采矿课件第八章掘进通风.docx

1、采矿课件第八章掘进通风【采矿课件】第八章掘进通风在新建、扩建或生产矿井中，都需要开掘大量的井巷工程，以便预备开拓系统、新的采区及新的工作面。在掘进巷道时，为了稀释并排出掘进工作面涌出的有害气体及爆破后产生的炮烟和矿尘，制造良好的气候条件，保证人员的健康和安全，必须不断地对掘进工作面进行通风，这种通风称为掘进通风或局部通风。第一节掘进通风方法掘进通风方法按通风动力形式不同分为局部通风机通风、矿井全风压通风和引射器通风三种。其中，局部通风机通风是最为常用的掘进通风方法。一、局部通风机通风 局部通风机是井下局部地点通风所用的通风设备。局部通风机通风是利用局部通风机作动力，用风筒导风把新奇风流送入掘进

2、工作面。局部通风机通风按其工作方式不同分为压入式、抽出式和混合式三种。压入式通风压入式通风如图8-1所示。局部通风机和启动装置安设在离掘进巷道口10m以外的进风侧巷道中，局部通风机把新奇风流经风筒送入掘进工作面，污风沿掘进巷道排出。风流从风筒出口形成的射流属末端封闭的有限贴壁射流，如图8-2所示。气流贴着巷道壁射出风筒后，由于吸卷作用，射流断面逐步扩大，直至射流的断面达到最大值，此段称作扩张段，用L扩表示；然后，射流断面逐步缩小，直至为零，此段称收缩段，用L收表示。风筒出口至射流反向的最远 图 8-1 压入式通风 距离称为射流的有效射程，用L射表示。一样有：L射=45 ，m (8-1)式中 S

3、巷道断面，m2。在有效射程以外的独头巷道会显现循环涡流区，为了有效地排出炮烟，风筒出口与工作面的距离应小于有效射程L射。压入式通风的优点是局部通风机和启动装置都位于新奇风流中，不易引起瓦斯和煤尘爆炸，安全性好；风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面通风时刻短；既可用硬质风筒，又可用柔性风筒，适应性强。缺点是污风沿巷道排出，污染范畴大；炮烟从掘进巷道排出的速度慢， 图8-2 有效贴壁射流需要的通风时刻长。适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。抽出式通风抽出式通风如图8-3所示。局部通风机安装在离掘进巷道口10m以外的回风侧巷道中，新奇风流沿掘进巷道流入工作面，污风经风筒由局部通风机

4、抽出。抽出式通风，在风筒吸入口邻近形成一股流入风筒的风流，离风筒口越远风速越小，因此，只在距风筒口一定距离以内有吸入炮烟的作用，此段距离称为有效吸程，用L吸表示，一样情形下： 图8-3 抽出式通风L吸=1.5，m (8-2)式中S巷道断面积，m2。 在有效吸程以外的独头巷道循环涡流区，炮烟处于停滞状态。因此，抽出式通风风筒吸入口距工作面的距离应小于有效吸程，才能取得好的通风成效。抽出式通风的优点是污风经风筒排出，掘进巷道中为新奇风流，劳动卫生条件好；放炮时人员只需撤到安全距离即可，往返时刻短；而且所需排烟的巷道长度为工作面至风筒吸入口的长度，故排烟时刻短，有利于提高掘进速度。其缺点是风筒吸入口

5、的有效吸程短，风筒吸风口距工作面距离过远那么通风成效不行，过近那么放炮时易崩坏风筒；因污风由局部通风机抽出，一旦局部通风机产生火花，将有引起瓦斯、煤尘爆炸的危险，安全性差。在瓦斯矿井中一样不使用抽出式通风。混合式通风混合式通风是一个掘进工作面同时采纳压入式和抽出式联合工作。其中压入式向工作面供新风，抽出式从工作面排出污风。按局部通风机和风筒的布设位置不同分为长抽短压、长压短抽和长压长抽三种方式。1)长抽短压。其布置方式如图8-4(a)所示。工作面污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀图8-4长抽短压通风方式释，由抽出式风筒排出。具体要求是：抽出式风筒吸风口与工作面的距离应小于污染物分布集中带长

6、度，与压入式风机的吸风口距离应大于10m以上；抽出式风机的风量应大于压入式风机的风量；压入式风筒的出口与工作面间的距离应在有效射程之内。假设采纳长抽短压通风时，其中抽出式风筒须用刚性风筒或带刚性骨架的可伸缩风筒。假设采纳柔性风筒，那么可将抽出式局部通风机移至风筒入口，改作压入式，如图8-4b所示。2长压短抽。其布置方式如图8-5所示。新奇风流经压入式风筒送入工作面， 工作面污风经抽出式通风除尘系统净化，被净化的风流沿巷道排出。抽出式风筒吸风口与工作面距离应小于有效吸程，关于综合机械化掘进，应尽可能靠近最大产尘点。压入式风筒出风口应超前抽出式风筒出风口10m以上，它与工作面的距离应不超过有效射程

7、。压入式通风机的风量应大于抽出式通风机的风量。混合式通风兼有抽出式与压入式通风的优点，通风成效好。要紧缺点是增加了一套通风设备，电能消耗大，治理也比较复杂； 图8-5长压短抽通风方式降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量。混合式通风适用于大断面、长距离岩巷掘进巷道中。煤巷综掘工作面多采纳与除尘风机配套的长压短抽混合式。规程规定，煤巷、半煤岩巷的掘进如采纳混合式通风时，必须制订安全措施。但在瓦斯喷出区域或煤岩与瓦斯突出煤层、岩层中，掘进通风方式不得采纳混合式。二、矿井全风压通风矿井全风压通风，是直截了当利用矿井主通风机所造成的风压，借助风幛和风筒等导风设施将新风引入工作面，并将污风排出掘

8、进巷道。矿井全风压通风的形式有：利用纵向风幛导风如图8-6所示，在掘进巷道中安设纵向风幛，将巷道分隔成两部分，一侧进风，图8-6风幛导风图8-7风筒导风1风幛；2调剂风门 1风筒；2风墙；3调剂风门一侧回风。选择风幛材料的原那么应是漏风小、经久耐用、便于取材。短巷道掘进时可用木板、帆布等材料，长巷道掘进时用砖、石和混凝土等材料。纵向风幛在矿山压力作用下将变形破坏，容易产生漏风。当矿井要紧通风机正常运转，并有足够的全风压克服导风设施的阻力时，全风压能连续供给掘进工作面风量，无需附加局部通风机，治理方便，但其工程量大，有碍于运输。因此，只适用地质构造稳固、矿山压力较小、长度较短，或使用通风设备不安

9、全或技术上不可行的局部地点巷道掘进中。利用风筒导风如图8-7所示，利用风筒将新奇风流导入工作面，工作面污风由掘进巷道排出。为了使新奇风流进入导风筒，应在风筒入口处的贯穿风流巷道中设置挡风墙和调剂风门。利用风筒导风法辅助工程量小，风筒安装、拆卸比较方便。通常适用于需风量不大的短巷掘进通风中。利用平行巷道通风如图8-8所示。当掘进巷道较长，利用纵向风幛和风筒导风有困难时，可采纳两条平行巷道通风。采纳双巷掘进，在掘进主巷的同时，距主巷1020m平行掘一条副巷或配风巷，主副巷之间每隔一定距离开掘一个联络眼，前一个联络眼贯穿后，后一个联络眼便封闭上。利用主巷进风，副巷回风，两条巷道的独头部分，可利用风筒

10、或风幛导风。利用平行巷道通风，能够缩短独头巷道的长度，不用局部通风机就可保证较长巷道的通风，连续可靠，安全性好。因此，平行巷道通 图8-8平行巷道导风风适用于有瓦斯、冒顶和透水危险的长巷掘进，专门适用于在开拓布置上为满足运输、通风和行人需要而必须掘进两条并列的斜巷、平巷或上下山的掘进中。钻孔导风如图8-9所示。离地表或邻近水平较近处掘进长巷反眼或上山时，可用钻孔提早沟通掘进巷道，以便形成贯穿风流。为克服钻孔阻力，增大风量，可利用大直径钻孔或在钻孔口安装风机。 图8-9钻孔导风 1上山；2钻孔 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为引射器通风。引射器通风一样采纳压入式

11、，其布置方式如图8-10所示。利用引射器通风的要紧优点是无电器设备、无噪音。水力引射器通风还能起降温、降尘作用。在煤与瓦斯突出严峻的煤层掘进时，用它代替局部通风机通风，设备简单，比较安全。缺点是供风量小，需要水源或压气。适用于需风量不大的短巷道掘进通风，也可在含尘量大、气温高的采掘机械邻近，采取水力引射器与其它通风方法的混合式通风。图8-10引射器通风1风筒；2引射器；3水管或风管第二节局部通风设备局部通风设备由局部通风动力设备、风筒及附属装置组成。一、局部通风机井下局部地点通风所用的通风机称为局部通风机。掘进工作面通风要求通风机体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可调、牢固防爆。局部通风机的

12、种类和性能1)JBT系列局部通风机 JBT系列局部通风机是目前煤矿中普遍使用的局部通风机，研制于上世纪六十年代，其全风压效率只有60%70%，风量、风压偏低，噪声高达103118dB(A)， 已逐步被剔除。2)BKJ6611系列局部通风机图8-11BKJ系列局部通风机结构图1前风筒；2主风筒；3叶轮；4后风筒；5滑架；6电动机BKJ6611型矿用局部通风机是沈阳鼓风机厂生产的新型局部通风机，其结构如图8-11所示。该系列通风机机号有3.6、4.0、4.5、5.6、6.0、6.3等6个规格。其性能特性曲线如图8-12所示，性能曲线参数表如表8-1所示。图8-12BKJ6611型局部通风机性能曲线

13、图表8-1BKJ6611型局部通风机性能参数表型号风量/m3min1全风压/Pa功率/kw转速/rmin1动轮直径/mBKJ6611No3.6BKJ6611No4.0BKJ6611No4.5BKJ6611No5.0BKJ6611No5.6BKJ6611No6.38015012021017030024042033057047080060012008001500100019001200230015002900200037002.55.08.01522422950295029502950295029500.360.400.450.500.560.63BKJ6611系列通风机的优点是：效率高，最高效率

14、达90%，且高效区宽，比JBT系列提高效率1530%，耗电少；如用BKJ6611o4.5代替JBT522型，电动机功率可由11KW降至8KW；噪音低，比JBT系列局部通风机降低68dBA。图8-13FD系列低噪声对旋轴流局部通风机结构1集流器；2电机；3机壳；4级叶轮；5级叶轮；6扩散器；7消音层3)对旋式局部通风机我国生产的对旋式局部通风机，其特点是噪音低、结构紧凑、风压高、流量大、效率高，部件通用化，使用安全，修理方便，依照不同通风要求，既可整机使用，又可分级使用，从而减少能耗。图8-13是我国研制生产的FD系列对旋轴流式通风机结构。局部通风机联合工作1)局部通风机的串联当在通风距离长、风

15、筒阻力大，一台局部通风机风压不能保证掘进需风量时，可采纳两台或多台局部通风机串联工作。串联方式有集中串联和间隔串联。假设两台局部通风机之间仅用较短(12m)的铁质风筒连接称为集中串联，如图8-14 (a)所示；假设局部通风机分别布置在风筒的端部和中部，那么称为间隔串联，如图8-14(b) 所示。局部通风机串联的布置方式不同，沿风筒的压力分布也不同。集中串联的风筒全长均应处于正压状态，以防柔性风筒抽瘪，但靠近风机侧的风筒承压较高，柔性风筒容易胀裂，且漏风较大。间隔串联的风筒承压较低，漏风较少，但两台局部通风机相距过远时，其连接风筒可能显现负压段，如图8-14(c)，使柔性风筒抽瘪而不能正常通风。

16、2)局部通风机并联当风筒风阻不大，用一台局部通风机供风不足时，可采纳两台或多台局部通风机集中并联工作。二、风筒风筒的类型掘进通风使用的风筒分硬质风筒和柔性 图 8-14 局部通风机串联布置风筒两类。 (a)集中串联；(b)间隔串联；(c)风机间距过远1)硬质风筒一样由厚23mm的铁板卷制而成，常见的铁风筒规格如表8-2。铁风筒的优点是牢固耐用，使用时刻长，各种通风方式均可使用。缺点是成本高，易腐蚀，笨重，拆、装、运不方便，在弯曲巷道中使用困难。铁风筒在煤矿中使用日渐减少。近年来生产了玻璃钢风筒，其优点是比铁风筒轻便重量仅为钢材的1/4，抗酸、碱腐蚀性强，摩擦阻力系数小，但成本比铁风筒高。表8-

17、2 铁风筒规格参数表风筒直径/mm风筒节长/m风筒壁厚/mm垫圈厚/mm风筒质量/kgm14002，2.52823.45002.5，32828.36002.5，32834.87002.5，32.5846.180032.5854.590032.5860.8100032.5860.82)柔性风筒要紧有帆布风筒、胶布风筒和人造革风筒等。常见的胶布风筒规格如表8-3所示。柔性风筒的优点是轻便，拆装搬运容易，接头少。缺点是强度低，易损坏，使用时刻短，且只能用于压入式通风。目前煤矿中采纳压入式通风时均采纳柔性风筒。表8-3 胶布风筒规格参数表风筒直径/mm风筒节长/m风筒壁厚/mm垫圈厚/mm风筒质量/k

18、gm1300101.21.30.071400101.21.60.126500101.21.90.196600101.22.30.283800101.23.20.5031000101.24.00.785随着综掘工作面的增多，混合式通风除尘技术得到了广泛应用，为了满足抽出式通风的要求，也为了充分利用柔性风筒的优点，带刚性骨架的可伸缩风筒得到了开发和应用，即在柔性风筒内每隔一定距离加一个钢丝圈或螺旋形钢丝圈。此种风筒 能承担一定的负压，可 图8-15 可伸缩风筒结构 1圈头；2螺旋弹簧；3吊钩；4塑料压条； 5风筒布； 6快速弹簧接头用于抽出式通风，而且具有可伸缩的持点，比铁风筒使用方便。图8-15

19、(a)是用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨架的塑料布风筒。图8-15(b)为快速接头软带。风筒直径有300、 400、500、600和800mm 等规格。风筒的阻力运算公式依据第三章摩擦阻力运算公式得：，pa式中 D风筒直径，m。同直径的风筒的摩擦阻力系数值可视为常数，金属风筒的值可按表8-4选取，玻璃钢风筒的值可按表8-5选取。表8-4 金属风筒摩擦阻力系数风筒直径mm200300400500600800104/Ns2m44944.139.234.329.424.5表8-5 JZK系列玻璃钢风筒摩擦阻力系数风筒型号JZK80042JZK80050JZK70036104/Ns2m419.621.619

20、.621.619.621.68-6 胶布风筒的摩擦阻力系数与百米风阻值风简直径mm3004005006007008009001000104/Ns2m45349454138323029R100 /Ns2m8412314943414.76.53.32.0柔性风筒和带刚性骨架的柔性风筒的摩擦阻力系数与其壁面承担的风压有关。在实际应用中，整列风筒风阻除与长度和接头等有关外，还与风筒的吊挂爱护等治理质量紧密相关，一样依照实测风筒百米风阻作为衡量风筒治理质量和设计的数据。在缺少实测资料时，胶布风筒的摩擦阻力系数值与百米风阻R100可参用表8-6所列数据。风筒的漏风正常情形下，金属和玻璃钢风筒的漏风，要紧发

21、生在接头处，胶布风筒不仅接头而且全长的壁面和缝合针眼都有漏风，因此风筒漏风属于连续的平均漏风。漏风使局部通风机风量Q通与风筒出口风量Q出不等。因此，应该用始、末端风量的几何平均值作为风筒的风量Q，即:=，m3/min (8-3) 明显Q通与Q出之差确实是风筒的漏风量Q漏，它与风筒种类，接头的数目、方法和质量以及风筒直径、风压等有关，但更要紧的是与风筒的爱护和治理紧密相关。反映风筒漏风程度的指标参数如下： 1)漏风率风筒漏风量占局部通风机工作风量的百分数称为风筒漏风率漏。 (8-4)漏虽能反映风筒的漏风情形，但不能作为对比指标。故常用百米漏风率漏100表示： = (8-5)式中 L风筒全长，m。

22、 一样要求柔性风筒的百米漏风率达到表8-7的数值。表8-7 柔性风筒的百米漏风率通风距离/m2000漏100/% 15 10 3 2 1.52)有效风量率掘进工作面风量占局部通风机工作风量的百分数称为有效风量率p有效。 (8-6)3)漏风系数风筒有效风量率的倒数称为风筒漏风系数p漏。金属风筒的p漏值可按下式运算： (8-7)式中 K相当于直径为1m的金属风筒每个接头的漏风率。法兰盘加草绳垫圈连接时， K=0.0020.0026 m3/s ；加胶质垫圈连接时，K=0.0030.0016 m3/s。D风筒直径，m；n风筒接头数，个；R0每米风筒的风阻，Ns2/m8；L风筒全长，m。柔性风筒的p漏值

23、可用下式运算： (8-8)式中 n风筒接头数，个；接每个接头的漏风率，插接时接=0.010.02；螺圈反边接头时接=0.005。第三节 掘进工作面风量运算掘进工作面需风量，应满足规程对作业地点空气的成分、含尘量、气温、风速等规定要求，按以下因素运算。一、排出炮烟所需风量压入式通风当风筒出口到工作面的距离L压L射=(45) 时，工作面所需风量或风筒出口的风量Q需应为：Q需=，m3/min (8-9)式中 t通风时刻，一样取2030min；A同时爆破炸药量，kg；b每kg炸药产生的CO当量，煤巷爆破取100L/kg，岩巷爆破取40L/kg；S巷道断面积，m2；L巷道通风长度，m；P漏风筒始、末风量

24、之比，即漏风系数；C碳氧化碳浓度的承诺值，%，C碳=0.02%。抽出式通风当风筒末端至工作面的距离L抽L吸=1.5时，工作面所需风量或风筒入口风量Q需应为：Q需=，m3/min (8-10)式中 L抛炮烟抛掷长度，m。电雷管起动时，L抛=15+A/5。混合式通风采纳长抽短压混合式布置时，为防止循环风和坚持风筒重叠段巷道具有最低的排尘或稀释瓦斯风速，那么抽出式风筒的吸风量Q入应大于压入式风筒出口风量Q出，即：Q入=(1.21.25) Q出或 Q入 =Q出+60vS，m3/min (8-11)式中 v最低排尘风速0.150.25m/s，瓦斯开释最低0.5 m/s风速； S风筒重叠段的巷道断面积，m

25、2。上式中压入式风筒出口风量Q出可按(8-9)式运算。式中L改为抽出式风筒吸风口到工作面的距离L距，同时因压入式风筒较短，式中P漏1，故Q出=，m3/min (8-12)二、排除瓦斯所需风量在有瓦斯涌出的巷道掘进工作面内，其所需风量应保证巷道内任何地点瓦斯浓度不超限，其值可按下式运算：Q瓦=，m3/min (8-13)式中 Q瓦排出瓦斯所需风量，m3/min；QCH4巷道瓦斯绝对涌出总量，m3/min；CCH4最高承诺瓦斯浓度， %；C进CH4进风流中的瓦斯浓度，%；KCH4瓦斯涌出不平均系数，取1.52.0。三、排出矿尘所需风量风流的排尘风量可按下式运算：Q尘=，m3/min (8-14)式

26、中 Q尘排尘所需风量，m3/min； G掘进巷道的产尘量，mg/min； G高最高承诺含尘量，当矿尘中含游离SiO2大于10%时，为2 mg/m3；小于10%时，为10 mg/m3；对含游离SiO2大于10%的水泥粉尘，为6 mg/m3； G基进风流中基底含尘量，一样要求不超过0.5 mg/m3。四、按风速验算风量岩巷按最低风速0.15m/s或Q9S(m3/min)验算。半煤岩和煤巷按不能形成瓦斯层的最低风速0.25 m/s或Q15S(m3/min) 验算。掘进巷道需风量，原那么上应按排除炮烟、瓦斯、矿尘诸因素分别运算，取其中最大值，然后按风速验算，而在实际工作中一样按通风的要紧任务运算风量。

27、如有大量瓦斯涌出的巷道，那么按瓦斯因素运算；无瓦斯涌出的岩巷，那么按炮烟和矿尘因素运算；综掘煤巷按矿尘和瓦斯因素运算。第四节掘进通风系统设计依照开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，运算风筒出入口风量，运算风筒通风阻力，选择局部通风机。 一、局部通风系统的设计原那么 局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原那么可归纳如下： (1)在矿井和采区通风系统设计中应为局部通风制造条件； (2)局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进； (3)尽量采纳技术先进的低噪音、高

28、效型局部通风机，如对旋式局部通风机；(4)压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜采纳带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。(5)当一台局部通风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台局部通风机联合运行。 二、局部通风设计步骤和选型局部通风设计步骤：(1)确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图； (2)按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与风筒直径； (3)运算风机风量和风筒出口或入口风量； (4)按掘进巷道通风长度变化，分时期运算局部通风系统总阻力； (5)按运算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机； (6)按矿井灾难特点，选择配套安全技术装备。 风筒的选择 选用风筒要与局

29、部通风机选型一并考虑，其原那么是： 1)风筒直径能保证最大通风长度时，局部通风机供风量能满足工作面通风的要求； 2)在巷道断面承诺的条件下，尽可能选择直径较大的风筒，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗；一样来说，立井凿井时，选用6001000mm的铁风筒或玻璃钢风筒；通风长度在200m以内，宜选用直径为400mm的风筒；通风长度200500m，宜选用直径500mm的风筒；通风长度5001000m，宜选用直径8001000mm的风筒。 局部通风机的选型井巷掘进所需风量和所选用的风筒，即可运算风筒的通风阻力。依照风量和风筒的通风阻力，在可选择的各种通风动力设备中选用合适的设备。1)确定局部通风机的工作参数依照掘进工作面所需风量Q需和风筒的漏风情形，用下式运算通风机的工作风量Q通： (8-1