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1、煤炭工程师1 9 9 2年第3期COA I,EN GIN EE R19 9 2,沁3知识讲座巷道掘进混合式通风的应用方法煤科总院重庆分院掘进通风组摘要介绍了巷 道掘进混合 式通风的布置方法及合理通风参数,并对矿井现有通风、除尘 设备进行选译和配套,同时提 出了采用混合 式通风的一些管理方法.,前言混合式通风方 式是掘进巷道综合防尘的主要配套措施之一,是矿山井下大面积除尘的有效手段。采用这 种通风方式能减少粉尘的污染范围,改善 作业 场所的卫生条件,对保护工人健康、加快掘进速度、提高矿井经济效益有着重要的作用。混合式通风方 式排尘效果的好坏,与通风布置方法、抽压风筒口到工作面的距 离、抽压风量配
2、比、管 理水平及巷道掘进作业条件等因素有密切 的关系。我们对混合式通风布置方法及通风 参数进行的试验研究 表明:在断面8一1 0mZ的掘进巷道采用前抽后压通风,当抽、压风筒口距工作面距离分 别为L油=23r n,L压=2 2一2 4m时,排尘效果高达90%以上;而当L抽二sm,L压=1 6 1 8m时,排尘效果 仅为3 0%一6 0%;前压后抽布置方法的排尘效果比前抽后压低 2 0%一3 0%;不同的抽压风 量配比,排尘效果也存在 着较大的差异。因此,正确选用混合式通风 方式的布置方法和通风参数,对提高排 尘效果至关重要。本文拟在混合式通 风方式的试验研究结果的基础上,着重对掘进巷 道混合式通
3、风的布 置方法、合理通风参数、设备配套及通风管理等问题作一介 绍。2混合式通风 的布里及适用条件2.1各种通风方式的优缺点混合式通风是压入式通风和 抽出式通风的联合运用,它兼有压入式和 抽出式的 优点J。按局扇和风筒的安装位置,混合式通风方式分长压短 抽、长抽短压和 长压 长抽三种。根据 抽、压风 筒口的位置 关系,每种通风方式又分 为前抽后压和前压后抽两种 布置 方法。不 同的混合式通风方 式,各有自己的优缺 点。长压短抽通风方式以压 入 式 通 风为主,抽出式通风为辅,所需 抽出式 风筒量 少,设备总投资低,安装维修方便,管理容 易,安全可靠。但抽风除 尘系统 移动频繁,巷道内粉尘的污染程
4、度取决于除尘器的除尘效率和吸捕口的收尘效果。长抽短压通风方式是以抽出式通风为主,压入 式通风为辅,能解决大 面积的粉尘污染 问题,但所需抽出式风筒量多,投资大,安装 维修困难,管理复杂,长抽风筒内的积 尘积水问题难以解决。长压长抽通风方式所需设备费用更多,管理更复杂。2 .2适 用条件在巷道掘进 中,常用长压短抽和长抽短压两种通风方式。由于现用于抽出式除尘的煤炭工程师199 2年第3期COA LENG IN EE R1 992,沁3风机 的通风能力小,伸缩风筒阻力大,长 抽短压通风方式仅适用于 长度在6 0Om以下的 掘进巷道 的通风除尘,而长压短抽通 风方 式可用于长距离(100 0m左右)
5、、大断面的掘 进卷道的通风除尘。无论从适 应性或是经济效益长压短抽 通风方 式都比 长抽短压优越。不同的巷道掘进作业方式,应采用不同的通风 布置方法。机掘工作面掘进 强度大,速度快,产尘量最大,且尘源集 中,适用前抽后压布置;炮掘工作面,特别是 泡掘 锚喷工作 面在放炮、喷浆 时产尘量多,粉尘污染范围大,宜用前压后抽布 置。混合式通风方式的布 置和适 用 条 件见图1。布布置方法法布置图图适用条件件长长压短抽抽曹 界界界,爵熟月月炮掘工作面, ,锚锚锚锚锚锚锚锚锚锚喷支护巷道道J J J J J口生 出出出出出! ! ! ! ! ! ! ! !爵书书机掘工作面面刚刚刚拟拟拟拟拟后后后压压压压压
6、长长抽短压 剪牛牛牛.垫鉴一岩岩岩炮掘工作面: : :! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !二一一气彭彭彭锚喷支护巷道道石石石拙拙拙拙拙拙拙拙拙厂厂厂厂厂厂一. !. 瞥黝二、厂厂机握工作面面的的的圳圳圳圳圳圳圳圳圳 后后后压压压压压压压压压压压压压1 1 1 1 1 1 1 1 1 一一二! ! ! ! ! ! ! ! !一 _二. . . . . . .长长压 长抽抽抽抽抽采用较少少朗朗朗拙拙拙拙拙拙拙拙拙后后后压压压压压压3混合式通风 方式的合理参 数混合式通风与单一压入式或抽出式不同,是用压入式和抽出式通 风的共 同作用去排除在掘进过程中产生 的粉尘,它 们
7、是相互依赖,相互制约 的。在 混合式通风的布置方法确定之后,抽、压风筒口的位置和抽压风量配比则是影 响通风排尘效果的主要因素。3.!抽、压风筒口的合理位置抽、压风筒口到工 作面的距离安设得合理,可以取得较好的排尘效果。我们 从试验研究中得出下 列关系式卿:( 1)前压后抽布置压入风筒口到工作 面距离:L压=( 23 )训了一,m式中S巷道净 断面积,m、抽出风筒口到工作面距离:L抽=(78)训歹,m( 2)前抽后压布 置抽 出风筒口到工作面距离:L抽=(0。71。O)亿亨.m压入风筒口到工作面距离:L压=78)了只m在试验过程中,同时以0 .2叫s速度为 下煤炭工程师1 9 9 2年第3期CO
8、A LEN GINEER1992,沁3限,测定了少5 0om m抽出风筒口轴线上风流速度的衰减长度,当风量 为 9 0 1 6om3/mi n时,中心速度衰 减长度为1.6 2 2.5 5m。增大风量,衰减长度变化不 大。研 究表明,排尘有效作用范围为风筒口到排尘最低风 速线(o.Zm/ s)的范围。因此,采用 前抽后压 布置时,抽出风筒口到一 工作 面距离 不 宜 大 于3mc 3。名2抽、压风筒口重叠段距离抽、压风筒重叠 段距离过小,会使系统发生大 量无效循环风 流。根据现场使用经验,抽、压风 筒重叠 段距离一般 为1 0m簇L重毛3 0mo3.3风量计算及抽压 风量配比331风量计算掘进
9、工作面所需风量,按巷道最小排尘风速计算。Q=60犷S,m3/m:n式 中S巷 道净断面积,mZ;犷巷 道最小排尘风速,m/s。当瓦斯涌出量大 时,工作面需风 量用下式校正,以保证能将瓦斯及其他有毒有害气体稀释到安全浓度以下。抽压风量比是指混合式通 风系统中抽 出风量与压入风量 的比值。抽压风量比不同,排尘、排烟效果也不同。试验研究表 明,长压短抽通风方式的合 理抽压 风 量比为( 2O。8 ),1;长抽短压 的合理抽压风量 比为( 312川幻。抽压 风量比值越大,经抽 出除尘系统处理的污风量越多,排 尘效果越好。然而,当采用长压 短抽通风 时,若抽压风量比大于1,会 产生短抽循环风流。关于循环
10、风流 的应用问题,根 据国内外已进行的试验研究 表明,掘进巷道通风使用可控循环风流,不 会增加工作面的瓦斯浓度4 J。抽压风量比不能等于1,否则,抽、压风筒重叠段巷道 内的风量为零,对消除其中的粉尘和瓦斯积聚极为不利。因此,应保证抽、压风筒重叠 段巷道有一定的风速。0=IQQge旦生K,m3/minC一C O式 中把。工作面 瓦斯绝 对涌出量,m3/min;c掘进巷道回风流的瓦斯允许浓度,e 二1%;c 0掘进巷 道进风流中瓦斯浓度,%;K工作面瓦斯涌出不均匀系数,取K=1.6 0根据巷道 最小排 尘风速计算,可得 出低沼矿井 掘进 巷道使用混合式通风 时的工作面需风量。工作面需风量由主通 风
11、系统(长压或长抽)供给,辅助通风系统(短抽或短 压)的风量大小按适当的抽压风量配此进行调节。3。3。2抽玉风量比4通风设备及其匹配混合式通风需用 设备有压 入式风 机、抽风 除尘净化装置(包括抽出式风机)以及相应的导风筒。合理选配并正确 使用通风设备是提 高混合 式通风系统排、除尘效果和保障生产 安全的关键。4.1通风 设备掘进巷 道通风常用的压入 式风机为JB T系列 防爆 轴流式局扇,适合煤矿井下使用的抽风除尘 装置主要有SCF系列湿式除尘风机和KGC系列掘进机除尘器。风机特 性曲线及 技术性 能见图2、3。矿用导风筒主要有柔性风筒和伸 缩风筒两类,其主要技术性能参数为风筒平均百米风 阻和
12、百 米漏风率,如表1。伸缩风筒的平均百米风 阻值一般为同直径柔性风筒的2一2.5倍。4.2设备选配混合式通风设备的选择既要考虑长压或长 抽通风 系统中风机能力和 风 筒 规 格 的配套,以满足掘进面需风量的要求,又要考虑煤炭工程师19 9 2年第3期CO A LENGINE E R1 9 92,饰31200 0 10 00 0表1风筒性能参 数参数风筒直径(m m)百米风阻(N52/m3)百米漏风率(%)一 !一 型 类90 00 8000 70 00 6 0000 0 0 0 000OC0nJ4尸口八匕850 004000产产产产产扩/ / /团团l l l l l! ! !l/ / /月尸
13、尸广州州. . . . . . .洲洲!尸l/ / /仁二二 / / / / / / /J J J J J口口沙沙沙沙沙 / / /!/ / /舟橇橇. . . . . 夕气气L J/ / /犷/ / / / / 叫叫纂纂榔榔/ / / / /狐狐狐洲洲洲/ / / / / 阎茹茹/ / / / /不不八八八八l声禅禅禅禅禅 / / /厂厂飞飞井井/ / / / /卜 / / / / / / / / / / / / / / / 才才刀刀/火火杏杏/ / / / /日日了了 万条/ / / / / / / / / / / / / / / /./户一一!/ / /区、口口柔性风筒8 1 1。319
14、 6。25 4。02 3。56。4伸缩风筒100 05 0 060 08 0 010 8。047。Q1 2。8444444440 0 0 00 00八I J工卜口Od O Jl佗d翔500400八lo oQ。Q,二一:月止竺井暴一一,m丫mi n、几一100一LKL0 0一一-式 中Q。掘进面需风量,m3/mi n;L通 风长度,m;Q. (m3/s)K10 0风筒百米漏风率,取4%。图2JB T系列 局扇特性曲线阳阳、巧卜/l/ / /犷犷巨巨口口) ) ) ) )琴姚拼拼拼巨巨口口丁丁丁丁丁丁丁下叹,杯轰轰轰轰轰轰轰轰轰厂厂厂厂厂而而口口. . .习尸尸_六六六六厂厂门门/ / /洲洲丈、
15、二 下攫攫犷/ / /门门从从/厂厂八八才才叭、令令 了了火火莽莽/ / / / / / /: : :嘴嘴岌岌岌岌岌/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / /、门几翔Q( m3/s)图3S CF系列 除尘风机特性 曲线抽、压通风系统风 机能力 的匹配,使抽压风量比处于合理范 围内。4。2。14。2。1。1长压或长抽通风系统设备的选择风机风量的计算风机风量按下式计算.54,42 .12总风阻的计算通风系统总风阻按 下式计算R=R,+R:+R3+R,N52/ms式中R:十R:风筒摩擦和接头风阻R;+R:=L RI。/100,N52/msL通风 长度,m;R,。风
16、筒平均 百米风阻,N.5 2/ms;R3风筒拐弯风阻R3=甲p/25么,Ns 么/ms切9 。“弯头阻力系数,取1.2;p空气密度,取1.2kg/m s,S风筒断面积,m”;R4压入式局 扇安装2台消音器损失风阻,取1 0%(抽风系统R二0)。4 .2 .1.3设备选择风机工 况点 即风阻特性曲线与该风机特性曲线 的交点。根据不同通风长度和断面积的掘进巷道通风所需风机风量值与风机工况 点相适应的原则,就可以选择出适合的风机 型号和配套的风筒直径。风机工况点必须在 其工作区域内。煤炭工程师19 9 2年第3期COALE NG INE ER19 92,滩3日日日构构日日O刁刁,峭峭二二写写卜叫叫,.4 4 4口口O O O仁勺勺1 1 1, ,砚二, ,只只, ,C, ,之之O
