《采煤概論》電子教案 礦井通風(fēng)

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1、河南理工大學(xué)《采煤概論》精品課程第14章礦井通風(fēng)1本章主要內(nèi)容第14章礦井通風(fēng)第一節(jié)礦井通風(fēng)的任務(wù)與礦井空氣第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力第三節(jié)礦井通風(fēng)動(dòng)力第四節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)第五節(jié)礦井總風(fēng)量的計(jì)算第六節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)第七節(jié)掘進(jìn)通風(fēng)方法第八節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物2第一節(jié)礦井通風(fēng)的任務(wù)與礦井空氣一、礦井通風(fēng)的基本任務(wù)煤礦生產(chǎn)是地下作業(yè)，自然條件比較復(fù)雜，只有少數(shù)井巷與地面相通，因此，礦井通風(fēng)是保證礦井安全的最主要的技術(shù)手段之一，在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中，必須源源不斷地將地面空氣輸送到井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)，其主要任務(wù)是：1）提供井下足夠的新鮮空氣，以供人員呼吸；2）把井下的及稀釋和排除井下有毒、有害氣體和礦塵；

2、3）創(chuàng)造良好的礦井工作環(huán)境，保證井下有適合的氣候條件（及適宜的溫度、濕度與風(fēng)速），以利于工人勞動(dòng)和機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。3第一節(jié)礦井通風(fēng)的任務(wù)與礦井空氣二、礦井空氣1.礦井空氣中的主要成分地面空氣進(jìn)入礦井以后即稱為礦井空氣。一般地說，地面空氣的成分是固定的，它主要由氧、氮、二氧化碳三種氣體組成，按體積的百分比數(shù)計(jì)為：氧—20.96%；氮—79%；二氧化碳—0.04%。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，氧氣濃度不得低于20%；采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中，二氧化碳濃度不得超過0.5%，總回風(fēng)流中二氧化碳濃度不得超過0.75%。當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度超過1.5%，或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二

3、氧化碳濃度超過1.5%時(shí)，必須停工處理。4第一節(jié)礦井通風(fēng)的任務(wù)與礦井空氣2.礦井空氣中的有害氣體礦井空氣中所含有的對人體健康及生命安全有威脅的—切氣體，均稱為有害氣體。除瓦斯（CH4）外主要有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、硫化氫（H2S）、氫氣（H2）、氨（N2）等。這些有毒有害氣體對煤礦井下作業(yè)人員人身健康和安全有極大危害?！兑?guī)程》規(guī)定，井下空氣中一氧化碳的濃度不得超過0．0024％；井下空氣中二氧化硫濃度不得超過0．0005％。5第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力一、空氣壓力表示一條水平巷道，在巷道內(nèi)風(fēng)流（空氣）能從A點(diǎn)向B點(diǎn)流動(dòng)，是因?yàn)锳點(diǎn)的壓力大于B點(diǎn)的壓力，

4、由此可以引出兩個(gè)概念，一是A點(diǎn)或B點(diǎn)的壓力，稱為點(diǎn)壓力；二是A點(diǎn)與B點(diǎn)之間存在著壓力差。6第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力1.點(diǎn)壓力空氣的點(diǎn)壓力可以用絕對壓力和相對壓力來表示。1)絕對壓力：某點(diǎn)的絕對壓力是以真空為基準(zhǔn)，以“0”壓為起算點(diǎn)所計(jì)量的壓力，所以，絕對壓力總是正值，其單位通常用帕（Pa）表示。通常說的大氣壓力就是指絕對壓力。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力值為101.325Pa。2)相對壓力：某點(diǎn)的相對壓力是以當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫榛鶞?zhǔn)所計(jì)算的壓力。若大于當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑檎龎?，小于?dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑樨?fù)壓。故相對壓力有正值和負(fù)值之分。相對壓力的單位通常是帕（Pa）表示。2.兩點(diǎn)壓力差由于A、B兩點(diǎn)壓力大小

5、不相等，因而在A、B兩點(diǎn)之間就存在壓力差，由于這種壓力差是由礦井通風(fēng)機(jī)或自然因素造成的，故壓力差又叫通風(fēng)壓力。它是用來克服巷道通風(fēng)阻力并使風(fēng)流按照規(guī)定的風(fēng)速流動(dòng)的動(dòng)力，其數(shù)值可以通過計(jì)算或儀器測定得到。7第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力二、井巷通風(fēng)阻力當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性、慣性以及井巷周邊對風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成的通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。上面已經(jīng)提到，通風(fēng)機(jī)或自然因素所形成的通風(fēng)壓力是用來克服礦井通風(fēng)阻力的，所以通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力是作用力與反作用力的關(guān)系，即數(shù)值相等，作用方向相反，故通風(fēng)阻力值就是礦井通風(fēng)需要的風(fēng)壓值。礦井通風(fēng)阻力分為摩擦阻力和局部阻力兩類。8

6、第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力1.摩擦阻力空氣沿井巷流動(dòng)時(shí)，由于流層之間的摩擦和流體與井巷周邊壁面之間的相互摩擦而產(chǎn)生的阻力稱為摩擦阻力（也稱沿程阻力），它與巷道斷面的大小、形狀、支架型式、巷道壁的粗糙程度有關(guān)。在礦井通風(fēng)中，常用風(fēng)流的壓能損失h摩來表示摩擦阻力，其值的大小按下式計(jì)算，h摩=αLUQ2/S3（14－1）式中h摩——井巷摩擦阻力，Pa；α——井巷摩擦阻力系數(shù)，N·S2/m4（牛·秒2/米2）；L——井巷長度，m；U——井巷周邊長度，m；Q——井巷中流過的風(fēng)量，m3/s。通常令上式中αLU/S3=R摩式中R摩——摩擦風(fēng)阻，N·S2/m8。則（1）式可寫成：h摩=R摩Q2（14－2

7、）9第二節(jié)礦井通風(fēng)壓力和通風(fēng)阻力2.局部阻力空氣流經(jīng)井巷的某些局部地點(diǎn)（如井巷突然擴(kuò)大、突然縮小，急轉(zhuǎn)彎以及分岔或匯合等），造成風(fēng)流速度和方向的突然變化，導(dǎo)致均勻風(fēng)流產(chǎn)生紊亂的渦流與撞擊，因而在局部地點(diǎn)產(chǎn)生的附加阻力稱為局部阻力。其值可按下式計(jì)算：h局=R局Q2（14—3）式中h局——井巷局部阻力：Pa；R局——產(chǎn)生局部阻力地點(diǎn)的局部風(fēng)阻，Ns2/m8。綜合以上所述，井巷的通風(fēng)總阻力h阻=h摩+h局=（R摩+R局）Q2=