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1、1 安全工程学院 矿井通风与安全矿井通风与安全 Mine Ventilation and Safety 中国矿业矿业 大学多媒体教学课课件 2 第 7 章 采区通风 3 通常 每个矿井都有几个采区同时生产 每个采区内 有回采工作面 备用工作面 掘进工作面和硐室 采 区变电所和绞车房 等用风地点 是矿井通风的主要 对象 做好采区通风是保证矿井安全生产的基础 对采区通风系统 采区供风量 通风设施和减少漏风 等基本内容的设计和日常管理工作进行阐述 4 7 1 采区通风系统 7 2 长壁工作面的通风方式 7 3 采区风量计算 7 4 采区通风构筑物 7 5 采区专用回风巷 7 6 减少漏风的措施 主
2、要 内 容 5 7 1 采区通风系统 7 1 1 采区通风系统的基本内容 7 1 2 采区通风系统的基本要求 7 1 3 采区进风上山和回风上山的选择 6 7 1 1 采区通风系统的基本内容 采区通风系统是采区生产系统的重要组成部分 它包括采区进 风 回风和工作面进 回风道的布置方式 采区通风路线的连 接形式 以及采区内的通风设备和设施等基本内容 7 8 7 1 2 采区通风系统的基本要求 每一生产水平和采区都必须实行分区通风 准备采区必须在采区内构成通风系统后 方可开掘其它巷道 高瓦斯矿井 有煤与瓦斯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
3、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 9 采 掘工作面应实行独立通风 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 掘进工作面和采煤工作面的进风和回风 都不得经过采空 区或冒顶区 井下机电硐室必须设在进风风流中 个别井下硐室 经矿 总工程师批准 可设在回风流中 但瓦斯浓度不超过0 5 并应安装瓦斯自动检测报警断电装置 10 采空区必须及时封闭 倾斜运输巷道 不应设置风门 开采突出煤层时 工作面 回风侧不应设置风窗 改变一个采区的通风系统时 应报矿总工程师批准 11 7 1 3 采区进风上山和回风上山的选择 通常 一个采区布置两条上山 一条是运煤
4、上山 另一条是轨 道上山 当采区生产能力大 产量集中 瓦斯涌出量大时 可 增设专用的回风上山 布置两条上山时 可用轨道上山进风 输送机上山回风 也可用输送机上山进风 轨道上山回风 12 这些做法各有利弊 现分析如下 采用输送机上山进风 轨道上山回风的通风系统 容易引 起煤尘飞扬 使进风流的煤尘浓度增大 煤炭在运输过程 中所涌出的瓦斯 可使进风流的瓦斯浓度增高 影响工作 面的安全卫生条件 输送机设备所散发的热量 使进风流 温度升高 13 采用轨道上山进风 输送机上山回风的通风系统 虽能避免 上述的缺点 但输送机设备处于回风流中 轨道上山的上部 和中部甩车场都要安装风门 风门数目较多 以上选择应根
5、据煤层赋存条件 开采方法以及瓦斯 煤尘及 温度等具体条件而定 一般认为 在瓦斯煤尘严重的采区 采用轨道上山进风 输 送机上山回风的采区通风系统较为合理 14 7 2 长壁工作面的通风方式 7 2 1 长壁工作面的通风方式 长壁工作面在我国应用最广 其产量占全国回采总量的85 以上 工作面的通风方式视瓦斯涌出量 开采工作条件和开采技术 而异 按工作面进 回风巷的数量和位置 可分为U型 Y型 E型 W型 Z型等通风方式 其中U型应用最为普遍 15 1 U型通风方式 采煤工作面有二条巷道 一条为进风道 一条为回风道 上行 通风时 其下顺槽为进风道 上顺槽为回风道 下行通风时 则相反 图a为后退式U型
6、通风力式的布置 此种通风方式对了解煤层 赋存情况 掌握瓦斯 火的发生 发展规律 较为有利 由于 巷道均维护在煤体中 因而巷道的漏风率较少 16 但存在下列缺点 煤炭自燃威胁较大 上隅角瓦斯浓度高 U型后退式通风方式多适用于瓦斯涌出量不大 且不易自然 发火的煤层开采中 对瓦斯涌出量很大 且易自然发火的煤 层 必须采用一系列特殊技术措施 才可应用 17 2 W型通风方式 W型通风方式指采煤工作面 有三条平巷 即上 下平巷进 风或回风 中间平巷回风或进风的布置形式 18 它的优点在于 减少了巷道的开掘和维护费用 风阻小 风量大 漏风量小 利于防火 便于回收安装维修采煤设备 当中间平巷进风且设运输机时
7、 既保证了运输设备处于新鲜 风流中 又保证了进 回风巷的总断面比较接近 故在近 水平煤层的综采工作面中应用较广 19 3 E型通风方式 E型通风方式具有三条通风巷道 其上平巷为回风巷 而下 平巷及中间平巷为进风巷 如下图所示 20 下平巷和下部工作面回风速度降低 故可抑制煤尘的产生 与U型通风方式相比 可使上部工作面气温降低 但采空 区的空气流动相应发生了变化 迫使采空区的瓦斯较集中 地从上部回采工作面的上隅角涌出 使该处时常处于瓦斯 超限状态 故仅适用于低瓦斯矿井 21 4 Z型通风方式 Z型通风方式是U型通风方式的改进 如图所示 为前进式 Z型 其进风巷随回来工作面推进而形成 回风平平巷则
8、为 沿空留下或预留的巷道 22 其优点为 与前进式U型相比 巷道的采掘工程量较少 进 回风巷只需在一侧采空的条件下维护 采区内进 回风巷的总长度近似不变 有利于稳定风阻 改 善通风 为了改善前进式Z型上隅角瓦斯积聚之患 最近应用后退式 Z型的通风方式 如图b所示 但当采空区涌出的瓦斯量及 漏风量较大时 其回风巷常易出现瓦斯超限现象 23 5 Y型通风方式 回采工作面的上 下端各设一条进风道 另在采空区一侧设 回风道 如图所示 采空区瓦斯 通过巷旁支护流入回风平巷 较好地解决了回 采工作面上隅角的瓦斯超限之患 工作面上 下端均处于进风流中 改善作业环境 实行沿空留巷 可提高采区回收率 24 a
9、X型 b H型 d 双Z型 25e f 双Z型 g 偏W型 h 偏Y型 26 7 2 2 回采工作面风向的分析 上行风和下行风的概念 是指风流方向与煤层倾向的关系而言的 当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷道水平时 采煤工作 面的风流沿工作面的倾斜方向由下向上流动 称上行风 也 叫上行通风 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 面的风流沿工作面的倾斜方向由上向下流动 称下行风 也 叫下行通风 27 上行风与下行风的优缺点分析 上行风的优点 瓦斯比空气轻 有一定的上浮力 其自然流动的方向和上 行风流的方向一致 有利于带走瓦斯 较快地降低工作面 的瓦斯浓度 在正常风速 大于0 5 0
10、 8m s 下 瓦斯分层 流动和局部积聚的可能性较小 采用上行风时 工作面运输平巷中的运输设备位于新鲜风 流中 安全性较好 28 工作面发生火灾时 采用上行风在起火地点发生瓦斯爆炸的 可能性比下行风要小些 除浅矿井的夏季之外 采用上行风时 采区进风流和回风流 之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相同 对通风有 利些 29 上行风的缺点 上行风流方向与运煤方向相反 易引起煤尘飞扬 使采煤工 作面进风流及工作面风流中的煤尘浓度增大 煤炭在运输过程中所释放出的瓦斯 披上行风流带人工作面 使进风流和工作面风流中的瓦斯浓度升高 影响了工作面 的安全卫生条件 采用上行风时 进风风流流经的路线较长 风流温
11、度会由于 压缩和地温加热而升高 又加上运输巷内设备运转时所产生 的热量对风流的加热作用 故上行风比下行风工作面的气温 要高些 30 下行风的优点 采煤工作面及其进风流中的煤尘 瓦斯浓度相对较小些 采煤工作面及其进风流中的空气被加热的程度较小 下行风流方向与瓦斯自然流向相反 当风流保持足够的风速 时 就能对向上轻浮的瓦斯具有较强的扰动 混合能力 因 此不易出现瓦斯分层流动和局部积聚的现象 31 下行风的缺点 运输设备在回风巷道中运转 安全性差 工作面一旦起火 所产生的火风压和下行风工作面的机械风 压作用方向相反 会使工作面的风量减少 瓦斯浓度升高 故下行风在起火地点引起瓦斯爆炸的可能性比上行风要
12、大些 灭火工作困难一些 除浅矿井的夏季之外 采用下行风时 采区进风流和回风流 之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相反 降低了矿 井通风能力 而且一旦主要通风机停止运转 工作面的下行 风流就有停风或反风 或逆转 的可能 32 l 综上所述 上行风和下行风各有利弊 但一般认为上行风稍 优于下行风 尽管国内外有些矿井为了降低工作面气温 减 少工作面的瓦斯和煤尘浓度 采用了下行通风方式 并取得 了较好的效果 l 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20 50 工作面风流中的煤尘浓度减 少10多倍 工作面的气温降低2 5 工作面产量提高50 100万吨 l 尽管如
13、此 各国的安全规程对下行风的使用目前仍采取谨慎 态度 我国 规程 第一百一十五条规定 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 33 7 3 采区风量计算 按照采区实际需要 供给适当的风量 是搞好采区通风的核 心问题 既要保证质量 安全可靠又要经济合理 但因计算 风量的因素较多 各个采区的情况又不尽一致 至今仍分别 用各种因素进行近似计算 然后选用其中最大值 对于新设计的采区 要参照条件相同的生产采区进行计算 投产后进行修正 对于生产的采区 也要根据情况的不断变 化随时进行调整 务必使供给的风量符合我国 规程 中有 关条文的规定 34 采区所需总风量是采区内各用风地点所
14、需风量之和 并乘 以适当系数 采煤掘进硐室 其他采区 风量 备用 系数 采区风量备用系数 包括采区漏风和配风不均匀等因素 该值应从实测和统计中求得 一般可取为1 2 1 25 35 7 3 1 回采工作面的需风量 回采工作面需风量应按照稀释和排放瓦斯 二氧化碳 炮烟 及其它有害气体 粉尘 并使工作面有适宜的气温和风速 分别进行计算 然后取其中的最大值 回采工作面有串联通 风时 应使每一个串联工作面空气中的有害气体 粉尘 气 温和风速均符合 规程 要求 高瓦斯工作面通常以瓦斯算得的风量为最大 低瓦斯工作面 供风主要考虑气候条件 高温工作面如果用通风方法不能使 气温符合 规程 规定 则需采用制冷和
15、空调设施 36 工作面 瓦斯 或二氧 化碳 涌出量 不均匀 系数 工作面 瓦斯或 二氧化 碳的绝 对涌出 量 工作 面入 风流 瓦斯 浓度 1 按瓦斯涌出量计算 37 2 按炸药量计算 以炸药量 kg 为计算 单位的供风 标准 第i个回采面 一次爆炸所 用的最大炸 药量 kg 38 3 按人数计算 每人每分钟应 供给的最小风 量 表示回采面同 时工作的最多 人数 39 4 按工作面气温计算 按平均控顶距算 得工作面平均断 面积 m2 5 按工作面风速计算 最低风速0 25 m s 最高风速4 m s 40 6 备用采面需要风量计算 备用采面的需风量通常取为产量相同的生产采面的需风量 之半 当采
16、区风量不富裕时 也可以按工作面不积聚瓦斯 为原则配风 但工作面风速不应小于15 m min 41 7 3 2 掘进工作面所需风量 掘进工作面所需风量和回采工作面所需风量的计算方法基本 相同 1 按瓦斯或二氧化碳涌出量计算 Qei 100qpeiKei Qei 第i个掘进面所需要的风量 m3 min qpei 该掘进面回风流中瓦斯的绝对涌出量 m3 min Kei 该掘进面瓦斯涌出不均匀系数 由实测统计得出 一般 可取1 5 2 0 42 2 按炸药量计算 Qei 25Aei m3 min 式中Aei 第i个掘进面一次爆破使用的最大炸药量 kg 43 3 按局部风机的吸风量计算 Qei QfiIi m3 min Qfi 第i个掘进工作面局部风机的吸风量 常用的4 11和28 kW JBT系列局部风机每台的吸风量分别为100 200和350 安设局部风机的巷道中的风量 除了满足局部风机的吸风量 外 还应保证局部风机吸入至掘进工作面回风道之间的风速 不小于0 15m s 以防止局部吸入循环风以及这段距离内风 流停滞 瓦斯积聚 Ii 该掘进工作面同时运转的局部风机台数 44 4 按人数计算 Q
