《通风设计讲稿》PPT课件.ppt
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1、煤矿通风设计,讲课人:常 源 新疆煤矿安全监察局事故调查处电话:09914553066(办),今天我能和全疆产煤地州、县(市)区从事煤矿安全监管的同志们一起交流和学习煤矿通风安全监管、矿井通风设计等方面的知识,我感到是一次难得机会。我作为新疆煤矿安全监察局从事煤矿安全监管和煤矿事故调查的行政执法人员,有义务对煤矿贯彻落实国家有关煤矿通风安全管理,预防因通风管理造成的事故这方面知识的宣传、宣讲。,特别是通过和你们一起学习、交流并通过你们把新疆煤矿安全搞得更好。2001-2005年,5年内新疆煤矿共发生死亡事故609起,死亡911人。其中与矿井通风有关的煤矿事故76起,死亡288人,分别占事故总数
2、的12.48%和死亡人数的31.61%;(瓦斯事故73起,死亡267人,分别占事故总数的11.9%和死亡人数的29.3%;火灾事故3起,死亡21人,分别占事故总数的0.49%和死亡人数的2.3%)。,而5年内在发生的36起重特大事故,造成死亡293人,在36起煤炭生产重特大事故中,与矿井通风有关的瓦斯、煤尘、火灾事故共发生23起,死亡225人,分别占重特大事故总数的63.89%和死亡人数的76.79%。特别是2005年发生在阜康神龙煤矿的“7.11”特别重大瓦斯爆炸事故、阿克苏地区拜城县亚吐尔乡煤矿“10.4”特大瓦斯爆炸事故、塔城地区乌苏市中兴煤矿“10.27”特大瓦斯爆炸事故,造成财产损失
3、约4500万元,死亡113人,可见其造成的财产、人员伤亡是巨大的。,从上述所发生的煤矿事故分析,对矿井通风的安全监督管理和日常检查是我们煤炭安全生产监管部门的重点工作之一,是预防煤矿事故,特别是预防重特大事故的重点工作。今天,我借此机会讲矿井通风安全监管方面的三个问题,供大家在今后的煤矿安全监管工作中作参考。,第一章 通风基本概念,一、矿井通风系统(一)矿井通风系统 矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的进、回井的布置方式,主要通风机的工作方式,通风网路和风流控制设施的总称。或指矿井的通风方法、通风方式和通风网络的总称。,1、通风方法 通风方法是指矿井主要通风机的工作方法,
4、有抽出式、压入式、和压入与抽出联合式等方法。2、通风方式 通风方式是指进风、回风井筒的布置方式,有中央式、对角式、混合式。,(1)中央式:进、回风井大致位于井田走向中央。根据出风井沿煤层倾斜方向位置的不同,又分为中央并列式、中央边界式(中央分列式)。中央并列式,中央分列式(中央边界式),(2)对角式:进风井大致位于井田走向中央,出风井分别位于井田沿走向的两翼上。根据出风井沿走向位置的不同,又分为两翼对角式和分区对角式。,两翼对角式:进风井大致位于井田走向的中央,两个风井位于井田边界的两翼(沿倾斜方向的浅部)。两翼对角式,分区对角式:进风井位于井田走向的中央,在各个采区开掘一个回风井,无总回风巷
5、。分区对角式,(3)混合式:两种或两种以上的通风方式综合应用的通风方式。混合式,3、通风网络 通风网络是指风流流经井巷的联接形式,有串联、并联、角联及复杂联接等形式。,(二)采区通风系统 采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元,是采区生产系统的重要组成部分,它包括采区进风、回风和工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。,采区通风系统的基本要求 1、每一个采区,都必须布置,实行分区通风煤层群或分层开采的每一个上、下山采区,采用联合布置时,都必须至少设置一条专门的回风巷。采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。严禁将一条上、下山或盘区的风巷分为两段,其中一段为进风巷、另一
6、段为回风巷。,例如:阜康神龙煤矿的“7.11”特别重大瓦斯爆炸事故,该矿井通风系统管理混乱。其中存在位于副井西侧的采区运输机上山下段铺设运输机,上段作为采区回风,无专用回风巷道,违反煤矿安全规程第一百一十三条规定。二是W2104运输巷东段进风,西段回风,违反煤矿安全规程第一百一十三条规定。,2、采煤工作面和掘进工作面都要采用独立通风。有特殊困难必须串联通风时应符合煤矿安全规程第一百一十四条规定。例如:某矿,在进行多煤层联合布置时,西翼运输掘进工作面与东翼超前掘进工作面串联后,回风流进入采煤工作面。,3、煤层倾角大于12的采煤工作面采用下行通风时,应有矿技术负责人批准,并符合下列规定:1)采煤工
7、作面的风速,不得小于1m/s;2)机电设备设在回风巷时,其风流中瓦斯浓度不得超过1,并应装有瓦斯自动检测报警断电装置;3)有煤与瓦斯(二氧化碳)突出的采煤工作面严禁采用下行通风;4)采煤工作面和掘进工作面的进风、回风,都不得经过采空区或冒落区。例如:某煤矿采用仓储式或巷柱式采煤方法,存在仓房间多个沟通,新鲜风流经多个仓房后进入回采煤仓。,(三)工作面通风系统 采煤工作面的通风系统由采煤工作面的瓦斯、温度和煤层自然发火等所决定的,根据采煤工作面进回风巷道的布置方式和数量,可将工作面通风系统分为以下几种类型:,1、U型、Z型通风系统 工作面通风系统只有一条进风巷和一条回风巷。U型后退式通风系统在新
8、疆各类煤矿中使用比较普遍。2、Y型与W型通风系统 工作面通风系统均为两进一回或一进两回的采煤工作面系统。,二、通风构筑物 矿井通风系统,除了有结构合理的通风网路和能力适当的通风机外,还要在网路中的适当位置安设隔断、引导和控制风流的设施和装置,以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置,统称为通风构筑物。,(一)通风构筑物分类 一类是引导风流的通风构筑物,如主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板和调节风窗;另一类是隔断风流的通风构筑物,如风井口防爆门、挡风墙、风帘和风门。,1、风门 在不允许风流通过,但需人或行车的巷道内,必须设置风门。2、对设置的风门要求(1)每组风门不少于两道。通车风门间距不小
9、于一列车长度,行人风门间距不小于5米。行人行车时禁止两道风门同时打开。(2)风门应迎风流开启,使风门承受风流压力,门框应朝顺风方向倾斜8085,以借风门自重而关闭。,(3)风门能自动关闭。通车风门实现自动化,矿井总回风和采区回风系统的风门要装有闭锁装置。(4)门框要包边沿口有垫衬,四周接触严密。门扇平整不漏风,门扇与门框不歪扭。(5)风门墙垛要用不燃性材料建筑,厚度不小于0.5m,严密不漏风。墙垛周边要掏槽,见硬顶、硬帮与煤岩接实。(6)风门水沟要设反水池或挡风帘,通车风门要设底坎,电管路孔要堵严。,3、风桥 风桥是将两股平面交叉的新、污风流隔成立体交叉的一种通风设施,污风从桥上通过、新风从桥
10、下通过。根据的风桥结构特点分为绕道式、混凝土式、铁筒式三种。,4、挡风墙(密闭)在不允许风流通过,也不允许行人行车的巷道,如采空区、旧巷、火区以及进风与回风大巷之间的联络小眼,都必须设置挡风墙,将风流截断,以免造成漏风、风流短路以及引起自然发火或火区内火势扩大、有害气体扩散等。按结构及服务年限的不同,挡风墙分为两种:临时性挡风墙、永久性挡风墙。,(二)有关通风名词解释 1、矿井总进风量 按采煤、掘进、硐室及其其他地点实际需要风量的总和。2、矿井有效风量 指风流通过井下各工作地点(包括独立通风采煤工作面、掘进工作面、硐室和其他用风地点)实际风量的总和。,3、矿井有效风量率 指实际到达用风地点的有
11、效风量与矿井总进风量之比。矿井有效风量率应不低于85。4、矿井外部漏风量 指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。可用各台主要通风机风量的总和减去矿井总回(或进)风量。5、矿井外部漏风率 指矿井外部漏风量与各台主要通风机风量总和之比。矿井主要通风机装置外部漏风率无提升设备时不得超过5,有提升设备时不得超过15。,6、矿井通风总阻力 指风流由进风井口起,到回风井止,沿一条通路(风流路线)各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和。7、漏风系数 指矿井总进风量与矿井总有效风量之比。8、主要风巷 指总进风巷、总回风巷、主要进风巷和主要回风巷的总称。,9、回风巷 回风风流所经过的巷道。为全矿井或
12、矿井一翼回风用的叫总回风巷;为几个采区回风用的叫主要回风巷;为1个采区回风用的叫采区回 10、风巷 为1个工作面回风用的叫工作面回风巷。11、串联通风 又叫一条龙通风。是指采煤工作面或掘进工作面的回风风流再进入其他采煤工作面或掘工作面的通风方式。,12、扩散通风 利用矿井中空气自然扩散运动,对掘进工作面或硐室进行通风的方式。掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通风机,不得采用扩散通风。井下机电硐室必须设在进风流中,如果硐室深度不超过6m、入口宽度不小于1.5m而无瓦斯涌出,可采用扩散通风。,13、循环风 指局部通风的回风,部分或全部再进入同一部局部通风机的进风风流中。14、全风压通风系统 指利用
13、矿井主要通风机所产生的风压,借助某种导风设施,将新鲜风流引入独头采掘工作面,再将污浊空气排除得通风系统。15、专用回风巷 指在采区巷道中,专门用于回风,不得用于运料、安设电气设备的巷道。在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出区,专用回风巷内还不得行人。,16、专用排瓦斯巷 指在采煤工作面回风巷的外侧,平行于回风巷,每隔一定距离掘进与回风巷相通的联络道,用来排放采面及其采空区瓦斯的专用巷道(也叫瓦斯尾巷)。该巷道风流瓦斯浓度不得达到2.5%。17、采煤工作面的风流 采煤工作面工作空间中的风流。18、掘进工作面的风流 掘进工作面到风筒出风口这一段巷道中的风流。,19、分区通风(并联通风)井下各用风地点的
14、回风直接进入采区回风巷或总回风巷的通风方式。20、独立风流 从主要进风巷分出的,经过爆炸材料库或充电硐室后再进入主要回风巷的风流。21、全风压 通风系统中主要通风机出口侧和进口侧的总风压差。22、火风压 井下发生火灾时,高温烟流流经有高差的井巷所产生的附加风压。,23、局部通风 利用局部通风机或主要通风机产生的风压对局部地点进行通风的方法。24、主要通风机 安装在地面的,向全矿井、一翼或1个分区供风的通风机。25、辅助通风机 某分区通风阻力过大、主要通风机不能供给足够风量时,为了增加风量而在该分区使用的通风机。,26、局部通风机 向井下局部地点供风的通风机。27、上行通风 风流沿采煤工作面由下
15、向上流动的通风方式。28、下行通风 风流沿采煤工作面由上向下流动的通风方式。,第二章 矿井通风设计,矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分,是保证安全生产的重要环节,必须周密考虑,精心设计,力求实现预期效果。,一、风量计算的标准及原则 1、风量计算的标准 供给煤矿井下任何工作用风地点的新鲜风量,必须依照下列各种条件进行计算,并取其最大值,作为该工作用风的供风量。1)按该用风地点同时工作的最多人数计算,每分钟供给风量不得少于4m3。2)按该用风地点的风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体浓度,风速以及温度等符合煤矿安全规程的有关各项规定要求分别计算,取其中最大值。,2、风量计算原则 无论
16、矿井或采区的风量,均按该地区各个实际用风地点,按照风量计算标准,分别计算出各个用风地点的实际最大需风量,从而求出该地区的风量总和,在考虑一定的备用系数后,作为该地区的供风量。即“由里往外”的计算原则,由采、掘工作面、硐室和其他用风地点计算出各采区风量,最后求出全矿井总风量。,二、矿井通风设计的要求(1)将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所,保证生产和创造良好的劳动条件;(2)通风系统简单,风流稳定,易于管理,具有抗灾能力;(3)发生事故时,风流易于控制,人员便于撤离;(4)有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施;(5)通风系统的基建投资省,营运费用低、综合经济效益好。,三、矿井通风系统
17、的要求(1)每一矿井必须有完整的独立通风系统;(2)进风井口应按全年风向频率,必须布置在不再受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方;(3)箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼做进风井,如果兼做回风井使用,必须采取措施,满足安全的要求;,(4)多风机通风系统,在满足风量按需分配的前提下,各主要通风机的工作风压应接近,当通风机之间的风压相差较大时,应减少共用风路的风压,使其不超过任何一个通风机风压的30;(5)每一个生产水平和每一采区,都必须布置回风巷,实行分区通风;(6)井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流,回风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中;(7)井下充电硐室必须用单独的
18、新鲜风流通风,回风风流应引入回风巷。,1、采煤工作面需风量的计算 采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算,取其最大值。1)按瓦斯涌出量计算式中:Qwi第i个采煤工作面需风量,m3/min;Qgwi第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量,m3/min;Kgwi第i个采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数,它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值与平均值之比。生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时,至少进行5昼夜的观测,得出5个比值,取其最大值。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
19、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1的要求。采煤工作面空气温度与风速对应表表1,采煤工作面的需风量按下式计算:式中:Vwi第i个采煤工作面的风速,按其进风流温度从表 中选取,m/s;Swi第i个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个工作面的长度系数,可按表2选取。采煤工作面长度风量系数表表2,式中:V采取0.91.6m3/s;m回采工作面采高,m;b回采工作面平均控顶距离,m。3)按使用炸药量计算式中:25每使用1kg炸药的供风量,m3/min;Awi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
20、计算式中: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:按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量:采煤工作面有串联通风时,按其中一个最大需风量计算。备用工作面亦按上述要求,并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量,且不得低于其回采时需风量的50%。,2、掘进工作面需风量的计算 煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量,应按下列因素分别计算,取其最大值。1)按瓦斯涌出量计算式中:Qhi第i个掘进工作面的需风量,m3/min;Qghi第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量,m3/min;Kghi
21、第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量 系数,一般可取1.52.0;注:可以按每天最大日进尺,折算吨煤产量,换算瓦斯绝对能出量。,2)按炸药量计算式中:25使用1kg炸药的供风量,m3/min;Ahi第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量,kg。3)按局部通风机吸风量计算式中:Qhfi第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定 风量的和,各种通风机的额定风量可按下表 选取;Khfi为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数,一 般取1.21.3。进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2,有瓦斯涌出时取1.3。注:额定吸风量0.15Sm。,4)按工作人员数量计算 式中:nhi第i个掘进工作面同时工作的最多
22、人数,人。5)按风速进行验算按最小风速验算,各个岩巷掘进工作面最小风量:各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最小风量:按最高风速验算,各个掘进工作面的最大风量:式中:Shi第i个掘进工作面巷道的净断面积,m2。,3、硐室需风量计算 各个独立通风硐室的供风量,应根据不同类型的硐室分、别进行计算:1)机电硐室 发热量大的机电硐室,按硐室中运行的机电设备发热量进行计算:式中:Qri第i个机电硐室的需风量,m3/min;N机电硐室中运转的电动机(变压器)总功率,kw;机电硐室的发热系数,可根据实际考察由机电硐 室内机械设备运转时的实际热量转换为相当于电器 设备容量做无用功的系数确定,也可按下表选取;,空气密
23、度,一般取1.2kg/m3;Cp空气的定压比热,一般可取1kJ/(kgK)t机电硐室进、回风流的温度差,。采区变电所及变电硐室,可按经验值确定需风量:2)爆破材料库式中:V库房容积,m3;但大型爆破材料库不得小于100m3/min;中小型爆破材料库不得小于60m3/min。3)充电硐室 按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算式中:qrhi第i个充电硐室在充电时产生的氢气量,3/min;,4、其他用风巷道的需风量计算 各个其他巷道的需风量,应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算,采用其最大值。1)按瓦斯涌出量计算式中:Qgoi第i个其他用风巷道的瓦斯绝对涌出 量,m3/min;Kgoi第i个其他用风巷
24、道瓦斯涌出不均匀的 风量备用系数,一般可取kgoi=1.2 1.3;,2)按最低风速验算式中:Qwt-采煤工作面和备用所需风量之和,m3/min;Qht-掘进工作面所需风量之和,m3/min;Qrt-硐室所需风量之和,m3/min;Qot-其他地点所需风量之和,m3/min;km-矿井通风(包括矿井内部漏风和配风不均匀因 素)系数,可取1.151.25。,第一节 矿井需风量一、矿井总风量计算方法 1、按下井同时工作的最多人数计算:Q=4NK(m/min)式中:Q总采煤工作面实际需要风量的总和 m3/min Q掘掘进工作面实际需要风量的总和 m3/min Q硐硐室实际需要风量的总和 m3/min
25、 Q备备用工作面实际需要风量的总和 m3/min Q其它矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它 巷道需 风量的总和 m3/min K矿通矿井通风系数,包括矿井内部漏风和配风 不均匀等因素,(抽出式K矿通取1.151.2,压入式 K矿通取1.251.3)。,Q矿(Q采+Q掘+Q硐+Q其它)K矿通(m3/min)式中:Q采采煤工作面实际需要风量的总和 m3/min Q掘掘进工作面实际需要风量的总和 m3/min Q硐硐室实际需要风量的总和 m3/min Q备备用工作面实际需要风量的总和 m3/min Q其它矿井除了采、掘、硐室地点以外的其它 巷道需 风量的总和 m3/min K矿通矿井通风系数,包括矿
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