1、1安全工程学院安全工程学院 Mine Ventilation and Safety中国矿业大学多媒体教学课件2第第5章章 局部通风局部通风中国矿业大学多媒体教学课件3上一章内容上一章内容 第第4章章 通风动力通风动力4.1 自然风压自然风压 4.2 矿用通风机类型及构造矿用通风机类型及构造4.3 通风机工作参数及个体特性曲线通风机工作参数及个体特性曲线4.4 比例定律与通风机类型特性曲线比例定律与通风机类型特性曲线4.5 矿井主要通风机附属装置矿井主要通风机附属装置4.6 矿井主要通风机联合运转矿井主要通风机联合运转4.7 矿井主要通风机性能测定矿井主要通风机性能测定4第第5章章 局部通风局部
2、通风 本章讨论局部通风方法，局部通风装备，本章讨论局部通风方法，局部通风装备，局部通风系统设计，局部通风技术管理局部通风系统设计，局部通风技术管理及其安全措施。及其安全措施。5第第5章章 局部通风局部通风 5.1 局部通风方法局部通风方法 5.2 局部通风装备局部通风装备 5.3 局部通风系统设计局部通风系统设计 5.4 局部通风技术管理及安全措施局部通风技术管理及安全措施6局部通风的概念局部通风的概念矿井新建、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。CH4炮烟粉尘怎么工作嘛
3、？7矿井风压通风方法局部动力设备通风局部局部通风通风8当总风压不能满足掘进通风的要求时，借当总风压不能满足掘进通风的要求时，借助专门的动力设备对掘进巷道进行局部通助专门的动力设备对掘进巷道进行局部通风。风。局部动力设施主要有局部通风机和引射器。局部动力设施主要有局部通风机和引射器。一、一、局部通风机通风局部通风机通风 9局部通风机通风局部通风机通风10局部通风机通风是矿井广泛采用的局部通风方法，按其工作方式分为压入式、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。11扒斗装载机扒斗装载机12掘
4、进机掘进机重车重车车场车场空车空车 压入式风筒压入式风筒压入式风机压入式风机13工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区。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，否则会在工作附近出现烟流停滞区。据经验，压入式风筒出口到工作面的距离Lp约为：Lp Lj(45)，m(S掘进巷道净断面积，m2。S142)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，污风通过铁铁风筒风筒由局部通风机排出。15SCF-6湿式除尘风机湿式除尘风
5、机可伸缩风筒可伸缩风筒胶带输送机胶带输送机水管水管转载机转载机掘进机掘进机16这种通风方式在风筒吸口附近形成一股流入风筒的风流，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作用，这段距离称为有效吸程l ls s。在有效吸程以外的炮烟。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处于停滞状态。因此，抽出式风筒口离工作面的距离l le e应应小于有效吸程：小于有效吸程：le ls 1.5S0.5，m17压入式通风与抽出式通风优缺点比较：压入式通风
6、与抽出式通风优缺点比较：(1)压入式通风时，局部通风机及其附属电气设压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，若局部通风机防爆性能出现问题，局部通风机，若局部通风机防爆性能出现问题，则非常危险。则非常危险。(2)压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，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可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。而抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难效
7、果。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。排污风所需时间长、速度慢。18 (3)压入式通风时，掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作压入式通风时，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流向工作面，安全性较差。斯随风流流向工作面，安全性较差。(4)抽出式通风时，新鲜风流沿巷道进入工作面，整抽出式通风时，新鲜风流沿巷道进入工作面，
8、整个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，污个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，污风沿巷道缓慢排出，掘进巷道越长，排污风速越慢，风沿巷道缓慢排出，掘进巷道越长，排污风速越慢，受污染时间越久。这种情况在大断面长距离巷道掘进受污染时间越久。这种情况在大断面长距离巷道掘进中尤为突出。中尤为突出。19(5)压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量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。筒，成本高，重量大，运
9、输不便。基于上述分析，当以排除瓦斯为主的煤巷、基于上述分析，当以排除瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进时应采用压入式通风，而当以排半煤岩巷掘进时应采用压入式通风，而当以排除粉尘为主的井巷掘进时，宜采用抽出式通风。除粉尘为主的井巷掘进时，宜采用抽出式通风。20 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持在4050米左右。米左右。抽出式风筒吸风口应抽出式风筒吸风口应超前压入式局部通风超前压入式局部通风机机10米以上，同时其
10、米以上，同时其风筒吸风口距工作面风筒吸风口距工作面的距离还应大于炮烟的距离还应大于炮烟抛掷长度，一般为抛掷长度，一般为30米左右。米左右。压抽结合压抽结合21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。掘进工作面连续不断涌出瓦斯等有害气体，当使用闭路循环系统时，因既无任何出口，无法除去这些气体，封闭循环区域中污染物浓度必然会越来越大。规程严禁采用循环通风。4）可控循环通
11、风22 如图所示，若要采用常规的压入式通风，它虽能有效地解决瓦斯和气候条件问题，但无法控制掘进巷道内的矿尘浓度，并且对采煤工作面进风流的矿尘浓度也会产生影响；若要采用常规的抽出式通风，由于采煤工作面内无法安设局部通风机，故只能安装在工作面外部，当工作面平巷很长时，这样做是很困难的。23 在回风巷一侧如下图所示，情况正好相反，采用抽出式通风采煤工作面含尘风流直接进入掘进头，采用压入式通风则需把局部通风机置于采场通风系统之外。另一种方法是混合式，但因超前掘进巷道长度一般很短，难以布置两台局部通风机，另外掘进巷道内的风速也会很低,因此都非最佳方案。24 如果采用可控循环通风，进风侧采用抽出式通风，局
12、部通风机安在进风巷内，如图所示，经风机前置除尘器过滤后，流出局部通风机与外部新风混合，其中一部分会再次进入掘进头循环使用。由于污风在与新风混合前经过了过滤，因而可以减轻或消除掘进头产生的矿尘对采、掘工作面进风流的污染。25 在回风侧采用压入式通风，局部通风机安在回风巷内，如图 所示，风流过滤后再经局部通风机压入掘进头，清洗掘进头后与采煤工作面回风流混合，其中一部分流入回风道，另一部分再次进入掘进头循环使用。用这种方法可减轻或消除采煤工作面产生的矿尘对掘进头进风的污染。26 可控循环通风除了在压入式和抽出式通风中应用外，可控循环通风除了在压入式和抽出式通风中应用外，在长距离巷道掘进的混合式通风中
13、也有采用。在长在长距离巷道掘进的混合式通风中也有采用。在长抽短压式通风中，如图所示，先启动抽出式风机后抽短压式通风中，如图所示，先启动抽出式风机后启动压入式风机，外部进入的新风先清洗掘进头，启动压入式风机，外部进入的新风先清洗掘进头，其中一部分污风经风筒，由抽出式风机排出；另一其中一部分污风经风筒，由抽出式风机排出；另一部分污风在压入式局部通风机的作用下，流过两列部分污风在压入式局部通风机的作用下，流过两列风筒重叠段巷道，再次与外部新风混合经风机前置风筒重叠段巷道，再次与外部新风混合经风机前置除尘器过滤后，由局部通风机压入掘进头循环使用，除尘器过滤后，由局部通风机压入掘进头循环使用，从而形成可
14、控循环通风。从而形成可控循环通风。27 在长压短抽式通风中，如图所示，当抽出式风机风在长压短抽式通风中，如图所示，当抽出式风机风量大于压入式风机风量时也能产生循环风。先启动压入量大于压入式风机风量时也能产生循环风。先启动压入式风机后启动抽出式风机，新风由压入式风机和风筒送式风机后启动抽出式风机，新风由压入式风机和风筒送入掘进头，污风全部通过抽出风筒，经前置除尘器过滤入掘进头，污风全部通过抽出风筒，经前置除尘器过滤后，由抽出式风机排出，其中一部分风流后，由抽出式风机排出，其中一部分风流(其其量约等于量约等于压入式风机风量压入式风机风量)沿掘进巷道排入外部贯穿风流中，另沿掘进巷道排入外部贯穿风流中
15、，另一部分风流一部分风流(其数量等于两其数量等于两风机风量差风机风量差)在抽出式风机的在抽出式风机的作用下通过两列风筒重叠段巷道，再次与压入风筒流出作用下通过两列风筒重叠段巷道，再次与压入风筒流出的新风的新风混合进入掘进头循环使用，从而形成可控循环通混合进入掘进头循环使用，从而形成可控循环通风风 28可控循环局部通风具有下列优点：可控循环局部通风具有下列优点：(1)采用混合式可控循环通风时，掘进巷道风采用混合式可控循环通风时，掘进巷道风流循环区内流循环区内(即从后置风筒口至掘进工作面即从后置风筒口至掘进工作面)的风的风速较高，避免了瓦斯层状积聚，同时也降低了等速较高，避免了瓦斯层状积聚，同时也
16、降低了等效温度，改善了掘进巷道中的气候条件。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，可降低当在局部通风机前配置除尘器时，可降低矿尘浓度。矿尘浓度。(3)在供给掘进工作面相同风量条件下，可降在供给掘进工作面相同风量条件下，可降低通风能耗低通风能耗。29可控循环局部通风的缺点是：可控循环局部通风的缺点是：(1)循环风流通过运转风机的加热，再返回掘循环风流通过运转风机的加热，再返回掘进工作面，使风温上升。进工作面，使风温上升。(2)由于流经局部通风机的风流中含有一定浓由于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度的瓦斯和粉尘，因此，必
17、须研制新型防爆除尘风机风机 (3)当工作面附近发生火灾时，烟流会返回掘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。通风，恢复常规通风。30因此，对使用可控循环通风提出下列要求：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、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可靠的报警装置，风量、粉尘自动监测装置及可靠的报警装置，同时还必须进行常规环境检测分析同时还必须进行常规
18、环境检测分析 (2)对循环风机实现自动开关和风量控制。对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，保证主要的局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，以免形成闭路循环风流同时必须适当地控制抽出式与压入式两台局部通风机的风量制抽出式与压入式两台局部通风机的风量比，比，以获得可控循环通风的最佳除尘和降温效以获得可控循环通风的最佳除尘和降温效果。果。31二、矿井全风压通风 这种方法
19、不需增设其它动力设备，直接利用矿井主要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。32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。1.利用纵向风墙导风33 2.利用风筒导风采用风筒导风需设置挡风墙2，墙上开有风窗的调节风门3。34火区封闭火区的独头巷道353.利用平行巷
20、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适于长距离的巷道掘进通风36 4、钻孔导风、钻孔导风 如图所示，离地表或邻近水平较近处掘进长巷反眼或如图所示，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，以便形成贯穿上山时，可用钻孔提前沟通掘进巷道，以便形成贯穿风流。为克服钻孔阻力，增大风量，可用大直径钻孔风流。为克服钻孔阻力，增大风量，可用大直径钻孔(300400 mm)或在钻孔口安装风机。这种通风
21、方法或在钻孔口安装风机。这种通风方法曾被应用于煤层上山的掘进通风，取得了良好的排瓦曾被应用于煤层上山的掘进通风，取得了良好的排瓦斯效果。斯效果。37三、引射器通风参考书：余常昭，环境流体力学38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
22、不断增加。使整个射流成为紊动射流。39引射器通风引射器的通风原理是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。40引射作用的实质引射作用的实质 高压射流将自身的部分能量传递给被引射的流高压射流将自身的部分能量传递给被引射的流体。体。41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（2 0 2 0 0 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
23、掘进通风的风压与风量要求，可用多喷咀进行串联通风。优点与缺点42掘进工作面所需风量的计算掘进工作面所需风量的计算 对于新设计矿井工作面按爆破排烟的需要确对于新设计矿井工作面按爆破排烟的需要确定风量：定风量：1 压入式通风压入式通风式中式中 Qbp风筒口的出风量，风筒口的出风量，m3/min；t通通风时间，风时间，20-30min；A一次爆破的炸药消耗一次爆破的炸药消耗量，量，kg；S掘进巷道的净断面积，掘进巷道的净断面积，m2；ld从工作面至炮烟被稀释到安全浓度的距离，可从工作面至炮烟被稀释到安全浓度的距离，可按按ld400A/S(m)计算。当掘进巷道的长度小于计算。当掘进巷道的长度小于ld
24、时，用巷道长度置换时，用巷道长度置换ld。min,)(8.7332mSlAtQdbp432.抽出式通风抽出式通风式中式中 Qbe风筒入口的风量，风筒入口的风量，m3/min；lt炮烟抛掷的长度，炮烟抛掷的长度，m。它取决于起爆方式和。它取决于起爆方式和炸药消耗量，即：电雷管起爆时，炸药消耗量，即：电雷管起爆时，lt15+A/5，m 火雷管起爆时，火雷管起爆时，lt15A，m min,183mSlAtQtbe443.混合式通风混合式通风 在长抽短压的通风方式中，应满足抽出式风在长抽短压的通风方式中，应满足抽出式风筒入口的风量筒入口的风量Qbe大于压入式风筒出口的风量大于压入式风筒出口的风量Qbp
25、，以防止循环风和维持风筒重叠段内的巷道中具有以防止循环风和维持风筒重叠段内的巷道中具有排尘或稀释沼气的最低速度。因此，须先计算排尘或稀释沼气的最低速度。因此，须先计算Qbp，然后用下式计算然后用下式计算Qbe：QbeQbp60VS 式中式中 V排尘的最低风速排尘的最低风速0.150.25m/s；或稀；或稀释沼气的最低风速释沼气的最低风速0.5m/s；S风筒重叠段的巷风筒重叠段的巷道面积，道面积，m2。45 最后要根据最低风速验算最后要根据最低风速验算(也可作为机掘工作面也可作为机掘工作面的计算方法的计算方法)：岩巷：按最低排尘风速岩巷：按最低排尘风速0.15m/s计算，最低风量：计算，最低风量
26、：Qb0.1560S，m3/min；半煤岩和煤巷：按不能形成瓦斯层的最低风速半煤岩和煤巷：按不能形成瓦斯层的最低风速0.5m/s计算，最低风量：计算，最低风量：Qb0.560S，m3/min。根据最高风速验算，岩巷、半煤岩和煤巷皆以根据最高风速验算，岩巷、半煤岩和煤巷皆以最高风速最高风速4m/s计算，这时计算，这时：Qb460S，m3/min。46 局部通风装备是由局部通风动力设备、局部通风装备是由局部通风动力设备、风筒及其附属装置组成。风筒及其附属装置组成。47 一、局部通风机一、局部通风机 井下局部地点通风所用的通风机称为局部通风井下局部地点通风所用的通风机称为局部通风机。掘进工作面通风要
27、求局部通风机体积小、机。掘进工作面通风要求局部通风机体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可靠、坚固防风压高、效率高、噪声低、性能可靠、坚固防爆。爆。目前我国煤矿掘进工作面使用的局部通风机，目前我国煤矿掘进工作面使用的局部通风机，种类较多，上世纪种类较多，上世纪60年代研制的年代研制的JBT系列轴流系列轴流式局部通风机，仍在许多矿山使用。其全风压式局部通风机，仍在许多矿山使用。其全风压效率只有效率只有60 70，风量、风压偏低，尤，风量、风压偏低，尤其噪声高达其噪声高达103118 dB(A)，已属淘汰产品，已属淘汰产品48 近年来研制的新产品如沈阳鼓风机厂的近年来研制的新产品如沈阳鼓风机厂的B
28、KJ66-11系列，其结构如图所示。系列，其结构如图所示。BKJ66-11系列通风机具有效率高，最高效率系列通风机具有效率高，最高效率达达90%，与，与JBT型相比，提高效率型相比，提高效率15 30；如用；如用BKJ661No4.5型替代型替代JBT52-2型，型，电动机可由电动机可由1lKW降至降至8kW；常用工作区的噪；常用工作区的噪声为声为9899 dB(A)，比，比JBT系列局部通风机降系列局部通风机降低低68 dB(A)。49 图图5-2-1 BKJ系列局部通风机结构图系列局部通风机结构图 1前风筒；前风筒；2主风筒；主风筒；3叶轮；叶轮；4后风筒，后风筒，5滑架；滑架；6电动机电
29、动机50图图5-2-2 BKJ66-11型局部通风机性能曲线图型局部通风机性能曲线图51表表5-2-1 BKJ66-11型局部通风机性能参数表型局部通风机性能参数表型号型号风量风量全风压全风压/Pa功率功率/kW转速转速动轮直动轮直径径/mBKJ66-11No3.68015060012002.529500.36BKJ66-11No4.012021080015005.029500.40BKJ66-11No4.5170300100019008.029500.45BKJ66-11No5.0240420120023001529500.50BKJ66-11No5.63305701500290022295
30、00.56BKJ66-11No6.3470800200037004229500.6352 另外，我国还研制生产出对旋轴流式局部通风另外，我国还研制生产出对旋轴流式局部通风机，如图机，如图5-2-3所示。其特点是：噪声较低，所示。其特点是：噪声较低，效率较高，且高效区宽；可采用单级运转或双效率较高，且高效区宽；可采用单级运转或双级运转。级运转。53 近年来开发研制了用于通风除尘和抽排瓦斯的近年来开发研制了用于通风除尘和抽排瓦斯的局部通风机。如局部通风机。如SCF-6型湿式除尘风机，该机型湿式除尘风机，该机最大的特点是将电动机独立于风筒风流之外，最大的特点是将电动机独立于风筒风流之外，以防电气火花
31、引燃风筒风流中的瓦斯，并装备以防电气火花引燃风筒风流中的瓦斯，并装备了湿式除尘器。了湿式除尘器。但局部通风机内部通风能耗较大，风筒积水积但局部通风机内部通风能耗较大，风筒积水积尘清理较难，故适用于瓦斯涌出量较小、掘进尘清理较难，故适用于瓦斯涌出量较小、掘进距离距离600 m以内的机掘巷道。以内的机掘巷道。542、局部通风机联合工作、局部通风机联合工作 1）局部通风机串联）局部通风机串联 当在通风距离长、风筒风阻大，一台局部通风机风压当在通风距离长、风筒风阻大，一台局部通风机风压不能保证掘进需风量时，可采用两台或多台局部通风不能保证掘进需风量时，可采用两台或多台局部通风机串联。串联的方式有集中串
32、联和间隔串联。机串联。串联的方式有集中串联和间隔串联。若两台或多台局部通风机之间仅用较短若两台或多台局部通风机之间仅用较短(12 m)的铁的铁风筒连接称为集中串联，如图（风筒连接称为集中串联，如图（a）所示；若局部通）所示；若局部通风机分别布置在风筒的端部和中部，则称为间隔串联，风机分别布置在风筒的端部和中部，则称为间隔串联，如图（如图（b）所示。）所示。55 局部通风机串联的布置方式不同，沿风筒的压力分布局部通风机串联的布置方式不同，沿风筒的压力分布也不同。也不同。集中串联的风筒全长均应处于正压状态，以防柔性风集中串联的风筒全长均应处于正压状态，以防柔性风筒抽瘪。但靠近风机侧的风筒承压较高，
33、柔性风筒易筒抽瘪。但靠近风机侧的风筒承压较高，柔性风筒易胀裂，且漏风较大。胀裂，且漏风较大。间隔串联的风筒承压较低，漏风较少。但当两台局部间隔串联的风筒承压较低，漏风较少。但当两台局部通风机相距过远时，其连接风筒可能出现负压段，如通风机相距过远时，其连接风筒可能出现负压段，如图图5-2-4(c)所示，使柔性风筒抽瘪而不能正常通风。所示，使柔性风筒抽瘪而不能正常通风。据实验两台据实验两台JBT-52型局部通风机间隔串联间距不应型局部通风机间隔串联间距不应超过风筒全长的三分之一。超过风筒全长的三分之一。56 2）局部通风机并联）局部通风机并联 当风筒风阻不大，用一台局部通风机供风不足当风筒风阻不大
34、，用一台局部通风机供风不足时，可采用两台或多台局部通风机集中并联工时，可采用两台或多台局部通风机集中并联工作。作。57 二、风筒二、风筒 风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏风风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏风小、风阻小、质量轻、拆装方便。小、风阻小、质量轻、拆装方便。1、风筒的种类、风筒的种类 风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性两种。风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性两种。刚性风筒是用金属板或玻璃钢材料制成。玻璃钢风筒刚性风筒是用金属板或玻璃钢材料制成。玻璃钢风筒比金属风筒轻便、抗酸、碱腐蚀性强、摩擦阻力系数比金属风筒轻便、抗酸、碱腐蚀性强、摩擦阻力系数小。小。柔性风
35、筒是应用更广泛的一种风筒，通常用胶布、橡柔性风筒是应用更广泛的一种风筒，通常用胶布、橡胶、塑料制成。其最大优点是轻便、可伸缩、拆装运胶、塑料制成。其最大优点是轻便、可伸缩、拆装运搬方便。搬方便。58表表5-2-2 铁风筒规格参数表铁风筒规格参数表风筒直径/mm风筒节长/m壁厚/mm垫圈厚/mm风筒质量/kgm-14002，2.52823.45002.5，32828.36002.5，32834.87002.5，32.5846.180032.5854.590032.5860.8100032.5868.059表表5-2-3 胶布风筒规格参数表胶布风筒规格参数表直径/mm 节长/m壁厚/mm风筒质量/
36、kgm-1风筒断面/m2300101.21.30.071400101.21.60.126500101.21.90.196600101.22.30.283800101.23.20.5031000101.24.00.78560 随着大断面巷道机械化掘进的增多，混合式通随着大断面巷道机械化掘进的增多，混合式通风除尘技术得到了广泛应用，为了满足其抽出风除尘技术得到了广泛应用，为了满足其抽出式通风的要求，采用金属整体螺旋弹簧钢圈为式通风的要求，采用金属整体螺旋弹簧钢圈为骨架的可伸缩风筒，如图骨架的可伸缩风筒，如图5-2-4所示。它既可所示。它既可承受一定的负压，又具有可伸缩的特点，比铁承受一定的负压，又
37、具有可伸缩的特点，比铁风筒质量轻，使用方便。风筒质量轻，使用方便。矿山常用的风筒直径有矿山常用的风筒直径有300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、800 mm和和1000mm等规等规格。格。61 2、风筒接头、风筒接头 刚性风筒一般采用法兰盘连接方式。柔性风筒刚性风筒一般采用法兰盘连接方式。柔性风筒的接头方式有插接、单反边接头、双反边接头、的接头方式有插接、单反边接头、双反边接头、活三环多反边接头、螺圈接头等多种形式。活三环多反边接头、螺圈接头等多种形式。62（a）两固定环单反边；（两固定环单反边；（b）大活环单反边；（）大活环单反边；（c）双反边；）双反边；（d）活三环多反边
38、；）活三环多反边；（e）螺圈接头（）螺圈接头（1-螺圈；螺圈；2-风筒；风筒；3-铁丝箍）铁丝箍）63 目前井下广泛采用接头严密、漏风小的反边接目前井下广泛采用接头严密、漏风小的反边接头法。反边接头又分单反边、双反边和多反边等。头法。反边接头又分单反边、双反边和多反边等。插接方式最简单，但漏风大；反边接头漏风较小，插接方式最简单，但漏风大；反边接头漏风较小，不易胀开，但局部风阻较大；后两种接头漏风小、不易胀开，但局部风阻较大；后两种接头漏风小、风阻小，但易胀开，拆装比较麻烦，通常在长距风阻小，但易胀开，拆装比较麻烦，通常在长距离掘进通风时采用。离掘进通风时采用。64 双反边接头的连接双反边接头
39、的连接顺序如图所示，先在风顺序如图所示，先在风筒两端套上铁环筒两端套上铁环l、2，并各留并各留200 300mm的的反边反边(图图A)顺风流方向顺风流方向把有铁环把有铁环1的风筒插入的风筒插入有铁环有铁环2的风筒内，拉的风筒内，拉紧风筒使两环靠拢，要紧风筒使两环靠拢，要防止风筒歪斜出褶皱防止风筒歪斜出褶皱(图图B)，然后把风筒，然后把风筒1的反的反边翻套过来，再把风筒边翻套过来，再把风筒2的反边翻套过来的反边翻套过来(图图C)。65 多反边接头如图示，是多反边接头如图示，是在双反边的基础上多一个在双反边的基础上多一个活环活环3。活环。活环3先套在有铁先套在有铁环环2的风筒上的风筒上(图图A)，
40、当风，当风筒筒1反边翻套在风筒反边翻套在风筒2上时，上时，再把活环再把活环3套在风筒套在风筒2的反的反边和风筒边和风筒1的翻边上的翻边上(图图B)，然后把风筒然后把风筒2的反边和风筒的反边和风筒l的翻边都翻套在活环的翻边都翻套在活环3和铁和铁环环1上上(图图C)。此外，及时修补风筒和此外，及时修补风筒和堵补风筒的针眼也是常用堵补风筒的针眼也是常用的减少漏风的手段。的减少漏风的手段。66 3、风筒的阻力、风筒的阻力 风筒风阻可按下式计算风筒风阻可按下式计算式中式中 R风筒的总风阻，风筒的总风阻，Ns2/m8；R1风筒的摩擦风阻，风筒的摩擦风阻，Ns2/m8；R2风筒接头处的局部风阻，风筒接头处的
41、局部风阻，Ns2/m8；R3风筒拐弯处的局部风阻，风筒拐弯处的局部风阻，Ns2/m8；a风筒的摩擦阻力系数，风筒的摩擦阻力系数，Ns2/m4；l 风筒长度，风筒长度，m；d风筒直径风筒直径m；n风筒的接头数目；风筒的接头数目；j风筒接头的局部阻力系数，无因次；风筒接头的局部阻力系数，无因次；b风筒拐弯的局部阻力系数，无因次；风筒拐弯的局部阻力系数，无因次；空气密度，空气密度，kg/m3。上式中摩擦阻力系数上式中摩擦阻力系数的选取很重要，同直径的刚性风筒的的选取很重要，同直径的刚性风筒的 值可视为常数，金属风筒的值可视为常数，金属风筒的值值可按表可按表5-2-4选取，玻璃钢风筒的选取，玻璃钢风筒
42、的值可按表值可按表5-2-5选取。选取。225321225.6ssndlRRRRbj67 在实际应用中，整列风筒风阻除与长度和接头在实际应用中，整列风筒风阻除与长度和接头等有关外，还与风筒的吊挂维护等管理质量密等有关外，还与风筒的吊挂维护等管理质量密切相关，一般根据实测风筒百米风阻切相关，一般根据实测风筒百米风阻(包括局包括局部风阻部风阻)作为衡量风筒管理质量和设计的数据。作为衡量风筒管理质量和设计的数据。68 根据风筒的百米风阻值根据风筒的百米风阻值R R100100可以直接计算可以直接计算长度为长度为L L的风筒实际风阻：的风筒实际风阻：82100,100msNRLRp69 表5-3是开滦
43、等矿和重庆研究所实测的风筒百米风阻值的结果。70 4、风筒的漏风、风筒的漏风 漏风量的大小与风筒种类、规格尺寸、接头方法、接头质量漏风量的大小与风筒种类、规格尺寸、接头方法、接头质量以及风筒风压等因素有关，而更重要的是与风筒的维护及管以及风筒风压等因素有关，而更重要的是与风筒的维护及管理有密切的关系。理有密切的关系。金属风筒的漏风主要发生在接头处，且随风压增加而增加。金属风筒的漏风主要发生在接头处，且随风压增加而增加。柔性风筒不仅接头漏风，在其全长（如粘缝、针眼等）都有柔性风筒不仅接头漏风，在其全长（如粘缝、针眼等）都有漏风。考虑风筒漏风的大小，可用漏风量备用系数漏风。考虑风筒漏风的大小，可用
44、漏风量备用系数来表示。来表示。（5-2-2）式中：式中：局部通风机的供风量，局部通风机的供风量，m3/s；风筒末端的风量，风筒末端的风量，m3/s。f0QQfQ0Q71 金属风筒的漏风主要发生在连接处。若把风筒漏风看成是连金属风筒的漏风主要发生在连接处。若把风筒漏风看成是连续的，且漏风状态是紊流，在风筒全长上的漏风风量备用系续的，且漏风状态是紊流，在风筒全长上的漏风风量备用系数可按下式计算数可按下式计算 式中式中 d风筒直径，风筒直径，m；n风筒的接头数目；风筒的接头数目；R风筒全长的摩擦风阻，风筒全长的摩擦风阻，Ns2/m8；K相当于直径为相当于直径为1 m的风筒的透风系数；的风筒的透风系数
45、；K值的大小值的大小与风筒的连接质量有关：插接时可取与风筒的连接质量有关：插接时可取0.00260.0032，法兰盘，法兰盘连接用草绳垫圈时可取连接用草绳垫圈时可取0.00190.0026，法兰盘连接用胶皮垫，法兰盘连接用胶皮垫圈可取圈可取0.000320.0019。2311RKdn72 柔性风筒不仅接头漏风，在风筒全长上都有漏风，而漏风量柔性风筒不仅接头漏风，在风筒全长上都有漏风，而漏风量随风筒内风压增大而加大。随风筒内风压增大而加大。柔性风筒的漏风风量备用系数柔性风筒的漏风风量备用系数可以根据风筒可以根据风筒100 m长度的漏长度的漏风率风率p来计算。来计算。式中，式中，柔性风筒漏风风量备
46、用系数；柔性风筒漏风风量备用系数；p风筒风筒100 m长度的漏风率，长度的漏风率，%百米漏风率可从表百米漏风率可从表5-2-6中查取；中查取；L风筒总长度，风筒总长度，m.1001000LQQQpff1000011pLf0QQ73表表5-2-6 柔性风筒百米漏风率柔性风筒百米漏风率p风筒接头类型风筒接头类型100m漏风率漏风率p（%）胶接胶接0.10.4多反边多反边0.60.4多层反边多层反边3.05插接插接12.874 5、风筒的安装与要求、风筒的安装与要求 我国煤矿在长距离独头巷道掘进通风技术管理和风筒安装方我国煤矿在长距离独头巷道掘进通风技术管理和风筒安装方面，积累了丰富的经验。可归纳如
47、下：面，积累了丰富的经验。可归纳如下：（1）适当增加风筒节长，减少接头数目，降低风筒的局部风）适当增加风筒节长，减少接头数目，降低风筒的局部风阻和漏风。阻和漏风。（2）改进接头连接方式，淮北沈庄煤矿用铁圈压板接头代）改进接头连接方式，淮北沈庄煤矿用铁圈压板接头代替插接方式，送风距离达替插接方式，送风距离达3033 m，工作面风量为，工作面风量为63.2 m3/min，风筒百米漏风率减少了，风筒百米漏风率减少了75。枣庄矿使用的螺圈接。枣庄矿使用的螺圈接头，内壁光滑，接头局部风阻小，漏风也小，送风距离达头，内壁光滑，接头局部风阻小，漏风也小，送风距离达3795 m。（3）风筒悬吊要平、直、稳、紧
48、，逢环必吊，缺环必补，）风筒悬吊要平、直、稳、紧，逢环必吊，缺环必补，防止急拐弯。风机安装、悬吊也要与风筒保持平直。风机与防止急拐弯。风机安装、悬吊也要与风筒保持平直。风机与风筒直径不同时，要用异径缓变接头连接。风筒直径不同时，要用异径缓变接头连接。（4）在每隔一定距离风筒上安装放水嘴，随时放出风筒中凝）在每隔一定距离风筒上安装放水嘴，随时放出风筒中凝结的积水。结的积水。755.3 局部通风系统设计局部通风系统设计 根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的根据开拓、开采巷道布置、掘进区域煤岩层的自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风自然条件以及掘进工艺，确定合理的局部通风方法及其布置方式，选
49、择风筒类型和直径，计方法及其布置方式，选择风筒类型和直径，计算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择算风筒出入口风量，计算风筒通风阻力，选择局部通风机等工作称之为局部通风系统设计。局部通风机等工作称之为局部通风系统设计。76 一、局部通风系统的设计原则一、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：计原则可归纳如下：(1)矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件。矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件。(2)
50、局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进。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、高效型局部通风机。尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机。(4)压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应性骨架的可伸缩风筒或完全刚性的风筒。风筒材质应选择阻燃、抗静电型。选择阻燃、抗静电型。(5)当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台当一台风机不能满足通风要求时可考虑选用两台或多台风机联合运行。或多台风机联合运行。77 二、局部通风设计步骤二、局部通风设计步骤（1）确定局部通风系统，
