,阻,力,力,与,与,巷,巷,道,道,长,长,度,度,呈,呈,正,正,比,比,，,，,因,因,此,此,应,应,尽,尽,量,量,缩,缩,短,短,风,风,路,路,的,的,长,长,度,度,。,。,4）避免巷,道,道内风量过,于,于集中。巷,道,道摩擦阻力,与,与风量的平,方,方成正比，,若,若巷道内风,量,量过于集中,，,，摩擦阻力,会,会大大增加,。,。因此，应,尽,尽可能使矿,井,井的总进风,早,早分开，使,矿,矿井的总回,风,风晚汇合。,5）降低局,部,部阻力。应,尽,尽量避免巷,道,道急拐弯，,避,避免巷道断,面,面突然扩大,、,、突然缩小,，,，尽量避免,在,在主要巷道,内,内任意停放,车,车辆、堆积,木,木材、器材,等,等。,12/20/2022,11,第三节 矿,井,井通风动力,一、自然通,风,风,使空气获得,能,能量，产生,自,自然风压，,使,使其沿井巷,流,流动，这种,自,自然力主要,是,是由地面温,度,度的变化，,使,使矿井风侧,和,和回风侧空,气,气温度发生,差,差异而引起,的,的。规程,规定，矿,井,井必须采用,机,机械通风，,自,自然通风只,能,能在特定条,件,件下使用。,12/20/2022,12,第三节,矿,矿井,通,通风动,力,力,二、机,械,械通风,机械通,风,风是矿,井,井通风,的,的主要,动,动力。,按,按其服,务,务范围,可,可以分,为,为三种,：,：,1）主要通,风,风机（简称,主,主扇）,，,，主要,用,用于全,矿,矿井或,矿,矿井的,一,一翼（,部,部分）,；,；,2）辅助通,风,风机（简称,辅,辅扇）,，,，主要,服,服务于,矿,矿井网,络,络的某,一,一分支,（,（如采,区,区或工,作,作面）,，,，以帮,助,助主要,通,通风机,供,供风以,保,保证该,分,分支的,风,风量；,3）局部通,风,风机（简称,局,局扇）,，,，主要,用,用于独,头,头掘进,的,的井巷,等,等局部,地,地区通,风,风。,矿用通,风,风机按,其,其构造,又,又可分,为,为离心,式,式通风,机,机和轴,流,流式通,风,风机两,类,类。,12/20/2022,13,第三节,矿,矿井,通,通风动,力,力,1）离,心,心式通,风,风机,图14-3,离,离心式,通,通风机,1动,轮,轮;2,螺形,外,外壳;3扩,散,散器;4通,风,风机轴;5,止,止推轴,承,承;6,径向,轴,轴承;7前,导,导器;8轴,承,承架;9,齿,齿轮联,轴,轴器;10,制,制动器;11,机座;12,吸风,口,口;13通,风,风机房;14,电动,机,机;15风,硐,硐,12/20/2022,14,第三节,矿,矿井,通,通风动,力,力,2）轴,流,流式通,风,风机,图14-4,轴,轴流式,通,通风机,1集,风,风口;2流,线,线罩;3前,导,导器;4第,一,一级动,轮,轮;5,中间,整,整流器;6,第,第二级,动,动轮;7后,整,整流器;8,扩散,器,器;9,通风,机,机架;10,电,电动机;11,通风,机,机房;12,风,风硐;13,流,流线形,导,导风板,12/20/2022,15,第四节 矿,井,井通风系统,一、矿井主,要,要通风机的,工,工作方式,矿井主要通,风,风机的工作,方,方式主要有,抽出式通风,和,和压入式通,风,风,两 种。,1）抽出式,2）压入式,通,通风,3,）,）,抽,抽,出,出,和,和,压,压,入,入,混,混,合,合,式,式,通,通,风,风,图14-5,矿,矿,井,井,主,主,要,要,通,通,风,风,机,机,的,的,工,工,作,作,方,方,法,法,a,抽,抽,出,出,式,式,通,通,风,风;b,压,压,入,入,式,式,通,通,风,风;c,抽,抽,出,出,和,和,压,压,入,入,混,混,合,合,式,式,通,通,风,风,12/20/2022,16,第,四,四,节,节,矿,矿,井,井,通,通,风,风,系,系,统,统,二,、,、,矿,矿,井,井,通,通,风,风,方,方,式,式,按,照,照,矿,矿,井,井,进,进,风,风,井,井,和,和,回,回,风,风,井,井,相,相,互,互,位,位,置,置,关,关,系,系,，,，,可,可,把,把,矿,矿,井,井,通,通,风,风,方,方,式,式,分,分,为,为,三,三,种,种,基,基,本,本,类,类,型,型,：,：,1,）,）,中,央,央,式,式,，,又,又,可,可,分,分,为,为,中,中,央,央,并,并,列,列,式,式,和,和,中,中,央,央,分,分,列,列,式,式,两,两,种,种,。,。,2,）,）,对,角,角,式,式,，,又,又,可,可,分,分,为,为,两,两,翼,翼,对,对,角,角,式,式,和,和,分,分,区,区,对,对,角,角,式,式,两,两,种,种,。,。,3,）,）混,合,合,式,式，,混,混,合,合,式,式,是,是,中,中,央,央,式,式,和,和,对,对,角,