《矿井通风系统》PPT课件.ppt

主扇风机司机(第3讲),第三章矿井通风第二节矿井通风系统,矿井通风系统,主要内容：第一部分矿井通风方法与通风方式,第二部分通风网络基本形式,第三部分矿井通风压力和通风阻力,知识目标：1、能陈述抽出式、压入式、混合式通风的特点；2、能陈述中央式、对角式、混合式、区域式通风的布置特点；3、能概述通风网络基本形式；4、能概述矿井通风压力和通风阻力特点和要求；5、能陈述煤矿安全规程对矿井通风系统的基本要求。,项目目标,能力目标：1、会根据矿井开拓布置、瓦斯涌出情况等生产条件合理选择矿井的通风方法；2、会根据矿井实际情况，掌握降低通风阻力的措施和方法。3、会根据采掘工程图和通风要求，绘制矿井通风系统图；,义煤集团集团公司安全理念,l、集团公司安全生产理念:责任有我，我有责任，安全有我，我必安全。,2、“安全事故零目标”理念:树立“安全生产事故为零”：“违章指挥事故为零”：“工程质量事故为零”；“机电设备安全运转事故为零”目标。,3、“大三防”体系:第一，基层矿井防。第二，业务部门防。第三，安监部门防。,矿井通风系统,矿井通风系统：是矿井通风方法、通风方式、通风网路与通风设施的总称。矿井通风系统是否合理，对整个矿井通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产起着重要的作用，同时还应在保证安全生产的前提下，尽量减少通风工程量，降低通风费用，力求经济合理。,第一部分矿井通风方法与通风方式,一、矿井通风方法矿井通风方法是指主要通风机对矿井供风的工作方法。按主要通风机的安装位置不同，分为抽出式、压入式及混合式三种。（一）抽出式通风如图所示。抽出式通风是将矿井主通风机安设在出风井一侧的地面上，新风经进风井流到井下各用风地点后，污风再通过风机排出地表的一种矿井通风方法。,动画1,抽出式通风的特点是：1、在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于低于当地大气压力的负压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏入井内。2、抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理。3、在瓦斯矿井采用抽出式通风，若主要通风机因故停止运转，井下风流压力提高，在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌出，比较安全。,目前我国大部分矿井，一般多采用抽出式通风。,（二）压入式通风如图所示。压入式通风是将矿井主通风机安设在进风井一侧的地面上，新风经主要通风机加压后送入井下各用风地点，污风再经过回风井排出地表的一种矿井通风方法。,动画2,压入式通风的特点是：1、在矿井主通风机的作用下，矿内空气处于高于当地大气压力的正压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从井内漏向地面。2、压入式通风矿井中，由于要在矿井的主要进风巷中安装风门，使运输、行人不便，漏风较大，通风管理工作较困难。3、当矿井主通风机因故停止运转时，井下风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，造成瓦斯积聚，对安全不利。,因此，在瓦斯矿井中一般很少采用压入式通风。,压入式通风的使用条件1、矿井浅部开采时，由于地表塌陷出现裂缝与井下沟通，为避免用抽出式通风将塌陷区内的有害气体吸入井下，可在矿井开采第一水平时采用压入式通风，当开采下水平时再改为抽出式通风。2、当矿井煤炭自然发火比较严重时，为避免将火区内的有毒有害气体抽到巷道中，有时也可采用压入式通风。,（三）混合式通风混合式通风是在进风井和回风井一侧都安设矿井主要通风机，新风经压入式主要通风机送入井下，污风经抽出式主要通风机排出井外的一种矿井通风方法。,混合式通风的特点是：1、进风井口地面附近安设压入式通风机，出风井口地面附近安设抽出式通风机。2、井下空气压力与地面空气压力相比，进风系统一侧为正压，回风系统一侧为负压。优点：适应较大的通风阻力，矿井内部漏风小。缺点：通风设备多，动力消耗大，管理复杂。一般很少采用。,二、矿井通风方式矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。按进、回风井的位置不同，分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。,(一)中央式1中央并列式如图所示。进、回风井均并列布置在井田走向和倾斜方向的中央。,动画3,2中央边界式（又名中央分列式）如图所示。进风井仍布置在井田走向和倾斜方向的中央，回风井大致布置在井田上部边界沿走向的中央，回风井的井底标高高于进风井底标高。,动画4,（二）对角式进风井大致布置于井田的中央，回风井分别布置在井田上部边界沿走向的两翼上。根据回风井沿走向的位置不同，又分为两翼对角式和分区对角式两种。1两翼对角式如图（c）所示，进风井大致位于井田走向中央，在井田上部沿走向的两翼边界附近或两翼边界采区的中央各开掘一个出风井。,动画5,2分区对角式如图所示。进风井位于井田走向的中央，在每个采区的上部边界各掘进一个回风井，无总回风巷。,动画6,（三）区域式在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。如图所示。,（四）混合式混合式是中央式和对角式的混合布置，因此混合式的进风井与出风井数目至少有3个。混合式可有以下几种：1、中央并列与两翼对角混合式；2、中央边界与两翼对角混合式；3、中央并列与中央边界混合式等。,混合式一般是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。,（五）各种通风方式的优缺点及适用条件1中央并列式优点：初期开拓工程量小，投资少，投产快；地面建筑集中，便于管理；两个井筒集中，便于开掘和井筒延深；井筒安全煤柱少，易于实现矿井反风。缺点：矿井通风路线是折返式，风路较长，阻力较大，特别是当井田走向很长时，边远采区与中央采区风阻相差悬殊，边远采区可能因此风量不足；由于进、回风井距离近，井底漏风较大，容易造成风流短路；安全出口少，只有2个；工业广场受主要通风机噪声影响和回风风流的污染。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角大，埋藏深，瓦斯与自然发火都不严重的矿井。,2中央边界式优点：安全性好；通风阻力比中央并列式小，矿井内部漏风小，有利于瓦斯和自然发火的管理；工业广场不受主要通风机噪声的影响和回风流的污染。缺点：增加一个风井场地，占地和压煤较多；风流在井下的流动路线为折返式，风流路线长，通风阻力大。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角较小，埋藏浅，瓦斯与自然发火都比较严重的矿井。,3两翼对角式优点：风流在井下的流动路线为直向式，风流路线短，通风阻力小；矿井内部漏风小；各采区间的风阻比较均衡，便于按需分风；矿井总风压稳定，主要通风机的负载较稳定；安全出口多，抗灾能力强；工业广场不受回风污染和主要通风机噪声的危害。缺点：初期投资大，建井期长；管理分散；井筒安全煤柱压煤较多。适用条件：井田走向长度大于4km，需要风量大，煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井。,4分区对角式优点：各采区之间互不影响，便于风量调节；建井工期短；初期投资少，出煤快；安全出口多，抗灾能力强；进回风路线短，通风阻力小。缺点：风井多，占地压煤多；主要通风机分散，管理复杂；风井与主要通风机服务范围小，接替频繁；矿井反风困难。适用条件：煤层埋藏浅或因煤层风化带和地表高低起伏较大，无法开凿浅部的总回风巷，在开采第一水平时，只能采用分区式。另外，井田走向长，多煤层开采的矿井或井田走向长、产量大、需要风量大、煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井也可采用这种通风方式。,5区域式优点：既可以改善矿井的通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期；风流路线短，通风阻力小；漏风少，网路简单，风流易于控制，便于主要通风机的选择。缺点：通风设备多，管理分散，管理难度大。适用条件：井田面积大、储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井。,6混合式优点：有利于矿井的分区分期建设，投资省，出煤快，效率高；回风井数目多，通风能力大；布置灵活，适应性强。缺点：多台风机联合工作，通风网路复杂，管理难度大。适用条件：井田走向长度长，老矿井的改扩建和深部开采；多煤层多井筒的矿井；井田面积大、产量大、需要风量大或采用分区开拓的大型矿井。,总之，矿井的通风方式，应根据矿井的设计生产能力、煤层赋存条件、地形条件、井田面积、走向长度及矿井瓦斯等级、煤层的自燃倾向性等情况，从技术、经济和安全等方面加以分析，通过方案比较确定。,第二部分通风网络基本形式(一)通风网络图用不成比例，不反映空间关系的单线条来表示矿井通风网络的图叫通风网络图。通风网络图可以把各通风巷道之间的关系和风量的流动情况更加清晰的表示出来，便于分析研究和加强和改善矿井通风管理。,矿井通风系统,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。,例如图所示为某矿通风系统示意图，试绘出该矿的通风网路图。,(二)通风网络的基本形式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。,1、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，如图所示。串联通风也称为“一条龙”通风，其特性如下：,1）串联风路的总风量等于各段风路的分风量。2）串联风路的总风压等于各段风路的分风压之和。3）串联风路的总风阻等于各段风路的分风阻之和。,2、并联通风及其特性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，如图所示。并联网路的特性如下：,1）并联网路的总风量等于并联各分支风量之和，即,2）并联网路的总风压等于任一并联分支的风压，即,3）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。,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，也是并联网路的一种特性。,3、串联与并联的比较在矿井通风网路中，既有串联通风，又有并联通风。矿井的进、回风风路多为串联通风，而工作面与工作面之间多为并联通风。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：1)、总风阻小，总等积孔大，通风容易，通风动力费用少。2)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。3)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。4)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。,4、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），如图所示。连接于并联两条分支之间的分支称为角联分支，如图中的分支5为角联分支。仅有一条角联分支的网路称为简单角联网路；含有两条或两条以上角联分支的网路称为复杂角联网路。角联网路的特性是：角联分支的风流方向是不稳定的。,复杂角联网路,第三部分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。,矿井通风系统,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。,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。,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。,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。,式中RL局部风阻,三、降低通风阻力的措施1）减小井巷摩擦阻力系数。对于服务年限长的主要井巷，应尽量采用巷道周壁表面光滑的支护方式，对于棚式支护，应尽量架设整齐，必要时背好帮顶等，。2）保证有足够大的井巷断面。特别是主要进、回风流巷道断面扩大对降低风阻效果明显。3）尽量缩短通风路线长度。因为巷道的摩擦阻力与巷道长度呈正比，因此应尽量缩短风路的长度。4）避免巷道内风量过于集中。巷道摩擦阻力与风量的平方成正比，若巷道内风量过于集中，摩擦阻力会大大增加。因此，应尽可能使矿井的总进风早分开，使矿井的总回风晚汇合。5）降低局部阻力。应尽量避免巷道急拐弯，避免巷道断面突然扩大、突然缩小，尽量避免在主要巷道内任意停放车辆、堆积木材、器材等。,小结1.矿井通风系统及包括哪些内容。2.矿井主要通风机的工作方式及适用条件。3.矿通风系统应满足的基本要求。4.造成矿井通风不足的原因。5.降低通风阻力的措施。,1.什么叫矿井通风系统？它包括哪些内容？2.矿井主要通风机的工作方式有几种？各适用于什么条件？3.在瓦斯矿井中，主要通风机为什么常用抽出式通风？4.矿井的通风方式有几种?各适用于什么条件?5.造成矿井通风不足的原因主要有哪些？6.降低通风阻力的措施有哪些？,复习思考题,