矿井第五章.ppt

1,安全工程学院,矿井通风与安全 Mine Ventilation and Safety,中国矿业大学多媒体教学课件,2,第5章 局部通风,中国矿业大学多媒体教学课件,3,上一章内容,第4章 通风动力 4.1 自然风压 4.2 矿用通风机类型及构造 4.3 通风机工作参数及个体特性曲线 4.4 比例定律与通风机类型特性曲线 4.5 矿井主要通风机附属装置 4.6 矿井主要通风机联合运转 4.7 矿井主要通风机性能测定,4,第5章 局部通风,本章讨论局部通风方法，局部通风装备，局部通风系统设计，局部通风技术管理及其安全措施。,5,第5章 局部通风,5.1 局部通风方法 5.2 局部通风装备 5.3 局部通风系统设计 5.4 局部通风技术管理及安全措施,6,局部通风的概念,矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了稀释和排出自煤(岩)体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对独头掘进工作面进行通风。,CH4,炮烟,粉尘,怎么工作嘛？,7,矿井风压通风方法,局部动力设备通风,局部通风,5.1 局部通风方法,8,当总风压不能满足掘进通风的要求时，借助专门的动力设备对掘进巷道进行局部通风。 局部动力设施主要有局部通风机和引射器。,一、局部通风机通风,9,局部通风机通风,10,局部通风机通风是矿井广泛采用的局部通风方法，按其工作方式分为压入式、抽出式和混合式三种。,1)压入式通风 局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口10m外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面，污风沿巷道排出。,11,扒斗装载机,12,掘进机,重车,车场,空车,压入式风筒,压入式风机,13,工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区。风流由风筒射出后，按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同向前移动。 风流从风筒出口到转向点的距离叫有效射程Lj，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射程，否则会在工作附近出现烟流停滞区。据经验，压入式风筒出口到工作面的距离Lp约为： Lp Lj (45) ，m(S掘进巷道净断面积，m2。,14,2)抽出式通风 这种通风方式是把局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，污风通过铁风筒由局部通风机排出。,15,SCF-6湿式除尘风机,可伸缩风筒,胶带输送机,水管,转载机,掘进机,16,这种通风方式在风筒吸口附近形成一股流入风筒的风流，离风筒越远风速越小，只能在一定距离以内有吸入炮烟的作用，这段距离称为有效吸程ls。在有效吸程以外的炮烟处于停滞状态。因此，抽出式风筒口离工作面的距离le应小于有效吸程： le ls 1.5S0.5，m,17,压入式通风与抽出式通风优缺点比较： (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，若局部通风机防爆性能出现问题，则非常危险。 (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。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。,18,(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，新鲜风流沿巷道进入工作面，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，掘进巷道越长，排污风速越慢，受污染时间越久。这种情况在大断面长距离巷道掘进中尤为突出。,19,(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。 基于上述分析，当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风，而当以排除粉尘为主的井巷掘进时，宜采用抽出式通风。,20,3）混合式通风 混合式通风的布置如图所示。其中压入式风筒出风口与工作面的距离仍应小于有效射程长度，抽出式风筒吸风口与工作面的距离和压入式局部通风机所在位置有关。压入式局部通风机可随工作面的推进及时向前移动，与工作面距离保,持在4050米左右。抽出式风筒吸风口应超前压入式局部通风机10米以上，同时其风筒吸风口距工作面的距离还应大于炮烟抛掷长度，一般为30米左右。,压抽结合,21,当局部通风机的吸入风量大于全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。 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。前者即为可控循环通风，也称为开路循环通风；后者称为闭路循环通风。 掘进工作面连续不断涌出瓦斯等有害气体，当使用闭路循环系统时，因既无任何出口，无法除去这些气体，封闭循环区域中污染物浓度必然会越来越大。规程严禁采用循环通风。,4）可控循环通风,22,如图所示，若要采用常规的压入式通风，它虽能有效地解决瓦斯和气候条件问题，但无法控制掘进巷道内的矿尘浓度，并且对采煤工作面进风流的矿尘浓度也会产生影响；若要采用常规的抽出式通风，由于采煤工作面内无法安设局部通风机，故只能安装在工作面外部，当工作面平巷很长时，这样做是很困难的。,23,在回风巷一侧如下图所示，情况正好相反，采用抽出式通风采煤工作面含尘风流直接进入掘进头，采用压入式通风则需把局部通风机置于采场通风系统之外。 另一种方法是混合式，但因超前掘进巷道长度一般很短，难以布置两台局部通风机，另外掘进巷道内的风速也会很低,因此都非最佳方案。,24,如果采用可控循环通风，进风侧采用抽出式通风，局部通风机安在进风巷内，如图所示，经风机前置除尘器过滤后，流出局部通风机与外部新风混合，其中一部分会再次进入掘进头循环使用。由于污风在与新风混合前经过了过滤，因而可以减轻或消除掘进头产生的矿尘对采、掘工作面进风流的污染。,25,在回风侧采用压入式通风，局部通风机安在回风巷内，如图 所示，风流过滤后再经局部通风机压入掘进头，清洗掘进头后与采煤工作面回风流混合，其中一部分流入回风道，另一部分再次进入掘进头循环使用。用这种方法可减轻或消除采煤工作面产生的矿尘对掘进头进风的污染。,26,可控循环通风除了在压入式和抽出式通风中应用外，在长距离巷道掘进的混合式通风中也有采用。在长抽短压式通风中，如图所示，先启动抽出式风机后启动压入式风机，外部进入的新风先清洗掘进头，其中一部分污风经风筒，由抽出式风机排出；另一部分污风在压入式局部通风机的作用下，流过两列风筒重叠段巷道，再次与外部新风混合经风机前置除尘器过滤后，由局部通风机压入掘进头循环使用，从而形成可控循环通风。,27,在长压短抽式通风中，如图所示，当抽出式风机风量大于压入式风机风量时也能产生循环风。先启动压入式风机后启动抽出式风机，新风由压入式风机和风筒送入掘进头，污风全部通过抽出风筒，经前置除尘器过滤后，由抽出式风机排出，其中一部分风流(其量约等于压入式风机风量)沿掘进巷道排入外部贯穿风流中，另一部分风流(其数量等于两风机风量差)在抽出式风机的作用下通过两列风筒重叠段巷道，再次与压入风筒流出的新风混合进入掘进头循环使用，从而形成可控循环通风,28,可控循环局部通风具有下列优点： (1)采用混合式可控循环通风时，掘进巷道风流循环区内(即从后置风筒口至掘进工作面)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 。,29,可控循环局部通风的缺点是： (1)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。 (2)由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯和粉尘，因此，必须研制新型防爆除尘风机 (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。,30,因此，对使用可控循环通风提出下列要求： (1)在可控循环通风系统中，必须装有瓦斯、风量、粉尘自动监测装置及可靠的报警装置，同时还必须进行常规环境检测分析 (2)对循环风机实现自动开关和风量控制。对使用可控循环风的混合式通风，抽出式与压入式的两台风机间须设闭锁装置，保证主要的局部通风机启动后，有循环风通过的风机再启动，以免形成闭路循环风流同时必须适当地控制抽出式与压入式两台局部通风机的风量比，以获得可控循环通风的最佳除尘和降温效果。,31,二、矿井全风压通风,这种方法不需增设其它动力设备，直接利用矿井主要通风机造成的风压对掘进巷道和工作面进行通风为了将新鲜风流引入工作面并排出污风，必须采用挡风墙、风幛和风筒等导风设施。优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压。,32,风墙的构筑可用砖、石风墙，木板墙及帆布，塑料等柔性风幛。后两种漏风大，只适用于短距离的导风。砖、石风墙漏风小，导风距离可超过 500m；墙需有一砖至一砖半厚，并用砂浆勾缝。在图中1为纵向风墙，2为带有调节风窗的调节风门，以便行人和调节导入掘进工作面的风量。,1. 利用纵向风墙导风,33,2. 利用风筒导风 采用风筒导风需设置挡风墙2，墙上开有风窗的调节风门3。,34,火 区,封闭火区的独头巷道,35,3.利用平行巷道通风 在掘进主巷的同时，距主巷1020m另掘一条平行的配风巷，主、配巷之间按一定距离开掘联络眼，前一个联络眼掘通后，后一个联络眼便密封。主巷进风，配巷回风。两条平行的独头巷道可用风幛或风筒导风。,适于长距离的巷道掘进通风,36,4、钻孔导风 如图所示，离地表或邻近水平较近处掘进长巷反眼或上山时，可用钻孔提前沟通掘进巷道，以便形成贯穿风流。为克服钻孔阻力，增大风量，可用大直径钻孔(300400 mm)或在钻孔口安装风机。这种通风方法曾被应用于煤层上山的掘进通风，取得了良好的排瓦斯效果。,37,三、引射器通风,参考书：余常昭，环境流体力学,38,当射流从喷嘴喷出时，与周围静止的空气之间形成一个速度不连续的交界面。由于速度不等，该面不稳定，偶有扰动，交界面就出现波动。凸起的地方使上部流体受挤，断面缩小，速度增大，压力减小(-)；与此相应的下方气流的压力增大(+)。在交界面上产生横向压力，使凸处越凸，凹处越凹，最后使交界面破裂成一个个小旋涡，产生强烈紊动，将邻近静止的空气卷吸到射流中，两者掺混在一起，共同向前流动。,使射流边界不断向外扩展，断面和流量不断增加。使整个射流成为紊动射流。,39,引射器通风 引射器的通风原理是利用压力水或压缩空气经喷嘴高速射出产生射流。周围的空气被卷吸到射流中，为了减少射流与卷吸空气间冲击损失，空气和射流在混合管内掺混，整流后共同向前运动，使风筒内有风流不断流过。,40,引射作用的实质,高压射流将自身的部分能量传递给被引射的流体。,41,引射器通风具有设备简单、安全、水引射器有利于除尘和降温(水温低时)的优点。 但产生的风压低，送风量小（20200 m3/min)，效率低，费用高，只有在用水砂充填采煤法的矿井中，才可顺便使用水风扇引射器。为满足掘进通风的风压与风量要求，可用多喷咀进行串联通风。,优点与缺点,42,掘进工作面所需风量的计算 对于新设计矿井工作面按爆破排烟的需要确定风量： 1 压入式通风 式中 Qbp风筒口的出风量，m3/min；t通风时间，20-30min；A一次爆破的炸药消耗量，kg； S掘进巷道的净断面积，m2；ld从工作面至炮烟被稀释到安全浓度的距离，可按ld400A/S(m)计算。当掘进巷道的长度小于ld 时，用巷道长度置换ld 。,43,2. 抽出式通风 式中 Qbe风筒入口的风量， m3/min； lt炮烟抛掷的长度，m。它取决于起爆方式和炸药消耗量，即：电雷管起爆时，lt15+A/5，m 火雷管起爆时，lt15A，m,44,3.混合式通风 在长抽短压的通风方式中，应满足抽出式风筒入口的风量Qbe大于压入式风筒出口的风量Qbp，以防止循环风和维持风筒重叠段内的巷道中具有排尘或稀释沼气的最低速度。因此，须先计算Qbp，然后用下式计算Qbe： QbeQbp60VS 式中 V排尘的最低风速0.150.25m/s；或稀释沼气的最低风速0.5m/s；S风筒重叠段的巷道面积，m2。,45,最后要根据最低风速验算(也可作为机掘工作面的计算方法)： 岩巷：按最低排尘风速0.15m/s计算，最低风量： Qb0.15×60×S，m3/min； 半煤岩和煤巷：按不能形成瓦斯层的最低风速0.5m/s计算，最低风量： Qb0. 5×60×S， m3/min。 根据最高风速验算，岩巷、半煤岩和煤巷皆以最高风速4m/s计算，这时 ： Qb4×60×S，m3/min。,46,局部通风装备是由局部通风动力设备、风筒及其附属装置组成。,5.2 局部通风装备,47,一、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局部通风机体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可靠、坚固防爆。 目前我国煤矿掘进工作面使用的局部通风机，种类较多，上世纪60年代研制的JBT系列轴流式局部通风机，仍在许多矿山使用。其全风压效率只有60 70 ，风量、风压偏低，尤其噪声高达103118 dB(A)，已属淘汰产品,48,近年来研制的新产品如沈阳鼓风机厂的BKJ66-11系列，其结构如图所示。 BKJ66-11系列通风机具有效率高，最高效率达90%，与JBT型相比，提高效率15 30 ；如用BKJ661No4.5型替代JBT52-2型，电动机可由1lKW降至8kW；常用工作区的噪声为9899 dB(A)，比JBT系列局部通风机降低68 dB(A)。,49,图5-2-1 BKJ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,50,图5-2-2 BKJ66-11型局部通风机性能曲线图,51,表5-2-1 BKJ66-11型局部通风机性能参数表,52,另外，我国还研制生产出对旋轴流式局部通风机，如图5-2-3所示。其特点是：噪声较低，效率较高，且高效区宽；可采用单级运转或双级运转。,53,近年来开发研制了用于通风除尘和抽排瓦斯的局部通风机。如SCF-6型湿式除尘风机，该机最大的特点是将电动机独立于风筒风流之外，以防电气火花引燃风筒风流中的瓦斯，并装备了湿式除尘器。 但局部通风机内部通风能耗较大，风筒积水积尘清理较难，故适用于瓦斯涌出量较小、掘进距离600 m以内的机掘巷道。,54,2、局部通风机联合工作,1）局部通风机串联 当在通风距离长、风筒风阻大，一台局部通风机风压不能保证掘进需风量时，可采用两台或多台局部通风机串联。串联的方式有集中串联和间隔串联。 若两台或多台局部通风机之间仅用较短(12 m)的铁风筒连接称为集中串联，如图（a）所示；若局部通风机分别布置在风筒的端部和中部，则称为间隔串联，如图（b）所示。,55,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，柔性风筒易胀裂，且漏风较大。 间隔串联的风筒承压较低，漏风较少。但当两台局部通风机相距过远时，其连接风筒可能出现负压段，如图5-2-4(c)所示，使柔性风筒抽瘪而不能正常通风。 据实验两台JBT-52型局部通风机间隔串联间距不应超过风筒全长的三分之一。,56,2）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，可采用两台或多台局部通风机集中并联工作。,57,二、风筒 风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏风小、风阻小、质量轻、拆装方便。 1、风筒的种类 风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性两种。 刚性风筒是用金属板或玻璃钢材料制成。玻璃钢风筒比金属风筒轻便、抗酸、碱腐蚀性强、摩擦阻力系数小。 柔性风筒是应用更广泛的一种风筒，通常用胶布、橡胶、塑料制成。其最大优点是轻便、可伸缩、拆装运搬方便。,58,表5-2-2 铁风筒规格参数表,59,表5-2-3 胶布风筒规格参数表,60,随着大断面巷道机械化掘进的增多，混合式通风除尘技术得到了广泛应用，为了满足其抽出式通风的要求，采用金属整体螺旋弹簧钢圈为骨架的可伸缩风筒，如图5-2-4所示。它既可承受一定的负压，又具有可伸缩的特点，比铁风筒质量轻，使用方便。 矿山常用的风筒直径有300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、800 mm和1000mm等规格。,61,2、风筒接头 刚性风筒一般采用法兰盘连接方式。柔性风筒的接头方式有插接、单反边接头、双反边接头、活三环多反边接头、螺圈接头等多种形式。,62,（a） 两固定环单反边；（b）大活环单反边；（c）双反边；（d）活三环多反边； （e）螺圈接头（1-螺圈；2-风筒；3-铁丝箍）,63,目前井下广泛采用接头严密、漏风小的反边接头法。反边接头又分单反边、双反边和多反边等。 插接方式最简单，但漏风大；反边接头漏风较小，不易胀开，但局部风阻较大；后两种接头漏风小、风阻小，但易胀开，拆装比较麻烦，通常在长距离掘进通风时采用。,64,双反边接头的连接顺序如图所示，先在风筒两端套上铁环l、2，并各留200 300mm的反边(图A)顺风流方向把有铁环1的风筒插入有铁环2的风筒内，拉紧风筒使两环靠拢，要防止风筒歪斜出褶皱(图B)，然后把风筒1的反边翻套过来，再把风筒2的反边翻套过来(图C)。,65,多反边接头如图示，是在双反边的基础上多一个活环3。活环3先套在有铁环2的风筒上(图A)，当风筒1反边翻套在风筒2上时，再把活环3套在风筒2的反边和风筒1的翻边上(图B)，然后把风筒2的反边和风筒l的翻边都翻套在活环3和铁环1上(图C)。 此外，及时修补风筒和堵补风筒的针眼也是常用的减少漏风的手段。,66,3、风筒的阻力 风筒风阻可按下式计算 式中 R风筒的总风阻，N·s2/m8； R1风筒的摩擦风阻，N·s2/m8； R2风筒接头处的局部风阻，N·s2/m8； R3风筒拐弯处的局部风阻，N·s2/m8； a风筒的摩擦阻力系数，N·s2/m4； l 风筒长度，m； d风筒直径m； n风筒的接头数目； j风筒接头的局部阻力系数，无因次； b风筒拐弯的局部阻力系数，无因次； 空气密度，kg/m3。 上式中摩擦阻力系数的选取很重要，同直径的刚性风筒的 值可视为常数，金属风筒的值可按表5-2-4选取，玻璃钢风筒的值可按表5-2-5选取。,67,在实际应用中，整列风筒风阻除与长度和接头等有关外，还与风筒的吊挂维护等管理质量密切相关，一般根据实测风筒百米风阻(包括局部风阻)作为衡量风筒管理质量和设计的数据。,68,根据风筒的百米风阻值R100可以直接计算长度为L的风筒实际风阻：,69,表5-3是开滦等矿和重庆研究所实测的风筒百米风阻值的结果。,70,4、风筒的漏风 漏风量的大小与风筒种类、规格尺寸、接头方法、接头质量以及风筒风压等因素有关，而更重要的是与风筒的维护及管理有密切的关系。 金属风筒的漏风主要发生在接头处，且随风压增加而增加。柔性风筒不仅接头漏风，在其全长（如粘缝、针眼等）都有漏风。考虑风筒漏风的大小，可用漏风量备用系数来表示。 （5-2-2） 式中： 局部通风机的供风量，m3/s； 风筒末端的风量，m3/s。,71,金属风筒的漏风主要发生在连接处。若把风筒漏风看成是连续的，且漏风状态是紊流，在风筒全长上的漏风风量备用系数可按下式计算 式中 d风筒直径，m； n风筒的接头数目； R风筒全长的摩擦风阻，N·s2/m8； K相当于直径为1 m的风筒的透风系数；K值的大小与风筒的连接质量有关：插接时可取0.00260.0032，法兰盘连接用草绳垫圈时可取0.00190.0026，法兰盘连接用胶皮垫圈可取0.000320.0019。,72,柔性风筒不仅接头漏风，在风筒全长上都有漏风，而漏风量随风筒内风压增大而加大。 柔性风筒的漏风风量备用系数可以根据风筒100 m长度的漏风率p来计算。 式中，柔性风筒漏风风量备用系数； p风筒100 m长度的漏风率，%百米漏风率可从表5-2-6中查取； L风筒总长度，m.,73,表5-2-6 柔性风筒百米漏风率p,74,5、风筒的安装与要求 我国煤矿在长距离独头巷道掘进通风技术管理和风筒安装方面，积累了丰富的经验。可归纳如下： （1）适当增加风筒节长，减少接头数目，降低风筒的局部风阻和漏风。 （2）改进接头连接方式，淮北沈庄煤矿用铁圈压板接头代替插接方式，送风距离达3033 m，工作面风量为63.2 m3/min，风筒百米漏风率减少了75。枣庄矿使用的螺圈接头，内壁光滑，接头局部风阻小，漏风也小，送风距离达3795 m。 （3）风筒悬吊要平、直、稳、紧，逢环必吊，缺环必补，防止急拐弯。风机安装、悬吊也要与风筒保持平直。风机与风筒直径不同时，要用异径缓变接头连接。 （4）在每隔一定距离风筒上安装放水嘴，随时放出风筒中凝结的积水。,75,5.3 局部通风系统设计,根据开拓、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，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机等工作称之为局部通风系统设计。,76,一、局部通风系统的设计原则 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。其设计原则可归纳如下： (1) 矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件。 (2) 局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进。 (3) 尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机。 (4) 压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应选择阻燃、抗静电型。 (5) 当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行。,77,二、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，选择风筒类型与直径。 （3）计算风机风量和风筒出口风量。 （4）按掘进巷道通风长度变化，分阶段计算局部通风系统总阻力。 （5）按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机。 （6）按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。,78,1、风筒的选择 选用风筒要与局部通风机选型一并考虑其原则是： （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；,79,（2）风筒直径主要取决于送风量及送风距离。 送风量大，距离长，风筒直径应大一些，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗。此外，还应考虑巷道断面的大小，使风筒不致影响运输和行人的安全。 一般来说， 立井凿井时，选用6001000 mm的铁风筒或玻璃钢风筒； 距离在200 m以内，送风量不超过23 m3/s，可用直径为300400 mm的风筒； 距离在200500 m时，可用直径为400500 mm的风筒； 距离在5001000 m时，可用直径为8001000 mm的风筒。,80,2、局部通风机的选型 已知井巷掘进所需风量和所选用的风筒，即可求算风筒的通风阻力。根据风量和风筒的通风阻力，在可供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 根据掘进工作面所需风量 和风筒的漏风情况，用下式计算风机的工作风量 式中 漏风系数。,81,压入式通风时，设风筒出口动压损失为hv0，则局部通风机全风压（Pa）为Ht： 式中 Rf 压入式风筒的总风阻，N·s2/m8 抽出式通风时，设风筒入口局部阻力系数e=0.5，则局部通风机静风压Hs（Pa）为：,82,（2）选择局部通风机 根据需要的 、 值在各类局部通风机特性曲线上，确定局部通风机的合理工作范围，选择长期运行效率较高的局部通风机。,83,局部通风机有轴流式和离心式两种。煤矿多使用我国生产的防爆型JBT系列轴流式局部通风机。其性能曲线和型号、规格分别如图5-16和表5-6所示。根据上面算出的hf和Qf值，在图5-16中选择合适的局部通风机，再参照表5-5和表5-6选择配套的风筒。,表5-6,84,图5-16 1JBT-41型 2JBT-42型 3JBT-51型 4JBT-52型 5JBT-61型 6JBT-62型,85,如果选用的局部通风机工作风压不能满足要求，可选用二台或二台以上局部通风机进行串联作业。其串联作业方式分为集中串联和间隔串联。皆可达到增加风压的目的。但从两种串联方式的风压分布图可以看出，在相同条件下集中串联时，风筒中最大的风压大于间隔串联，所以集中串联风筒漏风将大于间隔串联。,86,间隔串联时，如果两台局部通风机相隔较远，便会在第二台局部通风机后面一段风筒内产生负压，因而在这个区段内会有部分污风漏入风筒，造成循环风。为避免这种现象，两台局部通风机的间距一般不得大于风筒全长的三分之一，使风压分布情况如图B所示。,掘进长距离瓦斯巷道，一台局部通风机的风压不够用时，间隔串联不安全，可用局部通风机集中串联的方式；局部通风机之间须用一段风筒隔开，使第一台局部通风机出口的紊乱风流不影响第二台局部通风机的运转效率。,87,5.4 局部通风技术管理及安全措施,掘进工作面是瓦斯、煤尘事故的多发地点，因此加强掘进工作面的地质工作、通风设计、安全技术装备系列化和施工管理，不仅有利于提高掘进速度，而且对保证安全生产具有重要意义。,88,一、长距离巷道掘进时的局部通风 矿井开拓期常要掘进长距离的巷道，掘进这类巷道时，多采用局部通风机通风。为了保证通风效果，需要注意以下几方面问题： （1）通风方式要选择得当，一般采用混合式通风； （2）条件许可时，尽量选用大直径的风筒，以降低风筒风阻，提高有效风量； （3）保证风筒接头的质量。根据实际情况，尽量增长每节风筒的长度，减少风筒接头处的漏风； （4）风筒悬吊力求“平、直、紧”以消除局部阻力； （5）要有专人负责，经常检查和维修。,89,在实际工作中，还可用采用局部通风机串联通风方法来解决长距离巷道掘进时的通风问题。在没有高风压局部通风机的情况下，可用多台局部通风机串联工作，如图5-4-1（a）、（b）所示为局部通风机集中串联与间隔串联。,90,在相同(风机和风筒)条件下，一般集中串联比间隔串联漏风大，这是因为漏风量的大小与风筒内外压差有关。 与间隔串联时风筒内外压差比较，集中串联时风筒内外压差成倍增加。 采用柔性风筒进行局部通风机间隔串联通风时，应使风筒内不出现负压区，以防止柔性风筒被吸瘪。当风筒全长为L、串联局部通风机台数为n，串联局部通风机的间距Lf应符合下式 （5-4-1） 综上所述，无论哪种局部通风机串联通风都存在一定缺点，所以在一般情况下尽量不用局部通风机串联通风，应力求提高风筒制造和安装质量，加强管理，减少漏风，发挥单台局部通风机的效能。,91,二、局部通风技术管理 1、合理进行局部通风设计 （1）有煤与瓦斯突出危险、瓦斯涌出量大于1 m3/min以及通风距离大于500 m的掘进工作面都要编制通风设计。要求掘进通风系统合理、工作面有足够的风量，供风标准以使巷道中的瓦斯不超限和不形成瓦斯局部积聚为原则。设计经矿总工程师批准后报局备案。 （2）对于通风距离较短的掘进工作面，可根据经验选择局部通风机和风筒。 （3）对于通风距离超过500 m且停风不致形成瓦斯积聚的掘进工作面，应把过去按最远距离一次设计的方法，改为分二或三次设计，分期选择局部通风机，但所需要的风筒的规格按最远距离一次选定，这样有利于提高经济效益。,92,2、掘进工作面应贯彻实施安全技术装备系列化标准。 掘进工作面安全技术装备系列化是实现现代化管理和减少掘进工作面瓦斯事故的重要措施之一，各矿山应根据标准，制定出相应的管理实施办法。 掘进工作面开工前，应组织机电、通风、生产技术、安监和施工单位对掘进工作面的电气设备、通风设施和瓦斯检测等进行达标验收，不符合标准者不得开工；移交后使用单位负责按标准维护管理，对电气设备的防爆、防火、综合保护、风电瓦斯闭锁等性能必须定期检查和校验，并有详细记录，发现问题及时处理，不得继续运行。,93,3、局部通风机管理 1）局部通风机安装 局部通风机安装应有申请，并符合下列要求： （1）安放在金属架或平台上，距地面不小于0.3 m、距巷壁不小于0.5 m，吸风口附近2 m范围内不得有杂物； （2）安设在贯穿风流中，距回风口大于10 m； （3）局部通风机所在巷道的风量应大于局部通风机的吸风量，保证不吸循环风。,94,2）保证局部通风机连续、安全的运转 （1）局部通风机零部件要齐全，安装正确，性能良好，防爆性能合格； （2）低瓦斯矿井的回采与掘进分开供电，局部通风机实行风电闭锁； （3）对于高瓦斯（涌出量大于1 m3/min）或瓦斯涌出量变化大的掘进头，要求实现“三专两闭锁”（“三专”即专用变压器、专用电缆、专用开关；“两闭锁”即风电闭锁和瓦斯电闭锁）。 有条件时采用双电源、双局部通风机和双路风筒供风，局部通风机安装遥讯装置，将局部通风机的开停状态信号传输至地面调度室，以保证地面随时了解井下局部通风机运行状况；,95,（4）局部通风机应挂牌并有专人管理，专人监督检查。管理牌上的内容有地点、局部通风机型号和功率、施工单位和管理人员； （5）串联通风时，串联通风掘进工作面的局部通风机的上风侧应安设瓦斯探头和自动报警的断电仪； （6）局部通风机的撤移和停风应严格申请制度，有关人员持证上岗不得随意停开； （7）局部通风机运转前应检查其进风流瓦斯，瓦斯浓度小于0.5 %时方可启动。因故停风后，必须在巷道中瓦斯浓度小于1 %时方可启动； （8）交接班、临时停工时也不准停局部通风机。,96,3）局部通风机应定期检查维修 因井下空气潮湿，且空气中含有粉尘，在局部通风机运转的过程中，粉尘会逐渐粘积在流道和叶片上，若不定期清洗和检修会使其性能恶化。 4）局部通风机消音 噪声超过工业卫生标准（85dB(A)）的局部通风机应安装消声器。,97,4、加强风筒管理 加强风筒管理是提高有效风量率的关键，为此要求： 1）风筒有专人管理，经常检查，发现破漏应及时修补。 2）分岔用三通，改变直径用变径接头，避免突然扩大与收缩，转弯用弯头，使转弯圆滑，以降低风筒的局部风阻。 3）加强维护与管理。风筒应设专人负责接长、更换、修补和拆除。风筒接头应严密，防止脱节和积水，风筒内如有积水应及时排除。 4）实行定期巡回检查制，加强维护，发现破漏，及时修补，悬吊不平直，及时调整。 5）局部通风机启动时，要开、停几次，以防止因突然升压而使风筒胀裂或脱节。,98,5、提高通风效果 1）掘进开工前应安好装通风设备，按设计要求建立好掘进通风系统； 2）整个掘进施工过程中，为控制掘进工作面通风服务的风门和调节风窗等通风设施应始终处于良好状态； 3）所有掘进工作面的风筒出口应采用硬质风筒； 4）风筒迎头的距离：煤巷不超过5m，半煤岩巷不超过8m，岩巷不超过10m。如果巷道中有空帮和空顶，则应设法充填，否则应采取防止瓦斯积聚的措施；,99,5）长距离通风时，为了减少漏风和降低风阻可采用漏风少的接头，增加每节风筒长度； 6）因通风距离长、风筒风阻大，一台局部通风机不能满足供风要求时，可采用两台局部通风机串联工作，但应作通风设计； 7）急倾斜煤层的小眼用压气引射器通风时，应保证不停压风，否则应改用局部通风机通风； 8）每个掘进工作面要建立台帐和卡片，记录内容有地点、巷道长度、开工日期、装备达标情况等。,100,三、局部通风安全措施 局部通风安全措施是在实际工作中总结出来的，主要包括以下几个方面： 1、保证局部通风机的稳定可靠运转。 1）双风机、双电源、自动换机和风筒自动倒风装置 正常通风时由专用开关供电，使局部通风机运转通风；一旦运转风机因故障停机时，电源开关自动切换，备用风机即刻启动，继续供风，从而保证了局部通风机的连续运转。由于双风机共用一趟主风筒，风机要实现自动倒风，则连接两风机的风筒也必须能够自动倒风。,101,2）“三专两闭锁”装置 “三专”是指专用变压器、专用开关、专用电缆；“两闭锁”则指风电闭锁和瓦斯电闭锁。 其功能是：只有在局部通风机正常供风、掘进巷道内的瓦斯浓度不超过规定限值时，方能向巷道内机电设备供电；当局部通风机停转时，自动切断所控机电设备的电源；当瓦斯浓度超过规定限值时，系统能自动切断瓦斯传感器控制范围内的电源，而局部通风机仍可照常运转。 若局部通风机停转、停风区内瓦斯浓度超过规定限值时，局部通风机便自行闭锁，重新恢复通风时，要人工复电，先送风，当瓦斯浓度降到安全容许值以下时才能送电。从而提高了局部通风机连续运转供风的安全可靠性。,102,103,3）局部通风机遥讯装置 其作用是监视局部通风机开停运行状态。高瓦斯和突出矿井所用的局部通风机要安设载波遥迅器，以便实时监视其运转情况。 4）积极推行使用局部通风机消声装置 其作用是降低局部通风机机体内部气流冲击产生的噪声。,104,煤巷机械掘进的通风安全措施,综合机械化掘进煤巷时，常采用长压短抽的方法： 1) 保证工作面的风速大于最低排尘风速0.15m/s。 2) 压入式风筒出口应在机组转载点后面一定距离，以减少二次煤尘飞扬(机组全长约13m)。,105,3)加强瓦斯管理，两条风筒重叠段的巷道风速很小，在顶板附近易形成瓦斯层。建议采用康达风筒，即在风筒壁上开一细长切口或多个小孔，顺着切口装上罩套，使喷口与风筒周边切线方向一致。,当用闸门关闭风筒出口时，风流被迫从喷口喷出，射流在康达效应作用下沿风筒外壁流动，并以一定的速度吹向巷道周壁和整个断面。此外，还应配备一套检测沼气浓度的监测装置和闭锁装置。,106,局部通风机消声,局部通风机运转时，噪音很大，工人长期在这样噪音下工作，易于烦燥疲劳，降低劳动生产率，并能引起听力减退。因此应对局部通风机采取消声措施。 消声器是一种能使声能衰减的装置，用来控制和降低空气动力性噪音。 消声器按工作原理分为阻性消声器和抗性消声器。阻性消声器具有阻力小、消声颇率宽、体积小等优点，被广泛采用。当风流通过具有多孔的吸声材料时，声波也沿其通道传播，激起多孔材料中空气分子振运，由于摩擦阻力和粘滞阻力使声能变为热能而达到消声目的。,107,局部通风机使用的阻性消声器有两种形式：一种是圆筒式的。圆筒式消声器的通风阻力较小，但消声效果较差。另一种是中心带圆锥柱体的柱式消声器，可把局部通风机噪声的总响度降低72%，且对局部通风机的风压和风量影响不大。,108,2、加强瓦斯检查和监测 （1）安设瓦斯自动报警断电装置，实现瓦斯遥测。当掘进巷道中瓦斯浓度达到l 时，通过低浓度瓦斯传感器自动报警；瓦斯浓度达到1.5 时，通过瓦斯断电仪自动断电，高瓦斯和突出矿井要装备瓦斯断电仪或瓦斯遥测仪，对炮掘工作面迎头5 m内和巷道冒顶处瓦斯积聚地点要设置便携式瓦斯检测报警仪，班组长下井时也要随身携带这种仪表，以便随时检查可疑地点的瓦斯浓度。 （2）放炮员配备瓦斯检测器，坚持“一炮三检”制度，即在掘进作业的装药前、放炮前和放炮后都要认真检查放炮地点附近的瓦斯。 （3）实行专职瓦斯检查员随时检查瓦斯制度。,109,3、综合防尘措施 掘进巷道的矿尘来源，当用钻眼爆破法掘进时，主要产生于钻眼、爆破、装岩工序，其中以凿岩产尘量最高；当用综掘机掘进时，切割和装载工序以及综掘机整个工作期间，矿尘产生量都很大。 因此，要做到湿式煤电钻打眼