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1、情境五 掘进工作面通风,任务1 掘进工作面通风,任务2 掘进工作面通风设计,任务3 掘进工作面局部通风设计实例,任务4 掘进通风管理,主要内容,任务1 掘进工作面通风 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风。,6.1 掘进工作面通风方法,扩散通风,矿井全风压通风,掘进通风,自然通风,利用引射器通风,局部动力设备通风,6.1.1 扩散通风 第138条规定：“井下机电硐室必须设在进风风流中。如果硐室深度不超过6m，入口宽度不小于1.5m，而无瓦斯涌出时，可采用扩散通风。
2、”刚开始掘进的巷道，在最初6m以内也常采用扩散通风。,6.1.2 利用矿井全风压通风 这种方法不需增设其它动力设备，直接利用矿井主通风机造成的风压对掘进巷道和工作面进行通风为了将新鲜风流引入工作面并排出污风，必须采用挡风墙、风幛和风筒等导风设施。优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压。,1.利用纵向风墙导风,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。在图中1为纵向风墙，2为带有调节风窗的调节风门，以便行人和调节导入掘进工作面的风量。,2.利用风筒导风,采用风筒
3、导风需设置挡风墙2，墙上开有风窗的调节风门3。,封闭火区的独头巷道,3.利用平行巷道通风,在掘进主巷的同时，距主巷1020m另掘一条平行的配风巷，主、配巷之间按一定距离开掘联络眼，前一个联络眼掘通后，后一个联络眼便密封。主巷进风，配巷回风。两条平行的独头巷道可用风幛或风筒导风。,适于长距离的巷道掘进通风,4）利用钻孔通风 当掘进巷道较长，且距地表或原有的回风巷道较近时，可在地表或回风巷道向掘进巷道打钻孔用来排风。钻孔前的独头部分可利用风幛或风筒导风。,在煤层中掘进上山时，工作面瓦斯容易积聚。若从掘进工作面打一个大直径（300500mm）的钻孔与上部的回风卷相通，掘进期间可用钻孔通风。这种方法可
4、有效地排出工作面瓦断，,5引射器通风,引射器的通风原理 利用压力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。,优点与缺点,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。 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。,6.1.3 局部通风机通风,局部通风机通风是矿井广泛采用的掘进通风方法，按其工作方式分为压入式
5、、抽出式和混合式三种。 1)压入式通风 局部通风机和启动装置安装在离掘巷道口10m外的进风侧，局部通风机把新鲜风流经风筒压送到掘进工作面，污风沿巷道排出。,工作面爆破后，烟尘充满迎头形成炮烟抛掷区。风流由风筒射出后，按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同向前移动。 风流从风筒出口到转向点的距离叫有效射程lj，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射程，否则会在工作面附近出现烟流停滞区。压入式风筒出口到工作面的距离lp约为： lp lj (45)S1/2，m（S掘进巷道净断面积，m2),2)抽出式通风 这种通风方式是把局部通风机安装在离巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，
6、污风通过铁风筒由局部通风机排出。,这种通风方式在风筒吸口附近形成一股流入风筒的风流，离风筒越远风速越小，只能在一定距离以内有吸入炮烟的作用，这段距离称为有效吸程ls。在有效吸程以外的炮烟处于停滞状态。因此，抽出式风筒口离工作面的距离le应小于有效吸程： le ls 1.5S，m,压入式通风与抽出式通风优缺点比较：,(1) 抽出式通风时，污浊风流必须通过局部通风机，极不安全。而压入式通风时，局部通风机安设在新鲜风流中，通过局通风机的为新鲜风流，故安全性高， (2)抽出式通风有效吸程小，排出工作面炮烟的能力较差：压入式通风风筒出口射流的有效射程大，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强。,压入式通风与抽出式
7、通风优缺点比较：,(3)抽出式通风由于炮烟从风筒中排出，不污染巷道中的空气，故劳动卫生条件好。压入式通风时炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，而且排出炮烟的时间较长。 (4)抽出式通风只能使用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒，压入式通风可以使用柔性风筒。 从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。,3 混合式通风,混合式通风的布置如图所示。其中压入式风筒出风口与工作面的距离仍应小于有效射程长度，抽出式风筒吸风口与工作面的距离和压入式局部通风机所在位置有关。 压入式局部通风机可随工作面的推进及时向前移动，与工作面距离保持在4050米左右。,抽出式风筒
8、吸风口应超压入式局部通风机10米以上，同时其风筒吸风口距工作面的距离应大于炮烟抛掷长度，一般为30米左右。,4 可控循环通风,当局部通风机的吸入风量大于全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。 循环通风分为掺有适量外界新风的循环通风和不掺有外界新风的循环通风。前者即为可控循环通风，也称为开路循环通风；后者称为闭路循环通风。 煤矿掘进工作面连续不断地涌出瓦斯等有害气体，当使用闭路循环系统时，因无任何出口除去有害气体，封闭循环区域中污染物浓度必然会越来越大。因此，规程严禁采用循环通风。,放炮后，同时开动风机1和3，用很短的
9、时间把炮烟排走。 这种平时只开一台风机，排炮烟时才开两台风机的闭路循环通风方式，能节约电能。它仅适用于需要除尘和排炮烟的掘进巷道通风，故在冶金矿山中应用较多。,闭路循环通风方式 1压入式风机；2除尘器； 3抽出式风机,可控循环通风布置示意图,可控循环局部通风的优点：,1) 采用混合式可控循环通风时，掘进巷道风流循环区内(即从后置风筒口至掘进工作面)的风速较高，避免了瓦斯层状积聚，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。,可控循环局部通风的缺点,1) 循环风流通过运转风机的加热
10、，再返回掘进工作面，使风温上升； 2) 流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯和粉尘，因此必须研制新型防爆除尘风机。 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，有应立即控制有循环风流通过的风机，停止循环通风，恢复常规通风。,因此，对使用可控循环通风提出下列要求： 1) 在可控循环通风系统中，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，抽出式与压入式的两台风机间须设闭锁装置，保证主要局部通风机启动后，有循环风通过的风机再启动，以免形成闭路循环风流；适当
11、控制抽出式与压入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。,任务2 掘进工作面通风设计,一、局部通风系统的设计原则 局部通风是矿井通风系统的一个重要组成部分，其新风取自矿井主风流，其污风又排入矿井主风流。其设计原则可归纳如下： (1)在矿井和采区通风系统设计中应为局部通风创造条件； (2)局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进； (3)尽量采用技术先进的低噪音、高效型局部通风机，如对旋式局部通风机； (4)压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜采用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。 (5)当一台局部通风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台局部通风机联合运行。
12、,二、局部通风设计步骤和选型 局部通风设计步骤： (1)确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图； (2)按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与风筒直径； (3)计算风机风量和风筒出口或入口风量； (4)按掘进巷道通风长度变化，分阶段计算局部通风系统总阻力； (5)按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机； (6)按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。,一、排出炮烟所需风量 压入式通风 式中 t通风时间，一般取2030min； A同时爆破炸药量，kg； b每kg炸药产生的CO当量，煤巷爆破取100L/kg，岩巷爆破取40L/kg； S巷道断面积，m2； L巷道通风长度，m；
13、 P漏风筒始、末风量之比，即漏风系数； C碳氧化碳浓度的允许值，%，C碳=0.02%。,6.2 掘进需风量计算 掘进工作面需风量，应满足规程对作业地点空气的成分、含尘量、气温、风速等规定要求，按下列因素计算。,2、抽出式通风,式中 :L抛炮烟抛掷长度，m。电雷管起动时， L抛=15+A/5。,3、混合式通风 采用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具有最低的排尘或稀释瓦斯风速，则抽出式风筒的吸风量Q入应大于压入式风筒出口风量Q出，即： Q入=(1.21.25) Q出 或 Q入 =Q出+60vS，m3/min 式中 v最低排尘风速0.150.25m/s，瓦斯释放最低0.5 m/
14、s风速； S风筒重叠段的巷道断面积，m2。,上式中压入式风筒出口风量Q出可按(7-2-1)式计算。式中L改为抽出式风筒吸风口到工作面的距离L距，并且因压入式风筒较短，式中P漏1，故,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： 式中 Q瓦排出瓦斯所需风量，m3/min； QCH4巷道瓦斯绝对涌出总量，m3/min； CCH4最高允许瓦斯浓度， %； C进CH4进风流中的瓦斯浓度，%； KCH4瓦斯涌出不均匀系数，取1.52.0。,三、排出矿尘所需风量 风流的排尘风量可按下式计算：,式中 Q尘排尘所需风量，m3/min；
15、G掘进巷道的产尘量，mg/min； G高最高允许含尘量，当矿尘中含游离SiO2大于10%时，为2 mg/m3；小于10%时，为10 mg/m3；对含游离SiO2大于10%的水泥粉尘，为6 mg/m3； G基进风流中基底含尘量，一般要求不超过0.5 mg/m3。,四、按风速验算风量 岩巷按最低风速0.15m/s或Q9S(m3/min)验算。半煤岩和煤巷按不能形成瓦斯层的最低风速0.25 m/s或Q15S(m3/min) 验算。 掘进巷道需风量，原则上应按排除炮烟、瓦斯、矿尘诸因素分别计算，取其中最大值，然后按风速验算，而在实际工作中一般按通风的主要任务计算风量。如有大量瓦斯涌出的巷道，则按瓦斯因
16、素计算；无瓦斯涌出的岩巷，则按炮烟和矿尘因素计算；综掘煤巷按矿尘和瓦斯因素计算。,6.3 掘进工作面通风设备的选择 风筒的选择 选用风筒要与局部通风机选型一并考虑，其原则是： 1)风筒直径能保证最大通风长度时，局部通风机供风量能满足工作面通风的要求； 2)在巷道断面允许的条件下，尽可能选择直径较大的风筒，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗；一般来说，立井凿井时，选用6001000mm的铁风筒或玻璃钢风筒；通风长度在200m以内，宜选用直径为400mm的风筒；通风长度200500m，宜选用直径500mm的风筒；通风长度5001000m，宜选用直径8001000mm的风筒。,1）风筒种类 掘进通风使用的风筒有：金属风筒和帆布、胶布、人造革等柔性风筒。 目前有用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨架的塑料布风筒。常用的风筒直径有300、400、500、600和800mm等。 刚性风筒是用金属板或玻璃钢材制
