1、第五章第五章 掘进通风掘进通风5.1 5.1 掘进通风方法掘进通风方法5.2 5.2 掘进工作面所需风量的计算掘进工作面所需风量的计算5.3 5.3 掘进通风设备的选择掘进通风设备的选择5.4 5.4 掘进通风技术管理和安全措施掘进通风技术管理和安全措施掘进通风的概念掘进通风的概念n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？5.1 掘进通风方法掘进通风方法矿井风压通风方法局部动力设备通风掘进掘进通风通风5.1.1 总风压通风方法总风压通风方法
2、这种方法不需增设其它动力设备，直接利用矿井主扇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.利用风筒导风利用风筒导风n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。火区
3、封闭火区的独头巷道3.利用平行巷道通风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。n 适于长距离的巷道掘进通风5.1.2 使用局部动力设施的通风法使用局部动力设施的通风法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风。局部动力设施主要有引射器和局部通风机。1引射器通风引射器通风 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
4、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。优点与缺点优点与缺点n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。n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。2.局部通风机通风局部通风机通风 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、抽出式和混合式三种。n1)压入式通风压入式通风 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
5、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。n 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)S，m（S掘进巷道净断面积，m2)n2)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
6、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：压入式通风与抽出式通风优缺点比较：n(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，n(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通风优缺点比较：压入式通风与抽出式通风优缺点比较：n(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
7、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。n(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n 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。n 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
8、为30米左右。5.2 掘进工作面所需风量的计算n对于新设计矿井工作面按爆破排烟的需要确定风量。n1、压入式通风方式所需风量计算n2、抽出式通风方式所需风量计算n3、混合式通风方式所需风量计算5.2.1 压入式通风量计算压入式通风量计算 式中，Qbp风筒口的出风量，m3/min；t通风时间，min；A一次爆破的炸药消耗量，kg；S掘进巷道的净断面积，m2；ld工作面至炮烟被稀释到安全浓度的距离，可按ld400A/S(m)计算。当掘进巷道的长度小于ld 时，用巷道长度置换ld。min,)(8.7332mSlAtQdbp5.2.2 抽出式通风量计算抽出式通风量计算 式中，Qbe风筒入口的风量，m3/
9、min；lt炮烟抛掷的长度，m。它取决于起爆方 式和炸药消耗量，即：电雷管起爆时，lt15+A/5，m；火雷管起爆时，lt15A，mmin,183mSlAtQtbe5.2.3 混合式通风量计算混合式通风量计算n 在长抽短压的通风方式中，应满足抽出式风筒入口的风量Qbe大于压入式风筒出口的风量Qbp，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瓦斯的最低速度。因此，须先计算Qbp，然后用下式计算Qbe：QbeQbp60VS 式中，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。最后，根据最低风速验算n岩巷：按最低排尘风速0.15m/
10、s计算，最低风量：Qb9S，m3/min；n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：Qb30S，m3/min。n根据最高风速验算，岩巷、半煤岩和煤巷皆以最高风速4m/s计算，这时：Qb240S，m3/min。5.3 掘进通风设备的选择1、风筒的选择2、确定局部通风机工作参数3、选择局部通风5.3.1 风筒选择风筒选择n1风筒的种类 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。柔性风筒只适用于压入式通风。为了满足抽出式通风的要求，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。n 2风筒的
11、风阻 风筒风阻包括风筒的摩擦风阻Rfr和局部风阻Rer包括接头风阻Rjo、弯头风阻Rbe和风筒的出口风阻Rou(压入式)或是入口风阻Rin(抽出式)。压入式风筒的总风阻为：2522286.5222pfrjobeoujobeiouRRRRRLN sndsssm，2522286.5,222efrjobeinjobeiinRRRRRLN sndsssm式中,L风筒全长，m；d 风筒直径，m；s风筒断面积，m2；风筒摩擦阻力系数，Ns2m4。金属风筒内壁粗糙度大致相同，所以值只与直径有关(表5-2）如下图。柔性风筒和带刚性圈的柔性风筒的摩擦阻力系数都与风压有关。抽出式风筒的总风阻为：njo风筒接头的局
12、部阻力系数，无因次。当风筒全长共有n个接头时，则接头总的局部阻力系数按njo计算。nbs风筒拐弯局部阻力系数，无因次，按拐弯角度查表；nou风筒出口局部阻力系数，取ou1；nin风筒入口局部阻力系数，当入口处完全修圆时in 0.1，不修圆的直角入口in 0.50.6。金属风筒直径（mm）2003004005006008001044944.139.234.329.424.5表5-2 在实际应用中，一般将实测百米风筒平均风阻(包括局部风阻)作为衡量风筒管理质量和设计的数据。根据风筒的百米风阻值R100可以直接计算长度为L的风筒实际风阻：82100,100msNRLRp 表5-3是开滦等矿和重庆研究
13、所实测的风筒百米风阻值的结果。n3风筒漏风 金属和透气性极小的塑料风筒的漏风主要发生在接头处；胶布风筒全长及接头都有漏风，属连续均匀漏风。漏风使风筒的始端风量Qf与风筒末端风量Q不等。故用始末两端风量的几何平均值作为通过风筒的平均风量Q，即：n 显然，Qf与Q的差值就是风筒的漏风量Ql。它与风筒种类，接头的数目、方法和质量以及风筒直径、风压等有关，但更主要的是与风筒的维护和管理密切相关smQQQf3,反映风筒漏风程度的指标：n1)风筒漏风率 风筒漏风量占局扇工作风量的百分数，即Le虽然反映某一风筒的漏风情况，但不能作为比较的指标，故常用百米漏风率Le100，即：式中 L风筒长度，m。,%100
14、100fffleQQQQQL,%100100100LQQQLffe柔性风筒的漏风率应符合下表n 2)风筒的有效风量率Ef：掘进工作面风量(风筒末端风量)占局部通风机工作风量的百分数，即：n 3)风筒漏风备用系数 该值是指Qf与Q之比，即：,%100)1(100100eflfffLQQQQQEeffLEQQ11100n4)风筒的直径风筒直径的选择主要取决于送风量、送风距离以及巷道断面的大小等因素。生产中，一般是根据经验选取标准直径。下表是鸡西、开滦等矿区局部通风机和风筒配套的经验。表5-55.3.2 确定局部通风机的工作参数确定局部通风机的工作参数n1)局部通风机工作风量Qfn根据掘进工作面所需
15、风量Q、距离L和风筒百米漏风率Le100，确定风筒的漏风率Le,：n n然后确定风筒的漏风备用系数:100100100100LLeLQQQLffe100100LLLeeeffLEQQ11100 n再用下式计算风机的风量：n QfQ，m3/sn 2)局部通风机工作风压hfn无论是压入式风筒还是抽出式风筒的风阻，均可根据工作面最长的通风距离选择风筒种类和直径，再查表7-3得到的百米风阻，由此计算出总风阻：n 局部通风机风压用于克服风筒的通风阻力。应满足：n 82100,100msNRLR2RQhhrfn 由于风筒漏风，计算风筒通风阻力时，应按通过风筒的平均风量Q值计算。其中：n 对于压入式局部通风
16、机的工作风压，要用局部通风机的全风压hft，即：hftRp.Q2RpQf Q，Pan式中，Rp压入式风筒的总风阻，实际上就是上面计算出来的R值，Ns2/m8 n对于抽出式局部通风机的工作风压，宜用局部通风机的静风压hfs，即：hfsReQ2ReQf Q，Pa n式中，Re抽出式风筒的总风阻，Ns2/m8。5.3.3 选择局部通风机选择局部通风机 局部通风机有轴流式和离心式两种。煤矿多使用我国生产的防爆型JBT系列轴流式局部通风机。其性能曲线和型号、规格分别如图5-16和表5-6所示。根据上面算出的hf和Qf值，在图5-16中选择合适的局部通风机，再参照表5-5和表5-6选择配套的风筒。表5-6
17、图5-161JBT-41型 2JBT-42型 3JBT-51型 4JBT-52型 5JBT-61型 6JBT-62型 如果选用的局部通风机工作风压不能满足要求，可选用二台或二台以上局部通风机进行串联作业。其串联作业方式分为集中串联和间隔串联。皆可达到增加风压的目的。但从两种串联方式的风压分布图可以看出，在相同条件下集中串联时，风筒中最大的风压大于间隔串联，所以集中串联风筒漏风将大于间隔串联。间隔串联时，如果两台局部通风机相隔较远，便会在第二台局部通风机后面一段风筒内产生负压，因而在这个区段内会有部分污风漏入风筒，造成循环风。为避免这种现象，两台局部通风机的间距一般不得大于风筒全长的三分之一，使
18、风压分布情况如图B所示。掘进长距离瓦斯巷道，一台局部通风机的风压不够用时，间隔串联不安全，可用局部通风机集中串联的方式；局部通风机之间须用一段风筒隔开，使第一台局部通风机出口的紊乱风流不影响第二台局部通风机的运转效率。5.4 掘进通风的技术管理和安全措施1、保证工作面有足够的新鲜风量2、保证局部通风机安全运转3、煤巷机械掘进的通风安全措施一、保证工作面有足够的新鲜风量一、保证工作面有足够的新鲜风量n 1)采用局部通风机和引射器通风，无论工作面是在工作、休息或交班，都不准随意停风和减少风量。n 2)提高有效风量，包括：1、减少导风设施的漏风：对于风墙应合理选择建筑材料，提高构筑质量；对于柔性风筒
19、应适当加大每节风筒长度，减少接头数，并注意不断改进柔性风筒的接头方法。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。双反边接头的连接顺序如图所示，先在风筒两端套上铁环l、2，并各留200300mm的反边(图A)顺风流方向把有铁环1的风筒插入有铁环2的风筒内，拉紧风筒使两环靠拢，要防止风筒歪斜出褶皱(图B)，然后把风筒1的反边翻套过来，再把风筒2的反边翻套过来(图C)。n 多反边接头如图示，是在双反边的基础上多一个活环3。活环3先套在有铁环2的风筒上(图A)，当风筒1反边翻套在风筒2上时，再把活环3套在风筒2的反边和风筒1的翻边上(图B)，然后把风筒2的反边
20、和风筒l的翻边都翻套在活环3和铁环1上(图C)。n 此外，及时修补风筒和堵补风筒的针眼也是常用的减少漏风的手段。n 2、降低导风设施的风阻提高有效风量 适当选用大直径风筒；提高设备的安装质量，风筒力求吊挂平直；局部通风机应垫高(或悬吊)保持与风筒成一直线。在淋水大的巷道中，风筒应安装放水咀及时放掉积水，减少附加阻力。这些都是降低风筒风阻的办法。二、保证局部通风机安全运转二、保证局部通风机安全运转采用局部通风机通风时，应做到：n 1)局部通风机有专人负责管理。局部通风机启动装置必须装在进风巷道中，距回风口不小于10m。局部通风机吸风量必须小于全风压供给该处的风量，以免发生循环风。n 2)防止局部
21、通风机电动机烧坏，除加强对局部通风机和启动装置的检查与维修外，若采用磁力启动器时，可在控制电路上装有电磁式接头，当启动器内一相电流断路时，两个互感器之一无电流，控制线路中的两个接点就会断开。造成磁力启动器跳闸。切断电源保护局部通风机的电动机。n3)局部通风机和掘进工作面中的电气设备必须装有延时的风电闭锁装置，一旦局部通风机停止运转便能立即自动切断局部通风机供风的巷道中的一切电源。n4)在高瓦斯(或煤与瓦斯突出)矿井的煤巷掘进中，在工作面安设瓦斯自动检测报警断电装置。局部通风机应用双回路供电，以保证局部通风机连续运转。目前普遍采用“三专两闭锁”系统，即专用变压器，专用开关，专用电缆，风电闭锁，瓦
22、斯电闭锁。n5)建立局部通风机停止制度，当因检修、停电等原因停风时，必须撒出人员，切断电源。在恢复通风之前，先要检查瓦斯，在局部通风机和开关附近10m内的风流中，沼气浓度小于0.5时，方可开动局部通风机。n6)安全排放积聚的瓦斯三三.煤巷机械掘进的通风安全措施煤巷机械掘进的通风安全措施综合机械化掘进煤巷时，常采用长压短抽的方法：n 1)保证工作面的风速大于最低排尘风速0.15m/s。n 2)压入式风筒出口应在机组转载点后面一定距离，以减少二次煤尘飞扬(机组全长约13m)。n 3)加强瓦斯管理，两条风筒重叠段的巷道风速很小，在顶板附近易形成瓦斯层。建议采用康达风筒，即在风筒壁上开一细长切口或多个
23、小孔，顺着切口装上罩套，使喷口与风筒周边切线方向一致。当用闸门关闭风筒出口时，风流被迫从喷口喷出，射流在康达效应作用下沿风筒外壁流动，并以一定的速度吹向巷道周壁和整个断面。此外，还应配备一套检测沼气浓度的监测装置和闭锁装置。四、局部通风机消声四、局部通风机消声n局部通风机运转时，噪音很大，工人长期在这样噪音下工作，易于烦燥疲劳，降低劳动生产率，并能引起听力减退。因此应对局部通风机采取消声措施。n 消声器是一种能使声能衰减的装置，用来控制和降低空气动力性噪音。消声器按工作原理分为阻性消声器和抗性消声器。阻性消声器具有阻力小、消声颇率宽、体积小等优点，被广泛采用。当风流通过具有多孔的吸声材料时，声波也沿其通道传播，激起多孔材料中空气分子振运，由于摩擦阻力和粘滞阻力使声能变为热能而达到消声目的。局部通风机使用的阻性消声器有两种形式：一种是圆筒式的。圆筒式消声器的通风阻力较小，但消声效果较差。另一种是中心带圆锥柱体的柱式消声器，可把局部通风机噪声的总响度降低72%，且对局部通风机的风压和风量影响不大。
