项目十二掘进通风设计及安装管理.ppt

项目十二 掘进通风设计及安装管理,任务1掘进通风设计,任务2 局部通风设备的安装与管理,能力目标：1、会根据生产需要合理选择局部通风设备；2、能够合理使用和安设局部通风设备,知识目标：1、能概述掘进通风方法和适用条件；2、能概述局部通风机和风筒的种类、性能特点；3、能概述掘进通风设计的主要方法和步骤；4、能理解煤矿安全规程对掘进通风的有关规定。,项目目标,项目十二 掘进通风设计及安装管理,掘进通风方法按通风动力形式不同分为局部通风机通风、矿井全风压通风和引射器通风三种。其中，局部通风机通风是最为常用的掘进通风方法。一、局部通风机通风 局部通风机是井下局部地点通风所用的通风设备。局部通风机通风是利用局部通风机作动力，用风筒导风把新鲜风流送入掘进工作面。局部通风机通风按其工作方式不同分为压入式、抽出式和混合式三种。,第一部分 掘进通风方法,压入式通风 压入式通风如图12-1所示。局部通风机和启动装置安设在离掘进巷道口10m以外的进风侧巷道中，局部通风机把新鲜风流经风筒送入掘进工作面，污风沿掘进巷道排出。,图 12-1 压入式通风,压入式通风的优点是：1、局部通风机和启动装置都位于新鲜风流中，不易引起瓦斯和煤尘爆炸，安全性好；2、风筒出口风流的有效射程长，排烟能力强，工作面通风时间短；3、既可用硬质风筒，又可用柔性风筒，适应性强。缺点是：1、污风沿巷道排出，污染范围大；2、炮烟从掘进巷道排出的速度慢，需要的通风时间长。适用于以排出瓦斯为主的煤巷、半煤岩巷掘进通风。,掘进工作面压入式通风立体示意图,图 12-2,抽出式通风抽出式通风如图12-3所示。局部通风机安装在离掘进巷道口10m以外的回风侧巷道中，新鲜风流沿掘进巷道流入工作面，污风经风筒由局部通风机抽出。,图 12-3抽出式通风,抽出式通风的优点是：1、污风经风筒排出，掘进巷道中为新鲜风流，劳动卫生条件好；2、放炮时人员只需撤到安全距离即可，往返时间短；3、所需排烟的巷道长度为工作面至风筒吸入口的长度，故排烟时间短，有利于提高掘进速度。其缺点是：1、风筒吸入口的有效吸程短，风筒吸风口距工作面距离过远则通风效果不好，过近则放炮时易崩坏风筒；2、因污风由局部通风机抽出，一旦局部通风机产生火花，将有引起瓦斯、煤尘爆炸的危险，安全性差。在瓦斯矿井中一般不使用抽出式通风。,图 12-4,掘进工作面抽出式通风布置图,混合式通风混合式通风是一个掘进工作面同时采用压入式和抽出式联合工作。其中压入式向工作面供新风，抽出式从工作面排出污风。按局部通风机和风筒的布设位置不同分为长抽短压、长压短抽和长压长抽三种方式。,图12-5长抽短压通风方式,图12-6长压短抽通风方式,混合式通风兼有抽出式与压入式通风的优点，通风效果好。主要缺点是：1、增加了一套通风设备，电能消耗大，管理也比较复杂；2、降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量。混合式通风适用于大断面、长距离岩巷掘进巷道中。煤巷综掘工作面多采用与除尘风机配套的长压短抽混合式。,规程规定：煤巷、半煤岩巷的掘进如采用混合式通风时，必须制订安全措施。但在瓦斯喷出区域或煤（岩）与瓦斯突出煤层、岩层中，掘进通风方式不得采用混合式。,掘进工作面混合式通风布置平面图,图12-7,二、矿井全风压通风矿井全风压通风，是直接利用矿井主通风机所造成的风压，借助风幛和风筒等导风设施将新风引入工作面，并将污风排出掘进巷道。矿井全风压通风的形式有：利用纵向风幛导风利用风筒导风利用平行巷道通风钻孔导风,图12-8风幛导风图12-9风筒导风 1风幛；2调节风门 1风筒；2风墙；3调节风门,图12-10平行巷道导风,图12-11钻孔导风 1上山；2钻孔,三、引射器通风利用引射器产生的通风负压，通过风筒导风的通风方法称为引射器通风。引射器通风一般采用压入式，其布置方式如图7-1-13所示。利用引射器通风的主要优点是：1、无电器设备、无噪音。2、水力引射器通风还能起降温、降尘作用。3、在煤与瓦斯突出严重的煤层掘进时，用它代替局部通风机通风，设备简单，比较安全。缺点是：供风量小，需要水源或压气。适用于需风量不大的短巷道掘进通风，也可在含尘量大、气温高的采掘机械附近，采取水力引射器与其它通风方法的混合式通风。,图12-12引射器通风1风筒；2引射器；3水管（或风管）,局部通风设备由局部通风动力设备、风筒及附属装置组成。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通风机体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可调、坚固防爆。1、局部通风机的种类和性能 1）JBT系列局部通风机 JBT系列局部通风机是目前煤矿中普遍使用的局部通风机，研制于上世纪六十年代，其全风压效率只有60%70%，风量、风压偏低，噪声高达103118dB(A)，已逐渐被淘汰。,第二部分 局部通风设备及选择,2)BKJ6611系列局部通风机BKJ6611型矿用局部通风机是沈阳鼓风机厂生产的新型局部通风机。该系列通风机机号有3.6、4.0、4.5、5.6、6.0、6.3等6个规格。BKJ6611系列通风机的优点是：效率高，最高效率达90%，且高效区宽，比JBT系列提高效率1530%，耗电少；如用BKJ6611o4.5代替JBT522型，电动机功率可由11KW降至8KW；噪音低，比JBT系列局部通风机降低68dB（A）。,图12-13,3)对旋式局部通风机 我国生产的对旋式局部通风机，其特点是噪音低、结构紧凑、风压高、流量大、效率高，部件通用化，使用安全，维修方便，根据不同通风要求，既可整机使用，又可分级使用，从而减少能耗。FD1系列低噪声对旋局部通风机,图12-14 FD1系列低噪声对旋局部通风机,局部通风机联合工作1)局部通风机的串联当在通风距离长、风筒阻力大，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工作。串联方式有集中串联和间隔串联。若两台局部通风机之间仅用较短(12m)的铁质风筒连接称为集中串联；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。,图12-15 局部通风机串联作业形式,2)局部通风机的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并联工作。,图12-16,二、风筒1、风筒的类型掘进通风使用的风筒分硬质风筒和柔性风筒两类。1)硬质风筒 一般由厚23mm的铁板卷制而成。铁风筒的优点是坚固耐用，使用时间长，各种通风方式均可使用。缺点是成本高，易腐蚀，笨重，拆、装、运不方便，在弯曲巷道中使用困难。铁风筒在煤矿中使用日渐减少。近年来生产了玻璃钢风筒，其优点是比铁风筒轻便（重量仅为钢材的1/4），抗酸、碱腐蚀性强，摩擦阻力系数小，但成本比铁风筒高。,2)柔性风筒主要有帆布风筒、胶布风筒和人造革风筒等。常见的胶布风筒规格如表12-1所示。柔性风筒的优点是轻便，拆装搬运容易，接头少。缺点是强度低，易损坏，使用时间短，且只能用于压入式通风。目前煤矿中采用压入式通风时均采用柔性风筒。,随着综掘工作面的增多，混合式通风除尘技术得到了广泛应用，为了满足抽出式通风的要求，也为了充分利用柔性风筒的优点，带刚性骨架的可伸缩风筒得到了开发和应用，即在柔性风筒内每隔一定距离加一个钢丝圈或螺旋形钢丝圈。此种风筒 能承受一定的负压，可用于抽出式通风，而且具有可伸缩的持点，比铁风筒使用方便。,图12-17 带刚性骨架的可伸缩风筒,风筒的阻力计算公式依据第三章摩擦阻力计算公式得：,柔性风筒和带刚性骨架的柔性风筒的摩擦阻力系数与其壁面承受的风压有关。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，一般根据实测风筒百米风阻作为衡量风筒管理质量和设计的数据。,3、风筒的漏风正常情况下，金属和玻璃钢风筒的漏风，主要发生在接头处，胶布风筒不仅接头而且全长的壁面和缝合针眼都有漏风，所以风筒漏风属于连续的均匀漏风。漏风使局部通风机风量Q通与风筒出口风量Q出不等。因此，应该用始、末端风量的几何平均值作为风筒的风量Q。,反映风筒漏风程度的指标参数如下：1)漏风率风筒漏风量占局部通风机工作风量的百分数称为风筒漏风率漏。,2)有效风量率掘进工作面风量占局部通风机工作风量的百分数称为有效风量率p有效。,3)漏风系数风筒有效风量率的倒数称为风筒漏风系数p漏。金属风筒的p漏值可按下式计算：,柔性风筒的p漏值可用下式计算：,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。一、排出炮烟所需风量压入式通风（12-1）,第三部分 掘进工作面风量计算,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；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%。2、抽出式通风（12-2）,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/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(12-3),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；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。,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。,第四部分 掘进通风系统设计,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。,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。,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，即可计算风筒的通风阻力。根据风量和风筒的通风阻力，在可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Q需和风筒的漏风情况，用下式计算通风机的工作风量Q通：,式中 Q通局部通风机的工作风量，m3/min；Q需掘进工作面需风量，m3/min；P漏风筒的漏风系数。压入式通风时，设风筒出口动压损失为h动，则局部通风机全风压H全(Pa):,2)选择局部通风机根据需要的局部通风机的工作风量Q通、局部通风机全压H通的值，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。现场通常根据经验选取局部通风机。表8-8为开滦、鸡西、淮南等矿区炮掘工作面局部通风机与风筒配套使用的经验数据。,表12-2 局部通风机与风筒配套使用的经验数据,多年来，我国煤矿工人与工程技术人员，为提高局部通风机通风效果，创造总结出了很多行之有效的局部通风的技术管理经验，有效的提高了单巷掘进的送风距离。靖远煤业公司大水头煤矿在复杂地质构造、高瓦斯、松软煤层中单巷掘进距离达1631m。淮北跃进八矿曾实现单巷掘进有效送风距离长达3033m。枣庄煤矿在单巷掘进中曾创造利用一台JBT52型局部通风机和直径580mm的胶布风筒，送风距离达3795m，掘进工作面有效风量达85.5m3/min，有效风量率达96%。,第五部分 掘进通风管理,一、加强风筒管理的措施减少风筒漏风1)改进风筒接头方法和减少接头数(1)改进接头方法(2)减少接头数2)减少针眼漏风3)防止风筒破口漏风降低风筒的风阻为了减少风筒的风阻以增加供风量，风筒吊挂应逢环必挂，缺环必补；吊挂平直，拉紧吊稳。局部通风机要用托架抬高，尽量和风筒成一直线。风筒拐弯应圆缓，勿使风筒褶皱。在一条巷道内，应尽量使用同规格的风筒，如使用不同直径的风筒时，应该使用异径风筒连接。,二、保证局部通风机安全可靠运转规程规定，局部通风机的安装和使用，必须符合下列要求：(1)局部通风机必须由指定人员负责管理，保证经常运转。(2)压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距回风口距离不得小于10m；全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸风量，局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速必须符合规程的规定。(3)必须采用抗静电、阻燃风筒。风筒口到掘进工作面的距离以及混合式通风的局部通风机和风筒的安设，应在作业规程中明确规定。(4)严禁使用3台以上(含3台)的局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用1 台局部通风机同时向2 个作业的掘进工作面供风。,(5)瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井中，掘进工作面的局部通风机应采用“三专”（专用变压器、专用开关，专用线路）供电；也可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，但每天应有专人检查1次，保证局部通风机可靠运转。低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或与采煤工作面分开供电。(6)使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯。只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可人工开启局部通风机。,三、掘进通风安全技术装备系列化掘进安全技术装备系列化，对于保证掘进工作面通风安全可靠性具有重要意义。掘进安全技术装备系列化是在治理瓦斯、煤尘、火灾等灾害的实践中不断发展起来的多种安全技术装备，是预防和治理相结合的防止掘进工作面瓦斯、煤尘爆炸、火灾等灾害的行之有效的综合性安全措施。主要内容如下：保证局部通风机稳定运转的装置1)双风机、双电源、自动换机和风筒自动倒风装置 2)“三专两闭锁”装置：“三专”是指专用变压器、专用开关、专用电缆，“两闭锁”则指风、电闭锁和瓦斯、电闭锁。3)局部通风机遥讯装置,加强瓦斯检查和监测1)安设瓦斯自动报警断电装置，实现瓦斯遥测。当掘进巷道中瓦斯浓度达到1时，通过低浓度瓦斯传感器自动报警；瓦斯浓度达到1.5时，通过瓦斯断电仪自动断电。高瓦斯和突出矿井要装备瓦斯断电仪或瓦斯遥测仪，对炮掘工作面迎头5m内和巷道冒顶处瓦斯积聚地点要设置便携式瓦斯检测报警仪。班组长下井时也要随身携带这种仪表，以便随时检查可疑地点的瓦斯浓度。2)放炮员配备瓦斯检测器，坚持“一炮三检”，在掘进作业的装药前、放炮前和放炮后都要认真检查放炮地点附近的瓦斯浓度。3)实行专职瓦斯检查员随时检查瓦斯制度。,综合防尘措施掘进巷道的矿尘来源，当用钻眼爆破法掘进时，主要产生于钻眼、爆破、装岩工序，其中以凿岩产尘量最高；当用综掘机掘进时，切割和装载工序以及综掘机整个工作期间，矿尘产生量都很大。因此，要做到湿式煤电钻打眼，爆破使用水炮泥，综掘机内外喷雾。要有完善的洒水除尘和灭火两用的供水系统，实现放炮喷雾、装煤岩洒水和转载点喷雾，安设喷雾水幕净化风流，定期用预设软管冲刷清洁巷道。从而达到减少矿尘的飞扬和堆积。,防火防爆安全措施机电设备严格采用防爆型及安全火花型；局部通风机、装岩机和煤电钻都要采用综合保护装置；移动式和手持式电气设备必须使用专用的不延燃性橡胶电缆；照明、通讯、信号和控制专用导线必须用橡套电缆。高瓦斯及突出矿井要使用乳化炸药，推广屏蔽电缆和阻燃抗静电风筒。隔爆与自救措施设置安全可靠的隔爆设施，所有人员必须携带自救器。煤与瓦斯突出矿井的煤巷掘进，应安设防瓦斯逆流灾害设施，如防突反向风门、风筒和水沟防逆风装置以及压风急救袋和避难硐室，并安装直通地面调度室的电话。,四、局部通风机消音措施局部通风机运转时噪音很大，常达100110dB，大大超过规程规定的允许标准。规程规定：作业场所的噪声，不应超过85dB(A)。大于85dB(A)时，需配备个人防护用品；大于或等于90 dB(A)时，还应采取降低作业场所噪音的措施。高噪音严重影响井下人员的健康和劳动效率，甚至可能成为导致人身事故的环境因素。降低噪音的措施，一是研制、选用低噪音高效率局部通风机；二是在现有局部通风机上安设消音器。,复习思考题,1、全风压通风有哪些布置方式?试简述其优缺点和适用条件。2、简述压入式通风的排烟过程及其技术要求。3、试述局部通风机压入式、抽出式通风的优缺点及其适用条件。4、试述混合式通风的特点与要求。5、有效射程、有效吸程的含义是什么?6、局部通风机串联、并联的目的、方式和使用条件是什么？7、试述局部通风设计的步骤。8、局部通风机选型设计的一般原则是什么？9、掘进通风安全装备系列化包括哪些内容？有何安全作用？10、风筒的选择与使用应注意哪些问题？,