【正文】 1 礦井通風(fēng)與安全 甘肅煤炭工業(yè)學(xué)校 2 第四章 礦井通風(fēng)動力 ? 為了達(dá)到礦井通風(fēng)的目的 ， 必須使井巷中的空氣不斷地流動 ， 空氣在井巷流動過程中會遇到礦井通風(fēng)阻力 ， 克服礦井通風(fēng)阻力的能量或壓力稱為礦井通風(fēng)動力 。 礦井通風(fēng)動力可以由機械設(shè)備和自然條件產(chǎn)生 ， 由通風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)壓稱為 機械風(fēng)壓 ；由機械風(fēng)壓克服礦井阻力進(jìn)行通風(fēng)的叫 機械通風(fēng) 。 由礦井自然條件產(chǎn)生的風(fēng)壓稱為 自然風(fēng)壓 ；由自然風(fēng)壓克服礦井阻力進(jìn)行通風(fēng)的叫 自然通風(fēng) 。 3 本章目錄 ?第一節(jié) 自然風(fēng)壓 ?第二節(jié) 礦用通風(fēng)機 ?第三節(jié) 通風(fēng)機的特性 ?第四節(jié) 礦井反風(fēng)技術(shù) ?第五節(jié) 礦井中通風(fēng)機風(fēng)壓與通風(fēng)阻力的關(guān)系 ?第六節(jié) 通風(fēng)機的性能試驗 4 第一節(jié) 自然風(fēng)壓 ? 一、自然風(fēng)壓的產(chǎn)生 ? ? 礦井產(chǎn)生自然風(fēng)壓的原因是由于礦井進(jìn)風(fēng)井筒與出風(fēng)井筒的空氣柱的重力不同而產(chǎn)生的自然壓力差，如圖 41所示為自然通風(fēng)礦井。自然風(fēng)壓的大小與兩井筒內(nèi)空氣的溫度、濕度、空氣成分和井筒的深度有關(guān)，影響自然風(fēng)壓的主要因素是兩井筒深度和兩井筒內(nèi)空氣柱的溫度差。 ? 。 5 ? ? 礦井自然風(fēng)壓的大小可以用下式計算： ? (41) ? 式中 h自 ── 礦井自然風(fēng)壓 ， Pa； ? z ── 礦井深度 ， m； ? 進(jìn) ── 礦井進(jìn)風(fēng)井空氣柱平均密度 ， kg/m3； ? 回 ── 礦井回風(fēng)井空氣柱平均密度 ， kg/m3； ? g── 重力加速度， m/s2。 ?()h z g???? 進(jìn) 回自?6 ? 二、自然風(fēng)壓的特性 ? 自然風(fēng)壓的大小主要決定于兩井筒深度和兩井筒內(nèi)空氣柱的溫度差，所以，自然風(fēng)壓的大小隨季節(jié)氣溫的變化而變化，并且自然風(fēng)壓供給礦井的風(fēng)量大小也是變化的，圖 42是某礦井全年自然風(fēng)壓隨時間變化的曲線。在機械通風(fēng)的礦井，自然風(fēng)壓仍然存在。自然風(fēng)壓有正負(fù)之分，自然風(fēng)壓幫助礦井機械通風(fēng)為正值，如果自然風(fēng)壓反對礦井機械通風(fēng)為負(fù)值。 ? 。 7 ? 三、自然風(fēng)壓對礦井通風(fēng)的影響 ? 采用機械通風(fēng)的礦井，隨著一年四季氣溫的變化，同樣會因為自然風(fēng)壓的變化而引起井巷風(fēng)流的風(fēng)量發(fā)生變化，有的甚至造成井巷風(fēng)流停滯或風(fēng)流反向，由此可能引發(fā)礦井通風(fēng)安全方面的嚴(yán)重事故。在礦井通風(fēng)管理上，應(yīng)特別注意自然風(fēng)壓對礦井通風(fēng)的影響，預(yù)防自然風(fēng)壓使井巷風(fēng)流反向。 ? 在礦井通風(fēng)設(shè)計和管理上，還要充分利用自然風(fēng)壓來幫助礦井通風(fēng)。盡可能采取措施，擴(kuò)大進(jìn)、回風(fēng)側(cè)空氣柱的重力差。 8 第二節(jié) 礦用通風(fēng)機 ? 一、礦用通風(fēng)機分類 ? ? 按照通風(fēng)機構(gòu)造不同，可分為 離心式通風(fēng)機 與 軸流式通風(fēng)機 兩類。兩種類型的通風(fēng)機在煤礦中均被廣泛使用。 ? 煤礦常用離心式通風(fēng)機有 47211型、 G47311型和 K47301型等。它們的主要部件包括葉輪、機殼、進(jìn)風(fēng)口和傳動部分。一般來講，離心式通風(fēng)機結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，效率較高，運轉(zhuǎn)可靠平穩(wěn)，噪音較低，便于調(diào)節(jié)通風(fēng)機的工作點。 ? 煤礦常用軸流式通風(fēng)機有 2K60型、 62A1411型和 GAF型等。它們主要由通風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口、葉輪、導(dǎo)葉、擴(kuò)散器和傳動部分組成。軸流式通風(fēng)機結(jié)構(gòu)復(fù)雜緊湊，體積較小，各部件安裝在機殼內(nèi)，維護(hù)困難，軸流式通風(fēng)機效率高，可反轉(zhuǎn)實現(xiàn)礦井反風(fēng)，但高效區(qū)域小，噪音較大。目前，新型高效對旋式軸流式通風(fēng)機在煤礦得到普遍采用，如 BDK系列 高效節(jié)能礦用防爆對旋式主通風(fēng)機，該系列風(fēng)機具有氣動性能優(yōu)良、效率高、振動小、噪聲低、反風(fēng)量大、高效區(qū)域?qū)拸V等優(yōu)點。 ? ? 按照通風(fēng)機服務(wù)范圍不同，可分為 礦井主要通風(fēng)機 、 礦井輔助通風(fēng)機 和 礦井局部通風(fēng)機。 ? 礦井主要通風(fēng)機服務(wù)于全礦井或礦井的一翼，是礦井的主要通風(fēng)設(shè)備；礦井輔助通風(fēng)機服務(wù)于礦井中的某一分支（如某采區(qū)或某工作面），幫助主要通風(fēng)機克服分支的阻力，保證分支所需的風(fēng)量，是礦井的輔助通風(fēng)設(shè)備；礦井局部通風(fēng)機是服務(wù)于掘進(jìn)工作面或局部通風(fēng)地點，是礦井掘進(jìn)通風(fēng)的主要設(shè)備。 9 ? 二、通風(fēng)機的構(gòu)造 ? ? 如圖 43所示， (動畫演示） 離心式通風(fēng)機主要組成部分是葉輪 螺形機殼 擴(kuò)散器 軸 前導(dǎo)器 7及吸風(fēng)口 12。葉輪有兩個圓盤，圓盤之間裝有 20多塊葉片。葉輪裝于軸 4上，軸裝在兩個軸承上，一個為止推軸承 5，一個為徑向軸承 6。軸承 4與電機 14的軸用齒輪連軸節(jié) 9直接相連，形成直接傳動。前導(dǎo)器是用來調(diào)節(jié)風(fēng)流進(jìn)入通風(fēng)機葉輪時的方向，以調(diào)節(jié)通風(fēng)機所產(chǎn)生的風(fēng)壓和風(fēng)量。制動器 10可使通風(fēng)機急速停轉(zhuǎn)，通風(fēng)機吸風(fēng)口 12與風(fēng)硐 15相連， 13為風(fēng)機房，風(fēng)機房設(shè)有通風(fēng)機運轉(zhuǎn)情況和礦井通風(fēng)情況觀察儀表及電力拖動裝置。 ? 當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時，靠離心力的作用，空氣由吸風(fēng)口 12進(jìn)入，經(jīng)前導(dǎo)器進(jìn)入葉輪的中心部分，然后轉(zhuǎn)折 90186。沿徑向離開葉輪流入機殼 2，再經(jīng)擴(kuò)散器排出?？諝饨?jīng)過通風(fēng)機后，獲得了能量，造成通風(fēng)機進(jìn)、出風(fēng)側(cè)的壓力差，用以克服礦井通風(fēng)阻力，達(dá)到通風(fēng)的目的。 10 11 ? ? 如圖 44所示 （動畫演示）， 軸流式通風(fēng)機主要組成部分由通風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口、葉輪、導(dǎo)葉、擴(kuò)散器和傳動部分組成。 ? 進(jìn)風(fēng)口包括集風(fēng)器 1和流線體 2，其作用是使空氣均勻地沿軸向流入主體風(fēng)筒內(nèi)，以減少氣流沖擊。葉輪 6是通風(fēng)機使空氣增加能量的唯一旋轉(zhuǎn)部件。通風(fēng)機有一級和二級葉輪，葉輪上有 16個翼形葉片，葉片以一定角度 θ角用螺桿固定在輪殼上， θ角叫做葉片安裝角，它是指葉片風(fēng)流入口處與出口處的連線與葉輪旋轉(zhuǎn)的切線方向的夾角，如圖45所示。葉片安裝角 θ根據(jù)需要可以調(diào)整，對于一級葉輪的通風(fēng)機，其調(diào)角范圍有 10186。、 15186。、 20186。、 25186。、 30186。、 35186。和 40186。；對于二級葉輪的通風(fēng)機，其調(diào)角范圍有 15186。、 20186。、 25186。、 30186。、 35186。、 40186。和 45186。 ? 整流器 7的作用是調(diào)整前一葉輪流出的氣流方向，使它按軸向進(jìn)入下一級葉輪或流入環(huán)形擴(kuò)散器中。環(huán)行擴(kuò)散器 8由內(nèi)外兩個錐形圓筒組成，其作用是使氣流速度逐漸降低，把氣流速壓轉(zhuǎn)換為通風(fēng)機的靜壓，從而提高通風(fēng)機的效率。 ? 傳動部分有徑向軸承 15，止推軸承 16和傳動軸組成。通風(fēng)機和電動機的軸用齒輪連軸器 18連接，形成直接傳動。 ? 通風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，風(fēng)流經(jīng)集風(fēng)器、流線體進(jìn)入第一級葉輪，再經(jīng)中整流器進(jìn)入第二級葉輪，經(jīng)后整流器進(jìn)入擴(kuò)散器，最后排入大氣。達(dá)到通風(fēng)的目的。 12 13 ? 三、通風(fēng)機的附屬裝置 ? 通風(fēng)機的附屬裝置包括風(fēng)硐、防爆門、反風(fēng)裝置、擴(kuò)散器和消音裝置。 ? ? 風(fēng)硐是連接礦井主要通風(fēng)機和風(fēng)井的一段巷道，如圖 46所示。一般來講，通過風(fēng)硐的風(fēng)量很大，且風(fēng)硐內(nèi)外壓差較大，服務(wù)年限也比較長，所以對風(fēng)硐的設(shè)計和施工的質(zhì)量要求較高，故風(fēng)硐多用混凝土、磚石等材料建筑。 ? 從礦井通風(fēng)的要求，風(fēng)硐應(yīng)滿足以下要求： ? （ 1）風(fēng)硐要有足夠大的斷面，風(fēng)速不宜超過 15m/s。 ? （ 2）風(fēng)硐的阻力不宜過大，一般應(yīng)小于 100～ 200Pa。因此，要求風(fēng)硐不宜過長，風(fēng)硐與風(fēng)井連接和拐彎處要平緩，呈圓弧形，內(nèi)壁要光滑，并保持無堆積物，以減少風(fēng)硐的通風(fēng)阻力。 ? （ 3）風(fēng)硐內(nèi)應(yīng)安設(shè)測量風(fēng)速和壓力的裝置，因此風(fēng)硐的長度不應(yīng)小于10～ 20D（ D為主要通風(fēng)機葉輪的直徑）。 ? （ 4）風(fēng)硐及閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，以防止漏風(fēng)。 14 15 ? ? 防爆門是在裝有通風(fēng)機的井筒上為防止瓦斯爆炸時毀壞通風(fēng)機而安裝的安全裝置。 圖 47所示為抽出式通風(fēng)礦井出風(fēng)井口的防爆門。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯爆炸時，防爆門即能被爆炸沖擊波沖開，從而起到保護(hù)通風(fēng)機的作用。 ? 《 規(guī)程 》 規(guī)定：裝有主要通風(fēng)機的出風(fēng)井口應(yīng)安裝防爆門，防爆門每 6個月檢查維修 1次。防爆門應(yīng)正對出風(fēng)井口的風(fēng)流方向，其面積不得小于出風(fēng)井口的斷面積。為了防止防爆門的漏風(fēng)，防爆門的密閉采用水封或油封密閉，所以井口圈的凹槽應(yīng)經(jīng)常保持足夠的水量，槽的深度必須大于防爆門內(nèi)外的壓力差要求的深度值。 16 17 ? ３、反風(fēng)裝置 ? 當(dāng)?shù)V井在進(jìn)風(fēng)井口附近、井筒或井底車場及其附近的進(jìn)風(fēng)巷道發(fā)生火災(zāi)、瓦斯或煤塵爆炸時，為了防止災(zāi)害范圍擴(kuò)大，有利于災(zāi)害事故的處理和救護(hù)工作，有時需要改變礦井的風(fēng)流方向，稱為礦井反風(fēng)。 ? 離心式通風(fēng)機的常用反風(fēng)方法為利用反風(fēng)門和旁側(cè)反風(fēng)道反風(fēng)。 如圖 48所示，通風(fēng)機正常工作時，反風(fēng)門 1和 2處于實線位置；反風(fēng)時，將反風(fēng)門 1提起，把反風(fēng)門 2放下，地表空氣自活門 2進(jìn)入通風(fēng)機，再從活門 1進(jìn)入旁側(cè)反風(fēng)道3，進(jìn)入風(fēng)井到井下，達(dá)到反風(fēng)的目的。 ? 軸流式通風(fēng)機常用的反風(fēng)方法為通風(fēng)機反轉(zhuǎn)反風(fēng)。也可以利用反風(fēng)門和旁側(cè)反風(fēng)道反風(fēng)，如圖 49所示為利用反風(fēng)門和旁側(cè)反風(fēng)道反風(fēng)裝置，通風(fēng)機 1正常工作時，反風(fēng)門 a和b處于實線位置 (風(fēng)流方向如實線箭頭所示 )；反風(fēng)時，可提起反風(fēng)門 a，把反風(fēng)門 b放下 (如虛線位置 )，地表空氣經(jīng)百葉窗、活門 b進(jìn)入通風(fēng)機，再由活門 a進(jìn)入旁側(cè)反風(fēng)道 3，進(jìn)入風(fēng)井到井下 (如虛線箭頭所示 )，達(dá)到反風(fēng)的目的。 18 19 ? ? 為了降低通風(fēng)機出口的速壓以提高通風(fēng)機的靜壓，在通風(fēng)機出口處外接一定長度、斷面逐漸擴(kuò)大的風(fēng)道，