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1、煤矿矿井通风技术汪洪奎2012年五月,什么是矿井通风？ 借助于机械或自然风压，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。 矿井通风的目的：是保证矿井空气的质量符合要求。矿井通风的任务：1、供给井下足够的新鲜空气，满足井下工作人员呼吸所必需的氧气。2、有效地稀释和排除矿井生产过程中产生的有毒有害气体和矿尘，以达到允许的浓度，防止瓦斯、煤尘爆炸及矿井火灾。3、给井下工作人员创造一个良好的工作环境。4、全面提高矿井的防灾抗灾能力。,第一节 矿 井 空 气,一、矿井空气的主要成分 矿井空气的主要来自于地面空气，但地面空气进入井下后发生了物理和化学变化，因而井下
2、空气质量和数量与地面空气有所区别。地面空气进入井下后即称为矿井空气。通常把才进入井下其成分与地面空气相同或接近并符合规程要求的矿井空气称为新鲜风流。把已经流过井下各工作地点、硐室等携带有毒有害气体及矿尘，温度、湿度有较大变化的矿井空气称为乏风，即矿内污浊空气。,矿井空气成分主要含有氮气（N2）、氧气（O2）、二氧化碳（CO2）、氩气（Ar）并混入了矿尘和有毒有害气体（甲烷CH4、一氧化碳CO、二氧化氮NO2、硫化氢H2S、二氧化硫SO2、水蒸气、矿尘等），其氧含量降低，二氧化碳量增加。气体成分的基本性质：1、氧气：无色、无味、无臭的气体，相对空气的密度为1.1 。氧气是维持人体正常生理机能所必
3、需的气体，当空气中的氧气浓度降低时，人体就可能产生不良反应，严重时可导致缺氧死亡。人体需氧量与劳动强度的关系：,矿井空气中氧浓度降低的主要原因：（1）、有机物及无机物（坑木、煤、岩石）氧化。（2）、爆破作业。（3）、井下火灾及瓦斯、煤尘爆炸。（4）、矿井中各种气体的混入。（5）、人的呼吸。（6）、煤的自然。煤矿安全规程规定：采掘工作面进风流中，氧含量不得低于20%。2、二氧化碳：（1）性质：无色，略带酸味的气体，相对空气的密度为1.52，很难与空气均匀混合，有“重气”之称，故常积存在下山、盲巷、暗井、采空区和通风不良的巷道底部。易溶于水，形成碳酸，不助燃，不能供人呼吸，对眼、鼻、喉黏膜有刺激作
4、用，略有毒性。（2） 对人有利的方面：对人体的呼吸有刺激作用，当肺泡中CO2增加2%时，人的呼吸量就会增加一倍。所以在急救有害气体伤害的患者时，常常先让患者吸入混有5%CO2的氧气，以帮助患者加强呼吸。,（3）危害：当井下空气中CO2浓度过大时，会使氧含量降低，形成缺氧使人窒息；当井下空气中CO2浓度达到5%时，就会出现耳鸣、无力、呼吸困难等现象；达到10-20%时，人的呼吸就会处于停顿状态，失去知觉，时间稍长会有生命危险。 （4）来源：人的呼吸；爆破；有机物及无机物（坑木、煤、岩石）氧化；煤、岩裂隙释放出来；井下火灾及瓦斯、煤尘爆炸产生。煤矿安全规程规定：第100条：采掘工作面进风流中，氧气
5、浓度不低于20%，二氧化碳浓度不超过0.5%，第114条有关串联通风，进入被串联工作面风流中瓦斯和二氧化碳浓度都不超过0.5%，第135条：矿井总回风巷或一翼回风巷瓦斯或二氧化碳超过0.75%时必须立即查明原因，进行处理。,第136条：采区回风巷、采掘工作面回风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。第139条：采掘工作面风流中CO2浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行整改。 有人工作或可能有人到达的井巷，CO2浓度不得大于0.75%，总回风中CO2浓度不得超过1%3、氮气：无色、无味、无臭的气体，相对空
6、气的密度为0.97，无毒、不助燃也不供人呼吸。在井下有限的空间里，氮含量过高时氧含量相对减少，而使人缺氧窒息。氮气是一种惰性气体，可将其用于井下放灭火和防止瓦斯爆炸。矿井空气中氮气含量增大的原因：（1）、有机物的腐烂。（2）、爆破作业。（3）、煤、岩裂隙释放出来。正常通风的巷道中氮气含量变化不大。,二、矿井空气中的主要有毒有害气体及其危害防治,矿井空气中除以上5种有害气体外，还有二氧化碳、氢气、氨气等。 为防止有害气体的危害，应采取以下措施：（1）、加强通风。一风除百害；（2）、坚持检查，防止聚积；（3）、喷雾洒水，减少生成；（4）、禁入险区，避免窒息；（5）、及时抢救，减少伤亡；（6）、提前
7、抽放，降低浓度。,第二节 矿井气候条件矿井气候条件是指矿井空气的温度、湿度、流速综合作用的结果。（一）、矿井气候条件对人体热平衡的影响 人不论在休息或在工作时，身体不断产生热量和散失热量，以保持热平衡，使体温保持在36.5-37度。如果失去了这种平衡，人体就会感到不舒服。而这种热平衡直接受周围气候条件的影响。 人体散热主要是通过人体皮肤表面与外界的对流、辐射和汗液蒸发这三种基本形式进行的。 以对流主导时,取决于人与周围空气的温度差和空气的流动速度； 以辐射主导时,取决于人与周围空气的温度差； 当周围环境的气温超过25度时，以汗液蒸发主导人体散热。 因此，气候条件的好坏，对人体的健康和劳动生产率
8、的提高有着密切的关系。,矿井气候条件的3个参数是影响人体热平衡的主要因素：（1）、空气温度对人体对流散热起主要作用。（2）、相对湿度影响人体蒸发散热的效果。（3)、风速影响人体的对流散热和蒸发散热 的效果。煤矿安全规程第102条规定：生产矿井采掘工作面的温度不得超过26度，当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。采掘工作面的空气温度超过30度，必须停止作业。（二）、矿井空气温度矿井空气的温度是影响气候条件的主要因素，温度过高或过低时，都会使人感到不舒服。最适宜的井下空气温度是15-20度。1、影响矿井空气温度的因素 主要有以下8个因素：岩层温度、地面空气温度、
9、氧化生热、水分蒸发吸热、空气的压缩与膨胀、地下水、通风强度及其它因素等。,2、矿井空气温度的变化规律 （1）、在进风路线上：有冬暖厦凉的现象。 （2）、在整个风流路线上：采掘工作面的回风口温度最高。 （3）、在回风路线上：因通风强度大，水分蒸发吸热，气流向上流动而膨胀降温，使气体温度略有下降，但基本上常年变化不大。(三）、矿井空气的湿度 1、湿度：是指空气中所含水蒸气的多少。有两种表示方法：（1）、绝对湿度：(f)、是指单位体积空气中所含水蒸气的量，单位：g/m3。（2）、相对湿度：单位体积中所含水蒸气的量与同温度下饱和水蒸气量（F饱）之比的百分数。 公式：=f/F饱*100%2、井下相对湿度
10、的测定方法目前我国矿山常用风扇式湿度计和毛发湿度计。既用干、湿球温度法读取数据后查表，（一般井下不测湿度）。,3、矿井空气湿度的变化规律 一般情况下，在矿井通风线路上有冬干夏湿的现象。原因是：在冬季，地面空气本身就干燥，进入井下因温度升高，空气饱和能力加大，使相对湿度降低，所以沿途要吸收水分，使通风井巷显得干燥；夏天则相反。（四）、风速测定风速：是指风流单位时间内流过的距离。 井巷中风速过高或过低都会影响工人的身体健康。风速过低时，汗液不易蒸发，人体多余的热量不易散失使人感到闷热不舒服，同时瓦斯也容易聚积；风速过高时，容易是人感冒，矿尘飞扬，对安全生产和工人的身体健康都不利。因此， 煤矿安全规
11、程第101条规定：采掘工作面和各类巷道的最低、最高允许风速,各类巷道的最低、最高允许风速,目前常用的风速测量仪器仪表有：叶轮式风表、数字风表、和超声波风速仪。 以叶轮式风表为例：,（五）、改善矿井气候的主要措施 （1）、加大风量：大功率风机（主扇、局部风机）；增加通风巷道断面；缩短采面走向长度，减小通风阻力； （2）、改进通风方式：U型通风改为Y型； 两进一回；一进两回等 （3）、矿井制冷设备 （4）、其他措施：密闭；风障；隔热；,第三节 矿井通风一、矿井通风系统风流由进风井口进入矿井后，经过井下个用风场所，然后从回风井排出矿井，风流所经过的整个路线及其配套通风设施称为矿井通风系统矿井通风系统
12、包括：通风方式、通风方法、通风网络和通风设施；通风方式：即进风井和回风井的布置方式，中央式、对角式、混合式3类。通风方法：通风的动力方法，（自然、机械）机械：抽出式、压入式、抽压混合式。通风网络：采区或矿井通风系统中风路的连接形式，通风设施：即引导、隔断和控制风流，保证风流按照需要，定向、定量地流动的设施。矿井通风系统是否合理，对能否保证各用风地点的供风、保证安全生产，能否有利于基本建设和降低通风费用起着决定性作用。矿井通风系统设计与选择的基本原则：（1）、风流稳定可靠、风量足；（2）、经济合理,对矿井通风系统的基本要求：（1）、矿井投产较快，安全可靠，经济效益好；通风系统（2）、进风口要避免
13、受到有害气体和粉尘的污染；（3）、必须有完整独立的通风系统；（4）、实行分区通风；（5）、回采和掘进工作面都应独立通风；（6）、井下火药库必须独立通风，回风必须直接引入矿井主要回道；（7）、主要会风道不得作为主要行人道；（8）、用箕斗井或胶带运输机井兼作进风井风速分别不得超过6m/s,4m/s；（9）、如用箕斗井作回风井必须有完善的封闭措施漏风率不超过15%并有可靠的防尘系，胶带运输机井兼作回风井时风速不得超过6m/s，且必须安设瓦斯断电仪；（10）、主要并联风流，其通风阻力应尽量接近。,二 、矿井通风方式1、中央式:进、回风井位于井田走向中央按进、回风井沿倾斜方向相对位置的不同可分为中央并列
14、式和中央边界式。（1）、中央并列：进、回风井位于井田中央工业广场内，地面建筑和供电均集中布置，但井底附近漏风大。适用于井田走向不大（小于4km)、自然发火不严重的矿井。（2）、中央边界式：其进、回风井在倾斜方向上相隔一段距离回风井通常位于井田浅部边界沿走向的中央，不在工业广场内，不受噪音影响。,2、对角式 进、回风井分别位于井田的两翼为单翼对角式；进风井位于井田中央回风井设在两翼称为两翼对角式。风流的流动是直向式，线路短、阻力和漏风小，各采区风阻比较均衡，便于控制风量分配，工业广场不受噪音影响。 两翼对角式适用于井田走向长，产量高、所需风量大、煤易自然、有煤与瓦斯突出的矿井。与中央式通风相比，
15、对角式通风系统的安全出口多，电耗较小，但管理分散，反风困难。 3、分区式 又称分区对角式 在各采区分别开采小风井，就可不比开掘沿走向的总回风道；进风井通常位于井田的中央，在开采转入深部后，往往改为两翼对角式。分区通风，集中出煤、各分区有独立的通风系统，分区开拓风井，既可改善通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期。,4、混合式由上述诸种方式混合组成。5、矿井通风方式的比较 中央并列式的优点：初期开拓工程量小，投资少、投产快；地面建筑集中，便于管理，井筒安全煤柱少，易于实现矿井反风。中央并列式的缺点：风路长，阻力大，风压不稳，风机效率低，电耗大，井底漏风大，风流易短路，安全出口少。其他通风方
16、式的优缺点；（思考总结）6、采面通风方式和回采巷道布置采面通风方式的选择与回采顺序、通风能力、和巷道布置有关。 对采面通风应满足如下原则： （1）、工作面有足够风量并符合煤矿安全规程要求，风速不大于4m/s，不小于0.25m/s； （2）、沿空留巷时巷旁应采取防漏风措施；,（3）、风流应尽量单向顺流；（4）、根据通风要求，进、回风巷应有足够的断面和数目；（5）、采面通风方式：U、Z、Y、H、W形目前，平煤都采用的是U形通风方式，正积极推广Y形通风方式。三、矿井通风方法：（自然通风、机械通风） 煤矿安全规程第121条规定:矿井必须采用机械通风。主要通风机的安装和使用应符合下列要求：（一）主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。（二）必须保证主要通风机连续运转。,
