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1、矿井通风基本理论知识概述 矿井通风基本理论知识第一章 矿井空气第一节 矿井空气的主要成分矿井空气主要由氧气(O2)、氮气（）、二氧化碳组成，它们的体积百分比分别是20.96%、79%、0.04%一、氧气(O2)无色、无味、无臭的气体，比空气略重（对空气的相对密度是1.05）能助燃和帮助人呼吸。煤矿安全规程第103条规定：按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给的风量不得少于m3 ；第100条规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20%；人在一般情况下，在休息时的需氧量为0.20.4L/min ；在工作时的需氧量为13L/min 。O2浓度为17%时 静止时无影响，工作时呼吸困难心跳强

2、烈一五%时 呼吸及心跳加快，无力进行劳动1012%时 失去知觉，昏迷，有生命危险 6-9%时 短时间内失去知觉,呼吸停止,死亡二、氮气无色、无味、无臭的惰性气体，相对空气密度为0.97，矿井中主要用于灭火。矿井中的主要来源于井下爆破、有机物腐烂以及煤岩中涌出。三、二氧化碳无色、略带酸味的气体，比空气重常积聚于巷道的底板，易溶于水，略带毒性。当空气中浓度增高时会降低浓度使人窒息。主要来源：人员呼吸、氧化、燃烧、爆炸、煤岩中涌出煤矿安全规程规定：采掘工作面进风流中浓度不得超过0.5%；矿井总回风或一翼回风巷中，浓度超过0.75%时必须立即查明原因进行处理；采区回风巷、采掘工作面回风巷中浓度超过1.

3、5%时,采掘工作面风流中浓度达到1.5%时,都必须停止工作,撤出人员,采取措施进行处理。四、矿井空气的检测方法取样分析法用气相色谱仪在化验室进行，精确但操作复杂、时间长，一般用于井下火区成分检测或需要精确测定空气成分的场合。快速测定法便携式仪器（）；比长式检测管 第二节矿井空气中的有害气体矿井中的有害气体有一氧化碳（CO）、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、氨气(NH3)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等。一、矿井空气中的有害气体及其基本性质 (一)一氧化碳（CO）基本性质 无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度是0.97,微溶于水，能燃烧、爆炸（一三17%）。有剧毒；

4、人体血液中的血红素与CO的亲和力比它与氧气的亲和力大250300倍。浓度为0.016% 数小时后头痛、心跳、耳鸣等轻微中毒症状0.048% 1H内轻微中毒 0.4% 短时间内失去知觉、抽筋、30分钟内即可死亡1% 13分钟就会死亡中毒症状还有中毒者黏膜和皮肤呈樱桃红色矿井中主要来源：爆破工作、矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸（爆炸后浓度可达24%）。据统计资料表明，在矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸事故中约有70%75%人员的死亡都是因CO中毒造成的。煤矿安全规程规定：井下空气中CO浓度不得大于0.0024%(二)硫化氢(H2S)无色、微甜、臭鸡蛋味的气体，对空气的相对密度是1.19，易溶于水，当浓度为4.3

5、%46%时具有爆炸性。有剧毒，使血液缺氧同时对眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，能引起肺水肿。矿井中的主要来源：有机物腐烂、含硫矿物遇水。 煤矿安全规程规定的最高允许浓度为0.00066%(三)二氧化硫(SO2)无色、有强烈的硫磺气味，易溶于水，对空气的相对密度为2.32,有剧毒,被矿工称为”瞎眼气体”。SO2 + H2O = H2SO3矿井中的主要来源：含硫矿物的氧化和燃烧、含硫煤体中涌出。煤矿安全规程规定的最高允许浓度为0.000%(四)二氧化氮(NO2) 红褐色气体,有强烈的刺激作用,相对空气的密度为1.59，易溶于水（生成硝酸）可引起肺水肿。矿井中主要来源：炸药爆炸。煤矿安全规程规定的最高

6、允许浓度为0.00025%(五)氨气(六)氢气煤矿安全规程规定：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%。二、防止有害气体危害的措施(1)加强通风 (2)加强检查 (3)瓦斯抽放(4)放炮喷雾或使用水炮泥(5)加强管理;密闭的设置规范.(6)携带自救器(7)急救第三节 井下气候条件井下气候是指井下空气的温度、湿度、风速三者综合所给予人的舒适感觉程度1、温度，K，T=273.一五+t井下气温受地面气温、地层岩石温度、氧化生热与水分蒸发吸热、空气压缩与膨胀、通风强度等因素影响进风路线上冬暧夏凉规程第102条，采掘工作面气温不得超过26；机电硐室气温不得超过302、湿度（1）绝对湿度

7、fa（g/m3）（2）相对湿度=100fa/fs，%当 =0时为干空气；当 =100%时为饱和空气； 30%时蒸发过快，干燥； =80%100%时蒸发困难，潮湿井下进风路线冬干夏湿，回风路线常年潮湿一般认为 =50%60%为适宜根据干球温度和干、湿球温度的差值可查出相对湿度 例：Q1=1000m3/min，t干1=22，t湿1=21， 1=91%，fs1=19.3g/m3fa1=91%19.3=17.56g/m3Q2=1100m3/min，t干2=14，t湿2=14， 2=100%，fs2=12g/m3fa2=100%12=12g/m3fa1fa2W=W1-W2=Q1fa1-Q2fa2=100

8、017.56-110012=4360g/min=43606024=6.3t/d空气的密度：为单位体积气体具有的质量，Kg/m3。湿空气由干空气和水蒸气构成，其密度为单位体积气体具有的质量，Kg/m3。t湿空气的实测温度；Ps、P饱和水蒸气的绝对压力、湿空气绝对静压，Pa。温度的测定规定：1、掘进工作面，应在工作面距迎头2米处的回风流中；2、长壁式工作面，回风巷距工作面10一五米的回风流中；3、机电硐室，硐室回风道口的回风流中；4、温度的测定点不应靠近人体、发热或致冷设备，至少距离0.5米;温度的测定时间，一般在8：0016：00的时间内进行。 第二章 矿井通风第一节 矿井通风的基本任务把地面空

9、气不断送入井下，同时把污风排出井外的过程就是矿井通风矿井通风的基本任务：(1)供给井下充足的新风(2)排除或冲淡矿井中有毒有害气体和粉尘(3)创造良好的工作环境(4)提高矿井的抗灾能力巷道风流的划分：1、巷道风流的划分：有支架的巷道，距支架和巷底各为50mm 的巷道空间内的风流；无支架（锚喷、砌碹）巷道距巷道顶、底、帮各为200mm的巷道空间内的风流。2、采煤工作面风流：距煤壁、顶、底各200mm(小于1m的薄煤层为100mm)和采空区的切顶线为界的采煤工作面工作区间的风流。3、采煤工作面回风流：距采煤工作面煤壁线10m以外的采煤工作面回风巷风流。4、掘进工作面风流：掘进工作面到风筒出口这一段

10、巷道的风流。5、掘进工作面回风流：掘进工作面风筒出口回风侧巷道的风流。6、采掘工作面局部瓦斯积聚：采掘工作面风流范围以外，瓦斯浓度达到2%、其体积超过0.5m3空间的瓦斯积聚。7、某地点 m（m）附近风流：指某地点上、下各 m（m）风流。第二节 矿井通风系统矿井通风系统是矿井通风方式、主要通风机的工作方法、通风网络和通风设施的总称一、通风方式通风方法是指主要通风机的工作方法，有抽出式、压入式、混合式。通风方式是指进风井与回风井筒的布置方式，有中央式（并列、分列）对角式（两翼、分区）区域式混合式网络是指：风流流经井巷的联接形式串联 并联 角联二、采煤工作面通风方式：1）U型后退式的优点是简单可靠

11、、漏风小，缺点是上隅角瓦斯易超限。要加强瓦斯检测，使用风帘或其他通风设备防止瓦斯积聚超限。U型前进式系统的超前巷掘进时，其独头通风的长度较短；平巷的维护时间也较短；在巷旁支护好、漏风不大时，有一定优越性。此外，U型前进式采空区瓦斯不涌向工作面，而涌向回风平巷。但U型前进式比后退式采空区漏风大，工作面有效风量小，且对防治自然发火不利。2）Z型后退式采空区瓦斯不涌人工作面而涌向回风平巷。Z型前进式的采空区瓦斯则涌向工作面，特别是上隅角瓦斯浓度大。通风系统结构简单，能消除工作面上隅角的瓦斯积聚。缺点是通风能力受限制。在工作面和采空区瓦斯涌出量大时，必须增加通风巷道，增大其通风能力，形成Y型、双Z型、

12、W型、H型等较为复杂的工作面通风系统。Y型系统工作面两端煤体中的巷道均进风。其中一条在越过工作面后成为回风道，通向采区边界的回风上山；如是单翼采区，则通向相邻采区的回风上山。3）W型系统用于高瓦斯的长工作面或双工作面。由中间及下部平巷进风，上部平巷回风时，上、下段工作面均为上行风；但其上段风速高，对防尘不利；上隅角瓦斯可能超限。所以在瓦斯涌出量很大时，常采用上、下平巷进风，中间平巷回风；或者反之，由中间巷进风，上、下平巷回风，以增加风量，提高产量。W型系统的工作面风量可比U型大1倍，风流在工作面的流动距离短，温升小，有利于高温工作面降温。 W型前进式系统巷道维护在采空区，漏风大，采空区涌出的瓦

13、斯量也大。W型后退式是高瓦斯综采面通风的重要形式。 三、矿井反风反风是一种主要针对矿井进风段火灾的通风抗灾技术。煤矿安全规程规定：生产矿井的主要通风机必须装有反风设施，并能在10分钟以内改变巷道内的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供风量不得小于正常供风量的40%。矿井每季度应至少检查一次反风设施，每年应进行一次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行一次反风演习。四、 矿井通风的基本知识1压力空气分子不停地热运动和地球引力的作用，使空气具有对外作功的能力，或对物体表面及器壁呈现压力，即为空气压力，又称大气压力Po压力单位为Pa、mmH2O、bar、atm1mmH2O=9.80665P

14、a1bar=105Pa1atm=10一三24.96Pa1Pa=1N/m21mmHg=一三.6mmH2O使空气沿井下巷道产生流动的空气压力差称为矿井通风压力。井下空气压力低于当地的大气压力叫负压力，反之叫正压力。（1）静压：空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动对器壁所呈现的压力。静压特点a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面；c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够对外作功的静压能的多少。如说风流的压力为10一三32Pa，则指风流1m3具有10一三32J的静压能。（2）位压物体在地球重力场中因地球引力的作用，由于位

15、置的不同而具有的一种能量叫重力位能，简称位能位能的特点a.位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化。但位能差为定值。b.位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，故不能象静压那样用仪表进行直接测量。c.位能和静压可以相互转化，在进行能量转化时遵循能量守恒定律。（3）动压当空气流动时所显现的压力叫动压或称速压，用符号hv表示，单位Pa。动压的计算单位体积空气所具有的动能为：Evi riV20.5式中： ri I点的空气密度，Kg/m3；vI点的空气流速，m/s。动压的特点a.只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。b.动压总是大于零。垂直流动方向

16、的作用面所承受的动压最大（即流动方向上的动压真值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于动压真值。c.在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等，所以其动压值不等。d.某断面动压即为该断面平均风速（）全压风道中任一点风流，在其流动方向上同时存在静压和动压，两者之和称之为该点风流的全压，即：全压静压动压。由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。、绝对全压（Pti） Pti PihviB、相对全压（hti） hti hihvi Pti Poi说明：A、相对全压有正负之分；B、无论正压通还是负压通风，PtiPi hti hi。（5）巷道风流的连续性当深度小于

17、1000m时，其风流密度变化不大，可视为不可压缩流体。Q1=Q2S1V1=S2V2式中Q1、Q2断面1、2的风量，m3/sS1、S2断面1、2的面积，m2V1、V2断面1、2的风速，m/s五通风阻力当风流在井巷中流动时，井巷的周壁对风流表现为阻挡作用，称为通风阻力。摩擦阻力：井下风流沿井巷或管道流动时，由于空气的粘性产生空气之间的内摩擦力以及空气与井巷周壁间的摩擦而产生的阻力。h摩=式中h摩巷道摩擦阻力，PaQ通过巷道的风量，m3/s巷道摩擦阻力系数，Ns2/m4L巷道长度，mU巷道周长（U = ，梯形 =4.16，半园拱 =3.90，三心拱 =3.85），mS巷道断面积，m2局部阻力空气流经

18、巷道的某些局部地点，因涡流与冲击等原因所造成的能量损失3减阻措施扩大巷道断面选用周长较小的井巷减少巷道长度避免巷道风量过大尽可能避免断面突然扩大或缩小尽可能避免拐直角弯.可能避免突然分叉、汇合减少风速.理堆积物二、通风方法自然通风：利用自然条件产生的通风压力，使空气在井下巷道中流动的通风方法。自然风压的影响因素：温差、井深、密度三矿通风方法 1串联的特点：总风阻大，如上段发生事故污风会影响下风流。2并联通风优点（1）并联总风阻、总阻力小，耗电省串联并联比较（2）并联各巷道风流都为新风（3）若一条巷道发生事故，对其余巷道影响小（4）并联各巷道风量可按需调节3对角巷道中的风流不稳定，可能反向甚至无

19、风K=K=1，BC巷无风K，CB，BC五、矿井通风构筑物矿井通风设施（通风构筑物）按用途不同分：引导风流的设施（风硐、风桥、反风设施、导风板）隔断风流的设施（防爆门、风墙、风门、防突门）调节风流的设施（风窗）按服务期不同分：临时通风设施（服务年限3个月以下）永久通风设施一、风桥在进风巷与回风巷交叉的地点须设置风桥二、风墙不通风、不行人行车的巷道内需设置风墙（密闭）用来封闭采空区、火区和废弃的旧巷等按服务年限长短，风墙分为永久性和临时性两种 三、风门在人员和车辆可以通行、风流不能通过的巷道中建风门通车风门间距要大于一列车的长度行人风门间距不小于5m风门应逆风开启；风门要能自动关闭。风门墙垛要用不

20、燃性材料建筑，厚度不小于0.5 m,严密不漏风；风门水沟要设反水池或挡风帘；风门前后5 m无流砂杂物。 五、风窗风窗是在风门上方开一小窗，并有可滑移的窗板用来改变窗口面积，使各风路中的风量满足调风的需要第三节 掘进工作面的通风一、利用矿井全风压通风1用纵向风墙或风障导风2利用风筒导风利用全风压通风管理方便，但风压小、风量低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进二、引射器通风利用全风压通风管理方便，但风压小、风量低，只适用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进二、引射器通风规程第127条规定，掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进通风方

21、式应采用压入式，不得采用抽出式混合式：长压短抽；抽出式风筒吸风口应安设瓦斯自动检测报警断电装置；抽、压局部通风机联动闭锁瓦斯喷出区域和突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式第四节 掘进通风管理一、保证局部通风机安全运转根据规程第128条、第129条的要求，应做到：（1）局部通风机要有专人负责管理（2）防循环风产生。压入式局部通风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距回风口不小于10m；局部通风机吸入风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风（循环风：一台局扇的回风部分或全部进入同一台局扇的进风流。）例：2000年3月3日四川省内江市向家寨煤矿井下的掘进头，采煤工人随意移动局部通风机而拉循环风

22、，造成瓦斯积聚，在没有瓦斯检查工检查瓦斯情况下，工人违章用煤电钻动力电缆搭线爆破，短路产生火花引燃瓦斯，又有部分悬浮煤尘发生爆炸，造成6人死亡，伤10人，直接经济损失数十万元例：四川省什邡市八角镇红旗煤矿，用一台5.5KW局部通风机向二号眼、三号眼两个碛头供风。矿井供风量严重不足，局部通风机拉循环风，未能将涌出的瓦斯及时稀释排出，煤电钻失爆产生火花，一平巷三号眼掘进碛头于2002年5月9日21时一五分发生瓦斯爆炸事故，死亡5人，直接经济损失25万元 例：2002年4月24日19时一五分，四川省攀枝花煤业（集团）有限责任公司花山煤矿+1030m水平四采区4234采煤工作面六号超前掘进碛头，爆破前

23、断开风筒，造成瓦斯积聚，爆破时未使用水炮泥，封泥长度严重不足，爆破火花引起瓦斯爆炸，死亡24人，重伤3人，直接经济损失281万元（3）必须采用抗静电、阻燃风筒（4）低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电或与采煤工作面分开供电；在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，所有掘进工作面的局部通风机，都应装设三专（专用变压器、专用开关、专用线路）供电（5）没有装备矿井安全监控系统的矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷的掘进工作面，必须装备甲烷风电闭锁装置或甲烷断电仪和风电闭锁装置。没有装备矿井安全监控系统的无瓦斯涌出的岩巷掘进工作面，必

24、须装备风电闭锁装置（6）严禁使用三台或三台以上的局部通风机同时向一个掘进工作面供风；不得使用一台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面供风，否则易造成掘进头风量不够 例：2000年6月一五日四川省攀枝花市仁和区下马家田煤矿一号井三号煤层掘进工作面，瓦斯爆炸，死亡6人，伤4人。原因是局部通风机不合格，吸风量不够，同一台局部通风机同时向三个作业的掘进工作面供风，风量严重不足（风筒出口风量不足20 m3/min），瓦斯积聚，瓦斯检查工漏检，工人违章拆卸矿灯产生火花（7）严格停开制度。使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤人、断电。局部通风机及其开关附近10m内风流中

25、的瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工开动 （8）及时处理局部通风机的故障二、减少风筒的漏风，提高有效风量（1）应适当加大每节风筒长度，减少接头数（2）不断改进风筒的连接方法（3）及时修补风筒（4）堵补风筒的针眼三、降低风筒的风阻，增加通风距离（1）适当选用大直径风筒（2）提高安装质量，风筒须拉紧（3）悬吊平直，靠帮靠顶，悬吊稳妥（4）避免拐硬弯，可使用短节弯头或铁风筒弯头（5）当直径不同的风筒相连时，应用过渡节 （6）当风筒中有积水时，须及时放出，防变形、损坏风筒双反边:顺着风流的方向,将上一节风筒的铁圈插入下一节风筒的铁圈内,使其平行、筘紧；之后将上一节风筒的反边顺风流方向翻过来压在下一节风

26、筒的圈上，之后逆风流方向将两节风筒的反边都翻过来压在上一节风筒的圈上。四、掘进通风安全技术装备系列化1保证局部通风机稳定运转的装置（1）双风机、双电源、自动换机和风筒自动倒风装置（2）三专两闭锁装置（3）局部通风机开停传感器2加强瓦斯检查监测3综合防尘措施4防火防爆安全措施5隔爆与自救措施第三章：矿井通风技术测定规程第105条，矿井每十天进行一次全面测风一、测风仪表风表根据测量范围可分为:高速（10m/s）中速（0.510m/s）低速(0.30.5m/s) 表=n/t式中 表表速，m/sn风表读数t测定时间，s =a+b式中 真风速（扣除风表误差后的风速），m/sa、b常数二、测风地点的选择测

27、风站 四、测风方法1、侧身法2、迎面法平均风速 由下式计算：=K式中K校正系数，侧身法时K=(S-0.4)/S，迎面法时K=1.14五、井巷风量Q=S式中Q井巷风量，m3/sS测风地点的井巷断面积，m2井巷平均风速，m/s六、风表测风注意事项(1)防风表倒转出现读数误差(2)风表距人不能太近(3)风表均匀移动以免测值偏大或偏小(4)一断面测风次数不少于三次，相互误差不超过5%(5)所用风表与所测风速要适应(6)人、车过时不测(7)风门开启时不测(8)测风时防冒顶、触电(9)严禁挤压测风工具(10)风表起点距底板约200mm、距邦约200mm，第一线距邦不大于200mm。每一线的时间距离要均匀。

28、七、烟雾法当风速小于0.10.2m/s时=KL/t式中K校正系数，取0.80.L烟雾流经的距离,mt烟雾流经的时间,s第四节 井巷漏风的控制一、漏风的原因漏风主要是由于漏风区两端有压差造成的二、漏风的分类矿井漏风按其地点可分为外部漏风和内部漏风按照漏风分布的性质可以分为局部漏风和连续分布漏风三、衡量矿井漏风程度的指标矿井有效风量是矿井各独立用风地点的风量之和例：某矿井总风量为800米3/分，主要通风机风量为840米3/分。有2个采煤工作面，每个供风量200米3/分；有1个备用工作面，供风量100米3/分；有2个掘进工作面，每个供风量100米3/分；有采区绞车房及变电硐室各1个，每个供风量60米

29、3/分。其中有1个采煤工作面与1个掘进工作面串联通风，其余用风地点都独立通风，无独立通风的其他地点，计算矿井漏风指标。因为有1个采煤工作面与1个掘进工作面串联通风，计算矿井有效风量时只计算1个，选择2个风量中最大的，即200米3/分。矿井有效风量=2002+100+100+602=720米3/分矿井有效风量率=720100%/840=85.7%矿井外部漏风量率=（840-800）100%/840=4.8%矿井内部漏风量率=（800-720）100%/840=9.5%第三章 矿尘防治第一节 矿尘的基本知识一、 矿尘的分类煤尘：颗粒直径小于1mm的煤炭颗粒，一般煤尘中游离sio2的含量小于1%。岩尘：颗粒直径小于5mm的岩石颗粒，一般煤尘中游离sio2的含量小于1%。呼吸性粉尘：主要指粒径为5m以下的微细尘粒，它能通过人体上呼吸道进入肺区，是导致尘肺病的病因。煤尘堆积：井下巷道有厚度超过2mm，连续长度超过5米的煤尘。主要水槽（重型）按400L/m2、辅助水槽（轻型）按200L/m2计算水量。水槽棚垂直于巷道轴线方向，靠顶板横向安设，并符合二、 矿尘的危害1. 污染工业场所，引进职业