通风安全学 局部通风.pptx

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1、上一章内容回顾1.1.主要内容主要内容 风量分配基本定律风量分配基本定律-三大定律三大定律(阻力定律、风量平衡阻力定律、风量平衡定律、能量平衡定律定律、能量平衡定律)、网络图及网络特性、网络图及网络特性(简单网络、角简单网络、角联及复杂网络联及复杂网络)、网络的动态分析、网络的动态分析(井巷风阻变化规律、风井巷风阻变化规律、风流的稳定性及影响因素流的稳定性及影响因素)、矿井风量调节、矿井风量调节(局部风量调节、局部风量调节、全矿井风量调节全矿井风量调节)、计算机解算复杂网络。、计算机解算复杂网络。2.2.解决的实际问题解决的实际问题 （1 1）绘制矿井通风网络图；）绘制矿井通风网络图；（2 2

2、）进行矿井内风量调节；）进行矿井内风量调节；（3 3）矿井通风系统改造方面的课题。）矿井通风系统改造方面的课题。第1页/共83页第一节第一节 局部通风方法局部通风方法 一、局部通风机通风一、局部通风机通风 二、矿井全风压通风二、矿井全风压通风 三、引射器通风三、引射器通风第二节第二节 掘进工作面需风量计算掘进工作面需风量计算一、排除炮烟所需风量一、排除炮烟所需风量二、排除瓦斯所需风量二、排除瓦斯所需风量三、排除矿尘所需风量三、排除矿尘所需风量 四、按风速验算风量四、按风速验算风量第三节第三节 局部通风装备局部通风装备一、风筒一、风筒本章主要内容第2页/共83页二、引射器通风二、引射器通风三、局

3、部通风机三、局部通风机第四节第四节 局部通风系统设计局部通风系统设计一、局部通风系统的设计原则一、局部通风系统的设计原则二、局部通风设计步骤二、局部通风设计步骤第五节第五节 掘进安全技术装备系列化掘进安全技术装备系列化 一、保证局部通风机稳定可靠运转一、保证局部通风机稳定可靠运转 二、加强瓦斯检查和监测二、加强瓦斯检查和监测 三、综合防尘措施三、综合防尘措施 四、防火防爆安全措施四、防火防爆安全措施 五、隔爆与自救措施五、隔爆与自救措施本章主要内容第3页/共83页局部通风方法局部通风方法掘进工作面需风量计算掘进工作面需风量计算局部通风系统设计局部通风系统设计本章重点难点第4页/共83页矿井新建

4、、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。利用局部通风机或主要通风机产生的风压对井下独头巷道进行通风的方法称为局部通风（又称掘进通风）。CH4炮烟粉尘怎么工作？第一节 局部通风方法第5页/共83页矿井全风压通风方法局部通风机通风局部通风引射流通风第一节 局部通风方法第6页/共83页第一节 局部通风方法第7页/共83页一、局部通风机通风 利用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法称局部通风机通风，它是目前局部通风最主要的方法。常用通风方式：压入、抽出和混合式。1.1.压入式压

5、入式 布置方式：布置方式：10m压入式布置方式第一节 局部通风方法第8页/共83页第9页/共83页第10页/共83页L Ls s从风筒出口至射流反向的最远距离（即扩张段和收缩段总长）称从风筒出口至射流反向的最远距离（即扩张段和收缩段总长）称射流有效射程射流有效射程。LsLv有效射程示意图LeLaLs有效贴壁射流扩张段收缩段第一节 局部通风方法第11页/共83页特点特点：（）局扇及电器设备布置在新鲜风流中；（）局扇及电器设备布置在新鲜风流中；（）有效射程远，工作面风速大，排烟效果好；（）有效射程远，工作面风速大，排烟效果好；（）可使用柔性风筒，使用方便；（）可使用柔性风筒，使用方便；（）由于（）

6、由于内内外外，风筒漏风对巷道排污有一定作用。，风筒漏风对巷道排污有一定作用。要求要求：（）局巷，避免产生循环风；：（）局巷，避免产生循环风；（）局扇入口与掘进巷道距离大于（）局扇入口与掘进巷道距离大于10m10m；（）风筒出口至工作面距离小于（）风筒出口至工作面距离小于LsLs。21迎头区巷道排烟压入式排烟过程第一节 局部通风方法第12页/共83页2.2.抽出式抽出式 布置方式布置方式：有效吸程有效吸程L Le e:风筒吸口吸入空气的作用范围。风筒吸口吸入空气的作用范围。在巷道边界条件下，其一般计算式为：在巷道边界条件下，其一般计算式为：特点：特点：（）新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；（

7、）新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；（）污风通过风机；（）污风通过风机；（）有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好；（）有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好；（）不通使用柔性风筒。（）不通使用柔性风筒。Le第一节 局部通风方法第13页/共83页第14页/共83页3.3.压入式和抽出式通风的比较压入式和抽出式通风的比较：1)1)压入式通风时压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备，局部通风机及其附属电气设备均布置在均布置在新鲜风流中新鲜风流中，污风不通过局部通风机，污风不通过局部通风机，安安全性好全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通过局部通风机，若通

8、风机，若局部通风机不具备防爆性能，则是非常局部通风机不具备防爆性能，则是非常危险的危险的。第一节 局部通风方法第15页/共83页2)2)压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，可防止瓦斯，可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。然而，抽出式通层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。然而，抽出式通风风有效吸程小有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的，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。工作面排污风所需时间长

9、、速度慢。3)3)压入式通风时压入式通风时,掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走走,而用而用抽出式通风时抽出式通风时,巷道壁面涌出的瓦斯随风流向工作面，巷道壁面涌出的瓦斯随风流向工作面，安全性较差安全性较差。第一节 局部通风方法第16页/共83页4)4)抽出式通风时抽出式通风时,新鲜风流沿巷道进向工作面，新鲜风流沿巷道进向工作面，整整个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，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，当掘进巷道越长，排污风速污风沿巷道缓慢排出，当掘进巷道越长，排污风速度越慢，受污染时间越久。度越慢，受污染时间越久。5

10、)5)压入式通风可用柔性风筒，其压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻成本低、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，须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，成本高，重量大，运输不便。重量大，运输不便。第一节 局部通风方法第17页/共83页适用条件：压入式通风：以排瓦斯为主的煤巷或半煤巷。抽出式通风：以排尘为主的井筒或岩巷掘进。第一节 局部通风方法第18页/共83页4.4.混合式通风混合式通风 混混合合式式通通风风是是压压入入式式和和抽抽出出式式两两种种通通风风方方式式的的联联合合运运用用,按按局

11、局部部通通风风机机和和风风筒筒的的布布设设位位置置，分分为为:长长压压短短抽抽、长长抽抽短短压和长抽长压压和长抽长压。1)1)长抽短压（前压后抽）长抽短压（前压后抽）工工作作面面的的污污风风由由压压入入式式风风筒筒压压入入的的新新风风予予以以冲冲淡淡和和稀稀释释，由由抽出式主风筒排出。抽出式主风筒排出。10m10m10m10m采用柔性风筒第一节 局部通风方法第19页/共83页2)2)长压短抽长压短抽(前抽后压前抽后压)工作方式工作方式：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面,工作面污工作面污风经抽出式通风除尘系统净化风经抽出式通风除尘系统净化,被净化后的风流沿巷道排

12、出。被净化后的风流沿巷道排出。10m10m第一节 局部通风方法第20页/共83页混合式通风的主要特点：混合式通风的主要特点：a a、通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方、通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式；式；b b、主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风、主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时,风速风速就更小就更小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。第一节 局部通风方法第21页/共83页5.5.可控循环通风可控循环通风 当当局局部部通通风风机机的的吸吸入入风风量量大大

13、于于全全风风压压供供给给设设置置通通风风机机巷巷道道的的风风量量时时，则则部部分分由由局局部部用用风风地地点点排排出出的的污污浊浊风风流流，会会再再次经局部通风机送往用风地点，故称其为次经局部通风机送往用风地点，故称其为循环风。循环风。除尘器压入式抽出式除尘器抽出式压入式闭路循环通风 可控制循环通风第一节 局部通风方法第22页/共83页 在在煤煤矿矿掘掘进进通通风风中中当当使使用用闭闭路路循循环环系系统统时时，因因既既无无任任何何出出口口，也也无无法法除除去去这这些些气气体体，在在封封闭闭的的循循环环区区域域中中的的污污染染物物浓浓度必然会越来越大。因此，度必然会越来越大。因此，规程规程严禁采

14、用循环通风。严禁采用循环通风。如果如果循环通风是在一个敞开的区域内循环通风是在一个敞开的区域内，且连续不断地有适，且连续不断地有适量的量的 新鲜风流掺入到循环风流中新鲜风流掺入到循环风流中,经理论与实践证明，这经理论与实践证明，这部分有控制的循环风流中的污染物浓度仅仅取决于该地区内部分有控制的循环风流中的污染物浓度仅仅取决于该地区内污染物的产生率及流过该地区的新鲜风量的大小，故循环区污染物的产生率及流过该地区的新鲜风量的大小，故循环区域中任何地点的污染物浓度，都不会无限制地增大，而是趋域中任何地点的污染物浓度，都不会无限制地增大，而是趋于某一限值。于某一限值。第一节 局部通风方法第23页/共8

15、3页第一节 局部通风方法第24页/共83页可控循环局部通风可控循环局部通风-优点优点:(1)(1)采用混合式可控循环通风时采用混合式可控循环通风时,掘进巷道风流循环区内掘进巷道风流循环区内侧的风速较高，避免了瓦斯层状积聚侧的风速较高，避免了瓦斯层状积聚,同时也降低了等效温同时也降低了等效温度，改善了掘进巷道中的气候条件。度，改善了掘进巷道中的气候条件。(2)(2)当在局部通风机前配置除尘器时，可降低矿尘浓度。当在局部通风机前配置除尘器时，可降低矿尘浓度。(3)(3)在供给掘进工作面相同风量条件下，可降低通风能耗。在供给掘进工作面相同风量条件下，可降低通风能耗。第一节 局部通风方法第25页/共8

16、3页可控循环局部通风可控循环局部通风-缺点：缺点：(1)(1)由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯与由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯与粉尘，因此，必须研制新型防爆除尘风机。粉尘，因此，必须研制新型防爆除尘风机。()循环风流通过运转风机加热循环风流通过运转风机加热,再返回掘进面，使风温上再返回掘进面，使风温上升。升。(3)(3)当当工工作作面面附附近近发发生生火火灾灾时时，烟烟流流会会返返回回掘掘进进工工作作面面，故故安安全全性性差差，抗抗灾灾能能力力弱弱，灾灾变变时时有有循循环环风风流流通通过过的的风风机机应应立即进行控制立即进行控制,停止循环通风停止循环通风,恢复常规通风

17、。恢复常规通风。第一节 局部通风方法第26页/共83页对使用可控循环通风提出下列要求：对使用可控循环通风提出下列要求：1)1)在可控循环通风系统中，必须装有瓦斯、风量、粉尘自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报警装置，必须进行常规环境检测分析；动监测装置及报警装置，必须进行常规环境检测分析；2)2)对循环风机实现自动开关和风量控制。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，抽出式与压人式的两对使用可控循环风的混合式通风，抽出式与压人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

18、通过的风机再启动，以免形成闭路循环风流同时必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人式两台局部通风机的风量比，以须适当地控制抽出式与压人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。获得可控循环通风的最佳除尘和降温效果。第一节 局部通风方法第27页/共83页二、矿井全风压通风二、矿井全风压通风全风压通风全风压通风是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风路风的新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风路风阻。阻。按其

19、导风设施不同可分为：按其导风设施不同可分为：1.1.风筒导风风筒导风 在巷道内设置挡风墙截断主导风流，用风筒把新鲜空气在巷道内设置挡风墙截断主导风流，用风筒把新鲜空气引入掘进工作面，污浊空气从独头掘进巷道中排出。引入掘进工作面，污浊空气从独头掘进巷道中排出。特特点点：此此种种方方法法辅辅助助工工程程量量小小，风风筒筒安安装装、拆拆卸卸比比较较方方便便，通通常常用用于于需风量不大的短巷掘进通风中。需风量不大的短巷掘进通风中。第一节 局部通风方法第28页/共83页.平行巷道导风平行巷道导风 在掘进主巷的同时，在附近与其平行掘一条配风巷，在掘进主巷的同时，在附近与其平行掘一条配风巷，每隔一定距离在主

20、、配巷间开掘联络巷，形成贯穿风流，当每隔一定距离在主、配巷间开掘联络巷，形成贯穿风流，当新的联络巷沟通后，旧联络巷即封闭。两条平行巷道的独头新的联络巷沟通后，旧联络巷即封闭。两条平行巷道的独头部分可用风幛或风筒导风，巷道的其余部分用主巷进风，配部分可用风幛或风筒导风，巷道的其余部分用主巷进风，配巷回风。巷回风。特点：特点：此方法常用于煤巷掘进，尤其是厚煤层的采区巷此方法常用于煤巷掘进，尤其是厚煤层的采区巷道掘进中，当运输、通风等需要开掘双巷时。此法也常用于道掘进中，当运输、通风等需要开掘双巷时。此法也常用于解决长巷掘进独头通风的困难。解决长巷掘进独头通风的困难。适于长距离的巷道掘进通风第一节

21、局部通风方法第29页/共83页3.3.钻孔导风钻孔导风 离地表或邻近水平较近处掘进长巷反眼或上山时，可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。用钻孔提前沟通掘进巷道，以便形成贯穿风流。这种通风方法曾被应用于煤层上山的掘进通风，取得这种通风方法曾被应用于煤层上山的掘进通风，取得了良好排瓦斯效果。了良好排瓦斯效果。第一节 局部通风方法第30页/共83页4.4.风幛导风风幛导风 在巷道内设置纵向风幛，把风幛上游侧的新风引入掘进工在巷道内设置纵向风幛，把风幛上游侧的新风引入掘进工作面，清洗后污风从风幛下游一侧排出。这种导风方法，构作面，清洗后污风从风幛下

22、游一侧排出。这种导风方法，构筑和拆除风幛工程量大。适用短距离或无其它好方法可用时筑和拆除风幛工程量大。适用短距离或无其它好方法可用时采用。采用。风墙的构筑可用砖、石风墙，木板墙及帆布，塑料等柔性风墙的构筑可用砖、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，导风距离可超过漏风小，导风距离可超过 500m500m；墙需有一砖至一砖半厚，；墙需有一砖至一砖半厚，并用砂浆勾缝。并用砂浆勾缝。第一节 局部通风方法第31页/共83页三、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引射器通风

23、。引射器通风一般都采用压入式。第一节 局部通风方法第32页/共83页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。第一节 局部通风方法第33页/共83页引射器通风原理引射器的通风原理是利用压力水或压缩空气经

24、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。第一节 局部通风方法第34页/共83页引射作用的实质：高压射流将自身的部分能量传递给被引射的流体。优点：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。缺点：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。第一节 局部通风方法第35页/共83页一、排除炮烟所需风量一、排除炮烟所需风量

25、1.1.压入式通风压入式通风前苏联前苏联.沃洛宁公式，当风筒出口到工作面的距离沃洛宁公式，当风筒出口到工作面的距离 时，工作面所需风量或风筒出口的风量应为时，工作面所需风量或风筒出口的风量应为 m m3 3/min/minA A同时爆破炸药量；同时爆破炸药量；b b每每 kgkg炸炸 药药 产产 生生 的的 COCO当当 量量，煤煤 巷巷 b=100L/kgb=100L/kg；岩岩 巷巷b=40L/kgb=40L/kgPqPq风筒漏风系数风筒漏风系数 ；C CP P氧化炭浓度允许值，氧化炭浓度允许值，C CP P=0.02%=0.02%第二节 掘进工作面风量计算第36页/共83页L L取值：取

26、值：当巷道距离较短当巷道距离较短，巷道出口断面的最大炮烟浓度，巷道出口断面的最大炮烟浓度 C CP P 时，时，取取独头巷道长度独头巷道长度；当巷道较长当巷道较长，炮烟排到离工作面一定距离处，断面上的平均，炮烟排到离工作面一定距离处，断面上的平均最大浓度已稀释到允许浓度最大浓度已稀释到允许浓度C CP P 时，这一距离称为时，这一距离称为炮烟稀释炮烟稀释安全长度安全长度L Ld d；K K紊流扩散系数，取决于风筒出口距面距离和风筒直径之紊流扩散系数，取决于风筒出口距面距离和风筒直径之比，比，k=1k=1第二节 掘进工作面风量计算第37页/共83页2.2.抽出式通风抽出式通风前苏联前苏联.沃洛宁

27、公式沃洛宁公式,当风筒末端至工作面的距离当风筒末端至工作面的距离 时时,工作面所需风量或风筒入口风量应为：工作面所需风量或风筒入口风量应为：m m3 3/min/min 电雷管起爆时,炮烟抛掷长度火雷管起爆时,炮烟抛掷长度第二节 掘进工作面风量计算第38页/共83页3.3.混合式通风混合式通风 在在长抽短压长抽短压混合式布置时，为防止循环混合式布置时，为防止循环风和维持风筒重叠段巷道内具有最低的排风和维持风筒重叠段巷道内具有最低的排尘或稀释瓦斯风速，则抽出式风筒的吸风尘或稀释瓦斯风速，则抽出式风筒的吸风量应大于压入式风筒出口风量量应大于压入式风筒出口风量,即即 式中式中pcpc 按压入式风量计

28、算。按压入式风量计算。Q QececQ Qpcpc60VS60VS V V排尘的最低风速排尘的最低风速0.150.150.25m/s0.25m/s；或稀释瓦斯的最低风速或稀释瓦斯的最低风速0.5m/s0.5m/s；S S风筒重叠段的巷道面积，风筒重叠段的巷道面积，m m2 210m10m10m10m第二节 掘进工作面风量计算第39页/共83页二、排除瓦斯所需风量二、排除瓦斯所需风量 在在有有瓦瓦斯斯涌涌出出的的巷巷道道掘掘进进工工作作面面内内，其其所所需需风风量量应应保保证证巷巷道道内内任任何何地点瓦斯浓度不超限，其值可按下式计算：地点瓦斯浓度不超限，其值可按下式计算：三、排除矿尘所需风量三、

29、排除矿尘所需风量 风流的排尘风量可按下式计算：风流的排尘风量可按下式计算：N-N-同同时时工工作作的的钻钻机机台台数数；v-v-钻钻眼眼速速度度；S-S-钻钻眼眼面面积积；-岩岩石石密密度度；i-i-呼吸性粉尘生成率；呼吸性粉尘生成率；K-K-呼吸性粉尘未捕捉系数呼吸性粉尘未捕捉系数第二节 掘进工作面风量计算第40页/共83页规程第一百三十六条 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。第二节 掘进工作面风量计算第41页/共83页四、按风速验算风量四、按风速验算风量 岩岩巷巷：按按最最低低风风速速0.15m/

30、s0.15m/s计计算算，最最低低风风量量：Q0.1560SQ0.1560S，m m3 3/min/min；半半煤煤岩岩和和煤煤巷巷：按按不不能能形形成成瓦瓦斯斯层层的的最最低低风风速速0.25m/s0.25m/s计计 算算，最最 低低 风风 量量：Q0.2560SQ0.2560S，m m3 3/min/min。根根据据最最高高风风速速验验算算，岩岩巷巷、半半煤煤岩岩和和煤煤巷巷皆皆以以最高风速最高风速4m/s4m/s计算，这时：计算，这时：Q460SQ460S，m m3 3/min/min。第二节 掘进工作面风量计算第42页/共83页井井 巷巷 名名 称称允许风速允许风速/(m/s)/(m/

31、s)最低最低最高最高无提升设备的风井和风硐无提升设备的风井和风硐1515专为升降物料的井筒专为升降物料的井筒1212风桥风桥1010升降人员和物料的井筒升降人员和物料的井筒8 8主要进、回风巷主要进、回风巷8 8架线电机车巷道架线电机车巷道1.01.08 8运输机巷，采区进、回风巷运输机巷，采区进、回风巷0.250.256 6采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.250.254 4掘进中的岩巷掘进中的岩巷0.150.154 4其他通风人行巷道其他通风人行巷道0.150.15第二节 掘进工作面风量计算第43页/共83页局部通风装备是由局部局部通风装备是由局部通风

32、动力设备通风动力设备、风筒及附属装置风筒及附属装置组成。组成。一、风筒一、风筒 风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是风筒是最常见的导风装置。对风筒的基本要求是漏风小、漏风小、风阻小、重量轻、拆装简便。风阻小、重量轻、拆装简便。1.1.风筒种类风筒种类 风筒按其材料力学性质可分为风筒按其材料力学性质可分为刚性和柔性刚性和柔性两种。两种。刚刚性性风风筒筒是是用用金金属属板板或或玻玻璃璃钢钢材材制制成成。玻玻璃璃钢钢风风筒筒比比金金属风筒轻便、抗酸、碱腐蚀性强、摩擦阻力系数小。属风筒轻便、抗酸、碱腐蚀性强、摩擦阻力系数小。柔柔性性风风筒筒是是应应用用更更广广泛泛的的一一种种风风筒筒，通通常常用

33、用橡橡胶胶、塑塑料料制成。其最大优点是轻便，可伸缩、拆装运搬方便。制成。其最大优点是轻便，可伸缩、拆装运搬方便。第三节 局部通风设备第44页/共83页为满足抽出式通风要求，目前用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨为满足抽出式通风要求，目前用金属整体螺旋弹簧钢丝为骨架塑料布风筒。常用风筒直径有架塑料布风筒。常用风筒直径有300300、400400、500500、600600和和800mm800mm等。等。2.2.风筒接头风筒接头 刚性风筒刚性风筒一般采用一般采用法兰盘法兰盘连接方式。连接方式。柔柔性性风风筒筒的的接接头头方方式式有有插插接接、单单反反边边接接头头、双双反反边边接接头头、活三环多反边接头活三

34、环多反边接头、罗圈接头罗圈接头等多种形式。等多种形式。第三节 局部通风设备第45页/共83页3.3.风筒的阻力风筒的阻力风风筒筒风风阻阻包包括括风风筒筒的的摩摩擦擦风风阻阻R Rfrfr和和局局部部风风阻阻R Rerer 包包括括接接头头风风阻阻R Rjojo、弯弯头头风风阻阻R Rbebe和和风风筒筒的的出出口口风风阻阻R Rouou(压压入入式式)或或是是入口风阻入口风阻R Rinin(抽出式抽出式)。压入式风筒的总风阻为：压入式风筒的总风阻为：第三节 局部通风设备第46页/共83页抽出式风筒的总风阻为：抽出式风筒的总风阻为：式中：L风筒全长，m；d 风筒直径，m；s风筒断面积，m2；风筒

35、摩擦阻力系数，Ns2m4；n 风筒的接头数。金属风筒内壁粗糙度大致相同，所以值只与直径有关(表6-3-3和6-3-4）。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。第三节 局部通风设备第47页/共83页jojo风筒接头的局部阻力系数，无因次。当风筒全长共风筒接头的局部阻力系数，无因次。当风筒全长共有有n n个接头时，则接头总的局部阻力系数按个接头时，则接头总的局部阻力系数按nnjojo计算。计算。bsbs风筒拐弯局部阻力系数，无因次，按拐弯角度风筒拐弯局部阻力系数，无因次，按拐弯角度从从教材教材P122P122图图6-3-46-3-4查；查；ouou风筒出口局部阻力系数，取风筒出口

36、局部阻力系数，取ouou1 1；inin风筒入口局部阻力系数，当入口处完全修圆时风筒入口局部阻力系数，当入口处完全修圆时inin 0.10.1，不修圆的直角入口，不修圆的直角入口inin 0.50.50.60.6。第三节 局部通风设备第48页/共83页金属风筒金属风筒直径（直径（mmmm）20020030030040040050050060060080080010104 4494944.144.139.239.234.334.329.429.424.524.5第三节 局部通风设备第49页/共83页 在实际应用中，一般将实测在实际应用中，一般将实测百米风筒平均风阻百米风筒平均风阻(包括局包括局部

37、风阻部风阻)作为衡量风筒管理作为衡量风筒管理质量和设计质量和设计的数据。的数据。根据风筒的百米风阻值根据风筒的百米风阻值R R100100可以直接计算长度为可以直接计算长度为L L的风筒的风筒实际风阻：实际风阻：第三节 局部通风设备第50页/共83页 表表6-3-5 6-3-5 开滦某矿和重庆研究所实测风筒百米风阻值开滦某矿和重庆研究所实测风筒百米风阻值第三节 局部通风设备第51页/共83页4.4.风筒漏风风筒漏风 刚性风筒刚性风筒风筒的漏风，主要发生在接头处，风筒的漏风，主要发生在接头处，柔性风筒柔性风筒不仅接头而且全长的壁面和缝合针眼都有漏风，不仅接头而且全长的壁面和缝合针眼都有漏风，故风

38、筒漏风属连续的均匀漏风。故风筒漏风属连续的均匀漏风。因此，应用始末端风量的几何平均值作为风筒的风量因此，应用始末端风量的几何平均值作为风筒的风量Q,Q,即：即：m m3 3/min/min 式中局部通风机风量式中局部通风机风量QaQa与风筒出口风量与风筒出口风量Q Qh h不等，不等，QaQa与与Q Qh h之差就是风筒的漏风量之差就是风筒的漏风量Q Ql l，第三节 局部通风设备第52页/共83页1)1)漏风率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l l。l l虽能反映风筒的漏风情况，但不能作为对比指标。故常用百米漏风率

39、虽能反映风筒的漏风情况，但不能作为对比指标。故常用百米漏风率l100l100表示：表示：l100l100l l/L100/L100 L L 为风简长度。为风简长度。柔性风筒的百米漏风率柔性风筒的百米漏风率第三节 局部通风设备第53页/共83页2)2)有效风量率有效风量率 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 pe e。3)3)漏风系数漏风系数 风筒有效风量率的倒数称为风筒漏风系数风筒有效风量率的倒数称为风筒漏风系数p pq q。金属风筒的金属风筒的p pq q值值 柔性风筒的柔性风筒的p pq q值：值：K K相当于

40、直径为相当于直径为1m1m的金属风筒每个接头的漏风率。的金属风筒每个接头的漏风率。D D风筒直径风筒直径,m,m；n n风筒接头数风筒接头数,个；个；L L风筒全长风筒全长,m,m；R R0 0每米长风每米长风筒的风阻筒的风阻,N,Ns2/ms2/m8 8；n n接头数；接头数；j j每个接头的漏风率。每个接头的漏风率。第三节 局部通风设备第54页/共83页5 5.风筒的直径风筒的直径 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数据。第三节 局部通风设备第55页/共83页6.6.风筒的安

41、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：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。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3033m3033m，工作面风量为63.2m63.2m3 3/min/min，风筒百米漏风率减少了7575。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3795m3795m。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，要用异径缓变接头连接。在每隔一定距离风筒上安装放水嘴，随时放出风筒中

42、凝结的积水。第三节 局部通风设备第56页/共83页二、局部通风机二、局部通风机 井下局部地点通风所用的通风机称为井下局部地点通风所用的通风机称为局部通风机局部通风机。要求：要求：体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可调、体积小、风压高、效率高、噪声低、性能可调、坚固防爆。坚固防爆。1.1.局部通风机的种类和性能局部通风机的种类和性能 目前我国煤矿大部分仍延用六十年代研制的目前我国煤矿大部分仍延用六十年代研制的JBTJBT系列轴系列轴流式局部通风机。具有低效率、低风量风压、高噪声。流式局部通风机。具有低效率、低风量风压、高噪声。近年来，我国已研制开发了一些新产品，如沈阳鼓风机近年来，我国已研制开

43、发了一些新产品，如沈阳鼓风机厂研制的厂研制的BKJ66-11BKJ66-11，对旋风机等。，对旋风机等。第三节 局部通风设备第57页/共83页图6-3-8 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电动机第三节 局部通风设备第58页/共83页图6-3-9 BKJ66-11型局部通风机性能曲线图第三节 局部通风设备第59页/共83页表6-3-8 BKJ66-11型局部通风机性能参数表型号型号风量风量全风压全风压 /Pa/Pa功率功率/kW/kW转速转速动轮直动轮直径径/m/mBKJ66-BKJ66-11No3.611No3.68080150150600600120

44、012002.52.5295029500.360.36BKJ66-BKJ66-11No4.011No4.0120120210210800800150015005.05.0295029500.400.40BKJ66-BKJ66-11No4.511No4.517017030030010001000190019008.08.0295029500.450.45BKJ66-BKJ66-11No5.011No5.024024042042012001200230023001515295029500.500.50BKJ66-BKJ66-11No5.611No5.633033057057015001500290

45、029002222295029500.560.56BKJ66-BKJ66-11No6.311No6.347047080080020002000370037004242295029500.630.63第60页/共83页另外，我国还研制生产出对旋轴流式局部通风机，如图另外，我国还研制生产出对旋轴流式局部通风机，如图6-6-3-103-10所示。其特点是：噪声较低，效率较高，且高效区所示。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。宽；可采用单级运转或双级运转。第三节 局部通风设备第61页/共83页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

46、，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。第三节 局部通风设备第62页/共83页2.2.局部通风机联合工作局部通风机联合工作()局部通风机串联局部通风机串联(2)(2)局部通风机并联局部通风机并联 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。两台或多台局部通风机集中并联工作。集中串联间隔串联风机间距过远第三节 局部通风设备第63页/共83页

47、一、局部通风系统的设计原则一、局部通风系统的设计原则 (1)(1)矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件；矿井和采区通风系统设计应为局部通风创造条件；(2)(2)局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进；局部通风系统要安全可靠、经济合理和技术先进；(3)(3)尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机；尽量采用技术先进的低噪、高效型局部通风机；(4)(4)压入式通风宜用柔性风筒，抽出式通风宜用带刚性骨压入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、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；抗静电型；(5)(5)当当一一台

48、台风风机机不不能能满满足足通通风风要要求求时时可可考考虑虑选选用用两两台台或或多多台台风机联合运行。风机联合运行。第四节 局部通风系统设计第64页/共83页二、局部通风设计步骤二、局部通风设计步骤 (1)(1)确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图；确定局部通风系统，绘制掘进巷道局部通风系统布置图；(2)(2)按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与直径；按通风方法和最大通风距离，选择风筒类型与直径；(3)(3)计算风机风量和风筒出口风量；计算风机风量和风筒出口风量；(4)(4)按掘进巷道通风长度变化，分阶段计算局部通风系统总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；阻力

49、；(5)(5)按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风按计算所得局部通风机设计风量和风压，选择局部通风机；机；(6)(6)按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。按矿井灾害特点，选择配套安全技术装备。第四节 局部通风系统设计第65页/共83页(一)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）在巷道断面容许的条件下，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；当送风距离在200m以内，可用直径为400mm的风筒；送

50、风距离200500m时，可用直径为500mm的风筒；送风距离5001000m时，可用直径为8001000mm的风筒。第四节 局部通风系统设计第66页/共83页(二)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，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：pq漏风系数。第四节 局部通风系统设计第67页/共83页压入式通风时，设风筒出口动压损失为hv0，则局部通风机全风压Ht(Pa)：式中 Rf 压入式风筒的总风阻，Ns2/m8；其余符号含