采矿学课件第07章矿井通风方法.ppt

7 7 矿井通风方法矿井通风方法2023-9-1827.1 矿井自然通风矿井自然通风7.1.1 矿井自然通风的形成矿井自然通风的形成 在非机械通风的矿井里，风流从气温较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。这主要是因为风流流过井巷时与岩石发生了热交换，进、回风井里的气温出现差异，回风井里的空气密度小，因而两个井筒底部的空气压力不相等。其压差就是自然风压。在自然风压的作用下，风流不断流过矿井，形成自然通风过程。如图7-1所示。ABCDE冬季夏季图7-1 矿井自然风流方向2023-9-1837.1.2 7.1.2 自然风压的性质自然风压的性质形成矿井自然风压的主要原因是矿井进、出风井两侧的空气柱重量差。不论有无机械通风，只要矿井进、出风井两侧存在空气重量差，就一定存在自然风压。自然风压的大小和方向取决于矿井进、出风两侧空气柱重量差，而最终取决于大气压力、空气温度和湿度。故自然风压的大小和方向会随季节变化，甚至昼夜之间也可能发生变化。机械通风时，扇风机停止运转时，进、出风井的温度不会立即发生改变，自然风流也不会立即反向。2023-9-1847.1.3 7.1.3 通风网路通风网路 通风网路连接形式多种多样，基本连接形式分为：串联、并联及角联。（1）串联通风网路 两条或两条以上风路彼此首尾相连，中间没有风流分合点时的通风，称为串联通风。如图7-2。其特性是：串联风路的总风量等于各段风路的分风量；串联风路的总风压等于各段风路的分风压之和；串联风路的总风阻等于各段风路的分风阻之和；串联风路的总等积孔平方的倒数等于各段风路等积孔平方的倒数之和。12312图7-2 串联风路2023-9-185 等积孔等积孔是衡量矿井或井巷通风难易程度的假想薄板孔口的面积值，即假定在一个无限的空间有一薄板(壁),在薄板(壁)上开一面积为A(m2)的孔，当孔口通过的风量等于矿井风量Q，孔口两侧的静压差等于矿井通风阻力h,则这个孔的面积A称为等积孔。它和风阻同样是反映井巷(或矿井)通风难易程度的一个重要指标，以平方米表示。通常根据矿井等积孔值或矿井风阻值大小(即按矿井通风难易程度)将其分为三级，即大阻力矿、中阻力矿、小阻力矿。等级孔愈大，通风愈容易。反之亦然。2023-9-186 （2）并联通风网络 两条或两条以上的分支在某一节点分开后，又在另一节点汇合。其间无交叉分支时的通风，称为并联通风。如图7-3。其特性是：并联网路的总风量等于并联各分支风量之和；并联网路的总风压等于任一并联分支的风压；并联网路的总风阻平方根的倒数等于并联各分支风阻平方根的倒数之和；并联网路的总等积孔等于并联各分支等积孔之和。1212图7-3 并联风路2023-9-187 （3）串联与并联的比较 从安全、可靠和经济角度看，并联通风与串联通风相比，具有明显的优点：总风阻小，等积孔大，通风容易，通风动力费用少；并联各分支独立通风，风流新鲜，互不干扰，有利于安全生产；而串联时，后面风路的入风是前面风路排出的污风，风流不新鲜，空气质量差，不利于安全生产；并联各分支的风量，可根据生产需要进行调节；而串联各风路的风量则不能进行调节，不能有效地利用风量；并联的某一分支风路发生事故，易于控制与隔离，不致影响其他分支巷道，事故波及范围小，安全性好；而串联的某一风路发生事故，容易波及整个风路，安全性差。2023-9-188（4）角联通风网路 在并联的两条分支之间，还有一条或几条分支相通的连接形式称为角联通风网路。如图7-4。其特征是：一方面具有容易调节风向的优点，另一方面角联分支又有出现风流方向不稳定的可能性。13132424图7-4 简单角联通风网路2023-9-1897.2 扇风机通风 矿用通风机按照其服务范围和所起的作用分为三种：（1）主要扇风机。担负整个矿井或矿井的一翼，或一个较大区域通风的扇风机，又称主扇；（2）辅助扇风机。用来帮助矿井主要通风机对一翼或一个较大区域克服通风阻力，增大风量的扇风机，又称辅扇；（3）局部扇风机。供井下某一局部地点通风使用的扇风机，又称局扇，一般服务于井巷掘进或采场通风。矿用扇风机按构造和工作原理不同，分为离心式扇风机和轴流式扇风机两种。7.2.1 7.2.1 矿用扇风机矿用扇风机2023-9-1810u离心式扇风机工作原理：当电动机传动装置带动工作轮要机壳中旋转时，叶片流道间的空气随叶片的旋转而旋转，获得离心力，经叶端被抛出工作轮，流到螺旋状机壳里。在机壳内空气流速逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片的入口即叶根处形成较低的压力，使吸风口处的空气自叶根流入叶道，从叶端流出，如此形成连续风流。u轴流式扇风机原理：当动轮叶片在空气中快速扫过时，由于翼面（叶片的凹槽）与空气冲击，产生正压力，空气则从叶道流出；翼背牵动背面的空气，产生负压力，将空气吸入叶道，如此一吸一推形成连续风流。2023-9-18117.2.2 7.2.2 扇风机联合作业扇风机联合作业u两台或两台以上扇风机串联或并联在一起运行，以增加总风量，升高总风压，称为扇风机联合作业。u扇风机联合工作的应用。扇风机并联工作是压差相等，风量相加；串联工作是风量相等，压差相加。在长巷道掘进局部通风中，当风筒的通风阻力过大，而风量不需要很大时，可采用局部扇风机串联工作；当矿井通风阻力不大，而需要风量很时，可采用扇风机并联工作。u自然通风对机械通风的影响。若自然风流方向与扇风机风流方向一致，风量增加，离心式扇风机的功率随之增加，效率下降；若相反，则风量减少，轴流式扇风机的功率增加。故自然通风的反作用对轴流式扇风机更为有害。2023-9-18127.2.3 7.2.3 矿井漏风及其危害矿井漏风及其危害u有效风流：经过进风系统送入的新鲜风流，到达作业地点，达到了通风目的风流。u漏风：未经作业地点，而通过采空区、地表塌陷区以及通风构筑物的缝隙直接渗入回风道或直接排出地表的风流。u矿井漏风危害：降低了作业面的有效风量，增加了通风困难。使通风系统的可靠性和风流的稳定性遭到破坏，易使角联巷道风流反向，出现烟尘倒流现象。大量漏风的存在，可使矿井总风阻降低，从而破坏主扇的正常工况，效率降低，无益电耗增加。2023-9-18137.3 7.3 掘进工作面通风掘进工作面通风7.3.1 7.3.1 平巷掘进通风平巷掘进通风 平巷掘进通风按通风动力形式不同分为局部扇风机通风、矿井全风压通风、引射器通风三种。7.3.1.1 7.3.1.1 局部扇风机通风局部扇风机通风 根据局扇及风筒的布置形式,局部扇风机通风可以分为压入式、抽出式、混合式三种形式。压入式通风:局扇和启动装置安装在离掘进巷道口10m以外的进风侧巷道中,风筒引入工作面,新鲜风流经风筒送入掘工作面,污风沿掘进巷道排出。抽出式通风：局扇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，污风经风筒由局扇排出。2023-9-181410m10m图7-5 压入式通风图7-6 抽出式通风2023-9-1815 混合式通风：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风，抽出式从工作排出污风。图7-7是混合式通风的其中一种扇风机布置方式。1015m50200m2030m10m图7-7 混合式通风2023-9-18167.3.1.2 7.3.1.2 矿井全风压通风矿井全风压通风 矿井全压通风是直接利用矿井主扇风机所造成的风压,借助风障或风筒等导风设施将新鲜风流引入工作面,并将污风排出掘进巷道。如图7-8。图7-8 全风压通风a 利用纵向风障导风b 利用风筒导风ab2023-9-18177.3.1.3 引射器通风引射器通风 利用高压水或压缩空气为动力，经过喷嘴（喷头）高速射出气流或水流，在喷出射流周围造成负压区而吸入空气，并经混合管混合整流继续推动被吸入的空气，造成风筒内风流流动。7.3.2 7.3.2 天井掘进通风天井掘进通风 （1）风筒通风；（2）风水混合通风；（3）吊罐掘井通风。7.3.3 7.3.3 竖井掘进通风竖井掘进通风