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1、情境七 采煤工作面通风,任务1 采煤工作面通风方式选择,任务2 采煤工作面通风管理,主要内容,任务1 采煤工作面通风方式选择 在生产过程中，工作面煤壁会散放瓦斯，与其相邻的采空区也会涌出各种有害气体。空气流经采场后，不仅气体组份会产生变化，而且温度、湿度、压力也会发生变化，并会混入矿尘。,7.1 采场需风量计算 生产矿井需要的风量是根据各用风地点实际需要风量来进行计算的。采场供风量的大小应满足表7-1的要求。因此，采场供风量的大小应按表7-1的要求分项进行计算，并取其中最大值。1）按瓦斯涌出量计算 2）按工作面进风流温度计算 3）按使用炸药量计算 4）按工作人员数量计算 5）按风速进行验算,表
2、7-1 采场供风量的基本要求,1）按瓦斯涌出量计算（7-1）式中：Qwi第i个采煤工作面需要风量，m3/min；Qgwi第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m3/min；kgwi第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，通常机采工作面取kgwi=1.21.6，炮采工作面取kgwi=1.42.0，水采工作面取kgwi=2.03.0。,2）按工作面进风流温度计算：采煤工作面应有良好的气候条件。其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。其气温与风速应符合表7-2的要求：采煤工作面的需要风量按下式计算：（7-2）式中：vwi第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表7-2中取；m/s；Swi第i个
3、采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2；kwi第i个工作面的长度系风量数，按表7-3选取。,表7-2 采煤工作面进风流气温、风速对应表,表7-3 采煤工作面长度风量系数表,3）按使用炸药量计算（7-3）式中：25每使用1kg炸药的供风量，m3/min；第i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。4）按工作人员数量计算：（7-4）式中：4每人每分钟应供给的最低风量，m3/min nwi第i 个采煤工作面同时工作的最多人数,个。,5.按风速进行验算 按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：（7-5）按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：（7-6）,7.2 采煤工作面
4、的通风方式选择 采煤工作面的通风系统是由采煤工作面的瓦斯、温度、煤层自然发火及采煤方法等所确定的，我国大部分矿井多采用长壁后退式采煤法。根据采煤工作面进回风巷的布置方式和数量，可将长壁式采煤工作面通风系统分为：U、Z、H、Y、双Z和W等类型，,7.2.1 U型与型工作面通风系统 工作面通风系统只有一条进风巷道和一条回风巷道。我国大多数矿井采用U型后退式通风系统。,图7.1 U形通风系统图,（）U型后退式通风系统的主要优点是结构简单，巷道施工维修量小，工作面漏风小，风流稳定，易于管理等。缺点是在工作面上隅角附近瓦斯易超限，工作面进、回风巷要提前掘进，掘进工作量大。（）U型前进式通风系统的主要优点
5、是工作面维护量小，不存在采掘工作面串联通风的问题，采空区瓦斯不涌向工作面，而是涌向回风平巷。缺点是工作面采空区漏风大。,2）型通风系统（1）型后退式通风系统的主要优点是采空区瓦斯不会涌入工作面，而是涌向回风巷，工作面采空区回风侧能用钻孔抽放瓦斯，但不能在进风侧抽放瓦斯。（2）型前进式通风系统，工作面的进风侧沿采空区可以抽放瓦斯，但采空区的瓦斯易涌向工作面，特别是上隅角，回风侧不能抽放瓦斯。Z型通风系统的采空区的漏风，介于型后退式和型前进式通风系统之间，且该通风系统需沿空支护巷道和控制采空区的漏风，其难度较大。,图7.2 Z形通风系统,7.2.2 Y型、W型及双Z型通风系统 这三种通风系统均为两
6、进一回或一进两回的采煤工作面通风系统。1）Y型通风系统 根据进、回风巷的数量和位置不同，型通风系统可以有多种不同的方式。生产实际中应用较多的是在回风侧加入附加的新鲜风流，与工作面回风汇合后从采空区侧流出的通风系统。型通风系统会使回风道的风量加大，但上隅角及回风道的瓦斯不易超限，并可以在上部进风侧抽放瓦斯。,图7.3 Y形通风系统,2）W型通风系统（1）后退式W型通风系统：用于高瓦斯的长工作面或双工作面。（2）前进式型通风系统：巷道维护在采空区内，巷道维护困难，漏风大，采空区的瓦斯也大。,图7.4 W形通风系统,双Z型通风系统其中间巷与上、下平巷分别在工作面的两侧。（1）后退式双型通风系统：上、
7、下进风巷布置在煤体中，漏风携出的瓦斯不进入工作面，比较安全。（2）前进式双型通风系统：上、下进风巷维护在采空区中，漏风携出的瓦斯可能使工作面的瓦斯超限。,图7.5 双Z形通风系统,7.2.4 H型通风系统在H型通风系统中，有两进两回通风系统和三进一回通风系统。如图7.6所示。其特点是：工作面风量大，采空区的瓦斯不涌向工作面，气候条件好，增加了工作面的安全出口，工作面机电设备都在新鲜风流中，通风阻力小，在采空区的回风巷中可以抽放瓦斯，易控制上隅角瓦斯。但沿空护巷困难；由于有附加巷道，可能影响通风的稳定性，管理复杂。,图7.6 H形通风系统,当工作面和采空区的瓦斯涌出量都较大，在进风侧和回风侧都需
8、增加风量稀释工作面瓦斯时，可考虑采用H型通风系统。,7.3 采煤工作面上行通风与下行通风的分析 上行通风与下行通风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当风流沿采煤工作面由下向上流动的通风方式，称为上行通风。当风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式，称为下行通风。风流方向与煤炭运输方向一致时称为同向通风，否则为逆向通风。,图14-7 采煤工作面上行风与下行风,（一）上行通风上行通风的主要优点：采煤工作面和回风巷道风流中的瓦斯以及从煤壁及采落的煤炭中不断放出的瓦斯，由于其比重小，有一定的上浮力，瓦斯自然流动的方向和通风方向一致，有利于较快地降低工作面的瓦斯浓度，防止在低风速地点造成瓦斯局部积聚。
9、上行通风的主要缺点：采煤工作面为逆向通风，容易引起煤尘飞扬，增加了采煤工作面风流中的煤尘浓度；煤炭在运输过程中放出的瓦斯，又随风流带到采煤工作面，增加了采煤工作面的瓦斯浓度；运输设备运转时所产生的热量随进风流散发到采煤工作面，使工作面气温升高。,（二）下行通风下行通风的主要的优点：采煤工作面进风流中煤尘浓度较小，这是因为工作面内为同向通风，降低了吹起煤尘的能力；采煤工作面的气温可以降低，这是因为风流进入工作面的路线较短，风流与地温热交换作用较小，而且工作面运输平巷内的机械发热量不会带入工作面；不易出现瓦斯局部积聚，因为风流方向与瓦斯轻浮向上的方向相反，当风流保持足够的风速时，就能够对向上轻浮的
10、瓦斯具有较强的扰动、混合能力，使瓦斯局部积聚难以产生，而且煤炭在运输过程中放出的瓦斯不会带入工作面。下行通风的主要缺点：工作面运输平巷中设备处在回风流中；一旦工作面发生火灾时控制火势比较困难；当发生煤与瓦斯突出事故时，下行通风极易引起大量的瓦斯逆流而进入上部进风水平，扩大突出的涉及范围。,7.3.3 采煤工作面通风方式选择（1）回采工作面通风方式由采区瓦斯、粉尘、气温以及自然发火倾向等因素决定。（2）U形后退式通风漏风小，上角易瓦斯积聚，适用于瓦斯涌出量不大的煤层；U形前进式通风漏风大，不适用于自然发火煤层。（3）W形通风采准巷道的开掘和维护量少；风阻小，漏风量少，易于防火；中间及上下平巷可布
11、置钻孔，利于煤层注水和抽放瓦斯。适用于高瓦斯、易自燃的煤层。（4）Y形通风上角不易积聚瓦斯，且其上下两端处于进风流中、可布置抽放钻孔；采空区漏风多，易引起采空区煤炭自燃。适用于瓦斯涌出量大、发火不严重的煤层。,（5）Z形通风方式前进式上角易积聚瓦斯，不适用于瓦斯涌出大的工作面；后退式当采空区的瓦斯涌出量很大时，其回风巷中会出现瓦斯超限现象。Z形通风采空区内漏风大，易引起煤炭自燃，不适用于发火严重的工作面。（6）U+L形通风方式即U形通风尾巷的通风方式，俗称尾巷通风方式。风流通过上隅角经联络横巷进人上部回风巷，上角不易瓦斯积聚，但是大部分瓦斯涌向尾巷，易发生瓦斯事故，因此尾巷不得兼作其他用途，不
12、得敷设电缆、金属管道，并须设栅栏、安装安全监测系统。适用于瓦斯涌出量大的工作面。（7）有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。,经过现场的实践和实验室试验分析，证明采煤工作面采用下行通风对工作面的煤尘抑制，特别是对急倾斜煤层采煤工作面的煤尘抑制是很有利的；同时对防止采煤工作面顶板瓦斯的成层积聚和采空区的漏风以及抑制煤炭自燃也都是有利的。,规程规定:有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。,任务2 采煤工作面通风管理（1）装有矿井安全监控系统的机械化采煤工作面、水采和煤层厚度小于0.8m的保护层的采煤工作面，经抽放瓦斯（抽放率25以上）和增加风
13、量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不能降低到1.0以下时，回风巷风流中瓦斯最高允许浓度为1.5%，但应符合下列要求：a）工作面的风流控制必须可靠。b）必须保持通风巷的设计断面。c）必须配有专职瓦斯检查工。,（2）回采工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0 时，必须停止用电钻钻眼；爆破地点附近20m 以内风流中瓦斯浓度达到1.0时，严禁爆破。（3）回采工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m 以内风流中的瓦斯浓度达到1.5时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。（4）回采工作面及其他巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0 时，附
14、近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。（5）回采工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。,（6）采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于或等于20m3/min、进回风巷道净断面8m2以上，经抽放瓦斯（抽放率25以上）和增大风量已达到本标准规定最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不符合本标准规定时，由企业主要负责人审批后，可采用专用排瓦斯巷，但该巷回风流中的瓦斯浓度不得超过2.5%，并遵守下列规定：a）工作面风流控制必须可靠。b）专用排瓦斯巷内不得进行生产作业和设置电气设备；进行巷道维修工作时，瓦斯浓度必须低于1.5。c）专用排瓦斯巷内
15、风速不得低于0.5m/s。d）专用排瓦斯巷内必须用不燃性材料支护，并应有防止产生静电、摩擦和撞击火花的安全措施。e）专用排瓦斯巷必须贯穿整个工作面推进长度且不得留有盲巷。f）专用排瓦斯巷内必须安设甲烷传感器，甲烷传感器应悬挂在距专用排瓦斯巷回风口15m处，当甲烷浓度达到2.5时，能发出报警信号并切断工作面电源，工作面必须停止工作，进行处理。g）煤层的自燃倾向性为不易自燃。,（7）开采容易自燃和自燃的煤层（薄煤层除外）时，采煤工作面必须采用后退式开采。（8）矿井在同一煤层、同翼、同一采区相邻正在开采的采煤工作面沿空送巷时，采掘工作面严禁同时作业。（9）水采工作面由采空区回风时，工作面必须有足够的新鲜风流，工作面及其回风巷的风流中的瓦斯和二氧化碳浓度必须符合规程标准相关规定。（10）采空区必须及时封闭。必须随采煤工作面推进逐个封闭与采空区连通的巷道。采区开采结束后45天内，必须在所有与已采区相连通的巷道中设置防火墙，全部封闭采区。,
