《通风安全学》第六章局部通风

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1、,通 风 安 全 学 第六章 局部通风,河南工程学院 安全工程学院,上一章内容回顾,1. 主要内容 风量分配基本定律-三大定律(阻力定律、风量平衡定律、能量平衡定律)、网络图及网络特性(简单网络、角联及复杂网络)、网络的动态分析(井巷风阻变化规律、风流的稳定性及影响因素)、矿井风量调节(局部风量调节、全矿井风量调节)、计算机解算复杂网络。 2. 解决的实际问题 （1）绘制矿井通风网络图； （2）进行矿井内风量调节； （3）矿井通风系统改造方面的课题。,第一节 局部通风方法 一、局部通风机通风 二、矿井全风压通风 三、引射器通风 第二节 掘进工作面需风量计算 一、排除炮烟所需风量 二、排除瓦斯所

2、需风量 三、排除矿尘所需风量 四、按风速验算风量 第三节 局部通风装备 一、风筒,本章主要内容,二、引射器通风 三、局部通风机 第四节 局部通风系统设计 一、局部通风系统的设计原则 二、局部通风设计步骤 第五节 掘进安全技术装备系列化 一、保证局部通风机稳定可靠运转 二、加强瓦斯检查和监测 三、综合防尘措施 四、防火防爆安全措施 五、隔爆与自救措施,本章主要内容,局部通风方法 掘进工作面需风量计算 局部通风系统设计,本章重点难点,矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了稀释和排出自煤(岩)体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对独头掘进工作面进行通

3、风。利用局部通风机或主要通风机产生的风压对井下独头巷道进行通风的方法称为局部通风（又称掘进通风）。,第一节 局部通风方法,矿井全风压通风方法,局部通风机通风,局部通风,引射流通风,第一节 局部通风方法,第一节 局部通风方法,一、局部通风机通风 利用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法称局部通风机通风，它是目前局部通风最主要的方法。 常用通风方式：压入、抽出和混合式。 1.压入式 布置方式：,第一节 局部通风方法,Ls从风筒出口至射流反向的最远距离（即扩张段和收缩段总长）称射流有效射程。,第一节 局部通风方法,特点： （）局扇及电器设备布置在新鲜风流中； （）有效射程远，工作面风速大，排烟效

4、果好； （）可使用柔性风筒，使用方便； （）由于内外，风筒漏风对巷道排污有一定作用。 要求：（）局巷，避免产生循环风； （）局扇入口与掘进巷道距离大于10m； （）风筒出口至工作面距离小于Ls。,第一节 局部通风方法,2.抽出式 布置方式： 有效吸程Le:风筒吸口吸入空气的作用范围。 在巷道边界条件下，其一般计算式为： 特点： （）新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好； （）污风通过风机； （）有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好； （）不通使用柔性风筒。,第一节 局部通风方法,3. 压入式和抽出式通风的比较： 1) 压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部

5、通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，若局部通风机不具备防爆性能，则是非常危险的。,第一节 局部通风方法,2)压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。然而，抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比，抽出式风量小,工作面排污风所需时间长、速度慢。 3)压入式通风时,掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走,而用抽出式通风时,巷道壁面涌出的瓦斯随风流向工作面，安全性较差。,第一节 局部通风方法,4) 抽出式通风时,新鲜风流沿巷道进向工作面，整个井巷空气清新，劳动环境好；而压

6、入式通风时，污风沿巷道缓慢排出，当掘进巷道越长，排污风速度越慢，受污染时间越久。 5)压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。,第一节 局部通风方法,适用条件： 压入式通风：以排瓦斯为主的煤巷或半煤巷。 抽出式通风：以排尘为主的井筒或岩巷掘进。,第一节 局部通风方法,4. 混合式通风 混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用,按局部通风机和风筒的布设位置，分为:长压短抽、长抽短压和长抽长压。1) 长抽短压（前压后抽） 工作面的污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀释，由抽出式主风

7、筒排出。,第一节 局部通风方法,2) 长压短抽(前抽后压) 工作方式：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面, 工作面污风经抽出式通风除尘系统净化,被净化后的风流沿巷道排出。,第一节 局部通风方法,混合式通风的主要特点： a、通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式； b、主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时,风速就更小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。,第一节 局部通风方法,5.可控循环通风 当局部通风机的吸入风量大于全风压供给设置通风机巷道的风量时，则部分由局部用风地点排出的污浊风流，会再次经局部通风机送往用风地点，故称其为循环风。,闭路循环通风 可

8、控制循环通风,第一节 局部通风方法,在煤矿掘进通风中当使用闭路循环系统时，因既无任何出口，也无法除去这些气体，在封闭的循环区域中的污染物浓度必然会越来越大。因此，规程严禁采用循环通风。 如果循环通风是在一个敞开的区域内，且连续不断地有适量的 新鲜风流掺入到循环风流中,经理论与实践证明，这部分有控制的循环风流中的污染物浓度仅仅取决于该地区内污染物的产生率及流过该地区的新鲜风量的大小，故循环区域中任何地点的污染物浓度，都不会无限制地增大，而是趋于某一限值。,第一节 局部通风方法,第一节 局部通风方法,可控循环局部通风-优点: (1) 采用混合式可控循环通风时,掘进巷道风流循环区内侧的风速较高，避免

9、了瓦斯层状积聚,同时也降低了等效温度，改善了掘进巷道中的气候条件。 (2) 当在局部通风机前配置除尘器时，可降低矿尘浓度。 (3) 在供给掘进工作面相同风量条件下，可降低通风能耗。,第一节 局部通风方法,可控循环局部通风-缺点： (1) 由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯与粉尘，因此，必须研制新型防爆除尘风机。 ()循环风流通过运转风机加热,再返回掘进面，使风温上升。 (3) 当工作面附近发生火灾时，烟流会返回掘进工作面，故安全性差，抗灾能力弱，灾变时有循环风流通过的风机应立即进行控制,停止循环通风,恢复常规通风。,第一节 局部通风方法,对使用可控循环通风提出下列要求： 1) 在可控

10、循环通风系统中，必须装有瓦斯、风量、粉尘自动监测装置及报警装置，必须进行常规环境检测分析； 2) 对循环风机实现自动开关和风量控制。 对使用可控循环风的混合式通风，抽出式与压人式的两台风机间须设闭锁装置，保证主要的局部通风机启动后，有循环风通过的风机再启动，以免形成闭路循环风流同时必须适当地控制抽出式与压人式两台局部通风机的风量比，以获得可控循环通风的最佳除尘和降温效果。,第一节 局部通风方法,二、矿井全风压通风 全风压通风是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风路风阻。 按其导风设施不同可分为： 1.风筒导风 在巷道内设置挡风

11、墙截断主导风流，用风筒把新鲜空气引入掘进工作面，污浊空气从独头掘进巷道中排出。 特点：此种方法辅助工程量小，风筒安装、拆卸比较方便，通常用于需风量不大的短巷掘进通风中。,第一节 局部通风方法,.平行巷道导风 在掘进主巷的同时，在附近与其平行掘一条配风巷，每隔一定距离在主、配巷间开掘联络巷，形成贯穿风流，当新的联络巷沟通后，旧联络巷即封闭。两条平行巷道的独头部分可用风幛或风筒导风，巷道的其余部分用主巷进风，配巷回风。 特点：此方法常用于煤巷掘进，尤其是厚煤层的采区巷道掘进中，当运输、通风等需要开掘双巷时。此法也常用于解决长巷掘进独头通风的困难。,适于长距离的巷道掘进通风,第一节 局部通风方法,3

12、.钻孔导风 离地表或邻近水平较近处掘进长巷反眼或上山时，可用钻孔提前沟通掘进巷道，以便形成贯穿风流。 这种通风方法曾被应用于煤层上山的掘进通风，取得了良好排瓦斯效果。,第一节 局部通风方法,4.风幛导风 在巷道内设置纵向风幛，把风幛上游侧的新风引入掘进工作面，清洗后污风从风幛下游一侧排出。这种导风方法，构筑和拆除风幛工程量大。适用短距离或无其它好方法可用时采用。 风墙的构筑可用砖、石风墙，木板墙及帆布，塑料等柔性风幛。后两种漏风大，只适用于短距离的导风。砖、石风墙漏风小，导风距离可超过 500m；墙需有一砖至一砖半厚，并用砂浆勾缝。,第一节 局部通风方法,三、引射器通风 利用引射器产生的通风负

13、压,通过风筒导风的通风方法称引射器通风。引射器通风一般都采用压入式。,第一节 局部通风方法,当射流从喷嘴喷出时，与周围静止的空气之间形成一个速度不连续的交界面。由于速度不等，该面不稳定，偶有扰动，交界面就出现波动。凸起的地方使上部流体受挤，断面缩小，速度增大，压力减小(-)；与此相应的下方气流的压力增大(+)。在交界面上产生横向压力，使凸处越凸，凹处越凹，最后使交界面破裂成一个个小旋涡，产生强烈紊动，将邻近静止的空气卷吸到射流中，两者掺混在一起，共同向前流动。,使射流边界不断向外扩展，断面和流量不断增加。使整个射流成为紊动射流。,第一节 局部通风方法,引射器通风原理 引射器的通风原理是利用压力

14、水或压缩空气经喷嘴高速射出产生射流。周围的空气被卷吸到射流中，为了减少射流与卷吸空气间冲击损失，空气和射流在混合管内掺混，整流后共同向前运动，使风筒内有风流不断流过。,第一节 局部通风方法,引射作用的实质：高压射流将自身的部分能量传递给被引射的流体。 优点：引射器通风具有设备简单、安全、水引射器有利于除尘和降温(水温低时)的优点。 缺点：但产生的风压低，送风量小（20200 m3/min)，效率低，费用高，只有在用水砂充填采煤法的矿井中，才可顺便使用水风扇引射器。为满足掘进通风的风压与风量要求，可用多喷咀进行串联通风。,第一节 局部通风方法,一、排除炮烟所需风量 1. 压入式通风 前苏联.沃洛

15、宁公式，当风筒出口到工作面的距离 时，工作面所需风量或风筒出口的风量应为 m3/min A同时爆破炸药量； b每kg炸药产生的CO当量，煤巷b=100L/kg；岩巷b=40L/kg Pq风筒漏风系数 ；CP氧化炭浓度允许值， CP =0.02%,第二节 掘进工作面风量计算,L取值： 当巷道距离较短，巷道出口断面的最大炮烟浓度CP 时，取独头巷道长度； 当巷道较长，炮烟排到离工作面一定距离处，断面上的平均最大浓度已稀释到允许浓度CP 时，这一距离称为炮烟稀释安全长度Ld； K紊流扩散系数，取决于风筒出口距面距离和风筒直径之比，k=1,第二节 掘进工作面风量计算,2. 抽出式通风 前苏联.沃洛宁公

16、式,当风筒末端至工作面的距离 时, 工作面所需风量或风筒入口风量应为： m3/min,电雷管起爆时, 炮烟抛掷长度,火雷管起爆时, 炮烟抛掷长度,第二节 掘进工作面风量计算,3. 混合式通风 在长抽短压混合式布置时，为防止循环 风和维持风筒重叠段巷道内具有最低的排 尘或稀释瓦斯风速，则抽出式风筒的吸风 量应大于压入式风筒出口风量,即 式中pc 按压入式风量计算。 QecQpc60VS V排尘的最低风速0.150.25m/s； 或稀释瓦斯的最低风速0.5m/s； S风筒重叠段的巷道面积，m2,第二节 掘进工作面风量计算,二、排除瓦斯所需风量 在有瓦斯涌出的巷道掘进工作面内，其所需风量应保证巷道内任何地点瓦斯浓度不超限，其值可按下式计算： 三、排除矿尘所需风量 风流的排尘风量可按下式计算： N-同时工作的钻机台数；v-钻眼速度；S-钻眼面积；-岩石密度；i-呼吸性粉尘生成率；K-呼吸性粉尘未捕捉系数,