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1、金属非金属井下矿山金属非金属井下矿山 机械通风机械通风 20072007年年1010月月 一、井下空气一、井下空气 二、二、自然通风不能取代机械通 风系统 三、矿井机械通风系统三、矿井机械通风系统 四、主扇工况测定四、主扇工况测定 五、关于局部通风五、关于局部通风 六、注意的问题六、注意的问题 一、井下空气 矿井通风是把新鲜空气送入井下，对象是 空气。 作用 要求 表征 人员呼吸 品 质 组成 成分 井下空气 排稀污物 流动能量 压 力 安全舒适作业环境 1、井下空气主要成分 地面空气（新鲜空气）按体积计算的组成成分 ： 氧 20.90%（17） 二氧化碳 0.03%（ 2） 氮 78.13%
2、 其他稀有气体 0.94% 另外有一定量的水蒸汽、微生物、 粉尘。 金属非金属矿山安全规程规定： 6.4.1.1 井下采掘工作面进风流中 的空气成分(按体积计算)，氧气 应不低于20，二氧化碳应不高 于0.5。 6.4.1.2 入风井巷和采掘工作面的风源含尘量 ，应不超过0.5mg/m3。 2 2、空气压力、空气压力 物体（物质）具有能量。空气属于流体物质，也具 有能量，体现为压能，或称之为压力。 1）静止空气压力 静止空气具有静压能（静压）：空气的静压能 是该 处空气上部空气柱的重量，静压能的大小与海拔高度有 关 。海拔高度越高，上部空气柱的重量越小，空气具有 的静压能就越小。这种静压能即通
3、常说的当地的大气压 （力）。一般垂直高度每降低100m就要增加910毫米 水银柱（1.22 1.36kPa）的压力。 矿井中空气的静压大小也服从这样的规律。 静压在任何方向上测量都相等，没有方向性。 2）流动空气（风流）压力 由于气象等原因或者人为提供动力，静止的空气发生 流动。 对矿井来说，气象原因造成的风流即自然风流，使用 扇风机等动力设备而使空气流动即机械通风。 流动的空气不仅具有静压，而且还有动能（即动压） 。动压大小取决于空气流动的快慢。人可以感觉到动压 ，逆风行走困难顺风被推动。 动压具有方向性，我们只关心对着风流方向的最 大风速值v的最大动压。动压与风速 v 之间成正比平方 关系
4、。 静压与动压之和称全压，即全压=静压+动压。矿井中 风流的静压、动压是能够通过仪表检测出来的。 3）风流压力的表述方法 根据比较的基准不同，压力可以用绝对压力和相 对压力表示。 绝对压力是以真空状态绝对零压为比较基准，即 以零压为起点表示的静压。绝对静压、绝对全压始 终是正值。如大气压（力）就是绝对静压。 相对压力是以当地大气压力p0为比较基准的压力 。即某处绝对压力与大气压力p0之差。相对压力可 为正值，也可为负值。如果井巷中某点的绝对压力 大于大气压力p0就叫正压（压入式通风系统），反 之是负压（抽出式通风系统）。 矿井通风中，基本上使用相对压力，如相对静压 、相对全压，通常简称静压、全
5、压，一般用 H 或 h 符号表示。 动压恒为正值。 （伯努利方程压力和阻力之间的关系） 压力单位：国际法定的单位是 pa（帕、 帕 斯卡、N/m2）。它与矿井惯用的单位“mm 水柱”之间的换算如下： 1mm水柱=9.8 pa（N/m2） 一个标准大气压=760mm水银柱=101.3kPa 二、自然通风不能取代矿井机械通风系统 金属非金属矿山安全规程规定： 6.4.2.1 矿井应建立机械通风系统。对于自然风压 较大的矿井，当风量、风速和作业场所空气质量能够 达到6.4.1的规定时，允许暂时用自然通风替代机械通 风。 1）矿井自然风流的形成 由于矿井两侧空气温度不同，较低温度侧的空气 密度大、压力
6、大（空气较重），较高温度侧空气的密 度小、压力小（空气较轻），则空气由压力大处流向 压力小处，因此而产生的流动空气称自然风流。两侧 的压力差即自然风压。 在机械通风时，矿井两侧也有温度差，所以自然 风压同时存在于机械通风系统之中。 2）平硐竖井开拓的自然风流 夏季时，左侧空气温 度高，空气的密度较 低，自然风压使空气 按双线箭头方向流动 。此时竖井进风，平 硐出风。 冬季时，左侧空气温 度低，空气的密度较 大，自然风压使空气 按单线箭头方向流动 。则平硐进风，竖井 出风。 矿井进、回风侧空气温 度差越大，造成的自然 风压越大 ，自然风流也越大 。 如图平硐竖井开拓矿井 夏季的自然通风风流方向（
7、 双线箭头） 冬季时风向则为单线箭头 所示 基准线 3）竖井开拓的矿井夏季时的自然风流 0 0 热空气侧 冷空气侧 1 分析基准线 2 3 2 3 影响矿井进、回风侧温差的因素很多，归影响矿井进、回风侧温差的因素很多，归 纳起来说有纳起来说有 地表气温地表气温变化、变化、矿岩温度矿岩温度、矿井深矿井深 度度、地面大气压、湿度和矿内空气成分等，这些、地面大气压、湿度和矿内空气成分等，这些 因素综合影响的结果就形成自然风压因素综合影响的结果就形成自然风压 3、动压 自然风压使空气流动，流动的空气具有动能，并以动压的 形式表现出来。 空气动压使逆风行走困难、田径赛顺风出成绩。 所以，流动空气（风流）
8、除了具有静止空气的静压能和位 压能外还有动能：静压能+位能+动能，在流体力学中通常说成 静压、位压、动压，即某处风流的能量总合由静压、位压和动 压3部分组成，并且总能量高的空气总是流向低处。 4 4）矿井自然风流的特点）矿井自然风流的特点 风量大小风量大小不稳定：直接受季节气温变化影响不稳定：直接受季节气温变化影响 ，春秋季节自然风压很小，通风效果较差，春秋季节自然风压很小，通风效果较差， 甚至会出现零风量的情况。甚至会出现零风量的情况。 这种情况甚至发生在白昼和夜间。这种情况甚至发生在白昼和夜间。 风流方向风流方向不稳定：夏冬季节风流方向相反。不稳定：夏冬季节风流方向相反。 矿井矿井不能不能
9、实施实施强制反风强制反风：在矿井火灾、有毒：在矿井火灾、有毒 有害气体扩散蔓延的情况下，自然通风不能有害气体扩散蔓延的情况下，自然通风不能 反风控制。反风控制。 风量很难满足生产需要，也难以增阻风量很难满足生产需要，也难以增阻按需调按需调 节节。 鉴于自然通风存在这些严重的问题，所以只宜在一年鉴于自然通风存在这些严重的问题，所以只宜在一年 的部分时段即自然风流较大的季节采用自然通风，而且必的部分时段即自然风流较大的季节采用自然通风，而且必 须设有机械通风作为矿井通风系统的主体。须设有机械通风作为矿井通风系统的主体。 利用自然通风时还需要考虑到：利用自然通风时还需要考虑到： 1 1）所利用的自然
10、风压）所利用的自然风压 尽量与主扇工作时的压力方向一尽量与主扇工作时的压力方向一 致，以便有利于致，以便有利于污风控制污风控制，和，和减少减少机械通风时的主扇机械通风时的主扇能耗能耗 ； 2 2）条件许可时，调整进、回风井空气的温差，旨在增大）条件许可时，调整进、回风井空气的温差，旨在增大 自然风量。一般是在进风井巷设置水幕或者淋水，同时也自然风量。一般是在进风井巷设置水幕或者淋水，同时也 可净化进风流；可净化进风流； 3 3）“暂时用自然通风替代机械通风”不是凭感觉，而是 要建立在测定的基础上 ，分析停开风机后 整个周期内 风量够不够，风质满不满足要求。 4 4）降低风阻：清理回风道堆积物，
11、尽可能采用并联风路，尽可）降低风阻：清理回风道堆积物，尽可能采用并联风路，尽可 能在上风季节利用采空区回风等。能在上风季节利用采空区回风等。 例：年产例：年产2 2万吨万吨*铅锌矿铅锌矿 A A、A1A1采场采场 自然通风自然通风4 4条竖井条竖井 a a 无设计先后开凿无设计先后开凿 4 4条自然通风井条自然通风井 b b 规划好一条即可规划好一条即可 （抵消、混乱抵消、混乱） c c 应设主扇应设主扇 （规程要求、（规程要求、 A1A1 更经济可靠）更经济可靠） A A 1 2 4 3 三、矿井机械通风系统三、矿井机械通风系统 中国冶金百科全书（采矿卷）中国冶金百科全书（采矿卷）概括通风系
12、统为：概括通风系统为： 矿井通风系统即矿井供、排风工程设施体系。矿井通风系统即矿井供、排风工程设施体系。 解释为：解释为： 根据井下各作业地点需风要求，根据井下各作业地点需风要求，用通风动力设用通风动力设 备备将地面新鲜空气通过将地面新鲜空气通过进风井巷进风井巷和和通风控制设施通风控制设施输送到需输送到需 风点，并通过风点，并通过回风井巷回风井巷将作业时形成的污风排出矿井。将作业时形成的污风排出矿井。 则矿井（机械）通风系统主要包括则矿井（机械）通风系统主要包括3 3部分部分 ，即：，即：通风动力设备（扇风机）、通风动力设备（扇风机）、 矿井通风网络、矿井通风网络、 矿井通风构筑物。矿井通风构
13、筑物。 1 1、机械通风的发展：机械通风的发展： 国外国外15561556年有用手动风箱通风的记载，我国年有用手动风箱通风的记载，我国 明崇祯明崇祯16371637年用竹筒排放矿井有毒气体，欧洲年用竹筒排放矿井有毒气体，欧洲1717世纪世纪 有火炉通风的记载，有火炉通风的记载， 1919世纪中叶开始风机通风；冶金世纪中叶开始风机通风；冶金 矿山建国初期在东北夹皮沟矿开始介绍机械通风，矿山建国初期在东北夹皮沟矿开始介绍机械通风，5050 年代金属矿山逐步建立机械通风系统，年代金属矿山逐步建立机械通风系统，6060年代已有主年代已有主 扇统一通风、分区通风的经验，扇统一通风、分区通风的经验，808
14、0现代末节能风机研现代末节能风机研 制成功、引入多级机站通风，目前矿井已经普遍采用制成功、引入多级机站通风，目前矿井已经普遍采用 机械通风。机械通风。 （费寇）（费寇） 武钢矿山不断完善和健全矿井机械通风系武钢矿山不断完善和健全矿井机械通风系 统：统：19601960年程潮年程潮铁矿快速通风，上世纪铁矿快速通风，上世纪7070年年 代大冶采用爆堆通风，代大冶采用爆堆通风，8080年代快速密闭，年代快速密闭，9090年年 代使用空气幕密闭，近几年来大冶铁矿针对露代使用空气幕密闭，近几年来大冶铁矿针对露 天转地下开采的特点，有效地建立了多级机站天转地下开采的特点，有效地建立了多级机站 通风系统。通
15、风系统。 2、矿井通风系统的称谓 1）统一通风与分区通风 统一通风：一个矿井构成一个整体的通风系统。 分区通风：一个矿井划分成若干个独立的通风系 统，且风流互不干扰。有独立的进、回风井。 柴河铅锌矿 水平分区通风系统 西华山钨矿 中段分区通风系统 2）按进风井与回风井的布置称谓 中央式通风：进风井与回风井均位于矿体走向中 央，风流在井下的流动路线是折返式的。非煤矿井少 用。 对角式通风： 进风井在矿体一异，回风井在矿体另一异（左图），称单异对 角式通风; 进风井在矿体中央，回风井在矿体两异（右图），称 两异对角式通风。 风流在井下的流动路线是直向式的。非煤矿山大多采用这种方 式通风。 单异对角式通风
