第7章矿井通风系统与通风设计

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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

2、风系统-类型、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

3、、矿井通风系统的类型及其适用条件 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

4、，分别构成独立的通风系统。如图。 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

5、停止运转时，井下风流的压力降低。,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

6、井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，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

7、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，都不得经过采空区或冒落区。,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。,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 以上两种采区通风方式均在我国广泛采用. 两者相比：轨道上山进风、运输上山回风的主要优点是： （1）轨道上山的采区下部车场可以直接和阶段运输大巷相连通，不必在该处设置风门。从而，避免了因运料列车通过该处，

8、导致风门漏风。 （2）在运输上山的运煤过程中，煤流将释放瓦斯并产风煤尘，运煤设备将释放热量。然而，轨道上山进风，可使新鲜风流免受瓦斯、煤尘的污染，有利于保证较优的风质。 （3）轨道上山发生火灾事故的机率较低，且可避免运输上山发生火灾事故时，有害气体侵入采、掘作业地点，而造成的严重危害。 轨道上山进风方式的主要不足是： （1）区段运输巷不宜直接和运输上山相联通。在该联接处，既需保证运煤的方便和畅通，又需设置风门、防止新鲜风流直接由运输上山排入总回风巷形成短路。显然，在该处设置的风门常存在确较大的漏风。 （2）轨道上山的上部车场和区段回风巷不能直接相通也需有风门。从而，引起了运料串车通过该处风门时

9、的漏风。 （3）当运输上山采用多台运输机串联运输时，其上部运输机的动力设备系设在不能确保新鲜风流的地点，这是规程所不允许的。,当煤层倾角大于2123时，运煤上山采用溜槽自溜运煤方式时，运煤过程中产生的煤尘很大，为保证风质，一般不宜采用运输上山进风方式。 当煤层倾角大于1517，运煤上山无法使用皮布运输机而只好风用多台链板运输机时，为避免在回风巷道中，布置运输机的机电设备，一般多宜采用运输上山进风方式。 当煤层倾角小于1517，运煤上山中只需安设一台皮带运输机时，则视运料（运矸）工作量的大小和来料地点而异。 一般由运输水平来料且运输量较大时，宜采用轨道上山进风方式，由回风水平来料或(运料(矸)工

10、作量较少时，则宜采用运输上山进风方式。 3、“品”字形的三条上山布置 煤矿安全规程第113条规定：高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少1条专用回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置1条专用回风巷。 对于高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井或一般矿井只要采区走向和倾斜较长，瓦斯涌出量较大，为安全起见，常用“品”字形布置三条上山，就克服了上述两种布置法的缺点。,三、采煤工作面上行风与下行风 回采工作面通风分为上行通风和下行通风。上行风与下行风是指风流方向与煤层倾斜的关系而言，当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷道水

11、平时，采煤工作面的风流沿倾斜方向自下而上流动，为上行通风；当采煤工作面进风巷道水平高于回风巷道水平时，采煤工作面的风流沿倾斜方向自上而下流动，为下行通风。 同向、逆向指风流方向与煤炭运输方向之间的关系而言，当风流方向与煤流方向一致时，为同向通风；反之，为逆向通风。,上行通风 运煤方向 新风 污风,下行通风 运煤方向 新风 污风,1）上行通风分析 上行通风的优点： （1）风流排除瓦斯的效果好，洗刷能力强，因为瓦斯比空气轻（瓦斯密度为0.554kg/m3)，其自然流动方向和上行风的方向一致，在正常风速（0.5-0.8m/s）的情况下，瓦斯分层流动和局部积聚的可能性较小。 （2）采用上行风，其进风流

12、与回风流产生的自然风压与机械风压相同，需要的机械风压偏小。 （3）运输巷机械设备处在新鲜风流中，安全性好。在瓦斯矿井中，采煤工作面及其回风道一般都采用上行通风。 上行通风的缺点： （1）风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬；煤炭在运输过程中不断放出的瓦斯，增加了采煤工作面的瓦斯浓度。 （2）采用上行通风时，对于下山而言，必须要把矿井进风流引导到矿井最深处，然后再上行到工作面，所以进风路线长，尤其是在深井条件下受地点影响较大，运输巷内运输设备散发的热量被风流带入工作面，使工作面的气温增高。 （3）工作面采用上行通风时，上隅角容易引起瓦斯积聚，给现场瓦斯管理工作带来一定难度。,2）下行通风的分

13、析 下行通风的优点： （1）空气中煤尘浓度较小。这是因为工作面下行风的方向和运煤方向相同，吹起煤尘的能力比上行风小。 （2）瓦斯积聚较难。这是因为工作面下行风和瓦斯飘浮的方向是相反的，只要下行风保持足够的风速（在0.5ms以上），就能对向上轻浮的瓦斯产生较强的扰动混合能力，使瓦斯局部积聚更难形成，尤其对采煤工作面上隅角瓦斯稀释更为显著。同时，工作面运输巷内煤炭放出的瓦斯不会带入工作面。 （3）工作面的气温可以降低。因为采用下行通风时，风路较短，气温和岩温热交换作用小，而且运输机巷内的机械发热量不会带入工作面。 下行通风的缺点： （1）下行风和瓦斯流动方向相反，风压损失大。 （2）工风面运输机设

14、备在回风流运转，安全性差。 （3）采用下行风，自然风压作用方向与机械风压相反，需要的机械风压大，主要通风机一旦因故停止运转，工作面下行风流有可能停止或反风。 （4）工作面一旦发风火灾，所产风的火风压与机械风压作用方向相反，会使工作面风量减少，容易积聚瓦斯，所以，下行通风时在火源地点瓦斯爆炸的可能性比上行通风时要大。,上述分析表明，上行通风和下行通风各有优缺点。 六十年代以来，为了降温、减少瓦斯浓度和煤尘浓度等目的，国内外使用下行风的工作面，特别是综采工作面越来越多，都取得了较好的效果。例如前苏联顿巴斯矿区在工作面使用下行风后，工作面回风流中的瓦斯浓度减少2050%，工作面风流中的煤尘浓度减少1

15、0多倍，工作面的气温降低25，工作面产量提高50100%。我国开滦、淮北、平顶山、淄博等矿区下行风都有使用。 虽然如此，从安全角度出发，大部分工作面还是采用上行通风，对下行通风各国各国的安全规程仍采取谨慎的态度。 我国煤矿安全规程第115条明确规定：有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。,四、工作面通风系统 1、U型与Z型通风系统 U型后退式通风系统在我国使用比较普遍。其优点是结构简单，巷道施工维修量小，工作面采空区漏风小，风流稳定，易于管理等；缺点是上隅角瓦斯易超限、工作面进、回风巷要提前掘进，维护工作量大。可以在工作面上隅角安设导风设施或采用抽放瓦斯的措施，也可

16、采取改变工作面通风系统来解决上隅角瓦斯易超限问题。 为解决U型后退式上隅角瓦斯超限问题，采用U型挂耳式通风方式该方式不需留设工作面的煤柱，提高了煤炭的回采率；上、下巷均布置在煤层中易于维护，但其耳朵由局部通风机通风，降低了安全可靠性。 前进式通风系统的维护工作量小，不存在采掘工作面串联通风问题，在巷旁支护好、漏风不大时，有一定优越性。采用前进式U型通风系统的工作面的采空区瓦斯不涌向工作面，而是涌向回风平巷。,四、工作面通风系统 1、U型与Z型通风系统 采用Z型后退式通风系统的工作面的采空区瓦斯不会涌入工作面，面是涌向回风巷，工作面采空区回风侧能用钻孔抽放瓦斯，但进风侧不能抽放瓦斯。采用Z型前进式通风系统的工作面的进风侧沿采空区可以抽放瓦斯，采空区的瓦斯易涌向工作面，特别是上隅角，回风侧不能抽放瓦斯。Z型通风系统的风空区漏风，介于风用U型后退式和U型前进式通风系统之间，该通风系统需沿空支护