现代化矿井通风基础

现代化矿井现代化矿井通风技术管理与灾害防治通风技术管理与灾害防治 现代化矿井通风基础现代化矿井通风基础 基本内容基本内容第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力 第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v一、有害气体的作用途径和危害机理一、有害气体的作用途径和危害机理 （一）、有害气体的作用途径（一）、有害气体的作用途径 在作业环境空间中，有害气体通常按如下在作业环境空间中，有害气体通常按如下途径作用于人体而引起中毒。途径作用于人体而引起中毒。 1、吸入2、作用皮肤3、吞入第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v一、有害气体的作用途径和危害机理一、有害气体的作用途径和危害机理 （二）有害气体的危害机理1、浓度与复因子有害物质浓度与复因子的学说有下列两点：（1）若有害物质浓度按算术级数增加，其毒性按几何级数递增；第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v一、有害气体的作用途径和危害机理一、有害气体的作用途径和危害机理 （二）有害气体的危害机理（2）若有害物质为复数，则其毒性为各因子毒性的乘积，而且，与不同浓度的毒性比较，一般认为是各个浓度值中扣除允许浓度值后，再进行毒性的比较是正确的。第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v一、有害气体的作用途径和危害机理一、有害气体的作用途径和危害机理 （二）有害气体的危害机理2、暴露时间 很明显，长时间的暴露要比短时间暴露更有害，但是在浓度相同的情况下，连续暴露30h与间断地暴露30h相比较时，可能前者所受的影响显著。另外，当吸入的有害物质的绝对量大致相同时，也不能笼统地给出高浓度短时间暴露与低浓度长时间暴露的比较。一般认为高浓度短时间暴露与低浓度长时间暴露都是有害的。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v一、有害气体的作用途径和危害机理一、有害气体的作用途径和危害机理 （二）有害气体的危害机理3、作业强度若作业强度加大时，人体对氧的需要量也增大，因此呼吸量显著增加。在作业环境中呼吸量与作业强度之间的关系由下式得出：呼吸量（Lmin-1）=7.9 + 3.2R式中 R为能量代谢率。因此，重体力劳动要比安静时的呼吸量高达10倍以上。若增大作业强度，往往会使大量有害气体吸入体内。同时，由于大量出汗，也容易使水溶性的有害物质经皮肤渗入体内。其他如气象条件也能影响有害物质的中毒效果，不仅高温使有害物质的产生增加，而且身体的状况也与从事重体力劳动时情况相近似。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v一、有害气体的作用途径和危害机理一、有害气体的作用途径和危害机理 （二）有害气体的危害机理4、人体的不同正因为人是属于生物学的问题，所以也会有很大差别（1）民族：一般说，有色人种比白种人耐受毒性强。（2）年龄：青少年耐受毒性能力相对差。（3）性别：一般妇女耐受毒性差，特别是妊娠期，生理期耐受毒性能力更显著降低。（4）习惯：对于具有吸烟、饮酒习惯的，生活不规律的人耐毒性差。（5）疾病：特别是患有解毒性器官、排泄器官疾病的人耐毒性更差。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v 二、矿井空气成分二、矿井空气成分 地面空气又称为大气，是混合气体，大气中除了水蒸气的比例随地区和季节变化较大以外，其余化学组成成分相对稳定。一般将不含水蒸汽的空气称为干空气，它的组成成分和体积百分比分别为氧气（20.96%）、氮气(79%)和二氧化碳(0.04%). 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二、矿井空气成分二、矿井空气成分 地面空气从井筒进入井下就成了矿井空气，将发生一系列变化。主要有：氧气含量减少；有毒有害气体含量增加；粉尘浓度增大；空气的温度、湿度、压力等物理状态变化等。 在矿井通风中，习惯上把风流分作新鲜风流（新风）和污风风流（污风或乏风）。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二、矿井空气成分二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质、矿井空气的主要成分及其基本性质（一）氧气（O2） 氧气是维持人体正常生理机能所不可缺少的气体。一般情况下，人在休息时的需氧量为0.20.4L/min；在工作时为13 L/min。第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二、矿井空气成分二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质、矿井空气的主要成分及其基本性质氧气浓度（体积）/%人体主要症状1715101269静止状态无影响，工作时会感到喘息、呼吸困难和强烈心跳；呼吸及心跳急促，无力进行劳动；失去知觉，昏迷，有生命危险；短时间内失去知觉，呼吸停止，可能导致死亡。人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系人体缺氧症状与空气中氧气浓度的关系 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二二、矿井空气成分、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质、矿井空气的主要成分及其基本性质地面空气进入井下后，氧气浓度要有所降低，氧气浓度降低的主要原因有：人员呼吸；煤岩、坑木和其他有机物的缓慢氧化；爆破工作；井下火灾和瓦斯、煤尘爆炸；煤岩和生产中产生其他有害气体等。在井下盲巷、通风不良的巷道中或发生火灾、爆炸事故后，应特别注意对氧气浓度的检查，以防发生窒息事故。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二、矿井空气成分二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质、矿井空气的主要成分及其基本性质（二）氮气（N2） 在井下废弃旧巷或封闭的采空区中，有可能积存氮气。 矿井中的氮气主要来源于：井下爆破；有机物的腐烂；天然生成的氮气从煤岩中涌出等。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二、矿井空气成分二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质、矿井空气的主要成分及其基本性质（三）二氧化碳（CO2） 二氧化碳对人体的呼吸有刺激作用，所以在为中毒或窒息的人员输氧时，常常要在氧气中加入5%的二氧化碳，以促使患者加强呼吸。当空气中的二氧化碳浓度过高时，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也能造成人员中毒或窒息。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二、矿井空气成分二、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质、矿井空气的主要成分及其基本性质二氧化碳浓度（体积）/% 人体主要症状1351010202025呼吸加深，急促 ；呼吸急促，心跳加快，头痛，很快疲劳；呼吸困难，头痛，恶心，耳鸣；头痛，头昏，呼吸困难，昏迷；呼吸停顿，失去知觉，时间稍长会死亡；短时间中毒死亡。空气中二氧化碳浓度对人体的影响空气中二氧化碳浓度对人体的影响 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二二、矿井空气成分、矿井空气成分1、矿井空气的主要成分及其基本性质、矿井空气的主要成分及其基本性质 二氧化碳比空气重，常常积聚在煤矿井下的巷道底板、水仓、溜煤眼、下山尽头、盲巷、采空区及通风不良处。 矿井中二氧化碳的主要来源有：煤和有机物的氧化；人员呼吸；井下爆破；井下火灾；瓦斯、煤尘爆炸等。有时也能从煤岩中大量涌出，甚至与煤或岩石一起突然喷出，给安全生产造成重大影响。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v二二、矿井空气成分、矿井空气成分2、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准、矿井空气主要成分的质量（浓度）标准 采掘工作面进风流中，按体积计算，氧气浓度不低于20%；二氧化碳浓度不超过0.5%。矿井总回风巷或一翼回风巷风流中，二氧化碳超过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超过1.5%时，采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，都必须停止工作，撤出人员，进行处理。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三、矿井空气中的有害气体三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质（一）一氧化碳（CO）一氧化碳有剧毒。人体血液中的血红素与一氧化碳的亲和力比它与氧气的亲和力大250300倍。一氧化碳的中毒程度与中毒浓度、中毒时间、呼吸频率和深度及人的体质有关。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三、矿井空气中的有害气体三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质一氧化碳的中毒程度与浓度的关系一氧化碳的中毒程度与浓度的关系 一氧化碳浓度（体积）/%主 要 症 状0.016数小时后有头痛、心跳、耳鸣等轻微中毒症状0.0481h可引起轻微中毒症状 0.1280.51h引起意识迟钝、丧失行动能力等严重中毒症状 0.40短时间失去知觉、抽筋、假死。30min内即可死亡第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质一氧化碳中毒除上述症状外，最显著的特一氧化碳中毒除上述症状外，最显著的特征是中毒者粘膜和皮肤呈樱桃红色。征是中毒者粘膜和皮肤呈樱桃红色。矿井中一氧化碳的主要来源有：爆破工作矿井中一氧化碳的主要来源有：爆破工作；矿井火灾；瓦斯及煤尘爆炸等。据统计；矿井火灾；瓦斯及煤尘爆炸等。据统计，在煤矿发生的瓦斯爆炸、煤尘爆炸及火，在煤矿发生的瓦斯爆炸、煤尘爆炸及火灾事故中，灾事故中，约约707075%75%的死亡人员都是因的死亡人员都是因一氧化碳中毒所致。一氧化碳中毒所致。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质（二）硫化氢（H2S） 硫化氢有剧毒。它能使人体血液缺氧中毒，对眼睛及呼吸道的粘膜具有强烈的刺激作用，能引起鼻炎、气管炎和肺水肿。当空气中浓度达到0.0001%时可嗅到臭味，但当浓度较高时（0.005-0.01%），因嗅觉神经中毒麻痹，臭味“减弱”或“消失”，反而嗅不到。矿井中硫化氢的主要来源有：坑木等有机物腐烂；含硫矿物的水化；从老空区和旧巷积水中放出。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三、矿井空气中的有害气体三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质硫化氢的中毒程度与浓度的关系硫化氢的中毒程度与浓度的关系 硫化氢浓度（体积）/%主 要 症 状0.0001有强烈臭鸡蛋味0.01流唾液和清鼻涕、瞳孔放大、呼吸困难0.050.51h严重中毒，失去知觉、抽筋、瞳孔变大，甚至死亡0.1短时间内死亡第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质（三）二氧化硫（SO2）二氧化硫有剧毒。空气中的二氧化硫遇水后生成硫酸，对眼睛有刺激作用，矿工们将其称之为“瞎眼气体”。此外，也能对呼吸道的粘膜产生强烈的刺激作用，引起喉炎和肺水肿。矿井中二氧化硫的主要来源有：含硫矿物的氧化与燃烧；在含硫矿物中爆破；从含硫煤体中涌出。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三、矿井空气中的有害气体三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质二氧化硫的中毒程度与浓度的关系二氧化硫的中毒程度与浓度的关系 二氧化硫浓度（体积）/%主 要 症 状0.0005嗅到刺激性气味0.002头痛、眼睛红肿、流泪、喉痛0.05引起急性支气管炎和肺水肿，短时间内有生命危险第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质（四）二氧化氮（NO2）二氧化氮是井下毒性最强的有害气体。它遇水后生成硝酸，对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。二氧化氮的中毒有潜伏期，容易被人忽视。中毒初期仅是眼睛和喉咙有轻微的刺激症状，常不被注意，有的在严重中毒时尚无明显感觉，还可坚持工作，但经过6h甚至更长时间后才出现中毒征兆。主要特征是手指尖及皮肤出现黄色斑点，头发发黄，吐黄色痰液，发生肺水肿，引起呕吐甚至死亡。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三、矿井空气中的有害气体三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质二氧化氮的中毒程度与浓度的关系二氧化氮的中毒程度与浓度的关系 二氧化氮浓度（体积）/%主 要 症 状0.00424h内不致显著中毒，6h后出现中毒症状，咳嗽0.006短时间内喉咙感到刺激、咳嗽，胸痛0.01强烈刺激呼吸器官，严重咳嗽，呕吐、腹泻，神经麻木0.025短时间即可致死第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三、矿井空气中的有害气体三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质 矿井中二氧化氮的主要来源是爆破工作。炸药爆破时会产生一系列氮氧化物，如一氧化氮（遇空气即转化为二氧化氮）、二氧化氮等，是炮烟的主要成分。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三、矿井空气中的有害气体三、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质（五）氨气（NH3）氨气有剧毒。它对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿，严重时失去知觉，以致死亡。氨气主要是在矿井发生火灾或爆炸事故时产生。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体1、矿井空气中的有害气体及其基本性质、矿井空气中的有害气体及其基本性质（六）氢气（H2）氢气无色、无味、无毒，相对密度为0.07，是井下最轻的有害气体。空气中氢气浓度达到4%74%时具有爆炸危险。井下氢气的主要来源是蓄电池充电。此外，矿井发生火灾和爆炸事故中也会产生。除了上述有害气体之外，矿井空气中最主要的有害气体是甲烷（CH4），又称沼气。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体2、矿井空气中有害气体的安全浓度标准、矿井空气中有害气体的安全浓度标准 为了防止有害气体对人体和安全生产造成危害，规程中对其安全浓度（允许浓度）标准做了明确规定。 矿矿井井空空气气中中有有害害气气体体最最高高允允许许浓浓度度 有害气体名称有害气体名称符号符号最高允许浓度（最高允许浓度（% %）一氧化碳一氧化碳COCO0.00240.0024氧化氮（换算成二氧氧化氮（换算成二氧化氮）化氮）NONO2 20.000250.00025二氧化硫二氧化硫SOSO2 20.00050.0005硫化氢硫化氢H H2 2S S0.000660.00066氨氨NHNH3 30.0040.004第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体2、矿井空气中有害气体的安全浓度标准、矿井空气中有害气体的安全浓度标准此外，规程还规定：井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度不得超过0.5%。通过上述有害气体的安全浓度标准可以看出，最高允许浓度的制定都留有较大的安全系数，只要在矿井生产中严格遵守规程规定，不违章作业，人身安全是完全有保障的。 第一节第一节 矿井气体危害分析与控制矿井气体危害分析与控制v三三、矿井空气中的有害气体、矿井空气中的有害气体3、防止有害气体危害的措施、防止有害气体危害的措施 加强通风。加强通风。加强对有害气体的检查。加强对有害气体的检查。瓦斯抽放。瓦斯抽放。放炮喷雾或使用水炮泥。放炮喷雾或使用水炮泥。加强对通风不良处和井下盲巷的管理。加强对通风不良处和井下盲巷的管理。井下人员必须随身佩带自救器。井下人员必须随身佩带自救器。对缺氧窒息或中毒人员及时进行急救。对缺氧窒息或中毒人员及时进行急救。第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力1 1、风流的流动状态、风流的流动状态 流体在运动中有两种不同的状态，流体在运动中有两种不同的状态，即即层流流动层流流动和和紊流流动紊流流动。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力（一）流动状态的判别 vdRe 当流速很小、管径很细、流体的运动粘度较大时，流体呈层流运动，反之，为紊流流动。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力（二）井巷中风流的流动状态 因为规程规定，井巷中最低允许风速为0.15m/s,而井下巷道的风速都远远大于上述数值，所以井巷风流的流动状态都是紊流，只有风速很小的漏风风流，才有可能出现层流。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力2、摩擦阻力摩擦阻力 井下风流沿井巷或管道流动时，由于空气的粘性，受到井巷壁面的限制，造成空气分子之间相互摩擦（内摩擦）以及空气与井巷或管道周壁间的摩擦，从而产生阻力，称这种阻力为摩擦阻力。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力矿井通风工程中的摩擦阻力计算公式： Pa 式中 井巷的摩擦阻力系数，Kg/m3或 Ns2/m4 ，摩23QSLUh第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力3、摩擦阻力系数与摩擦风阻摩擦阻力系数与摩擦风阻 （一）摩擦阻力系数 在计算矿井通风紊流摩擦阻力时，关键在于如何确定摩擦阻力系数值。 确定 值方法有查表和实测两种方法。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力（二）摩擦风阻 ,3SULR摩反映井巷几何特征的参数，它反映的是井巷通风的难易程度。反映井巷几何特征的参数，它反映的是井巷通风的难易程度。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v一、摩擦阻力一、摩擦阻力2QRh摩摩 完全紊流时摩擦阻力定律，它说明了完全紊流时摩擦阻力定律，它说明了当摩擦风阻一定时，摩擦阻力与风量当摩擦风阻一定时，摩擦阻力与风量的平方成正比。的平方成正比。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v二、局部阻力二、局部阻力 在风流运动过程中，由于井巷边壁条件的在风流运动过程中，由于井巷边壁条件的变化，风流在局部地区受到局部阻力物（如变化，风流在局部地区受到局部阻力物（如巷道断面突然变化，风流分叉与交汇，断面巷道断面突然变化，风流分叉与交汇，断面堵塞等）的影响和破坏，引起风流流速大小堵塞等）的影响和破坏，引起风流流速大小、方向和分布的突然变化，导致风流本身产、方向和分布的突然变化，导致风流本身产生很强的冲击，形成极为紊乱的涡流，造成生很强的冲击，形成极为紊乱的涡流，造成风流能量损失，这种均匀稳定风流经过某些风流能量损失，这种均匀稳定风流经过某些局部地点所造成的附加的能量损失，就叫做局部地点所造成的附加的能量损失，就叫做局部阻力。局部阻力。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v二、局部阻力二、局部阻力1 1、局部阻力的成因与计算、局部阻力的成因与计算（一）局部阻力的成因分析 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v二、局部阻力二、局部阻力（二）局部阻力计算 22vh局第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v二、局部阻力二、局部阻力 2、局部阻力系数与风阻、局部阻力系数与风阻（一）局部阻力系数 产生局部阻力的过程非常复杂，要确定局部阻力系数也是非常复杂的。大量实验研究表明，紊流局部阻力系数主要取决于局部阻力物的形状，而边壁的粗糙程度为次要因素，但在粗糙程度较大的支架巷道中也需要考虑。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v二、局部阻力二、局部阻力（二）局部风阻 22SR局 在一般情况下，由于井巷内的风流速压较小，所产生的局部阻力也较小，井下所有的局部阻力之和只占矿井总阻力的1020左右。故在通风设计中，一般只对摩擦阻力进行计算，对局部阻力不作详细计算，而按经验估算。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v三、矿井总风阻与矿井等积孔三、矿井总风阻与矿井等积孔1、矿井通风阻力定律、矿井通风阻力定律 h h阻阻RQRQ2 2 ，PaPa式中 R井巷风阻，Kg/m7或 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v三、矿井总风阻与矿井等积孔三、矿井总风阻与矿井等积孔2 2、矿井总风阻、矿井总风阻 对于一个确定的矿井通风网路，其总风阻值就叫做矿井总风阻。当矿井通风网路的风量分配后，其总风阻值则是由网路结构、各支路风阻值所决定的。它和矿井总阻力、矿井总风量的关系是： ，矿矿矿2QhR第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v三、矿井总风阻与矿井等积孔三、矿井总风阻与矿井等积孔3 3、矿井等积孔、矿井等积孔 为了更形象、更具体、更直观地衡量矿井通风难易程度，矿井通风学上用一个假想的、并与矿井风阻值相当的孔的面积作为评价矿井通风难易程度，这个假想孔的面积就叫做矿井等积孔。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v三、矿井总风阻与矿井等积孔三、矿井总风阻与矿井等积孔RA19. 1第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v三、矿井总风阻与矿井等积孔三、矿井总风阻与矿井等积孔矿井通风难易程度的分级标准矿井通风难易程度的分级标准 通风阻力等级通风难易程度 风阻R（ ）等积孔A（m2)大阻力矿 困难1.421中阻力矿中等1.420.3512小阻力矿容易0.35282m/Ns第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v四、降低矿井通风阻力措施四、降低矿井通风阻力措施 1、降低摩擦阻力的措施、降低摩擦阻力的措施 （1）减少摩擦阻力系数（2）井巷风量要合理（3）保证井巷通风断面（4）减少巷道长度 （5）选用周长较小的井巷断面 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v四、降低矿井通风阻力措施四、降低矿井通风阻力措施 2 2、降低局部阻力的措施、降低局部阻力的措施 （1）最大限度减少局部阻力地点的数量。 （2）当连接不同断面的巷道时，要把连接的边缘做成斜线或圆弧型 （3）巷道拐弯时，转角越小越好，在拐弯的内侧做成斜线型和圆弧型。要尽量避免出现直角弯。巷道尽可能避免突然分叉和突然汇合，在分叉和汇合处的内侧也要做成斜线或圆弧型。 第二节第二节 矿井通风阻力矿井通风阻力v四、降低矿井通风阻力措施四、降低矿井通风阻力措施 2 2、降低局部阻力的措施、降低局部阻力的措施 （4）减少局部阻力地点的风流速度及巷道的粗糙程度。（5）在风筒或通风机的入风口安装集风器，在出风口安装扩散器。（6）减少井巷正面阻力物，及时清理巷道中的堆积物，采掘工作面所用材料要按需使用，不能集中堆放在井下巷道中。巷道管理要做到无杂物、无淤泥、无片帮，保证有效通风断面。在可能的条件下尽量不使成串的矿车长时间地停留在主要通风巷道内，以免阻挡风流，使通风状况恶化。 第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v一、自然风压一、自然风压1、自然风压的形成及特性、自然风压的形成及特性 自然风压具有如下几种性质：自然风压具有如下几种性质： 1.1.形成矿井自然风压的主要原形成矿井自然风压的主要原因是矿井进、出风井两侧的空因是矿井进、出风井两侧的空气柱重量差。气柱重量差。 2.2.矿井自然风压的大小和方向矿井自然风压的大小和方向，取决于矿井进、出风两侧空，取决于矿井进、出风两侧空气柱的重量差的大小和方向。气柱的重量差的大小和方向。 3.3.矿井自然风压与井深成正比矿井自然风压与井深成正比 4.4.主要通风机工作对自然风压主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定的影响的大小和方向也有一定的影响 012345dz1dz2z第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v一、自然风压一、自然风压2、自然风压的控制和利用、自然风压的控制和利用（1）对自然风压的控制 （2）设计和建立合理的矿井通风系统 （3）人工调节进、出风侧的气温差 （4）降低井巷风阻 （5）消灭独井通风 （6）注意自然风压在非常时期对矿井通风的作用 第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v二、通风机风压及实际特性二、通风机风压及实际特性1、通风机的工作参数、通风机的工作参数 （1）通风机的风量Q通 （2）通风机的风压H通 （3）通风机的功率N （4）通风机的效率 第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v二、通风机风压及实际特性二、通风机风压及实际特性2、通风机的个体特性及合理工作范围、通风机的个体特性及合理工作范围（1）个体特性曲线 通风机的风量、风压、功率和效率这四个基本参数可以反映出通风机的工作特性。每一台通风机，在额定转速的条件下，对应于一定的风量，就有一定的风压、功率和效率，风量如果变动，其它三者也随之改变。表示通风机的风压、功率和效率随风量变化而变化的关系曲线，称为通风机的个体特性曲线。这些个体特性曲线不能用理论计算方法来绘制，必须通过实测来绘制。 第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v二、通风机风压及实际特性二、通风机风压及实际特性（2）通风机的工况点及合理工作范围 ABCD上下右左0.60.650.7153045H/PaH-QH-QH Ht t-Q-QH HSdSd-Q-QH HS S-Q-QR Rm mR RV VR=RR=Rd d+R+RdvdvR Rd dR RdvdvA AAAH HQ Qhvhv第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v三、通风机风压与通风阻力的关系三、通风机风压与通风阻力的关系 1.抽出式通风矿井通全自h总h动5 通静自h总 第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v三、通风机风压与通风阻力的关系三、通风机风压与通风阻力的关系 2.压入式通风矿井 通全自h总 通静自h总h动3 第三节第三节 矿井通风动力矿井通风动力v三、通风机风压与通风阻力的关系三、通风机风压与通风阻力的关系 3、矿井主通风机房内水柱计 用压差计测出风硐断面的相对静压值，就能近似了解到矿井通风总阻力的大小。 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v一、通风网路的基本术语和概念一、通风网路的基本术语和概念 分支 分支是指表示一段通风井巷的有向线段，线段的方向代表井巷风流的方向。每条分支可有一个编号，称为分支号。节点 节点是指两条或两条以上分支的交点。每个节点有唯一的编号，称为节点号。 回路 由两条或两条以上分支首尾相连形成的闭合线路，称为回路。树 由包含通风网路图的全部节点且任意两节点间至少有一条通路和不形成回路的部分分支构成的一类特殊图，称为树 独立回路 由通风网路图的一棵树及其余树中的一条余树枝形成的回路，称为独立回路。 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v一、通风网路的基本术语和概念一、通风网路的基本术语和概念 12344578665321112344578311285447311285447(a)(b)(c)222355533666666第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v二、通风网路图的绘制二、通风网路图的绘制 不按比例、不反映空间关系的矿井通风网路图，能清楚地反映风流的方向和分合关系，便于进行通风网路解算和通风系统分析，是矿井通风管理的重要图件之一。 通风网路图的形状是可以变化的。为了更清晰地表达通风系统中各井巷间的联接关系及其通风特点，通风网路图的节点可以移位，分支可以曲直伸缩。通常，习惯上把通风网路图总的形状画成“椭圆”形。 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v二、通风网路图的绘制二、通风网路图的绘制绘制矿井通风网路图，一般可按如下步骤进行：节点编号分支连线图形整理标注第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v二、通风网路图的绘制二、通风网路图的绘制绘制通风网路图的一般原则如下：某些距离相近的节点，其间风阻很小时，可简化为一个节点。风压较小的局部网路，可并为一个节点。如井底车场等。同标高的各进风井口与回风井口可视为一个节点。用风地点并排布置在网路图的中部；进风系统和回风系统分别布置在图的下部和上部；进、回风井口节点分别位于图的最下端和最上端。分支方向（除地面大气分支）基本应由下而上。分支间的交叉尽可能少。节点间应有一定的间距。 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质 通风网路可分为简单通风网路和复杂通风网路两种。仅由串联和并联组成的网路，称为简单通风网路。含有角联分支，通常是包含多条角联分支的网路，称为复杂通风网路。通风网路中各分支的基本联接形式有串联、并联和角联三种，不同的联接形式具有不同的的通风特性和安全效果。 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质1、串联通风及其特性、串联通风及其特性 两条或两条以上风路彼此首尾相连在一起，中间没有风流分合点时的通风，称为串联通风 123Q1h1A1R1ARh222Q23Q3h33R A1234第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质串联风路的总风量等于各段风路的分风量，即 nQQQQ21串串联风路的总风压等于各段风路的分风压之和，即 niinhhhhh121串第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质串联风路的总风阻等于各段风路的分风阻之和 niinRRRRR121串串联风路的总等积孔平方的倒数等于各段风路等积孔平方的倒数之和 222211111nAAAA串第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质2、并联通风及其特性、并联通风及其特性 Q11h11R1A2Qh2R2A2221 两条或两条以上的分支在某一节点分开后，又在另一节点汇合，其间无交叉分支时的通风，称为并联通风第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质并联网路的总风量等于并联各分支风量之和，即 niinQQQQQ121并并联网路的总风压等于任一并联分支的风压，即 nhhhh21并第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质 并联网路的总风阻平方根的倒数等于并联各分支风阻平方根的倒数之和 nRRRR111121并2211111nRRRR并或nAAAA21并并联网路的总等积孔等于并联各分支等积孔之和第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质 并联网路的风量自然分配 并并QRRQ11并并QRRQ22 并并QRRQnn 当并联网路的总风量一定时，并联网路的某分支所分配得到的风量取决于并联网路总风阻与该分支风阻之比。风阻大的分支自然流入的风量小，风阻小的分支自然流入的风量大。这种风量按并联各分支风阻值的大小自然分配的性质，称之为风量的自然分配风量的自然分配风量自然分配的概风量自然分配的概念念 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质3、串联与并联的比较、串联与并联的比较 从安全、可靠和经济角度看，并联通风与串联通风相比，具有明显优点： A、总风阻小，总等积孔大，通风容易，通风动力费用少。 B、并联各分支独立通风，风流新鲜，互不干扰，有利于安全生产；而串联时，后面风路的入风是前面风路排出的污风，风流不新鲜，空气质量差，不利于安全生产。 C、并联各分支的风量，可根据生产需要进行调节；而串联各风路的风量则不能进行调节，不能有效地利用风量。 D、并联的某一分支风路中发生事故，易于控制与隔离，不致影响其它分支巷道，事故波及范围小，安全性好；而串联的某一风路发生事故，容易波及整个风路，安全性差。所以，规程强调：井下各个生产水平和各个采区必须实行分区通风（并联通风）；各个采、掘工作面应实行独立通风，限制采用串联通风。 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质4、角联通风及其特性、角联通风及其特性 在并联的两条分支之间，还有一条或几条分支相通的连接形式称为角联网路（通风）。连接于并联两条分支之间的分支称为角联分支 。12543344K2131235412235647189531074162角联网路的特性是：角联分支的风流方向是不稳定的。角联网路的特性是：角联分支的风流方向是不稳定的。 第四节第四节 矿井通风网络矿井通风网络v三、简单通风网路及其性质三、简单通风网路及其性质角联分支5中无风流 4321RRRR角联分支5中风向由 4321RRRR角联分支5中风向由 4321RRRR第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术 局部通风方法按通风动力形式不同分局部通风方法按通风动力形式不同分为为局部通风机通风局部通风机通风、矿井全风压通风矿井全风压通风和和引射器通风引射器通风三种。其中，局部通风三种。其中，局部通风机通风是最为常用的局部通风方法。机通风是最为常用的局部通风方法。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v一、局部通风机通风一、局部通风机通风 利用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法称局部通风机通风，它是目前局部通风最主要的方法。 常用通风方式：压入、抽出和混合式压入、抽出和混合式。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 1.压入式压入式 10m压入式布置方式压入式布置方式LeLaLs有效贴壁射流有效贴壁射流扩张段扩张段收缩段收缩段第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 1.压入式压入式 LsLv有效射程示意图有效射程示意图Ls从风筒出口至射流反向的最远距离（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）称即扩张段和收缩段总长）称射流有效射程射流有效射程。第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 1.压入式压入式 21迎头区迎头区巷道排烟巷道排烟压入式排烟过程压入式排烟过程第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术特点特点：（）局扇及电器设备布置在新鲜风流中； （）有效射程远，工作面风速大，排烟效果好； （）可使用柔性风筒，使用方便； （）由于内外，风筒漏风对巷道排污有一定作用。 要求要求：（）局巷，避免产生循环风； （）局扇入口与掘进巷道距离大于10m； （）风筒出口至工作面距离小于Ls。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 2.抽出式抽出式 Le第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术特点特点：（）新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；（）污风通过风机；（）有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好；（）不通使用柔性风筒。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v3. 压入式和抽出式通风的比较：压入式和抽出式通风的比较： 1) 压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，若局部通风机不具备防爆性能，则是非常危险的 2) 压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。然而，抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比，抽出式风量小,工作面排污风所需时间长、速度慢。 3) 压入式通风时,掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走,而用抽出式通风时,巷道壁面涌出的瓦斯随风流向工作面，安全性较差。 4) 抽出式通风时,新鲜风流沿巷道进向工作面，整个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，污风沿巷道缓慢排出，当掘进巷道越长，排污风速度越慢，受污染时间越久。 5) 压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 4. 混合式通风混合式通风 混合式通风是压入式和抽出式两种通混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用风方式的联合运用,按局部通风机和风按局部通风机和风筒的布设位置，分为筒的布设位置，分为:长压短抽、长抽长压短抽、长抽短压和长抽长压。短压和长抽长压。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 4. 混合式通风混合式通风1) 长抽短压（前压后抽）长抽短压（前压后抽） 10m10m10m10m第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 4. 混合式通风混合式通风2) 长压短抽长压短抽(前抽后压前抽后压) 1 0 m 1 0 m第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 混合式通风的主要特点混合式通风的主要特点：a、通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式；b、主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时,风速就更小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 5.可控循环通风可控循环通风 当局部通风机的吸入风量大于全风压供给设置通风机巷道的风量时，则部分由局部用风地点排出的污浊风流，会再次经局部通风机送往用风地点，故称其为循环风。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术循环通风方式循环通风方式：循环通风分为掺有适量外界新风的循环通风和不掺有外界新风的循环通风。前者即为可控制循环通可控制循环通风风，也称为开路循环通风；后者称为闭路循环通风闭路循环通风。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术除尘器除尘器压入式压入式抽出式抽出式除尘器除尘器抽出式抽出式压入式压入式闭路循环通风闭路循环通风 可控制循环通风可控制循环通风第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术可控循环局部通风优点可控循环局部通风优点: : (1) 采用混合式可控循环通风时,掘进巷道风流循环区内侧的风速较高，避免了瓦斯层状积聚,同时也降低了等效温度，改善了掘进巷道中的气候条件。 (2) 当在局部通风机前配置除尘器时，可降低矿尘浓度。 (3) 在供给掘进工作面相同风量条件下，可降低通风能耗。缺点：缺点：(1) 由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯与粉尘，因此，必须研制新型防爆除尘风机。()循环风流通过运转风机的加热,再返回掘进工作面，使风温上升。(3) 当工作面附近发生火灾时，烟流会返回掘进工作面，故安全性差，抗灾能力弱，灾变时有循环风流通过的风机应立即进行控制,停止循环通风,恢复常规通风。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 二、矿井全风压通风二、矿井全风压通风全风压通风全风压通风是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风路风阻。按其导风设施不同可分为：按其导风设施不同可分为： 1.1.风筒导风风筒导风 . .平行巷道导风平行巷道导风 3.3.钻孔导风钻孔导风 4.4.风幛导风风幛导风 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 二、矿井全风压通风二、矿井全风压通风1.1.风筒导风风筒导风 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 二、矿井全风压通风二、矿井全风压通风. .平行巷道导风平行巷道导风 适于长距离的巷道掘进通风适于长距离的巷道掘进通风第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 二、矿井全风压通风二、矿井全风压通风3.3.钻孔导风钻孔导风 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 二、矿井全风压通风二、矿井全风压通风4.4.风幛导风风幛导风 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v三、引射器通风三、引射器通风 利用引射器产生的通风负压,通过风筒导风的通风方法称引射器通风。引射器通风一般都采用压入式。优点优点：无电气设备，无噪音;还具有降温、降尘作用;在煤与瓦斯突出严重的煤层掘进时，用它代替局部通风机通风，设备简单，安全性较高。缺点缺点：风压低、风量小、效率低，并存在巷道积水问题。 第五节第五节 矿井局部通风技术矿井局部通风技术v 三、引射器通风三、引射器通风 太原理工大学太原理工大学 矿业工程学院矿业工程学院