矿井通风与安全PPT.ppt

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1、若矿井风阻由R增加到R，并与曲线交于A点，这时A对应的号通风机的风量Q0，表明号通风机为无效运转。故A点称为并联运转的极限点或分界点。若矿井风阻由R再增加到R“，与的交点为A，A位于A点的左侧。此时号通风机产生的风量为负值(Q”)。这说明，该通风机不仅不起作用，反而成了号通风机的进风通路，从而减少了矿井的总进风量，这是不允许存在的。但在两台型号相同的通风机并联工作时，这种情况是不会出现的。,为了保证联合工作的稳定性，应遵守如下规定：在较小通风机的静压特性曲线上，取其最大静压值的0.9倍处的B点，引平行线与联合特性曲线交于B，B点即为联合工作时工况点的上限，而其下限必须保证：较大通风机的效率大于

2、0.6，较小通风机的效率大于0.5。在通风机并联工作时，也应尽可能地选用两台型号相同的通风机。,一、离心式通风机 国产离心式通风机类型较多，其中4-72-11型的全压效率最高达91，较为常用。其符号的意义举例如下：4-72-1 1 No.10 C 表示通风机的转动方式 表示通风机的机号，即为叶轮直径D2(m)10 表示通风机的设计顺序为第一次 表示通风机进口为单吸口 表示通风机在最高效率点时的比转数表示通风机在最高效率点时的全压系数乘10倍的化整数,通风机设备选型,传动方式分为A、B、C、D四段，其中：A一表示无轴承箱装置，与电动机直接传动；B表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承中间

3、；C表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承外侧；D表示悬臂支承装置，用联轴节联结传动。比转数是表示同类型通风机在效率最高时风压系数与风量系数的关系的一个常数。比转数越大，风量越高。,62 A 1411 No.24 表示通风机的机号，即动轮直径(m)的10倍 表示该型通风机第次设计结构 表示该型通风机为一级动轮 表示该型通风机之叶形第14次设计应用 表示该型通风机的轮叶为扭曲机翼形表示该型通风机的毂轮比的100倍取整数,这种通风机动轮的叶片是扭曲形，共16片。在不同转数、不同轮叶数以及11.76Nm3时，个体特性曲线分别如图4-32至图4-39所示。这些图的左下角是动轮反转时特性曲线。从

4、这些曲线看出，这种通风机反转后的风量较小，较难满足反风要求。,二、轴流式通风机,另一种新型轴流式通风机是2K604型，共有N0.18、24、28、30等几个机号。其符号意义举例如下：2K 601 No.18 通风机的机号即为动轮直径的10倍 结构设计的顺序号 轮毂比的100倍 矿井通风用 两级动轮,这种通风机有两级动轮，14片扭曲形的动轮叶片，中间和后面整流器的叶片也是扭曲形，并有改变整流器叶片角度的装置，及时改变这种叶片角度，可使动轮反转后的风量较大，能基本符合反风要求。,三、离心式和轴流式通风机的比较 结构方面：轴流式通风机的优点是比较紧凑，体积小，转速高。其缺点是结构比较复杂，噪音大，故

5、障较多。离心式通风机则结构简单，造价低，维修方便，噪音小。但它的体积大。性能方面：轴流式通风机在工作范围内，当矿井总风阻变化时，风量变化较小。离心式通风机则相反。轴流式通风机的风量调节比较方便，反风方法较多。离心式通风机则麻烦一些，反风时必须有反风道。轴流式通风机的起动负荷小，风量增加时功率的变化不大，不致过载。离心式通风机则相反。轴流式通风机并联工作的稳定性较差，而离心式通风机并联工作的稳定性较好。,为了合理使用通风机，必先掌握其个体特性曲线。通风机制造厂提供的特性曲线都是根据不带扩散器模型试验获得的，而实际运行的通风机都装有扩散器，加之安装质量和运转时的磨损等原因，通风机的实际运转性能往往

6、与厂方提供的性能曲线不相符合。因此，通风机在正式运转之前，和运转几年后，必须通过试验以测定其个体特性曲线。进行通风机性能试验，除测定通风机的入口或出口断面的静压，通风机风峒内某断面的平均风速外，还应测定通风机的轴功率，通风机的转数，通风机试验时的大气条件如大气压力、温度和湿度等。,4.7矿井主要通风机性能测定,1.通风机性能试验的布置及参数测定 通风机性能试验时的布置方案较多，如利用防爆门短路进风进行试验，或利用备用风机的风道进行试验(不停产)等。因此，可根据现场的具体条件，因地制宜地选取。但总的要求是能准确、方便地测得通过通风机的风量和通风机产生的风压。为此，必须使测压和测风地点的风流处于稳

7、定状态，测定方法必须完善合理。,图4-34是轴流式通风机作抽出式通风的矿井，利用防爆门进风进行的通风机试验。进行试验时，须打开防爆门作为主要进风口，在风峒和风井交接处安设栏杆b，距b约2米处布置调节风量的装置c，距c约2D(D为风峒的宽度)处安置整流栅d(用1米长的木板隔成0.1米0.1米的方格)，并在弯道内安设导向板e。,各项数据的测定方法如下；1)通风机静压的测定 由式hfshn hr1-2 可知，对于抽出式通风的矿井，通风机的静压与矿井的自然风压共同克服矿井通风阻力，所以，鉴定时只测定通风机的静压hfs。由于hfshs2hv2，通风机的静压可以通过测定通风机入口处(断面2-2)风流的相对

8、静压hs2和该断面的平均速压hv2而计算出来。2-2断面处风流相对静压的测定方法，如前图所示。,2)风速测定 测定风速的目的是为了计算通过通风机的风量Qf和2-2断面的平均速压hv2。因此，准确地测得给定断面的平均风速，是通风机性能试验的关键之。目前一般用风表或皮托管两种方法进行风速测定，有时为了互相校核，用上述两种方法同时进行，用风表测风时，测风地点应选在风流较为稳定的直线段，如上图的11断面处；用皮托管测风时，一般在环形扩散器断面3-3处。同时，为了准确地测得该断面的平均速压，应在环形扩散器的测风位置，预先焊接若干根钢筋，并在钢筋上对称固定一定数量的皮托管。,皮托管的固定位置，可按下式计算

9、：式中 Ri钢筋上第i个测点距圆筒中心的距离，i测点序号；d心筒直径，m；D外筒直径，m；n划分等面积环的个数，个。对于No.1218，n34；No.2428，n56，,速压值的测定，可以用多台微压计同时读取每支皮托管的示值，也可利用12台微压计分别测定各支皮托管的示值。环形空间内测风断面的平均风速用下式计算：式中 hv1、hv2、hvn分别为各支皮托管的速压值，Pa。通风机的排风量按下式计算：,3)通风机轴功率的测定 通风机的轴功率为电动机的输入功率乘以电动机的效率和传动效率，可用电流表、电压表、功率因数表分别测得电流I(安)、电压V(伏)及功率因数(cos)等值，然后用下式计算：式中 电电

10、动机效率，；(查表)传传动效率，直接传动取1.0，间接传动时取0.95。电动机的输入功率，也可以直接用瓦特表测得。,4)转数的测定 通风机与电动机的转数，可用转数表测定。测定时用手平托转数表，将顶帽压紧在通风机或电动机轴的中心孔内，借其摩擦力将风机轴的转数传递到转数表上，根据指针的指示值，直接记取转数表瞬时值。用转数表测定同步电动机带动的通风机转数，具有足够精度。5)大气物理条件的测定 大气物理条件一般在断面1-1处测量，测定的主要参数有：大气压力(毫米水银柱)、温度和湿度，以便计算空气的重率。,2实测数据的整理与制图 1)风量计算式中 S测风断面1-1的面积，m2。2)在试验条件下通风机静压

11、hfs的计算：hfshs2hv2，Pa式中 hs2在风峒断面2-2测得的相对静压，Pa；S断面2-2的面积，m2。,3)在试验条件下通风机输入功率N轴和输出功率Nfos的计算：Nfos hfs.Qf/1000，kW 4)通风机静压效率计算：,试验过程中所测得的各项数据，一般应换算到标准大气状态(11.8Nm3)(为便于现场应用也可换算成该矿全年平均气象条件下的数值)和固定转数条件下(不同工况点转速有所改变)的数值，然后绘制通风机的个体特性曲线。因此，先计算校正系数：1.转速校正系数：2.空气重率校正系数：,校正后的通风机排风量 QfsQfsKn，m3/s校正后的通风机静压 hfshfsKn2K

12、，Pa 校正后的通风机轴功率N轴和输出功率Nfs N轴N轴Kn3K，kW Nfs NfsKn3K hfs Qfs/1000，kW,以上计算是一个工况点所对应的数值。通风机性能试验时，为了获得比较光滑的个体特性曲线，一般要调节十个以上的工况点，有十组以上的数据。这些数据，应填入预先制好的表格中。,以Qfs为横坐标，分别以hfs、N轴、fs为纵坐标，将与 Qfs对应的hfs、N轴、fs等值绘到同一图上，即可得各工况点，将各工况点用连接起来，便是在标准条件下的个体特性曲线。,测定步骤1、测定前的准备矿井通风机装置性能测定是一项技术性很强的通风管理工作。无论是采用传统的分立仪表，还是采用集成的通风机装

13、置性能测定仪，在测定前，都要根据测定方案进行组织分工和必要的工具、器材、记录表格等一系列准备工作：(1)登记通风机和电动机的铭牌技术数据，并测量通风机的有关结构尺寸。(2)测量测压以及测风处的风洞断面尺寸。(3)在测压和工况调节地点分别安设测压管、胶皮管和调节风窗框架，并准备足够的用于调节工况的木板。,(4)对所使用的各种仪表(风表、压差计、大气压力计、电工仪表等)或通风机性能测定仪进行检查和校正，并使测定人员熟悉其使用方法。(5)必要时安装通讯联络电话或无线对讲机。(6)采取措施堵塞地面漏风。(7)清除风硐内的碎石等杂物和积水。(8)检查主要通风机、电动机闸门、绞车的各部件是否完整牢固。,2

14、、组织分工主要通风机装置性能测定工作由矿井总工程师和矿务局测试组共同负责组织，并要求通风、机电部门参加，推选1人为指挥，下设若干个小组：(1)工况调节组调节通风机工况(包括调风叶角度)的人员。(2)测风组用风表测风及测量大气物理参数。(3)测压组测量静压和动压。(4)电气测量组测量电流、电压、功率因数、功率和转数。,(5)速算组利用事先准备好的速算图，根据测定的数值求出风压、风量值，迅速绘制特性曲线的草图，以便发现问题及时补救。(6)通讯联络组传递信号和测定的数据。(7)安全组配带工具及安全设备，现场待机，负责处理可能发生的问题。如果采用通风机装置性能测定仪测定，以上人员可大幅简化。,3、测定

15、工作一切准备工作就绪后，指挥下令启动通风机，待风流稳定后(约通风机启动后510 min)，就可正式测定。用分立仪表人工测定时，每一测点至少测两次，每次1 min时间，在每次测定中的读数时间为：用风表测风，每分钟读一次；测压、每10s或20s读一次；转数和大气物理参数，每分钟读一次；电气参数，每10 s或20 s读一次。用通风机装置性能测定仪测定，所有参数全部自动采集，采集速度快，数据量大，同步性好，可避免人为的读数视差和时差。,测定中的注意事项如下：(1)测定时不仅要有明确分工，还要有彼此间的密切配合。在测定过程中要求全体人员听从指挥，思想集中，动作敏捷，步调一致。(2)为了避免电机过负荷，主

16、要通风机应在低负荷工况下启动，工况调节顺序应使电机功率由低而高，逐渐变化。离心式主要通风机起动由全闭到全放；轴流式主要通风机起动由全放到全闭。(3)在测定中当工况点转入左侧的不稳定区段时，一般应停止测定工作。或抓紧时间测完该点，并严密监视电动机负荷、轴承温升及风机喘振等情况，以免发生意外事故。,(4)为了消除由于电压波动导致主要通风机转速变化引起的误差，人工测定时同一工况的各参数应尽可能同时测定，而且至少连续测量两次，并取平均值。(5)根据出厂特性曲线和速算结果推断，当工况点靠近离心式主要通风机和最高功率点或轴流式主要通风机的“驼峰点时，要探索着改变工况，防止工况点突然转入不稳定区段内。同时应

17、密切注视电流值的变化和工况调节装置的强度。(6)进入风硐工作的人员以及工况调节人员，务必注意安全，工作时精力要集中，不可粗心大意。,下一章内容,第5章 局部通风5.1 局部通风方法5.2 局部通风装备5.3 局部通风系统设计5.4 局部通风技术管理及安全措施,上一章内容,第4章 通风动力4.1 自然风压 4.2 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4.4 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4.6 矿井主要通风机联合运转4.7 矿井主要通风机性能测定,第5章 局部通风,本章讨论局部通风方法，局部通风装备，局部通风系统设计，局部通风技术管理及其安全措施。

18、,第5章 局部通风,5.1 局部通风方法5.2 局部通风装备5.3 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？,矿井风压通风方法,局部动力设备通风,局部通风,5.1 局部通风方法,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局部通风机和引射器。,一、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局部通风

19、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。,扒斗装载机,掘进机,重车,车场,空车,压入式风筒,压入式风机,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。,2)抽出

20、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。,SCF-6湿式除尘风机,可伸缩风筒,胶带输送机,水管,转载机,掘进机,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 1.5S0.5，m,压入式通风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

21、通过局部通风机，若局部通风机防爆性能出现问题，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，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，受污染时间越久。这种情况在大断面长

22、距离巷道掘进中尤为突出。,(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。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，而当以排除粉尘为主的井巷掘进时，宜采用抽出式通风。,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。抽出式风筒吸风口应超前压入式局部通风机10米以上，同时其

23、风筒吸风口距工作面的距离还应大于炮烟抛掷长度，一般为30米左右。,压抽结合,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）可控循环通风,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

24、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。,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。,如果采用可控循环通风，进风侧采用抽出式通风，局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

25、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。,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。,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

26、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，从而形成可控循环通风。,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，经前置除尘器过滤后，由抽出式风机排出，其中一部分风流(其量约等于压入式风机风量)沿掘进巷道排入外部贯穿风流中，另一部分风流(其数量等于两风机风量差)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的新风混合进入掘进头循环使用，从而形成可控循环通风,可控循环

27、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是：(1)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。(2)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，灾变时有循环风流通过的风机应立即进行控制，停止循环通

28、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可靠的报警装置，同时还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。,二、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

29、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。,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,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。,火区,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

30、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、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(300400 mm)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，取得了良好的排瓦斯效果。,三、引射器通风,参考书：余常昭，环境流体力学,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

31、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。,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。,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。,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

32、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。,优点与缺点,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定风量：1 压入式通风式中 Qbp风筒口的出风量，m3/min；t通风时间，20-30min；A一次爆破的炸药消耗量，kg；S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。,2.抽出式通风式中 Qbe风筒入口的风量，m3/min；lt炮烟抛掷的长

33、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，m,3.混合式通风 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沼气的最低速度。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；或稀释沼气的最低风速0.5m/s；S风筒重叠段的巷道面积，m2。,最后要根据最低风速验算(也可作为机掘工作面的计算方法)：岩巷：按最低排尘风速0.15m/s计算，最低风量：Qb0.1560S，m3/min；半

34、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：Qb0.560S，m3/min。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：Qb460S，m3/min。,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。,5.2 局部通风装备,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、坚固防爆。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60年代研制的JBT系列轴流式局部通风机，仍在许多矿山使用。其全风压效率只有60 70，风量、风压偏低，尤其噪声高达103118

35、 dB(A)，已属淘汰产品,近年来研制的新产品如沈阳鼓风机厂的BKJ66-11系列，其结构如图所示。BKJ66-11系列通风机具有效率高，最高效率达90%，与JBT型相比，提高效率15 30；如用BKJ661No4.5型替代JBT52-2型，电动机可由1lKW降至8kW；常用工作区的噪声为9899 dB(A)，比JBT系列局部通风机降低68 dB(A)。,图5-2-1 BKJ系列局部通风机结构图1前风筒；2主风筒；3叶轮；4后风筒，5滑架；6电动机,图5-2-2 BKJ66-11型局部通风机性能曲线图,表5-2-1 BKJ66-11型局部通风机性能参数表,另外，我国还研制生产出对旋轴流式局部通

36、风机，如图5-2-3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级运转。,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SCF-6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，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。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、掘进距离600 m以内的机掘巷道。,2、局部通风机联合工作,1）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联和间隔串联。若两台或多台局部通风机之间仅用较短(12

37、 m)的铁风筒连接称为集中串联，如图（a）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，如图（b）所示。,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。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，柔性风筒易胀裂，且漏风较大。间隔串联的风筒承压较低，漏风较少。但当两台局部通风机相距过远时，其连接风筒可能出现负压段，如图5-2-4(c)所示，使柔性风筒抽瘪而不能正常通风。据实验两台JBT-52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。,2）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时，可采用两台或多台局部通风机集中

38、并联工作。,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小、风阻小、质量轻、拆装方便。1、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。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、摩擦阻力系数小。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、拆装运搬方便。,表5-2-2 铁风筒规格参数表,表5-2-3 胶布风筒规格参数表,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5-2-4所示。它既可承受一定的负压，又具

39、有可伸缩的特点，比铁风筒质量轻，使用方便。矿山常用的风筒直径有300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、800 mm和1000mm等规格。,2、风筒接头 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、活三环多反边接头、螺圈接头等多种形式。,（a）两固定环单反边；（b）大活环单反边；（c）双反边；（d）活三环多反边；（e）螺圈接头（1-螺圈；2-风筒；3-铁丝箍）,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。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、风阻小，但易

40、胀开，拆装比较麻烦，通常在长距离掘进通风时采用。,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200 300mm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)。,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的反边和风筒l的翻边都翻套在活环3和铁环1上(图C)。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

41、段。,3、风筒的阻力风筒风阻可按下式计算式中 R风筒的总风阻，Ns2/m8；R1风筒的摩擦风阻，Ns2/m8；R2风筒接头处的局部风阻，Ns2/m8；R3风筒拐弯处的局部风阻，Ns2/m8；a风筒的摩擦阻力系数，Ns2/m4；l 风筒长度，m；d风筒直径m；n风筒的接头数目；j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；空气密度，kg/m3。上式中摩擦阻力系数的选取很重要，同直径的刚性风筒的 值可视为常数，金属风筒的值可按表5-2-4选取，玻璃钢风筒的值可按表5-2-5选取。,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切相关，一般根据

42、实测风筒百米风阻(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：,表5-3是开滦等矿和重庆研究所实测的风筒百米风阻值的结果。,4、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。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）都有漏风。考虑风筒漏风的大小，可用漏风量备用系数来表示。（5-2-2）式中：局部通风机的供风量，m3/s；风筒末端的风量，m3/s。,金属风筒的漏风主要发生在连接处。若把风

43、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数可按下式计算式中 d风筒直径，m；n风筒的接头数目；R风筒全长的摩擦风阻，Ns2/m8；K相当于直径为1 m的风筒的透风系数；K值的大小与风筒的连接质量有关：插接时可取0.00260.0032，法兰盘连接用草绳垫圈时可取0.00190.0026，法兰盘连接用胶皮垫圈可取0.000320.0019。,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。柔性风筒的漏风风量备用系数可以根据风筒100 m长度的漏风率p来计算。式中，柔性风筒漏风风量备用系数；p风筒100 m长度的漏风率，%百米漏风率可从表5-2

44、-6中查取；L风筒总长度，m.,表5-2-6 柔性风筒百米漏风率p,5、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替插接方式，送风距离达3033 m，工作面风量为63.2 m3/min，风筒百米漏风率减少了75。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3795 m。（3）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。风机与风筒直径不同时，要用异径缓

45、变接头连接。（4）在每隔一定距离风筒上安装放水嘴，随时放出风筒中凝结的积水。,5.3 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，选择局部通风机等工作称之为局部通风系统设计。,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)矿井和采区通风系统设计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、高效型局部通风机。(4)压入

46、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或多台风机联合运行。,二、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，选择风筒类型与直径。（3）计算风机风量和风筒出口风量。（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。,1、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

47、风机供风量能满足工作面通风的要求；,（2）风筒直径主要取决于送风量及送风距离。送风量大，距离长，风筒直径应大一些，以降低风阻，减少漏风，节约通风电耗。此外，还应考虑巷道断面的大小，使风筒不致影响运输和行人的安全。一般来说，立井凿井时，选用6001000 mm的铁风筒或玻璃钢风筒；距离在200 m以内，送风量不超过23 m3/s，可用直径为300400 mm的风筒；距离在200500 m时，可用直径为400500 mm的风筒；距离在5001000 m时，可用直径为8001000 mm的风筒。,2、局部通风机的选型已知井巷掘进所需风量和所选用的风筒，即可求算风筒的通风阻力。根据风量和风筒的通风阻力

48、，在可供选择的各种通风动力设备中选用合适的设备。（1）确定局部通风机的工作参数根据掘进工作面所需风量 和风筒的漏风情况，用下式计算风机的工作风量式中 漏风系数。,压入式通风时，设风筒出口动压损失为hv0，则局部通风机全风压（Pa）为Ht：式中 Rf 压入式风筒的总风阻，Ns2/m8抽出式通风时，设风筒入口局部阻力系数e=0.5，则局部通风机静风压Hs（Pa）为：,（2）选择局部通风机根据需要的、值在各类局部通风机特性曲线上，确定局部通风机的合理工作范围，选择长期运行效率较高的局部通风机。,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

49、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,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

50、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 局部通风技术管理及安全措施,掘进工作面是瓦斯、煤尘事故的多发地点，因此加强掘进工作面的地质工作、通风设计、安全技术装备系列化和施工管理，不仅有利于提高掘进速度，而且对保证安全生产具有重要意义。,一、长距离巷道掘进时的局