【正文】 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 22 1）按最低風(fēng)速驗算： Q 掘 ≥60S C＝ ＝ ＞ 2）按最高風(fēng)速驗算： Q 掘 ≤460S C＝ 4 ＝ ＜ 符合要求 ③ 大巷風(fēng)速驗算： 礦井總風(fēng)量： Q＝ (∑ Q 采 ＋ ∑ Q 掘 ＋ ∑ Q 硐 ＋ ∑ Q 其它 ) K＝ 60 m3/s Q /S 大巷 ＝ 60／ ＝ 根據(jù) 規(guī)程 中要求，大巷中風(fēng)速不能超過 8 m/s,則符合要求。 風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法與措施 1） 局部風(fēng)量調(diào)節(jié) 可采用增阻法，減阻法及輔扇調(diào)節(jié)法。 增阻法主要采用風(fēng)窗調(diào)節(jié)，減阻法主要在風(fēng)阻大的地段擴大段落區(qū)域同斷面積。在需要風(fēng)量的地點可設(shè)局扇調(diào)節(jié)。 2） 礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié) 主要采用改變主扇的工作特性或改變礦井網(wǎng)絡(luò)路總風(fēng)阻值。 采用改變主扇轉(zhuǎn)速或改變主扇中葉片安裝角的辦法，對于有前導(dǎo)器的扇風(fēng)機，可以通過改變前導(dǎo)葉片角度的方法調(diào)節(jié)，也可更換主扇風(fēng)機。 采區(qū)通風(fēng)設(shè) 計 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求 在一般情況下，一個礦井總是同時有幾個采區(qū)進行回采和準備。從通風(fēng)的角度來看，每一個釆區(qū)就是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的一個獨立的通風(fēng)區(qū)域，它們各自與礦井的主要進風(fēng)巷和回風(fēng)巷相連通，是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成單元，是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，它包括采區(qū)進風(fēng)、回風(fēng)和工作面進、回風(fēng)巷道組成的風(fēng)路的連接形式及采區(qū)內(nèi)的風(fēng)流控制設(shè)施。 火鋪礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 23 采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)選擇主要根據(jù)礦井的采煤系統(tǒng)，但又對巷道布置產(chǎn)生一定程度的的影響。通風(fēng)系統(tǒng)是不是合理不僅僅影響著向采區(qū)內(nèi)各個用風(fēng)地點的風(fēng)量分配，控制事故地點的風(fēng)，生 產(chǎn)正常完成，還影響著全礦井的通風(fēng)和安全。 采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)的完備可以安全有效控制采區(qū)內(nèi)的風(fēng)的流動方向，風(fēng)量，采區(qū)必須有足夠使用的風(fēng)量，并按每個地點需要風(fēng)量進行分配。因此，采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)要符合下列要求： 1）每一個采區(qū)，都必須布置回風(fēng)巷，實行分區(qū)通風(fēng)。煤層群或分層開采的每個上、下山采區(qū)，采用聯(lián)合布置時，都必須至少設(shè)置一條專門的回風(fēng)巷。采區(qū)進、回風(fēng)巷必須貫穿整個采區(qū)的長度或高度。嚴禁將一條上、下山或盤區(qū)的風(fēng)巷分為兩段，其中一段為進風(fēng)巷，另一段為回風(fēng)巷。 2）保證風(fēng)流流動的穩(wěn)定性，在采區(qū)逆風(fēng)系統(tǒng)中應(yīng)盡量避免或減少角 聯(lián)通風(fēng)。 3）通風(fēng)系統(tǒng)力求簡單，以便在發(fā)生事故時易于控制風(fēng)流和撤走人員。 4）采煤工作面和掘進工作面都應(yīng)采用獨立通風(fēng)。有特殊困難必須串聯(lián)通風(fēng)時應(yīng)符合《規(guī)程》有關(guān)規(guī)定。 5）煤層傾角大于 12176。的采煤工作面采用下行通風(fēng)時，報礦總工程師批準，并須遵守下列規(guī)定： ①采煤工作面的風(fēng)速，不得低于 lm/s； ②機電設(shè)備設(shè)在回風(fēng)巷時，其風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔坏贸^ 1%，并應(yīng)裝有瓦斯自動檢測報警斷電裝置； ③進、回風(fēng)巷中，都必須設(shè)置消防供水管路； ④有煤與瓦斯 (二氧化碳 )突出的采煤工作面嚴禁采用下行通風(fēng)。 6）采、掘進工作面的進風(fēng) 流和回風(fēng)流，都不能經(jīng)過采空區(qū)。水采的工作面從采空區(qū)回風(fēng)的時侯，水采工作面一定要有充足的新鮮風(fēng)，這樣是為了保證風(fēng)流中的二氧化碳濃度和瓦斯含量達到《規(guī)程》的要求。 7）采空區(qū)當(dāng)采空時要馬上封閉。當(dāng)回采工作面推進時，要一個一個封閉通往采空區(qū)的風(fēng)眼，采區(qū)開采結(jié)束后，必須在一個月內(nèi)封閉采區(qū)。 8）機電硐室要在進風(fēng)流中建設(shè)。硐室深度和入門寬度要求小于 6m 和大于 米，為了擴散通風(fēng)。特殊機電硐室，可在獲得礦總工程帥批準后，可以在回風(fēng)流中火鋪礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 24 建設(shè)，但回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛纫∮?%，并應(yīng)安裝設(shè)備，當(dāng)瓦斯含量超出時自動報警并 且斷電。 9）改變通風(fēng)系統(tǒng)之前必須獲得礦總工程師的批準。 10）采掘工作面空氣溫度要求在 26℃以下 ；機電硐室則在 30℃以下 。 采區(qū)進、回風(fēng)上下山的選擇 對于薄及中厚的緩傾斜煤層，我國廣泛采用走向長壁采煤法。厚煤層則多采用傾斜分層走向長壁采煤法或放頂煤開采。從生產(chǎn)角度出發(fā)，采區(qū)至少有兩條上（下）山，一條為運輸上（下）山，另一條為軌道上（下）山，兩條上（下）山即為采區(qū)內(nèi)的進、回風(fēng)巷道。可以采用運輸上（下）山作進風(fēng)道，軌道上（下）山作回風(fēng)道；也可以采用軌道上（下）山作進風(fēng)道，回風(fēng)上（下）山作回風(fēng)道。有 些大型礦井采區(qū)走向比較長，當(dāng)采區(qū)生產(chǎn)能力大、產(chǎn)量集中、瓦斯涌出量大時可以采用三條上（下）山。除上面兩條上（下）山外，有一條專門的回風(fēng)上（下）山，供通風(fēng)、行人之用。這樣按標高布置這三條上（下）山成為 “ 品 ” 字形巷道布置，專用回風(fēng)上（下）山 (巷 )在上面，并且在其他兩條上（下）山的中間，運輸上（下）山和軌道上（下）山均為進風(fēng)巷道，主要是靠專用回風(fēng)上（下）山 (巷 )回風(fēng)。 對于瓦斯含量高的礦井、煤與瓦斯突出礦井或一般礦井只要采區(qū)走向和傾斜較長，瓦斯涌出量較大，為安全起見，常用 “ 品 ” 字形布置三條上（下）山?；痄伒V井 23采 區(qū)按照高瓦斯管理和設(shè)計，因此要布置專門回風(fēng)巷，形成三條上山。 回采工作面的通風(fēng)系統(tǒng) 采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的子系統(tǒng)?；夭晒ぷ髅妫蔷虏擅旱墓ぷ鞯攸c，又是井下人員最集中的地點，因此它的通風(fēng)系統(tǒng)的好與壞對礦井安全生產(chǎn)有直接影響。 采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)是由進、回風(fēng)巷 (順槽 )、工作面、和通風(fēng)設(shè)施等構(gòu)成。它包括采煤工作面的通風(fēng)方法、風(fēng)流流動形式、通風(fēng)方式和采空區(qū)漏風(fēng)方式等。 采煤工作面通風(fēng)方法是指采煤工作面采用正壓、負壓或混合式通風(fēng)。當(dāng)采煤工作面無輔助通風(fēng)機時，它取決于礦井通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)方法。 回采工作面的風(fēng)流流動形式是指工作面采用上行風(fēng)和下行風(fēng)。上行風(fēng)是煤礦采火鋪礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 25 用最廣泛的風(fēng)流流動形式，適用范圍很廣。從國內(nèi)外采用下行風(fēng)的經(jīng)驗看，對降低氣溫、減少工作面瓦斯?jié)舛鹊榷加蟹e極作用；而采用下行風(fēng)必須遵守《煤礦安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定。 采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)由釆煤工作面的瓦斯、溫度和煤層自然發(fā)火等因素所確定的，主要是指采煤工作面的進、回風(fēng)巷的布置方式和數(shù)量。 1）采煤工作面的通風(fēng)方式 根據(jù)礦井瓦斯、水文地質(zhì)條件，采區(qū)布置等因素，工作面通風(fēng)系統(tǒng)有 U 型與 Z型兩種方案可供選擇?，F(xiàn)將各種方案優(yōu)缺點加以比較 : 這二種采煤工作面 通風(fēng)系統(tǒng)有一條進風(fēng)巷道和一條回風(fēng)巷道。 U 型后退式通風(fēng)系統(tǒng)在我國使用比較普遍。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，巷道施工維修量小，工作面采空區(qū)漏風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理等；缺點是上隅角瓦斯易超限、工作面進、回風(fēng)巷要提前掘進，維護工作量大。可以在工作面上隅角安設(shè)導(dǎo)風(fēng)設(shè)施或采用抽放瓦斯的措施，也可采取改變工作面通風(fēng)系統(tǒng)來解決上隅角瓦斯易超限問題。 前進式通風(fēng)系統(tǒng)的維護工作量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)問題，在巷旁支護好、漏風(fēng)不大時，就有一點的優(yōu)點。 經(jīng)過比較， U 型通風(fēng)簡單、施工量小、易于管理，雖然上隅角容易積聚瓦斯，可以采用擋 風(fēng)板控制的方法解決。根據(jù)盤江集團火鋪礦 23采區(qū)的實際情況，同時本著礦上的安全以及連續(xù)高效的煤炭開采，可知選用 U型通風(fēng)系統(tǒng)較為合適，因此，采取通風(fēng)系統(tǒng)確定為 U型通風(fēng)方式。 2）采煤工作面風(fēng)流流動形式 回采工作面通風(fēng)分為上行通風(fēng)和下行通風(fēng)。上行風(fēng)與下行風(fēng)是指風(fēng)流方向與煤層傾斜的關(guān)系而言，當(dāng)采煤工作面進風(fēng)巷道水平低于回風(fēng)巷道水平時，采煤工作面的風(fēng)流沿傾斜方向自下而上流動，為上行通風(fēng)；當(dāng)采煤工作面進風(fēng)巷道水平高于回風(fēng)巷道水平時，采煤工作面的風(fēng)流沿傾斜方向自上而下流動，為下行通風(fēng)。同向、逆向指風(fēng)流方向與煤炭運輸方向之 間的關(guān)系而言，當(dāng)風(fēng)流方向與煤流方向一致時，為同向通風(fēng)；反之，為逆向通風(fēng) [2]。 上行通風(fēng)的優(yōu)點：（ 1）風(fēng)流排除瓦斯的效果好，洗刷能力強，因為瓦斯比空氣火鋪礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 26 輕（瓦斯密度為 )，其自然流動方向和上行風(fēng)的方向一致，在正常風(fēng)速（ ）的情況下，瓦斯分層流動和局部積聚的可能性較小。（ 2）采用上行風(fēng)，其進風(fēng)流與回風(fēng)流產(chǎn)生的自然風(fēng)壓與機械風(fēng)壓相同，需要的機械風(fēng)壓偏小。（ 3）運輸巷機械設(shè)備處在新鮮風(fēng)流中，安全性好。在瓦斯礦井中，采煤工作面及其回風(fēng)道一般都采用上行通風(fēng)。 上行通風(fēng)的缺點：（ 1）風(fēng) 流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚；煤炭在運輸過程中不斷放出的瓦斯，增加了采煤工作面的瓦斯?jié)舛取＃?2）采用上行通風(fēng)時，必須要把礦井進風(fēng)流引導(dǎo)到礦井最深處，然后再上行到工作面，所以進風(fēng)路線長，尤其是在深井條件下受地點影響較大，運輸巷內(nèi)運輸設(shè)備散發(fā)的熱量被風(fēng)流帶入工作面，使工作面的氣溫增高。（ 3）工作面采用上行通風(fēng)時，上隅角容易引起瓦斯積聚，給現(xiàn)場瓦斯管理工作帶來一定難度。 下行通風(fēng)的優(yōu)點：（ 1）空氣中煤塵濃度較小。這是因為工作面下行風(fēng)的方向和運煤方向相同，吹起煤塵的能力比上行風(fēng)小。（ 2）瓦斯積聚較難。這是 因為工作面下行風(fēng)和瓦斯飄浮的方向是相反的，只要下行風(fēng)保持足夠的風(fēng)速（在 ／ s以上），就能對向上輕浮的瓦斯產(chǎn)生較強的擾動混合能力，使瓦斯局部積聚更難形成，尤其對采煤工作面上隅角瓦斯稀釋更為顯著。同時，工作面運輸巷內(nèi)煤炭放出的瓦斯不會帶入工作面。（ 3）工作面的氣溫可以降低。因為采用下行通風(fēng)時，風(fēng)路較短，氣溫和巖溫?zé)峤粨Q作用小，而且運輸機巷內(nèi)的機械發(fā)熱量不會帶入工作面。 下行通風(fēng)的缺點：（ 1）下行風(fēng)和瓦斯流動方向相反，風(fēng)壓損失大。（ 2）工風(fēng)面運輸機設(shè)備在回風(fēng)流運轉(zhuǎn)，安全性差。（ 3）采用下行風(fēng)，自然風(fēng)壓作用方 向與機械風(fēng)壓相反，需要的機械風(fēng)壓大，主要通風(fēng)機一旦因故停止運轉(zhuǎn)，工作面下行風(fēng)流有可能停止或反風(fēng)。（ 4）工作面一旦發(fā)風(fēng)火災(zāi)，所產(chǎn)風(fēng)的火風(fēng)壓與機械風(fēng)壓作用方向相反，會使工作面風(fēng)量減少，容易積聚瓦斯，所以，下行通風(fēng)時在火源地點瓦斯爆炸的可能性比上行通風(fēng)時要大。 根據(jù)上行風(fēng)與下行風(fēng)的優(yōu)缺點，還有《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，結(jié)合盤江集團火鋪煤礦的具體情況，確定風(fēng)流流動形式為上行通風(fēng)。如圖 31所示： 火鋪礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 27 圖 31 上行通風(fēng)方式布置圖 掘進工作面通風(fēng)設(shè)計 掘進巷道時，為了稀釋和排除自煤（巖）體涌出的有害氣體，爆破產(chǎn) 生的炮煙和礦塵以及保持良好的氣候條件，必須對掘進面進行通風(fēng)，即向掘進工作面送入新鮮風(fēng)流排出含有煙塵的污濁空氣。 掘進通風(fēng)方法 本采區(qū)掘進工作面采用抽出式通風(fēng)，兩臺局部通風(fēng)機同時供風(fēng)。局部通風(fēng)機和啟動裝置安裝在離掘進巷道口 10m以外的進風(fēng)側(cè)，局部通風(fēng)機把新鮮風(fēng)流經(jīng)風(fēng)筒壓送到掘進工作面，污風(fēng)沿巷道排出。 工作面爆破后，煙塵充滿迎頭形成一個炮眼拋擲區(qū)，風(fēng)流由風(fēng)筒射出后按紊動射流的特性使炮煙被卷吸到射出的風(fēng)流中，二者摻混共同向前移動，其流速在軸流方向逐漸減小，到一定距離后反向往巷道口方向運動，為了有 效地排出炮煙，風(fēng)筒出口與工作面的距離不超過有效射程（一般為 5米），否則會出現(xiàn)煙流停滯區(qū)。如圖32所示： 不小于10火鋪礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 28 圖 32 局部通風(fēng)機工作示意圖 掘進工作面設(shè)備裝置 風(fēng)筒的選擇 掘進通風(fēng)使用的風(fēng)筒有金屬風(fēng)筒和帆布、膠布、人造革等柔性風(fēng)筒。柔性風(fēng)筒重量輕，易于貯存和搬運，連接和懸吊也簡單，膠布和人造革風(fēng)筒防水性能好，且柔性風(fēng)筒適于壓入式通風(fēng)，因此選用直徑為 600 ㎜的膠布風(fēng)筒。風(fēng)筒特性如表 34。 表 34風(fēng)筒特性表 風(fēng)筒類別 風(fēng)筒直徑㎜ 接頭方式 百米風(fēng)阻Ns2/m8 備注 膠 布風(fēng)筒 600 雙反邊 每節(jié) 30m 柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)系數(shù) pq可按下式求得 eiq nLp ??11 （ 38） 式中： n—— 接頭數(shù)； Lei—— 一個接頭的漏風(fēng)率，插接時取 ～ ；反邊連接時取 。 根據(jù)風(fēng)筒的特性，每 30m 一節(jié)，掘進長度大時將近 2022m；則一個掘進頭需風(fēng)筒 67 節(jié)，接頭數(shù) n 為 67， Lei為 。掘進長度大時將近 900m；則一個掘進頭需風(fēng)筒 30節(jié)，接頭數(shù) n為 30， Lei為 。 pq 綜掘 =１ /（１－ 67 ） = pq 炮掘 =１ /（１－ 30 ） = 局部通風(fēng)機的選擇 確定局部通風(fēng)機的工作參數(shù) 1）局部通風(fēng)機的工作風(fēng)量 Qf 根據(jù)掘進工作面所需風(fēng)量 Qh和風(fēng)筒的漏風(fēng)情況，用下式計算局部通風(fēng)機的工作風(fēng)量。 Qf 綜掘 =Qh 綜掘 p q== m 3/s （ 39） Qf 炮掘 =Qh 炮掘 p q== m 3/s 2）局部通風(fēng)機的工作風(fēng)壓 hf 本設(shè)計為壓入式通風(fēng)，設(shè)風(fēng)筒出口動 壓損失為 hv，則局部通風(fēng)機的全壓 Ht為： 火鋪礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計 29 Ht=RfQfQh+hv=RfQfQh+（ 310） 式中 Rf—— 壓入式風(fēng)筒的總風(fēng)阻 風(fēng)筒的百米風(fēng)阻為 s2/m8，則 Rf 綜掘 =20= N s2/m8 Rf 炮掘 =9= N s2/m8 Ht 綜掘 = ＋ （ ） 4=682,244Pa Ht 綜掘 = ＋ （ ） 4＝ 3)局部通風(fēng)機選型 根據(jù)需要的 Qa、 Ht值在各類局部通風(fēng)機特性曲線上，確定局部通風(fēng)機的合理工作范圍，選擇長期運行效率高的局部通風(fēng)機。 根據(jù)前面計算的 Qa、 Ht數(shù)值和查表，掘進工作面應(yīng)選用獲得局部通風(fēng)機型號型局部通風(fēng)機?？紤]到庚組隨著采深加大，