【文章內(nèi)容簡介】 安全》課程設計 9 3 采區(qū)通風 采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的主要組成單元，也是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它包括采區(qū)進、回風和工作面進、回風巷道的布置方式，采區(qū)通風路線的鏈接形式，以及采區(qū)通風設備和通風構(gòu)筑物的設置等基本內(nèi)容。它主要取決于采區(qū)巷道 布置和采煤方法，同時要滿足全礦井通風的特殊要求。采區(qū)通風系統(tǒng)的合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風量分配，發(fā)生事故時的風流控制，生產(chǎn)的順利完成，而且影響到全礦井的通風質(zhì)量和安全狀況。 在通風系統(tǒng)中要能保證采區(qū)風流的穩(wěn)定性，盡量避免角聯(lián)風路，盡量減少采區(qū)漏風量，新鮮風流在風路上被加熱和污染的程度小，回采工作面和掘進工作面都應該獨立通風，采區(qū)布置 獨立的回風道，實行分區(qū)通風，采區(qū)通風系統(tǒng)既要保證質(zhì)量，安全可靠，又要經(jīng)濟合理。 采區(qū)上山通風系統(tǒng) 采用軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，但輸 送機設備處于回風流中，軌道上山的上部和中部甩車場都要安裝風門，風門數(shù)目較多。 采用運輸上山進風，由于風流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，煤炭在運輸過程中釋放的瓦斯，可使進風流的煤塵和瓦斯?jié)舛仍龃?，影響工作面的安全衛(wèi)生條件；輸送機設備所散發(fā)的熱量，使進風流溫度升高。此外，需在軌道上山的下部車場內(nèi)安設風門，運輸?shù)V車來往頻繁，需要加強管理，防止風流短路。 本礦井的相對瓦斯涌出量 為 ，屬于高瓦斯突出礦井，結(jié)合礦井的實際條件，確定在有一個采區(qū)布置三條上山，一條是運輸上山，一條是軌道上山，一條是 回風上山。采用軌道上山進風，回風上山回風的通風方式，運輸上山僅進少量新風，供行人和維修使用。這樣布置的優(yōu)點是使運輸上山的風速較小，不致激起煤塵，也使軌道上山風速不致太大。車輛通過方便，上山絞車房便于得到新鮮風流，進風流污染少，工作面環(huán)境好。 回采工作面通風方式 1）回采工作面通風系統(tǒng) 工作面通風方式的選擇與回風的順序、通風能力和巷道布置有關。目前工作面通風系統(tǒng)形式主要有“ U”、“ Y”、“ W”、“ Z”形，各通風系統(tǒng)示意圖優(yōu)缺點和適用條件（由于工作面為后退式開采，故各種通風形式只有考慮后退式），如下見 表 。 表 回風工作面主要通風系統(tǒng)比較 通風 系統(tǒng) 示意圖 優(yōu)缺點及適用條件 U 型 在區(qū)內(nèi)后退式回采方式中，這種通風方式具有風流系統(tǒng)簡單、漏風小等優(yōu)點，但風流線路長，變化大。工作面上偶角易積聚瓦斯，工作面進風巷一次掘進，維護量大。這種通風方式，如果瓦斯不太大，工作面通風能滿足要求，即可采用。 《礦井通風與安全》課程設計 10 Y 型 當采煤工作面產(chǎn)量大和瓦斯涌出量大時，采用這種方式可以稀釋回風流中的瓦斯，對于綜采工作面，上下平巷均進新鮮風流有利于上下平巷安裝機電設備，可以防止工作面上偶角瓦斯積聚及保證足夠的風量。 這種通風方式使用于瓦斯涌出量大的工作面，但需要邊界準備專用回風上山，增加了巷道掘進、維護費用。 Z 型 回風巷為沿空巷，可以提高煤炭回采率；巷道采準工作量小；采區(qū)內(nèi)進風總長度基本不變，有利于穩(wěn)定風阻；無上偶角瓦斯積聚問題，但是回風巷常出現(xiàn)沼氣超限的情況；同時也需要在邊界準備專用回風上山，增加了行道的維護和掘進費用。 W 型 當采用對拉式工作面時，可以采用上下平巷同時進風和中間巷道回風的方式。采用此種方式有利于滿足上下工作面同采，實現(xiàn)集中生產(chǎn)的需要。這種通風方式的主要特點是不用設置第二條風道 ；若上下端平巷進風，在該巷只撤、安裝維護采煤設備等又良好的環(huán)境，同時，易于稀釋工作面瓦斯，使上偶角瓦斯不易于積聚，排放炮煙、煤塵速度快。 2）回采工作面上下行通風 回采工作面上行通風和下行通風的比較見下表 ，由于 31 號煤層傾角為 8186。，根據(jù)該礦的實際情況，確定回采工作面為上行通風。 3） 通風構(gòu)筑物 因為生產(chǎn)的需要，井下巷道是縱橫交錯彼此貫通。為了使井下各用風地點得到所需要的風量，保證風流按預定的通風路線，就必須在某些通風巷道的交叉口附近巷道設置通風設施，如風橋、擋風墻、風門等，以控制風流，為了 防止這些設施漏風或風流短路，要求對通風設施進行正確的設計，合理的選擇形式及位置，保證通風設施的可靠性。 （ 1）風橋 在進風與回風流平面交叉的巷道處，必須設置風橋，風橋使兩支相叉的風流隔開，使之構(gòu)成立體交叉風路的通風設施。 （ 2）擋風墻 在需要截斷風流和不通行的巷道內(nèi)可以設置擋風墻，按其服務年限長短分為永久性和暫時性。 （ 3）風門 風門是建筑在人員和礦車需要通過的巷道，而又不允許風流通過的巷道，按其規(guī)定要建兩座風門，其間距要大于運輸車輛的長度，以便一座風門啟動時，另一座風門能夠關閉，不至于形成風流 短路。分為普通風門和自動啟動風門兩種。 （ 4）調(diào)節(jié)風窗 調(diào)節(jié)風窗用以增加巷道的局部阻力，以調(diào)節(jié)用風地點的風量，本設計主要通風機采用抽出式工作方法，調(diào)節(jié)風窗全部設在回風道中。 （ 5）測風站 用以測量全礦井總進風量和總回風量以及各水平采掘區(qū)和回采工作面的進風量。測風站的位置一般在比較規(guī)整的巷道內(nèi)。 《礦井通風與安全》課程設計 11 表 回采工作面上、下行通風適用條件及優(yōu)缺點 通風 系統(tǒng) 示意圖 適用條件及優(yōu)缺點 上 行 通 風 適用條件：在煤層傾角大于 12度的回采工作面，應采用上下通風。 優(yōu)點：瓦斯自然流動方向和風流方向一 致，有利于較快地降低工作面瓦斯?jié)舛?。工作面平巷中的運輸設備處于新鮮風流中，安全性好。 缺點：風流方向與運煤方向相反，引起煤塵飛揚，增加了回采工作面的進風流中煤塵濃度；同時，煤炭在運輸中放出的瓦斯又隨風流帶到回采工作面，增加了工作面的瓦斯?jié)舛?。運輸設備運轉(zhuǎn)時多產(chǎn)生的熱量隨風流散發(fā)到回采工作面，使工作面氣溫升高。 下 行 通 風 適用條件：在沒有煤（巖）與沼氣（二氧化碳）突出危險的、傾角小于 12 度的煤層中，可考慮采用下行通風。 優(yōu)點：工作面下行通風，除了可以降低瓦斯?jié)舛群凸ぷ髅鏈囟韧?，不易出現(xiàn)瓦斯分層流 動和瓦斯積聚，還可以減少煤塵含量，降低水砂充填工作面的空氣溫度，有利于提高工作面的產(chǎn)量。 缺點：采用下行風時，運輸設備處于回風巷中，安全性較差，下行風發(fā)生瓦斯爆炸的可能性要比上行風可能性大。 《礦井通風與安全》課程設計 12 4 掘進通風 掘進巷道時，為了稀釋和排除自煤巖體內(nèi)涌出量的有害氣體， 爆破產(chǎn)生的炮煙和礦塵，保持掘進頭的良好氣候條件，必須對掘進頭進行獨立通風，即向掘進面進入新鮮風流，排出含有煙塵的污濁空氣。本設計采區(qū)達產(chǎn)時，配備兩個煤巷掘進頭。 掘進方法的確定 本設計掘進頭的供風既利用局部通風機，也利用礦井的總風壓，此處 只對局部通風機通風方法做具體分析。 掘進工作面通風方式 礦井新建、擴建或生產(chǎn)時，都要掘進巷道，在掘進工程中，為了稀釋和排出自煤（巖）體涌出量的有害氣體、爆破產(chǎn)生的炮煙和礦塵，以及創(chuàng)造良好的氣候條件，必須對獨頭掘進工作面進行通風。 掘進通風總的可以分為總風壓通風法和局部動力通風法。出于掘進面通風必須做到風質(zhì)好，風量穩(wěn)定等多方面的考慮。本設計決定采用局部動力通風，采用局部通風機進行掘進的通風。 局部通風機通風是礦井廣泛采用的掘進通風方法，局部通風機通風是由局部通風機和風筒組成一體進行通風，按其工作方 式分為：壓入式通風，抽出式通風和混合式通風。 1） 壓入式通風 局部通風機和啟動裝置安裝在離掘巷道口 10m 外的進風側(cè)，局部通風機把新鮮風流經(jīng)風筒壓送到掘進工作面，污風沿巷道排出。具體布置示意圖如圖 。 圖 壓入式通風 2）抽出式通風 這種通風方式是把局部通風機安裝在離巷道口 10m 以外的回風側(cè)。新鮮風流沿巷道流入，污風通過鐵風筒由局部通風機排出，抽出式通風見圖 。 《礦井通風與安全》課程設計 13 圖 抽出式通風 3）混合式通風 混合式通風的布置如圖 所示，其中壓入式風筒出風口與工作面的距離仍應小于有效射程長度，抽出式風筒吸收風口與工作面的距離和壓入式局部通風機所在位置有關。壓入式局部通風機可隨工作面的推進及時向前移動，與工作面距離保持在 4050 米左右。抽出式風筒吸風口應超前壓入式局部通風機 10 米以上，同時其風筒吸風口距工作面的距離還應大于炮煙拋擲長度，一般為 30 米左右，混合式通風機見圖 。 圖 混合式通風 由于混合式通風適用于大斷面長距離的巖巷掘進通風的較好方式，由于采煤工作面屬于普通斷面，短距離巖巷掘進，因此本次設計只考慮壓入式和抽出式兩種方式。 壓入式通風與抽出式通風優(yōu)缺點比較 ： （ 1）抽出式通風時，污濁風流必須通過局部通風機，極不安全。而壓入式通風時，局部通風機安設在新鮮風流中，通過局部通風機的為新鮮風流，故安全性高。 （ 2）抽出式通風有效吸程小，排出工作面炮煙的能力較差；壓入式通風風筒出口射流的有效射程達，排出工作面炮煙和瓦斯的能力強。 （ 3）抽出式通風由于炮煙從風筒中排出，不污染巷道中的空氣，故勞動衛(wèi)生條件好。壓入式通風時 炮煙沿巷道流動，勞動衛(wèi)生條件較差，而且排出炮煙的時間長。 （ 4）抽出式通風只能使用剛性風筒或帶剛性圈的柔性風筒，壓入式通風可以使用柔性風筒。 從 以上比較可以看出，兩種通風方式各有利弊，但壓入式通風安全可靠性較好，故在煤礦中得到廣泛應用。綜合本井田的瓦斯?jié)舛?、掘進條件、粉塵濃度等因素，本次設計采用壓入式掘進通風。 煤巷掘進工作面需風量 各掘進工作面所需風量計算如下： 1）按壓入式通風方式通風時 《礦井通風與安全》課程設計 14 tLSAQ y /)( 3 2?? （ ） 式中： Qy— 采用壓入式通風時，稀釋、排除掘進巷道炮煙所需風量， m3/min； A— 為同時爆 破的炸藥量， Kg，最大為 ； S— 掘進巷道的凈斷面積， m3,16； L— 從工作面至炮煙濃度稀釋至安全濃度的距離，可用下式計算： L=400A/S，則 L=400 t— 掘進巷道的通風時間，一般取 2030min,取 20min。 m i 3 720/) 6 2( 33 2 mQ y ???? 2）按瓦斯涌出量計算 根據(jù)《礦井安全規(guī)程》規(guī)定，按工作面回風風流中沼氣的濃度不得超過 1%的要求計算，即： )1(100 gbbb KKqQ ??? （ ） 式中： Qb— 掘進工作面實際需風量， m3/min； qb— 該掘進工作面瓦斯的平均絕對涌出量， m3/min； Kb— 該掘進工作面的瓦斯涌出量不均衡的風量系數(shù)，根據(jù)實際觀測為 ； Kg— 礦井瓦斯抽放率，為 80%。 工作面需風量： m i n165)( 3mQ b ?????? 3)按人數(shù)計算 按每人每分鐘所需風量和掘進工作面的最多人數(shù)計算工作面所需風量。 NQb ??4 （ ） 式中： 4— 每人每分鐘供給 4 m3的規(guī)定風量， m3/min； N— 該掘進工作面同時工作的最多人數(shù)，取 30 人。 故連采機掘進工作面風量： m in120304 3mQ b ??? 4）炸藥量計算 巖石大巷的掘進一般采用炮掘，所以風量計算要按照炸藥量計算。 AQb ??25 （ ） 式中： 25— 使用一克炸藥的供風量， m3/min； A— 該掘進工作面一次爆破所使用的最大炸藥量，取 。 m 3mQ b ??? 由以上四中方法計算的掘進巷道所需風量最大值為： 《礦井通風與安全》課程設計 15 min165 3mQ b ? 5）按風速進行驗算 （ 1）按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定煤巷掘進工作面的風量滿足： m in15 3m in mSQ ? m in240 3m a x mSQ ? 式中 S 為煤巷掘進巷道斷面 積， 16m2； m in2 4 01615 3m in mQ ??? m in384016240 3m a x mQ ??? 由風速驗算可知， Q=165 m3/min 不符合風速要求。根據(jù)配風經(jīng)驗 取 250 m3/min，經(jīng)風速驗算符合要求。 （ 2）按照《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定巖巷掘進工作面的風量滿足： m in9 3m in mSQ ? m in240 3m a x mSQ ? 式中 S 為巖巷掘進巷道斷面積， 18 m2； m in1 6 2189 3m in mQ ??? m in432021240 3m a x mQ ??? 按照以上方法 4（式中 S 取代為