矿井通风系统与通风设计.ppt
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1、第七章 矿井通风系统与 通风设计,第一节 矿井通风系统,第二节 采区通风系统,第三节 通风构筑物及漏风,第四节 矿井通风设计,1.上次课内容回顾 1)、上次课所讲的主要内容 1、局部通风方法-压入式、抽出式、混合式、可控循环风,全风通风,2、掘进工作面需风量计算-压入式、抽出式、混合式、按瓦斯、粉尘、炸药等 3、局部通风装备-风筒-种类、阻力、漏风、安装;4、局部通风机-性能、联合运行 5、局部通风系统设计-原则、步骤 6、掘进安全技术装备系列化 2)、能解决的实际问题 1)采用何种局部通风方法;2)局部通风选型设计;3)矿井局部风量调节、矿井总风量调节,2、本章的重点:1、矿井通风系统-类型
2、、适应条件、主要通风机工作方式、安装地点、通风系统的选择 2、采区通风-基本要求、进回风上山选择、采煤工作面通风系统 3、通风构筑物及漏风-风门、风桥、密闭、导风板;矿井漏风、漏风率、有效风量率、减少漏风措施 4、矿井通风设计-内容与要求、优选通风系统、矿井风量计算、阻力计算、通风设备选择3、本章的难点:矿井通风设计,4、本章的思考题 1)局部工作地点需风量应如何计算?2)生产工作地点风量应如何计算?3)在生产地点,适宜风速多少合适,其依据是什么?,第一节 矿井通风系统 矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。一、矿井通风系统的类型及其
3、适用条件 按进、回井在井田内的位置不同,通风系统可分为中央式、对角式、区域式及混合式。1、中央式 进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对位置,又分为中央并列式和中央边界式(中央分列式)。,中央并列式,中央分列式,2、对角式 1)两翼对角式 进风井大致位于井田走向的中央,两个回风井位于井田边界的两翼(沿倾斜方向的浅部),称为两翼对角式,如果只有一个回风井,且进、回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式。2)分区对角式 进风井位于井田走向的中央,在各采区开掘一个不深的小回风井,无总回风巷。,两翼对角式,分区对角式,3、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
4、图。4、混合式 由上述诸种方式混合组成。例如,中央分列与两翼对角混合式,中央并列与两翼对角混合式等等。,二、主要通风机的工作方式与安装地点 主要通风机的工作方式有三种:抽出式、压入式、压抽混合式。1、抽出式 主要通风机安装在回风井口,在抽出式主要通风机的作用下,整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转时,井下风流的压力提高,比较安全。,2、压入式 主要通风机安设在入风井口,在压入式主要通风机作用下,整个矿井通风系统处在高于当地大气压的正压状态。在冒落裂隙通达地面时,压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止运转时,井下风流的压力降低。,
5、3、压抽混合式 在入风井口设一风机作压入式工作,回风井口设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压,回风部分处于负压,工作面大致处于中间,其正压或负压均不大,采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用的通风机设备多,管理复杂。,三、矿井通风系统的选择 根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件,在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下,通过对多种个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的优点。因此,矿井初期宜优先采用。有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热
6、害的矿井,应采用对角式或分区对角式通风;当井田面积较大时,初期可采用中央通风,逐步过渡为对角式或分区对角式。矿井通风方法一般采用抽出式。当地形复杂、露头发育老窑多、采用多风井通风有利时,可采用压入式通风。,第二节 采区通风系统 采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元,包括:采区进风、回风和工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。一、采区通风系统的基本要求1、每一个采区,都必须布置回风道,实行分区通风。2、采煤和掘进工作面应独立通风系统。有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。3、煤层倾角大于12的采煤工作面采用下行通风时,报矿总工程师批准,4、采煤和掘进工作面的进风和回风
7、,都不得经过采空区或冒落区。二、采区进风上山与回风上山的选择 上(下)山至少要有两条;对生产能力大的采区可有3条或4条上山。1、轨道上山进风,运输机上山回风 2、运输机上山进风、轨道上山回风比较:轨道上山进风,新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响,输送机上山进风,运输过程中所释放的瓦斯,可使进风流的瓦斯和煤尘浓度增大,影响工作面的安全卫生条件。,串联通风,必须在进入被串联工作面的风流中装设甲烷断电仪,且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5%,其他有害气体浓度都应符合本规程第一百条的规定。,三、采煤工作面上行风与下行风 上行风与下行风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当采煤工作面进风
8、巷道水平低于回风巷时,采煤工作面的风流沿倾斜向上流动,称上行通风,否则是下行通风。优缺点:、下行风的方向与瓦斯自然流向相反,二者易于混合且不易出现瓦斯分层流动和局部积存的现象。、上行风比下行风工作面的气温要高。、下行风比上行风所需要的机械风压要大;、下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大。,上行通风运煤方向 新风 污风,下行通风运煤方向 新风 污风,四、工作面通风系统1、U型与Z型通风系统 2、Y型、W型及双Z型通风系统 3、H型通风系统,第三节 通风构筑物及漏风 矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、引导和控制风流的设施和装置,以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置,统称为通风构筑物
9、。一、通风构筑物 分为两大类:一类是通过风流的通风构筑物,如主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板和调节风窗;另一类是隔断风流的通风构筑物,如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等。1、风门 按设地点:在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方,可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输道上,则应构筑自动风门。,设置风门的要求:(1)每组风门不少于两道,通车风门间距不小于一列车长度,行人风门间距不小于5m。入排风巷道之间要需设风门处同时设反向风门,其数量不少于两道;(2)风门能自动关闭;通车风门实现自动化,矿井总回风和采区回风系统的风门要装有闭锁装置;风门不能同
10、时敞开(包括反风门);(3)门框要包边沿口,有垫衬,四周接触严密,门扇平整不漏风,门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜80至85;(4)风门墙垛要用不燃材料建筑,厚度不小于0.5m,严密不漏风;墙垛周边要掏槽,见硬顶、硬帮与煤岩接实。墙垛平整,无裂缝、重缝和空缝;(5)风门水沟要设反水池或挡风帘,通车风门要设底坎,电管路孔要堵严;风门前后各5m内巷道支护良好,无杂物、积水、淤泥。,2、风桥 当通风系统中进风道与回风道需水平交叉时,为使进风与回风互相隔开需要构筑风桥。按其结构不同可分为三种。1)绕道式风桥 开凿在岩石里,最坚固耐用,漏风少。2)混凝土风桥 结构紧凑,比较坚固。3)铁筒风桥
11、 可在次要风路中使用。,3、密闭 密闭是隔断风流的构筑物。设置在需隔断风流、也不需要通车行人的巷道中。密闭的结构随服务年限的不同而分为两类:1)临时密闭,常用木板、木段等修筑,并用黄泥、石灰抹面。2)永久密闭,常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。4、导风板应用以下几种导风板。1)引风导风板;2)降阻导风板;3)汇流导风板,观察孔,二、漏风及有效风量1、矿井漏风及其危害性 有效风量:矿井中流至各用风地点,起到通风作用的风量。漏风:未经用风地点而经过采空区、地表塌陷区、通风构筑物和煤柱裂隙等通道直接流(渗)入回风道或排出地表的风量。漏风的危害:使工作面和用风地点的有效风量减少,气候和卫生条件恶化,
12、增加无益的电能消耗,并可导致煤炭自燃等事故。减少漏风、提高有效风量是通风管理部门的基本任务。,2、漏风的分类及原因1)漏风的分类 矿井漏风按其地点可分为:(1)外部漏风(或称井口漏风)泛指地表附近如箕斗井井口,地面主通风机附近的井口、防爆盖、反风门、调节闸门等处的漏风。(2)内部漏风(或称井下漏风)是指井下各种通风构筑物的漏风、采空区以及碎裂的煤柱的漏风。2)漏风的原因 当有漏风通路存在,并在其两端有压差时,就可产生漏风。漏风风流通过孔隙的流态,视孔隙情况和漏风大小而异。,3、矿井漏风率及有效风量率1)矿井有效风量Qe 是指风流通过井下各工作地点实际风量总和。2)矿井有效风量率:矿井有效风量率
13、是矿井有效风量Qe与各台主要通风机风量总和之比。矿井有效风量率应不低于85%。3)矿井外部漏风量 指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。可用各台主要通风机风量的总和减去矿井总回(或进)风量。4)矿井外部漏风率 指矿井外部漏风量QL与各台主要通风机风量总和之比。矿井主要通风机装置外部漏风率无提升设备时不得超过5,有提升设备时不得超过15。,4、减少漏风、提高有效风量(1)外部漏风:漏风风量与漏风通道两端的压差成正比,和漏风风阻的大小成反比。应增加地面主要通风机的风硐、反风道及附近的风门的气密性,以减少漏风。(2)内部漏风:、采用中央并列式通风系统中时进、回风井保持一定距离防止井筒
14、漏风;、进回风巷间的岩柱和煤柱要保持足够的尺寸,防止被压裂而漏风,进、回间应尽量减少联络巷,必须设置两道以上的高质量的风门及两道反向风门;、提高构筑物的质量,防止漏风,加强通风构筑物的严密性是防止矿井漏风的基本措施;、采空区要注浆、洒浆、洒水等,可提高压实程度,减少漏风;、利用箕斗中回风时,井底煤仓要有一定煤量,防止漏风;、采空区和不用的风眼及时封闭。,第四节 矿井通风设计一、矿井通风设计的内容与要求 其基本任务是建立一个安全可靠、技术先进和经济合理的矿井通风系统。矿井通风设计一般分为两个时期,即基建时期与生产时期,分别进行设计。1、基建时期的通风:多采用局扇通风,当进、回风井贯通后,主要通风
15、机安装完毕后,可采用全风压通风。2、矿井生产时期的通风:指矿井正常投产后,全矿井开拓、采煤、准备及其他井巷的通风。矿井服务年限不长时(1520年)只做一次设计,初期为容易时期,后期为困难时期,根据这两个时期选择通风设备。矿井服务年限较长时,可分两期或更多设计,一般为第一水平为第一期,对根据该时期的通风容易和困难时期来选择通风设备。第二期的通风设计一般只做原则上规划。,3、矿井通风设计的要求 将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所,保证生产和良好的劳动条件;通风系统简单,风流稳定,易于管理,具有抗灾能力;发生事故时,风流易于控制,人员便于撤出;有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施;通风系
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