導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 礦山安全論文>>正文

淺談礦井通風(fēng)與安全監(jiān)控存在的問題與思考

文檔作者：曹勁陽(yáng) 張玉華文檔來源：神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)金鳳煤礦		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年01月09日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?297.92 KB 共1頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共1頁(yè)]

本文件共1頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?97.92 KB 共1頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇：石牙山隧道通風(fēng)豎井施工關(guān)鍵設(shè)備安全配置…

上一篇：礦井通風(fēng)安全信息決策與處理系統(tǒng)構(gòu)建

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
主編
參編
中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
內(nèi)容提要
本書是根據(jù)煤炭高等院校采礦工程和安全工程專業(yè)的“礦井通風(fēng)與安全”教學(xué)大綱并結(jié)合“十二五’全國(guó)煤炭高等教育“專升本”教材編
寫工作會(huì)議紀(jì)要”編寫而成的。書中系統(tǒng)閘述了礦井通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)的基本理論、技術(shù)管理、測(cè)試設(shè)計(jì)等內(nèi)容,分析討論了煤礦瓦斯、火、礦
塵、水、冒頂?shù)任宕笞匀粸?zāi)害發(fā)生的原因及其防治措施。內(nèi)容精練深入淺出,適合作為煤炭成人高?！皩Ｉ尽睂W(xué)生教材,也可供采礦工程
技術(shù)人員參考
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
前言
前言
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
前言
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
目錄
第一章礦井空氣
第一節(jié)礦井空氣成份
第二節(jié)礦井空氣中的有害氣體
第三節(jié)礦井氣候
3-
本章復(fù)習(xí)思題
-4-
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
-6
第一節(jié)空氣的主要物理參數(shù)
-
第二節(jié)風(fēng)流的能量與壓
-
第三節(jié)礦井通風(fēng)中的能量方程
-15-
第四節(jié)能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用
0
20-
本章復(fù)習(xí)思題
-23-
第三章井巷通風(fēng)
26
第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布
26
第二節(jié)摩擦風(fēng)阻與
-
第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力
30-
第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔
-33-
第五節(jié)降低礦井通風(fēng)阻力措施
3
本章復(fù)習(xí)思考題
-35-
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
40-
第一節(jié)自然風(fēng)
40
第二節(jié)礦用通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造
-42
第三節(jié)通風(fēng)機(jī)附屬裝置
第五節(jié)通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
49
第六節(jié)通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)
51
本章復(fù)習(xí)思
-55-
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)
第一節(jié)風(fēng)量分配基本規(guī)
第三節(jié)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特
-65-
第四節(jié)礦井量
-66-
第五節(jié)應(yīng)用計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)
69-
本章復(fù)習(xí)思題題
69-
第六章局部通風(fēng)
-72-
第一節(jié)局部通法
………………
二節(jié)掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算
75-
第三節(jié)局部通
76
第四節(jié)局部通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)計(jì)
77-
第五節(jié)掘進(jìn)安全技術(shù)裝備系列化
78
本章復(fù)習(xí)思考題
-7
第七章礦井通風(fēng)系統(tǒng)與通風(fēng)設(shè)計(jì)
83-
第二節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)
一節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)
83
-84-
第三節(jié)通風(fēng)構(gòu)筑物及漏
-
第四節(jié)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)-87
第五節(jié)可控循環(huán)通風(fēng)概述
-92-
本章復(fù)習(xí)思考題
-
1
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第八章礦井空氣調(diào)節(jié)概論
-96-
第一節(jié)井口
-
第二節(jié)礦井主要熱源及其散熱量
-99
第三節(jié)礦井風(fēng)流熱濕計(jì)算
-101-
第四節(jié)礦井降溫的一般技術(shù)措施
-105
第五節(jié)礦井空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
-106
本章復(fù)習(xí)思考題
-
第九章礦井瓦斯
109
第一節(jié)概
109-
第二節(jié)煤層瓦斯賦存與含量
-109-
第三節(jié)礦井瓦斯涌出
-10
第四節(jié)瓦斯噴
-112
第五節(jié)煤與瓦斯突出及其預(yù)
-112
第六節(jié)爆炸及預(yù)
-114-
第七節(jié)瓦斯抽放
15
-115-
本章復(fù)習(xí)思考題
-119-
第十章礦井火災(zāi)防治
第一節(jié)概
-12
第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)
122-
12
第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)15
123
第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)
-125
第五節(jié)開采技術(shù)防火
1
-126-
19
第六節(jié)均壓滅
-127
第七節(jié)情氣
130
第八節(jié)礦井火災(zāi)時(shí)期通
-131-
第九節(jié)礦井火災(zāi)處理與控制
132-
本章復(fù)習(xí)思考題
134-
第十一章山防
--
1
第一節(jié)礦塵及質(zhì)
-138-
第二節(jié)礦山生肺
139-
第三節(jié)煤塵爆炸預(yù)
第四節(jié)礦山綜合防
-142
本章復(fù)習(xí)思考題
143
第十二章礦山防
-145-
第一節(jié)地面防治
-145-
第二節(jié)井下防治水
-145
第三節(jié)礦井突水及其處
-1-
本章復(fù)習(xí)思考題
147
第十三章山-1
第一節(jié)礦山救護(hù)隊(duì)
-148
第二節(jié)礦工自
-150
第三節(jié)現(xiàn)場(chǎng)急1
本章復(fù)習(xí)思考-12
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第一章礦內(nèi)空氣
第一章礦井空氣
【本章重點(diǎn)】
1、空氣成分;
2、礦井有害氣體、來源及最高允許濃度;
3、礦井氣候條件。
利用機(jī)械或自然通風(fēng)動(dòng)力,使地面空氣進(jìn)入井下,并在井巷中作定向和定量地流動(dòng),最后排出礦井
的全過程稱為礦井通風(fēng)。
目的、主要任務(wù)一保證礦井空氣的質(zhì)量符合要求。
第一節(jié)礦井空氣成份
定義:地面空氣進(jìn)入礦井以后即稱為礦井空氣。
一、地面空氣的組成
地面空氣是由干空氣和水蒸汽組成的混合氣體,亦稱為濕空氣。
干空氣是指完全不含有水蒸汽的空氣,由氧、氮、二氧化碳、氬、氖和其他一些微量氣體所組成的
混合氣體。干空氣的組成成分比較穩(wěn)定,其主要成分見表1-1
濕空氣中含有水蒸氣,但其含量的變化會(huì)引起濕空氣的物理性質(zhì)和狀態(tài)變化。
表1-1
干空氣主要成分
氣體成分
按體積計(jì)%
按質(zhì)量計(jì)%
備注
氧氣(O2)
20.96
23.17
氮?dú)?N2)
79.0
76.78
惰性稀有氣體氨、氖、氬等
計(jì)在氮?dú)庵?
二氧化碳(CO2)
0.04
0.05
二、礦井空氣的主要成分及基本性質(zhì)
新鮮空氣:井巷中用風(fēng)地點(diǎn)以前、受污染程度較輕的進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)的空氣。
污濁空氣:通過用風(fēng)地點(diǎn)以后、受污染程度較重的回風(fēng)巷道內(nèi)的空氣。
1.氧氣(02)
氧氣是維持人體正常生理機(jī)能所需要的氣體人體維持正常生命過程所需的氧氣量,取決于人的體
質(zhì)、精神狀態(tài)和勞動(dòng)強(qiáng)度等。
表1-2
人體輸氧量與勞動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系
勞動(dòng)強(qiáng)度
呼吸空氣量(Lmin)
氧氣消耗量(Lmin)
休息
6-15
0.2-0.4
輕勞動(dòng)
20-25
0.6-1.0
中度勞動(dòng)
30-40
1.2-2.6
重勞動(dòng)
40-60
1.8-2.4
極重勞動(dòng)
40-80
2.5-3.1
當(dāng)空氣中的氧濃度降低時(shí),人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應(yīng),出現(xiàn)種種不舒適的癥狀,嚴(yán)重時(shí)可能
導(dǎo)致缺氧死亡。
礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有:人員呼吸;煤巖和其他有機(jī)物的緩慢氧化;煤炭自燃;瓦斯、
煤塵爆炸;此外,煤巖和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體,也使空氣中的氧濃度相對(duì)降低。
2.二氧化碳(CO2)
二氧化碳不助燃,也不能供人呼吸,略帶酸臭味。二氧化碳比空氣重(其比重為1.52),在風(fēng)速較
-1-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
小的巷道中底板附近濃度較大;在風(fēng)速較大的巷道中,一般能與空氣均勻地混合。
礦井空氣中二氧化碳的主要來源是:煤和有機(jī)物的氧化人員呼吸:碳酸性巖石分解:炸藥爆破
煤炭自燃:瓦斯、煤塵爆炸等。
3.氮?dú)?N2)
氮?dú)馐且环N惰性氣體,是新鮮空氣中的主要成分,它本身無(wú)毒、不助燃,也不供呼吸。但空氣中含
氮量升高,則勢(shì)必造成氧含量相對(duì)降低,從而也可能造成人員的窒息性傷害。正因?yàn)榈獨(dú)饩哂械亩栊?
因此可將其用于井下防滅火和防止瓦斯爆炸
礦井空氣中氮?dú)庵饕獊碓词?井下爆破和生物的腐爛,有些煤巖層中也有氮?dú)庥砍鰷缁鹑藶樽⒌?
三、礦井空氣主要成分的質(zhì)量(濃度)標(biāo)準(zhǔn)
采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度不得低于20%;二氧化碳濃度不得超過0.5%;總回風(fēng)流中不得超
過0.75%;當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度達(dá)到1.5%或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧化碳濃
度超過1.5%時(shí),必須停工處理。
第二節(jié)礦井空氣中的有害氣體
空氣中常見有害氣體:CO、NO2、SO2、NH3、H2
一、基本性性質(zhì)
1一氧化碳()
一氧化碳是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體相對(duì)密度為0.97,微溶于水,能與空氣均勻地混合。一
氧化碳能燃燒,當(dāng)空氣中一氧化碳濃度在13~75%范圍內(nèi)時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)。
主要危害:血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細(xì)胞。一氧化碳與人體血液中血紅素的
親合力比氧大250~300倍。一旦一氧化碳進(jìn)入人體后,首先就與血液中的血紅素相結(jié)合,因而減少了
血紅素與氧結(jié)合的機(jī)會(huì),使血紅素失去輸氧的功能,從而造成人體血液“窒息”。0.08%,40分鐘引起頭
痛眩暈和惡心;0.32%,5~10分鐘引起頭痛眩暈,30分鐘引起昏迷,死亡。
主要來源:爆破:礦井火災(zāi):煤炭自燃以及煤塵瓦斯爆炸事故等。
2、硫化氫(H2S)
硫化氫無(wú)色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味,當(dāng)空氣中濃度達(dá)到0.0001%即可嗅到,但當(dāng)濃度較高時(shí),
因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹,反而嗅不到。硫化氫相對(duì)密度為.19,易溶于水,在常溫、常壓下一個(gè)體積的水
可溶解2.5個(gè)體積的硫化氫,所以它可能積存于舊巷的積水中硫化氫能燃燒,空氣中硫化氫濃度為4.3
45.5%時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。
主要危害:硫化氫劇毒,有強(qiáng)烈的刺激作用;能阻礙生物氧化過程,使人體缺氧。當(dāng)空氣中硫化氫
濃度較低時(shí)主要以腐蝕刺激作用為主,濃度較高時(shí)能引起人體迅速昏迷或死亡0.005~0.01%,1~2小
時(shí)后出現(xiàn)眼及呼吸道刺激;0.015~0.02%,惡心、嘔吐、頭暈、四肢無(wú)力、反應(yīng)遲鈍,眼和呼吸道有強(qiáng)
烈刺激癥狀。
主要來源:有機(jī)物腐爛;含硫礦物的水解;礦物氧化和燃燒;從老空區(qū)和舊巷積水中放出。
3、二氧化氮(NO2)
二氧化氮是一種褐紅色的氣體,有強(qiáng)烈的刺激氣味,相對(duì)密度為1.59,易溶于水。
主要危害:二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強(qiáng)的硝酸,對(duì)眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強(qiáng)烈的刺激及
腐蝕作用,二氧化氮中毒有潛伏期,中毒者指頭出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)。0.01%出現(xiàn)嚴(yán)重中毒。
主要來源:井下爆破工作。
4.二氧化硫(SO2)
二氧化硫無(wú)色、有強(qiáng)烈的硫磺氣味及酸味,空氣中濃度達(dá)到0.0005%即可嗅到。其相對(duì)密度為2.22,
易溶于水。
主要危害:遇水后生成硫酸,對(duì)眼睛及呼吸系統(tǒng)粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用,可引起喉炎和肺水腫。
當(dāng)濃度達(dá)到0.002%時(shí),眼及呼吸器官即感到有強(qiáng)烈的刺激;濃度達(dá)0.05%時(shí),短時(shí)間內(nèi)即有致命危險(xiǎn)。
主要來源:含硫礦物的氧化與自燃:在含硫礦物中爆破:以及從含硫礦層中涌出。
5.氨氣(NH3)
無(wú)色、有濃烈臭味的氣體,相對(duì)密度為0.596易溶于水空氣濃度中達(dá)30%時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。
主要危害:氨氣對(duì)皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用,可引起喉頭水腫。
主要來源:爆破工作,注凝膠、水滅火等部分巖層中也有氨氣涌出。
6.氫氣(H2)
-2-
 Evaluation Only. C
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第一章礦內(nèi)空氣
無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒,相對(duì)密度為0.07。氫氣能自燃,其點(diǎn)燃溫度比沼氣低100~200℃
主要危害:當(dāng)空氣中氫氣濃度為4~74%時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。
主要來源:井下蓄電池充電時(shí)可放出氫氣;有些中等變質(zhì)的煤層中也有氫氣涌出、或煤氧化。
二、礦井空氣中有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn)
礦井空氣中有害氣體對(duì)井下作業(yè)人員的生命安全危害極大,因此,《規(guī)程》對(duì)常見有害氣體的安全
標(biāo)準(zhǔn)做了明確的規(guī)定,見表1-3。
表1-3
礦井空氣中有害氣體的最高容許濃度
有害氣體名稱
符號(hào)
最高容許濃度/%
一氧化碳
 Co
0.0024
氧化氮(折算成二氧化氮)
 NO2
0.00025
二氧化硫
 so2
0.0005
硫化氫
 H2S
0.00066
氨
 NH3
0.004
第三節(jié)礦井氣候
礦井氣候:礦井空氣的溫度、濕度和流速三個(gè)參數(shù)的綜合作用。這三個(gè)參數(shù)也稱為礦井氣候條件的
三要素。
一、礦井氣候?qū)θ梭w熱平衡的影響
新陳代謝是人類生命活動(dòng)的基本過程之一人體散熱主要是通過人體皮膚表面與外界的對(duì)流、輻射
和汗液蒸發(fā)這三種基本形式進(jìn)行的。對(duì)流散熱取決于周圍空氣的溫度和流速輻射散熱主要取決于環(huán)境
溫度;蒸發(fā)散熱取決于周圍空氣的相對(duì)濕度和流速。
人體熱平衡關(guān)系式:
 Im-qw= +4: +,+
(1-1)
式中m人體在新陳代謝中產(chǎn)熱量,取決于人體活動(dòng)量
qw人體用于做功而消耗的熱量,qm-q人體排出的多余熱量;
4—人體對(duì)流散熱量,低于人體表面溫度,為負(fù),否則,為正;
q汗液蒸發(fā)或呼出水蒸氣所帶出的熱量
q—人體與周圍物體表面的輻謝散熱量,可正,可負(fù)
qch—人體由熱量轉(zhuǎn)化而沒有排出體外的能量;人體熱平衡時(shí),qch=0
當(dāng)外界環(huán)境影響人體熱平衡時(shí),人體溫度升高qch0,人體溫度降低,qch<0
礦井氣候條件的三要素是影響人體熱平衡的主要因素。
空氣溫度:對(duì)人體對(duì)流散熱起著主要作用。
相對(duì)濕度:影響人體蒸發(fā)散熱的效果。
風(fēng)速:影響人體的對(duì)流散熱和蒸發(fā)散熱的效果。對(duì)流換熱強(qiáng)度隨風(fēng)速而增大。同時(shí)濕交換效果也隨
風(fēng)速增大而加強(qiáng)。如有風(fēng)的天氣,涼衣服干得快。
二、衡量礦井氣候條件的指標(biāo)
1.干球溫度
干球溫度是我國(guó)現(xiàn)行的評(píng)價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)之一。
特點(diǎn):在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。指標(biāo)比較簡(jiǎn)單,使用方便。但這個(gè)指標(biāo)只反
映了氣溫對(duì)礦井氣候條件的影響,而沒有反映出氣候條件對(duì)人體熱平衡的綜合作用。
2.濕球溫度
濕球溫度是可以反映空氣溫度和相對(duì)濕度對(duì)人體熱平衡的影響,比干球溫度要合理些。但這個(gè)指標(biāo)
仍沒有反映風(fēng)速對(duì)人體熱平衡的影響。
3.等效溫度
等效溫度定義為濕空氣的焓與比熱的比值。它是一個(gè)以能量為基礎(chǔ)來評(píng)價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)。
4同感溫度
-3-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
同感溫度(也稱有效溫度)是1923年由美國(guó)采暖工程師協(xié)會(huì)提出的。這個(gè)指標(biāo)是通過實(shí)驗(yàn),憑受
試者對(duì)環(huán)境的感覺而得出的同感溫度計(jì)算圖。
5.卡他度
卡他度是1916年由英國(guó)L希爾等人提出的。卡他度用卡他計(jì)測(cè)定。
卡他度分為:干卡他度、濕卡他度。
干卡他度:反映了氣溫和風(fēng)速對(duì)氣候條件的影響,但沒有反映空氣濕度的影響。為了測(cè)出溫度、濕
度和風(fēng)速三者的綜合作用效果。
K=41.868ft,(W/m2)
(1-2)
濕卡他度(K):是在卡他計(jì)貯液球上包裹上一層濕紗布時(shí)測(cè)得的卡他度,其實(shí)測(cè)和計(jì)算方法完全
與干卡他度相同。
三、礦井氣候條件的安全標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)現(xiàn)行評(píng)價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)是干球溫度。1982年國(guó)務(wù)院頒布的《礦山安全條例》第53條規(guī)
定,礦井空氣最高容許干球溫度為28℃
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、礦井空氣主要是由
和二氧化碳等氣體組成的。
2、礦井通風(fēng)的主要任務(wù)是:
稀釋和排出有毒有害氣體和礦塵等;調(diào)節(jié)礦井氣候。
3、礦井空氣氧氣百分含量減少的原因有:爆破工作、井下火災(zāi)和爆炸、各種氣體的混入以及
4、影響礦井空氣溫度的因素有:
氧化生熱、水分蒸發(fā)、空氣壓縮與膨脹、地下水、
通風(fēng)強(qiáng)度、其他因素。
5、礦井空氣中常見有害氣體有
硫化氫、二氧化硫、二氧化氮和
等
6、檢定管檢測(cè)礦井有害氣體濃度的方式有兩種,一種叫比色式;另一種
7、
8、《規(guī)程》規(guī)定:在采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中,氧氣的濃度不得低于%二氧化碳濃度不得超%
9、通常認(rèn)為最適宜的井下空氣溫度是C,較適宜的相對(duì)濕度為%。
10、一氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味無(wú)臭的氣體,微溶于水,相對(duì)空氣的密度是0.97,不助燃但有
一氧化碳極毒,能優(yōu)先與人體的
起反應(yīng)使人體缺氧,引起室息和死亡,濃度在13%-75%之間時(shí)
遇高溫而爆炸。
11、井下最適宜的氣候條件是濕度在、溫度和適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速
12、礦井通風(fēng)的主要任務(wù)就是把新鮮空氣源源不斷地送入井下,達(dá)到
目的。
13、礦井空氣中有害氣體主要有
以及氨氣氫氣等
14、《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定,礦井空氣中以下主要有害氣體的允許濃度上限值分別為CO
 H2S
、NO2
15、地面空氣中,按體積比,氧氣約有
%
16、檢定管的檢測(cè)原理是,被檢測(cè)氣體通過檢定管時(shí),與發(fā)生反應(yīng),使得其顏色發(fā)生改變。
二、選擇題
1、下列氣體中不屬于礦井空氣的主要成分的是
A氧氣B二氧化碳C瓦斯
2、下列不屬于一氧化碳性質(zhì)的是
A燃燒爆炸性B毒性C助燃性
3、礦井空氣的主要組成成分有
A、n2、O2和COB、N2、02和COC、N2、02和C
4、下列氣體中不屬于礦井空氣的主要有害氣體的是
A瓦斯B二氧化碳一氧化碳
5、井下氮?dú)獾闹饕獊碓词?
A.通風(fēng)系統(tǒng)B.老空區(qū)C.呼吸排氣D.爆破后產(chǎn)生
6、下列三項(xiàng)中不屬于礦井空氣參數(shù)的是
A、密度B、粘性C、質(zhì)量
7、空氣中一氧化碳濃度達(dá)
A.13%-75%B.13%-65%C.20%-50%
8、《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定:礦井有害氣體硫化氫允許濃度為
-4-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第一章礦內(nèi)空氣
006%
A.0.00066%B.0.00067%C.0.006%
9、《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定:并下一氧化碳允許濃度為
A.0.0025%B.0.0024%C.0.0026%
10、《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定:下二氧化氮的允許濃度為
A.0.0024%B.0.0023%C.0.00025%
11、《規(guī)程》規(guī)定,采掘工作面空氣的溫度不得超過
A、26℃B、30℃C、34℃
12、下列哪種氣體易溶于水
氮?dú)釨、二氧化氮C、瓦斯D、二氧化碳
13、下列氣體有刺激性氣味的是
A、一氧化碳B、氨氣C、瓦斯D、二氧化碳
14、下列氣體屬于助燃?xì)怏w的是
A、氮?dú)釨、二氧化碳C、瓦斯D、氧氣
15、采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中,按體積計(jì)算,氧氣濃度不得低于
A.16%B.18%C.20%
16、下列氣體不屬于瓦斯礦井主要?dú)怏w的是
A、氮?dú)釨、氧氣C、瓦斯D、二氧化碳
17、下列氣體屬于混合物的是
A、硫化氫B、二氧化氮C、瓦斯D、氨氣
三、判斷題
1、新風(fēng)與地面空氣的性質(zhì)差別不大。
2、礦井空氣的主要成分有:氮?dú)?、氧氣和瓦斯?
3、一氧化碳的濃度越高,爆炸強(qiáng)度就越大。
4、測(cè)定不同的氣體必須使用不同的檢定管。
壓力與溫度相同的千空氣比濕空氣輕。
5
6、《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定,采掘工作面的進(jìn)風(fēng)流中,氧氣不得低于18%
7、采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中,氧氣濃度不得低于20%。
8、煤礦井下的氫氣不是有害氣體。
9、煤礦井下一氧化碳?xì)怏w的安全濃度為0.0024.
10二氧化氮對(duì)人體的危害很小
12、井下空氣中二氧化氮的濃度不得超過0.00025不得超過0.5%
11、《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定:井下空氣中一氧化碳的濃
13、井下巷道風(fēng)流中氧氣濃度小于17%時(shí),不準(zhǔn)人員入內(nèi)。
14、礦井通風(fēng)可以改善井下氣候條件,供給人員呼吸。
四、簡(jiǎn)答題
、地面空氣的主要成分是什么?礦井空氣與地面空氣有何區(qū)別?
1、
2、氧氣有哪些性質(zhì)?造成礦井空氣中氧濃度減少的主要原因有娜些?
3、礦井空氣中常見的有害氣體有哪些?《程》對(duì)礦井空氣中有害氣體的最高容許濃度有哪些具體現(xiàn)定?
4、CO有哪些性質(zhì)?試說明C0對(duì)人體的危害以及礦井空氣中CO的主要來源
5、什么叫礦井氣候?簡(jiǎn)述井下空氣溫度的變化規(guī)律。
五、計(jì)算題
1.某礦井冬季總進(jìn)風(fēng)流的溫度為5℃,相對(duì)濕度為70%,礦井總回風(fēng)流的溫度為20℃,相對(duì)濕度為90%,
礦井總進(jìn)、總回風(fēng)量平均為2500m/min試求風(fēng)流在全天之內(nèi)從井下帶走多少水分?(已知總進(jìn)、回
空氣的飽和濕度為4.76和15.48g/m)
2.某礦一采煤工作面C02的絕對(duì)涌出量為7.56/min,當(dāng)供風(fēng)量為850m/min時(shí),問該工作面回風(fēng)流
中C02濃度為多少?能否進(jìn)行正常工作。
3.井下空氣中,按體積計(jì)CO濃度不得超過0.0024%.試將體積濃度(%)換算為0℃壓力為101325a
狀態(tài)的質(zhì)量濃度(mg/m)
4.在井下某處測(cè)得:空氣溫度18℃、相對(duì)濕度80%,絕對(duì)壓力100kPa,試求該處的空氣密度(注:
溫度在18℃時(shí)得飽和水蒸氣壓力為2.065kPa)
 Evaluation Only. C
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
【本章重點(diǎn)】
1、空氣的物理參數(shù)一T、P、、μ、P;
2、風(fēng)流的能量與點(diǎn)壓力一靜壓,靜壓能;動(dòng)壓、動(dòng)能;位能;全壓;抽出式和壓入式相對(duì)靜壓、相對(duì)
全壓與動(dòng)壓的關(guān)系;
3、能量方程一連續(xù)性方程;單位質(zhì)量能量方程、單位體積能量方程;
4、能量方程在礦井中的應(yīng)用一邊界條件、壓力坡度圖。
【本章難點(diǎn)】
點(diǎn)壓力之間的關(guān)系
能量方程及其在礦井中的應(yīng)用
主要研究?jī)?nèi)容:礦井空氣沿井巷流動(dòng)過程中宏觀力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律以及能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。介紹空
氣的主要物理參數(shù)、性質(zhì),討論空氣在流動(dòng)過程中所具有的能量(壓力)及其能量的變化根據(jù)熱力學(xué)
第一定律和能量守恒及轉(zhuǎn)換定律,結(jié)合礦井風(fēng)流流動(dòng)的特點(diǎn),推導(dǎo)了礦井空氣流動(dòng)過程中的能量方程,
介紹了能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用。
第一節(jié)空氣的主要物理參數(shù)
、溫度
溫度是描述物體冷熱狀態(tài)的物理量。礦井表示氣候條件的主要參數(shù)之一熱力學(xué)絕對(duì)溫標(biāo)的單位K,
攝式溫標(biāo)
T=273.15+t
(2-1)
二、壓力(壓強(qiáng))
空氣的壓力也稱為空氣的靜壓,用符號(hào)P表示。壓強(qiáng)在礦井通風(fēng)中習(xí)慣稱為壓力。它是空氣分子
熱運(yùn)動(dòng)對(duì)器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。
P=2/3n(/2m2)
(2-2)
礦井常用壓強(qiáng)單位:Pa、Mpa、mmg、mmH20、 mmbar、bar、atm等
換算關(guān)系:1atm=760mmHg=1013.25 mmbar=101325Pa
 mmbar =100 Pa=10.2 mmH20
mmhg=13.6mmH20=133.32Pa
三、濕度
表示空氣中所含水蒸汽量的多少或潮濕程度。表示空氣濕度的方法:絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量
三種。
1、絕對(duì)濕度
每立方米空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量叫空氣的絕對(duì)濕度。其單位與密度單位相同(Kg/m3),其值等
于水蒸汽在其分壓力與溫度下的密度。
 P,=M,/V
(2-3)
飽和空氣:在一定的溫度和壓力下,單位體積空氣所能容納水蒸汽量是有極限的,超過這一極限
值,多余的水蒸汽就會(huì)凝結(jié)出來。這種含有極限值水蒸汽的濕空氣叫飽和空氣,這時(shí)水蒸氣分壓力叫飽
和水蒸分壓力P,其所含的水蒸汽量叫飽和濕度P
2、相對(duì)濕度
單位體積空氣中實(shí)際含有的水蒸汽量(P、)與其同溫度下的飽和水蒸汽含量(p)之比稱為空氣
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw.  com .com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
的相對(duì)濕度,即
 =P,/
(2-4)
反映空氣中所含水蒸汽量接近飽和的程度。愈小空氣愈干爆,甲=0為干空氣;愈大,空
氣愈潮濕,=1為飽和空氣。
溫度下降,其相對(duì)濕度增大,冷卻到=1時(shí)的溫度稱為露點(diǎn)。
【例2-1】:甲地:t=18℃,p=0.0107kg/m3:乙地:t=30℃,p=0.0154Kg/m3
解:查下表2-1得,
當(dāng)t=18℃,p3=0.0154kg/m3
當(dāng)t=30℃,=0.03037kg/m3,
∴甲地:=P/P3=0.7=70%
乙地:=P/P=0.51=51%
乙地的絕對(duì)濕度大于甲地,但甲地的相對(duì)濕度大于乙地,故乙地的空氣吸濕能力強(qiáng)。
露點(diǎn):將不飽和空氣冷卻時(shí),隨著溫度逐漸下降,相對(duì)濕度逐漸增大,當(dāng)達(dá)到100%時(shí),此時(shí)的溫
度稱為露點(diǎn)。
問:上例甲地、乙地的露點(diǎn)分別為多少?
飽和絕對(duì)濕度p:單位容積或質(zhì)量濕空氣所含飽和水蒸氣質(zhì)量(水蒸氣最大質(zhì)量)的絕對(duì)值(g/m3
或g/kg)?？諝鉁囟壬邥r(shí),容積增大,空氣分子間的間隙增大,容納水蒸氣量增大即氣溫愈高,P
值愈大。在標(biāo)準(zhǔn)大氣的情況下,不同氣溫時(shí)的p值如下表2-1所示。
表2-1
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下飽和濕空氣的絕對(duì)度
干溫度在1立方在1公斤水蒸氣的絕對(duì)壓力千溫度在1立方在1公斤水蒸氣的絕對(duì)壓力
()gm3)kg)(mmhg)(a))米空氣內(nèi)空氣內(nèi)
米空氣內(nèi)空氣內(nèi)
 (g/m')(g/kg)
 (mmHg)(Pa)
-20
1.1
0.80.96
127.894
1412.0
9.8
11.991597.337
-151
1.1.45193.1721512.810.512.791703.914
-10
2.3
1.7
2.16
287.760
16
13.6
11.2
13.64
1817.154
5
3.4
2.6
3.17422.31517
14.411.914.51931.725
04.93.84.58
610.15918
15.312.7
15.52064.947
5.2
4.1
4.92655.45419
16.2
13.516.52198.170
25.64.3
5.29704.7462017.214.417.52331.392
6.0
4.7
5.68
756.70321
18.2
15.318.72491.259
6.4
5.06.09811.3242219.316.319.82637.804
56.85.4
6.53869.94223
20
17.321.12801.993
7.3
5.7
7.00932.55724
21.6
18.422.42984.182
7.7
6.1
7.49997.8362522.919.523.83170.693
8
8.3
6.6
8.021068.44426
24.220.7
25.23357.204
9
8.8
7.0
8.581143.0482725.622.0
26.73557.038
10
9.4
7.5
9.211226.9782827.023.4
28.4
3783.516
119.9
8.0
9.84
1310.90829
28.5
24.8
4009.994
12
10.6
8.610.521401.50030
30.1
30.126.331.8
4236.472
1311.3
9.211.231496.0883131.8
27.333.74489.595
空氣濕度的測(cè)算
測(cè)算空氣濕度時(shí),先用儀表測(cè)出相對(duì)濕度,再算出絕對(duì)濕度。構(gòu)造簡(jiǎn)單的常用儀表是手搖濕度計(jì)(圖
2-1)和風(fēng)扇濕度計(jì)(圖2-2),二者都是由干球溫度計(jì)和濕球溫度計(jì)組成,前者要用手搖,后者用自帶的發(fā)
條轉(zhuǎn)動(dòng)小風(fēng)扇。用前者測(cè)量時(shí),手握住把手,以大120r/min的轉(zhuǎn)數(shù)均勻旋轉(zhuǎn)儀表1~2min,然后從兩支
溫度計(jì)上分別讀出空氣的干溫度(又名干球溫度)t和濕溫度(又名濕球溫度)t(℃),含水量較少的空氣容
易吸收濕紗布上的水分,或者說濕紗布上的水分比較容易蒸發(fā),水分被蒸發(fā)越多,被紗布包著水銀球的
溫度就越降低,則t和t之差越大,表示空氣越干燥或其相對(duì)濕度越小。根據(jù)實(shí)測(cè)的t和ta-tw兩個(gè)數(shù)
值在表2-2中查出空氣的相對(duì)濕度值:又據(jù)ta在表2-1中查出p的近似值,然后用甲=PP式算
出絕對(duì)濕度p值。
例如,測(cè)得某礦總進(jìn)風(fēng)量為4000m3min,其溫度的平均值t=22℃,濕溫度的平均值t=21℃,
則查表2-2得其相對(duì)濕=91%;又據(jù)t值查表2-得出飽和絕對(duì)濕度P=19.3gm3,故其絕對(duì)濕度約:
-7-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
P=91%×19.3=17.6g/m3
干溫度計(jì)提溫度計(jì)
溫度計(jì)干溫度計(jì)
圖2-1手搖濕度計(jì)
圖2-2風(fēng)扇濕度計(jì)
表2-2
干濕溫度與相對(duì)濕度的關(guān)系表
干溫度
干、濕溫度計(jì)讀數(shù)差(℃)
干溫度
干、濕溫度計(jì)讀數(shù)差(℃)
計(jì)讀數(shù)01234567計(jì)讀數(shù)01234567
(℃)
相對(duì)濕度%
(℃)
相對(duì)濕度%
01008163462812181009080726355484
5100867158433117419
10091817264575041
6
100867259463321820
10091817365585042
71008774604836241421
10091827466585044
8
100877462503927162210091827466585145
9
100887563524130192310091837567595246
10100887764534332222410091837567595347
11100887965554535252510092847668605448
12100897967574737272610092847669625550
131008979685849393027
10092847769625651
14
100897969595041322810092847770645752
15100908070615143342910092857871655853
6100908070615345373010092857972665953
17
0090807162554740
若該礦總回風(fēng)量是4400m3/min,其溫度平均值t=14℃,濕溫度平均值t=14℃,則查表2-2得其
相對(duì)濕度=100%,又據(jù)t值查表2-1得其飽和絕對(duì)濕度p=12g/m3,故其絕對(duì)濕度為p=100%
12=12g/m3。因P>P,故知一天沉積在該礦井下的水分量約為:(17.56×4000-2×4400)×60×
24=251026g/d≈25t/d
礦內(nèi)空氣濕度的變化規(guī)律
冷天時(shí),當(dāng)含有一定量水蒸汽的冷空氣進(jìn)入井下,由于氣溫逐漸升高,容積逐漸增大,其飽和能力
逐漸變大,沿途要吸收井巷中的水分;熱天時(shí)熱空氣進(jìn)入井下,氣溫逐漸降低,容積逐漸減少,其飽
和能力逐漸變小,使其中一部分水蒸汽量沿途掉下來故礦井進(jìn)風(fēng)路線上有冬干夏濕的現(xiàn)象,在采掘工
作面和回風(fēng)路線上,因氣溫幾乎常年不變,故其濕度也幾乎常年不變,而且其相對(duì)濕度接近100%。
3、含濕量
含有1kg干空氣的濕空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量(kg)稱為空氣的含濕量。
=p,/pd
(2-5)
P=P/4617
(2-6)
=(P-PP,)/287T
(2-7)
d=0.622/(P-P)
(2-8)
四、焓
是一個(gè)復(fù)合的狀態(tài)參數(shù),它是內(nèi)能u和壓力功PV之和,焓也稱熱焓
i=i+di=1.0045t+d(2501+1.85t)
(2-9)
實(shí)際應(yīng)用-濕圖(圖2-3),現(xiàn)將應(yīng)用較多的濕圖(圖2-3)加以介紹。
-8-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Cre
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
圖2-3不僅可以表示濕空氣的狀態(tài),確定狀態(tài)參數(shù),而且可以方便地表示濕空氣的狀態(tài)變化過程。
22030P(10)
0d(kg空氣
t40℃
30℃
300
200
35
10
圖23濕圖
1、等焓線和等燴濕量線的繪制
濕空氣的焓濕圖是以1kg干空氣的濕空氣為基準(zhǔn),在一定的大氣壓力下,取焓i與焓濕量d為坐標(biāo)
繪圖為使圖線清晰,焓坐標(biāo)與焓濕量坐標(biāo)同成135°的夾角,如上圖所示。在縱坐標(biāo)軸上標(biāo)出零點(diǎn),令
其i=0,d=0,則縱坐標(biāo)軸即為d=0的等焓濕量線。焓濕圖中,自左向右d值逐漸增加;自下向上值
逐漸增加
2、等溫線
等溫線是根據(jù)公式2-9制作而成的。當(dāng)溫度等于常數(shù)時(shí),此式為與i、d對(duì)應(yīng)的直線方程,因此
只需已知兩個(gè)點(diǎn)即可繪出等溫線。若溫度常數(shù)值分別為-10、0、10、20℃…時(shí),則得一系列對(duì)應(yīng)的等溫
線。顯然,等溫線為一組不平行的直線。公式中第一項(xiàng)為截距,第二項(xiàng)系數(shù)為斜率,由于t值不同,每
一等溫線的斜率是不相同的。但是由于1.85遠(yuǎn)小于2501,溫度對(duì)斜率的影響并不顯著,故可認(rèn)為等溫
線近乎平行。
3、等相對(duì)濕度線
根據(jù)公式2-8可以繪制出等相對(duì)濕度線。在一定的大氣壓力B下,當(dāng)相對(duì)濕度為常數(shù),濕量d
值取決于飽和水蒸汽分壓力P而P又是溫度t的單值函數(shù),其值可查表得出。因此,根據(jù)t、d的對(duì)應(yīng)
關(guān)系就可以在i-d圖上找到若干點(diǎn),連接各點(diǎn)即成等φ線。當(dāng)相對(duì)濕度常數(shù)值分別為0%10%100
時(shí),則可得到一組等相對(duì)濕度線。顯然,=0%的相對(duì)濕度線即是縱軸線,(=100%就是飽和濕度線。
公式表明,等線為曲線,因此對(duì)應(yīng)點(diǎn)取得愈多.曲線愈準(zhǔn)確。
以=100%的相對(duì)濕度線為界,以下為過飽和區(qū),由于過飽和狀態(tài)是不穩(wěn)定:通常都有凝結(jié)現(xiàn)象,
所以又稱為“有霧區(qū)”:曲線以上為濕空氣區(qū)又稱“未飽和區(qū)”)。在濕空氣區(qū),水蒸汽處于過熱狀態(tài)。
此外,在id圖上還有水蒸氣分壓力(線等。這樣,i-d圖上任一點(diǎn)都表示空氣的一個(gè)狀態(tài),它的
各個(gè)狀態(tài)參數(shù)的值均能在圖上查出。id圖上還標(biāo)有熱濕比線,它可以表示空氣由一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀
態(tài)的熱濕變化過程。
如圖2-4所示,由t20℃與=60%的交點(diǎn)可查得(按圖中白箭頭所指):濕球溫度tw=15.2℃,
露點(diǎn)溫度t=12℃,焓i=42.5k/kg干空氣(1.1kcal/kg空氣),d=8.8g/kg干空氣,空氣在20℃時(shí)水蒸
氣分壓力P=1380Pa(10.33mmHg),同溫度下飽和水蒸汽分壓力Ps=2300Pa(17.2mmg)
-9-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
121314
222324×102(
水汽分壓力
 i7 ig'mmHg)
15含量/千空氣
=20℃
圖2-4等相對(duì)濕度線
五、粘性
流體抵抗剪切力的性質(zhì)。當(dāng)流體層間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),在流體內(nèi)部?jī)蓚€(gè)流體層的接觸面上,便產(chǎn)生
粘性阻力(內(nèi)摩擦力)以阻止相對(duì)運(yùn)動(dòng),流體具有的這一性質(zhì),稱作流體的粘性。其大小主要取決于溫度。
圖25動(dòng)力粘性示意圖
根據(jù)牛頓內(nèi)摩擦定律有:
f=μ·s·
(2-10)
式中μ一比例系數(shù),代表空氣粘性,稱為動(dòng)力粘性或絕對(duì)粘度。其國(guó)際單位:帕.秒,寫作:Pa·s
運(yùn)動(dòng)粘度為:溫度是影響流體粘性主要因素,氣體,隨溫度升高而增大,液體而降低
0
六、密度
位體積空氣所具有的質(zhì)量稱為空氣的密度,與P、濕度等有關(guān)濕空氣密度為干空氣密度和
水蒸汽密度之和,即:
 p=pd-a +
(2-11)
根據(jù)氣體狀態(tài)方程,可推出空氣密度計(jì)算公式:
P0.378P
P=0.003484-(1-
 ),/m3
(2-12)
P
式中P為大氣壓
Ps為飽和水蒸汽壓,單位Pa
為相對(duì)濕度;
T為空氣絕對(duì)溫度,T=t+273,K。
P=0.46457(1-
0.378P
 sor),kg /m3
(2-13)
P
式中P為大氣壓
Ps為飽和水蒸汽壓,單位:mmhg
注意:P和Ps單位一致。
空氣比容:
=V/M=1/P
(2-14)
-10-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
第二節(jié)風(fēng)流的能量與壓力
能量與壓力是通風(fēng)工程中兩個(gè)重要的基本概念,壓力可以理解為:單位體積空氣所具有的能夠?qū)ν?
作功的機(jī)械能。
一、風(fēng)流的能量與壓力
1.靜壓能靜壓
(1)靜壓能與靜壓的概念
空氣的分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在作無(wú)秩序的熱運(yùn)動(dòng)。這種由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的能
夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能叫靜壓能,J/m3,在礦井通風(fēng)中,壓力的概念與物理學(xué)中的壓強(qiáng)相同,即單位面
積上受到的垂直作用力。靜壓Pa=N/m2也可稱為是靜壓能,值相等
(2)靜壓特點(diǎn)
①、無(wú)論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力
②、風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值,且垂直于作用面;
③、風(fēng)流靜壓的大小(可以用儀表測(cè)量)反映了單位體積風(fēng)流所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多
少。如說風(fēng)流的壓力為101332Pa,則指風(fēng)流1m3具有101332J的靜壓能。
(3)壓力的兩種測(cè)算基準(zhǔn)(表示方法)
根據(jù)壓力的測(cè)算基準(zhǔn)不同,壓力可分為絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力。
①、絕對(duì)壓力:以真空為測(cè)算零點(diǎn)(比較基準(zhǔn))而測(cè)得的壓力稱之為絕對(duì)壓力,用P表示。
②、相對(duì)壓力:以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高的大氣壓力為測(cè)算基準(zhǔn)(零點(diǎn))測(cè)得的壓力稱之為相對(duì)壓力,即通
常所說的表壓力,用h表示。
風(fēng)流的絕對(duì)壓力(P)、相對(duì)壓力(h)和與其對(duì)應(yīng)的大氣壓(P)三者之間的關(guān)系如圖26所示:
 h=P-P
(2-15)
 Po
b
h(+)
P
h(-)
P
真空
圖2-6風(fēng)流的絕對(duì)壓力(P)、相對(duì)壓力(h)和與其對(duì)應(yīng)的大氣壓(P)三者之間的關(guān)系圖
P與H比較:
、絕對(duì)靜壓總是為正,而相對(duì)靜壓有正負(fù)之分
Ⅱ、同一斷面上各點(diǎn)風(fēng)流的絕對(duì)靜壓隨高度的變化而變化,而相對(duì)靜壓與高度無(wú)關(guān)。
ⅢP可能大于、等于或小于與該點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓(P)
2、重力位能
(1)重力位能的概念
物體在地球重力場(chǎng)中因地球引力的作用,由于位置的不同而具有的一種能量叫重力位能,簡(jiǎn)稱位能,
用Eo表示
如果把質(zhì)量為M(kg)的物體從某一基準(zhǔn)面提高Z(m),就要對(duì)物體克服重力作功M.g乙(J),物
體因而獲得同樣數(shù)量(MgZ)的重力位能。即:
Epo=mg
(2-16)
重力位能是一種潛在的能量,它只有通過計(jì)算得其大小,而且是一個(gè)相對(duì)值。實(shí)際工作中一般計(jì)算
位能差。
(2)位能計(jì)算
重力位能的計(jì)算應(yīng)有一個(gè)參照基準(zhǔn)面。
 Epo12=;
(2-17)
如圖2-7所示,1-2兩斷面之間的位能差:
-11-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
1
2-2
0
0
圖2-7兩斷面之間的位能差計(jì)算
(3)位能與靜壓的關(guān)系
當(dāng)空氣靜止時(shí)(v=0),由空氣靜力學(xué)可知:各斷面的機(jī)械能相等。設(shè)以2-2斷面為基準(zhǔn)面:
1-1斷面的總機(jī)械能
(2-18)
2-2斷面的總機(jī)械能
E2=Ep02+P2
(2-19)
由E1=E2得:
 Epor+P=+P2
(2-20)
由于E02=0(2-2斷面為基準(zhǔn)面),所以
 P2=+P=P12'g.Z12+P
(2-21)
說明1、位能與靜壓能之間可以互相轉(zhuǎn)化
I、在礦井通風(fēng)中把某點(diǎn)的靜壓和位能之和稱之為勢(shì)能。
(4)位能的特點(diǎn)
①、位能是相對(duì)某一基準(zhǔn)面而具有的能量,它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變化。但位能差為定值。
②、位能是一種潛在的能量,它在本處對(duì)外無(wú)力的效應(yīng),即不呈現(xiàn)壓力,故不能象靜壓那樣用儀表
進(jìn)行直接測(cè)量。
③、位能和靜壓可以相互轉(zhuǎn)化,在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化時(shí)遵循能量守恒定律。
3.動(dòng)能-動(dòng)壓
(1)動(dòng)能與動(dòng)壓的概念
當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí),除了位能和靜壓能外,還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能,用E表示,Jm3其動(dòng)能所轉(zhuǎn)
化顯現(xiàn)的壓力叫動(dòng)壓或稱速壓,用符號(hào)h表示,單位Pa
(2)動(dòng)壓的計(jì)算
單位體積空氣所具有的動(dòng)能為:
E=P2×0.5
(2-22)
式中P一I點(diǎn)的空氣密度,Kg/m3
D-點(diǎn)的空氣流速,m/s
E對(duì)外所呈現(xiàn)的動(dòng)壓h,其值相同。
(3)動(dòng)壓的特點(diǎn)
①、只有作定向流動(dòng)的空氣才具有動(dòng)壓,因此動(dòng)壓具有方向性。
②、動(dòng)壓總是大于零。垂直流動(dòng)方向的作用面所承受的動(dòng)壓最大(即流動(dòng)方向上
的動(dòng)壓真值);當(dāng)作用面與流動(dòng)方向有夾角時(shí),其感受到的動(dòng)壓值將小于動(dòng)壓真值。
③、在同一流動(dòng)斷面上,由于風(fēng)速分布的不均勻性,各點(diǎn)的風(fēng)速不相等,所以其
動(dòng)壓值不等。
④、某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算值。
圖2-8
(4)全壓
風(fēng)道中任一點(diǎn)風(fēng)流,在其流動(dòng)方向上同時(shí)存在靜壓和動(dòng)壓,兩者之和稱之為該點(diǎn)風(fēng)流的全壓,即
全壓=靜壓+動(dòng)壓。
由于靜壓有絕對(duì)和相對(duì)之分,故全壓也有絕對(duì)和相對(duì)之分。
①、絕對(duì)全壓(P)
 =P+
(2-23)
②、相對(duì)全壓(h)
-12-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. C
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
 =h; +h Pi-Poi
(2-24)
說明①、相對(duì)全壓有正負(fù)之分;
②、無(wú)論正壓通還是負(fù)壓通風(fēng),P>P、h>h1。
二、風(fēng)流的點(diǎn)壓力之間相互關(guān)系
風(fēng)流的點(diǎn)壓力是指測(cè)點(diǎn)的單位體積(1m3)空氣所具有的壓力。通風(fēng)管道中流動(dòng)的風(fēng)流的點(diǎn)壓力可分
為:靜壓、動(dòng)壓和全壓。
風(fēng)流中任一點(diǎn)i的動(dòng)壓、絕對(duì)靜壓和絕對(duì)全壓的關(guān)系為:
(2-25)
h、h,和hn三者之間的關(guān)系為:
 h,;=h, th
(2-26)
壓入式通風(fēng)(正壓通風(fēng)):風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對(duì)全壓恒為正。
∵ and>p
∴h>0,h>0且hn>h1,hn=h+h
壓入式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)是使風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的能量增加,即出口風(fēng)流的絕對(duì)壓力大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力。
抽出式通風(fēng)(負(fù)壓通風(fēng)):風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對(duì)全壓恒為負(fù),對(duì)于抽出式通風(fēng)由于hn和h為負(fù),實(shí)
際計(jì)算時(shí)取其絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。
∵ andh1,但
實(shí)際應(yīng)用中,因?yàn)樨?fù)通風(fēng)風(fēng)流的相對(duì)全壓和相對(duì)靜壓均為負(fù)值,故在計(jì)算過程中取其絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)
算。即:
(2-27)
抽出式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)是使風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的能量降低,即入口風(fēng)流的絕對(duì)壓力小于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力。
風(fēng)流點(diǎn)壓力間的關(guān)系,如圖29所示。
a
壓入式通
風(fēng)
抽出式通風(fēng)
+)
(+
 P.(}
真空
入式風(fēng)來式
圖2-9風(fēng)流點(diǎn)壓力間的關(guān)系
【例2-2】如圖2-9所示,壓入式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)的h,=1000Pa,h=150pa,風(fēng)筒外與i點(diǎn)同標(biāo)高的
P=101332Pa,求:
(1)i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓P
(2)i點(diǎn)的相對(duì)全壓h
(3)i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓P
解:(1)P=Po+h=101332+1000=102332Pa
(2)hn=h+h=1000+150=1150pa
(3)P=o+h=+h=101332+1150=102482Pa
【例2-3】如圖2-9所示,抽出式通風(fēng)風(fēng)筒中某點(diǎn)i的h=1000Pa,h=150pa,風(fēng)筒外與i點(diǎn)同標(biāo)高的
-13-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
P=101332Pa,求:
(1)i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓P
(2)i點(diǎn)的相對(duì)全壓hn
(3)i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓P
解:(1)P=P+h2=101332.5-1000=100332Pa
(2)=h-h1000-150-850Pa
(3)p=po+h=101332.5-850=100482Pa
三、風(fēng)流點(diǎn)壓力的測(cè)定
1、礦井主要壓力測(cè)定儀器儀表
(1)絕對(duì)壓力測(cè)量:空盒氣壓計(jì)、精密氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。
(2)壓差及相對(duì)壓力測(cè)量:恒溫氣壓計(jì)、“U”水柱計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、傾斜單管壓差計(jì)。
(3)感壓儀器:皮托管,承受和傳遞壓力,+測(cè)壓
2、壓力測(cè)定
(1)絕對(duì)壓力一直接測(cè)量讀數(shù)。
(2)相對(duì)靜壓(以如圖2-10正壓通風(fēng)為例)(注意連接方法):
P
 0i
0
圖2-10正壓通風(fēng)相對(duì)靜壓力測(cè)定
問:推導(dǎo)如圖h=h?
以水柱計(jì)的等壓面0-0為基準(zhǔn)面
設(shè):i點(diǎn)至基準(zhǔn)面的高度為Z,膠皮管內(nèi)的空氣平均密度為pm,膠皮管外的空氣平均密度為pm;與
i點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓
則水柱計(jì)等壓面0-0兩側(cè)的受力分別為:
水柱計(jì)左邊等壓面上受到的力:
(2-28)
水柱計(jì)右邊等壓面上受到的力:
右=P+pmgZ
(2-29)
由等壓面的定義有:P左=P右,即:
 Poi+(z-h)+Pgh=P; +Pm8Z
(2-30)
若m=m有:
 h= P. -Poxg
(2-31)
P水-m
∵水>>m所以有,
 h=Pi-Poxg =(P: -Po:)xg=h, xg (Pa)=h; (mmH2O)
(2-32)
P
水
對(duì)于負(fù)壓通風(fēng)的情況請(qǐng)自行推導(dǎo)(注意連接方法,見圖2-11):
-14-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www.  www. hzfxw. com .com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
P
 i
0
0
圖2-11負(fù)壓通風(fēng)連接方法
說明:
①、水柱計(jì)上下移動(dòng)時(shí),h保持不變
②、在風(fēng)筒同一斷面上、下移動(dòng)皮托管,水柱計(jì)讀數(shù)不變,說明同一斷面上h相同。
(3)相對(duì)全壓、動(dòng)壓測(cè)量
測(cè)定連接如圖2-12(說明連接方法及水柱高度變化)
 Poi
圖2-12測(cè)定連接方法及水柱高度變化
【本節(jié)課重點(diǎn)】
能量方程及在礦井中的應(yīng)用
第三節(jié)礦井通風(fēng)中的能量方程
當(dāng)空氣在井巷中流動(dòng)時(shí),將會(huì)受到通風(fēng)阻力的作用,消耗其能量;為保證空氣連續(xù)不斷地流動(dòng),就
必需有通風(fēng)動(dòng)力對(duì)空氣作功,使得通風(fēng)阻力和通風(fēng)動(dòng)力相平衡。
一、空氣流動(dòng)連續(xù)性方程
在礦井巷道中流動(dòng)的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì),充滿它所流經(jīng)的空間。在無(wú)點(diǎn)源或點(diǎn)匯存在時(shí),根據(jù)
質(zhì)量守恒定律:對(duì)于穩(wěn)定流,流入某空間的流體質(zhì)量必然等于流出其的流體質(zhì)量。
1
圖2-13空氣流動(dòng)示意圖
如圖2-13所示,井巷中風(fēng)流從1斷面流向2斷面,作定常流動(dòng)時(shí),有:
,= const
(2-33)
 P,=
(2-34)
P1、P2-1、2斷面上空氣的平均密度,kg/m3
V1、V2-1、2斷面上空氣的平均流速,m/s
S1、S2-1、2斷面面積,m2。
兩種特例:
15-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
(1)若S1=S2,則p1=P2V2
()若p1=P2,則S1=V2S2
對(duì)于不可壓縮流體,通過任一斷面的體積流量相等,即
Q=vs,= const
(2-35)
二、可壓縮流體的能量方程
能量方程表達(dá)了空氣在流動(dòng)過程中的壓能、動(dòng)能和位能的變化規(guī)律,是能量守恒和轉(zhuǎn)換定律在礦井
通風(fēng)中的應(yīng)用。
(一)、單位質(zhì)量(1kg)流量的能量方程
在井巷通風(fēng)中,風(fēng)流的能量由機(jī)械能(靜壓能、動(dòng)壓能、位能)和內(nèi)能組成,常用1kg空氣或1m3
空氣所具有的能量表示。
機(jī)械能:靜壓能動(dòng)壓能和位能之和。
內(nèi)能:風(fēng)流內(nèi)部所具有的分子內(nèi)動(dòng)能與分子位能之和。空氣的內(nèi)能是空氣狀態(tài)參數(shù)的函數(shù),即
 u= f(T,)
(2-36)
能量分析如圖2-14所示。
p、v1、u1
2
p2、v2、u2
 LR
Z
2
0
圖2-14可壓縮的流體能量分析
任一斷面風(fēng)流總機(jī)械能:壓能+動(dòng)能+位能
任一斷面風(fēng)流總能量:壓能+動(dòng)能+位能+內(nèi)能
所以,對(duì)單位質(zhì)量流體有:
1-1斷面總能量:
++g1+u1
(2-37)
2-2斷面總能量:
2
2++gZ2+u2
(2-38)
P22
Lr部分轉(zhuǎn)化的熱量(這部分被消耗的能量將轉(zhuǎn)化成熱能仍存在于空氣中):q(Jkg):外界傳遞給風(fēng)流的
熱量(巖石、機(jī)電設(shè)備等)。根據(jù)能量守恒定律:
P
P22
 ++gZ,++q++u2+
(2-39)
1
根據(jù)熱力學(xué)第一定律,傳給空氣的熱量(q+q),一部分用于增加空氣的內(nèi)能,一部分使空氣膨脹
對(duì)外作功,即:
(2-40
式中:v為空氣的比容,mkg
又因?yàn)?
(2-41)
 P2 Pl
上述三式整理得:
(2-42)
即為:單位質(zhì)量可壓縮空氣在無(wú)壓源的井巷中流動(dòng)時(shí)能量方程的一般形式。
-16-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. C
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
式中vdP=d稱為伯努力積分項(xiàng),它反映了風(fēng)流從1斷面流至2斷面的過程中的靜壓能
變化,它與空氣流動(dòng)過程的狀態(tài)密切相關(guān)。對(duì)于不同的狀態(tài)過程,其積分結(jié)果是不同的。
多變過程,過程指數(shù)為n,對(duì)伯努利積分進(jìn)行積分計(jì)算,可得到單位質(zhì)量可壓縮空氣在無(wú)壓源
對(duì)
的井巷中流動(dòng)時(shí)能量方程可寫成如下一般形式:
L=n-
Rn-1P2p(22+gz1-z2)
(2-43)
其中過程指數(shù)n按下式計(jì)算:
=_d In_AIn P _In P-In _In P-In P2
(2-44)
 dInv AInv Inv22- Inp--lnp2
有壓源L在時(shí),單位質(zhì)量可壓縮空氣井巷中流動(dòng)時(shí)能量方程可寫成如下一般形式:
LR=n-1222+(z2+
(2-45)
令(B)=P-1,式中pm表示1,2斷面間按狀態(tài)過程考慮的空氣平均密度,得
 n-IP2 P1 )Pm
 pP-P2
 P-P
(2-46)
 P2 P
P
P2(B_
 In
 P/PLP2 P1)
P2/P2
則單位質(zhì)量流量的能量方程式又可寫為
L=-P2+-
(+g7-22)
(2-47)
 LPP++(Z1-Z2)+Lt
(2-48)
 Pm
(二)、單位體積(1m3)流量的能量方程
我國(guó)礦井通風(fēng)中習(xí)慣使用單位體積(1m3)流體的能量方程。在考慮空氣的可壓縮性時(shí),那么1m3空
氣流動(dòng)過程中的能量損失(h,J/m3(Pa),即通風(fēng)阻力)可由1kg空氣流動(dòng)過程中的能量損失(LrJ/g)
乘以按流動(dòng)過程狀態(tài)考慮計(jì)算的空氣密度pm,即:
 LR'Pm
(2-49)
則單位體積(1m3)流量的能量方程的書寫形式為:
 =P-P2++(Z1-Z2)
(2-50)
幾點(diǎn)說明:
1、1m3空氣在流動(dòng)過程中的能量損失(通風(fēng)阻力)等于兩斷面間的機(jī)械能差。
2、gpm(Z1-Z2)是1、2斷面的位能差。當(dāng)12斷面的標(biāo)高差較大的情況下,該項(xiàng)數(shù)值在方程中
往往占有很大的比重,必須準(zhǔn)確測(cè)算。其中關(guān)鍵是pm的計(jì)算,及基準(zhǔn)面的選取。
pm的測(cè)算原則:將1-2測(cè)段分為若干段,計(jì)算各測(cè)定斷面的空氣密度(測(cè)定P、t、中),求其幾何
平均值。
基準(zhǔn)面選取:取測(cè)段之間的最低標(biāo)高作為基準(zhǔn)面。
-17-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
3
2
0
0
圖2-15
例如:如圖2-15所示的通風(fēng)系統(tǒng),如要求1、2斷面的位能差,基準(zhǔn)面可選在2的位置。其位能差
為:
 Epo1z = pgdz =Pm128Z12
(2-51)
而要求1、3兩斷面的位能差,其基準(zhǔn)面應(yīng)選在0-0位置。其位能差為:
 E por =Pgdz =Pm8Z10 -Pm08Z0
(2-52)
3、Pm是1、2兩斷面上的動(dòng)能差
22
A、在礦井通風(fēng)中,因其動(dòng)能差較小,故在實(shí)際應(yīng)用時(shí),式中可分別用各自斷面上的密度代替計(jì)算
其動(dòng)能差。即上式寫成:
 v2v2
1222
 P2
(2-53)
其中:P1,D2分別為1、2斷面風(fēng)流的平均氣密度。
B、動(dòng)能系數(shù):是斷面實(shí)際總動(dòng)能與用斷面平均風(fēng)速計(jì)算出的總動(dòng)能的比。即:
2
 uds u'ds
(2-54)
因?yàn)槟芰糠匠淌街械腣1、V2分別為1、2斷面上的平均風(fēng)速。由于井巷斷面上風(fēng)速分布的不均勻性,
用斷面平均風(fēng)速計(jì)算出來的斷面總動(dòng)能與斷面實(shí)際總動(dòng)能不等。需用動(dòng)能系數(shù)K加以修正。在礦井條
件下,Kv一般為1.02~1.05。由于動(dòng)能差項(xiàng)很小在應(yīng)用能量方程時(shí),可取K為1因此,在進(jìn)行了
上述兩項(xiàng)簡(jiǎn)化處理后,單位體積流體的能量方程可近似的寫成:
 (P-P)+ +(.), (/m')(2-55)
或
h=(p-p2)+-p+(-pm2Z2)+H,m3)
(2-56)
(三)、關(guān)于能量方程使用的幾點(diǎn)說明
1.能量方程的意義是,表示1kg(或1m3)空氣由1斷面流向2斷面的過程中所消耗的能量(通風(fēng)
阻力),等于流經(jīng)1、2斷面間空氣總機(jī)械能(靜壓能、動(dòng)壓能和位能)的變化量。
2.風(fēng)流流動(dòng)必須是穩(wěn)定流,即斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間的變化而變化;所研究的始、末斷面要選在緩
變流場(chǎng)上
3.風(fēng)流總是從總能量(機(jī)械能)大的地方流向總能量小的地方。在判斷風(fēng)流方向時(shí),應(yīng)用始末兩斷
面上的總能量來進(jìn)行,而不能只看其中的某一項(xiàng)。如不知風(fēng)流方向,列能量方程時(shí),應(yīng)先假設(shè)風(fēng)流方向,
如果計(jì)算出的能量損失(通風(fēng)阻力)為正,說明風(fēng)流方向假設(shè)正確如果為負(fù),則風(fēng)流方與假設(shè)相反。
4.正確選擇求位能時(shí)的基準(zhǔn)面。
5在始、末斷面間有壓源時(shí),壓源的作用方向與風(fēng)流的方向一致,壓源為正,說明壓源對(duì)風(fēng)流做功
如果兩者方向相反,壓源為負(fù),則壓源成為通風(fēng)阻力。
6應(yīng)用能量方程時(shí)要注意各項(xiàng)單位的一致性
7.對(duì)于流動(dòng)過程中流量發(fā)生變化(如圖2-16,則按總能量守恒與轉(zhuǎn)換定律列方程:
-18-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
2
+p+p=2p2m2g+2+p2+3p3g++p3+2hz+k3
(2-57)
 -Z
3
圖2-16有流量變化的情況
圖2-17
【例2-4】如圖2-17所示,在某一通風(fēng)井巷中,測(cè)得1、2兩斷面的絕對(duì)靜壓分別為101324.7Pa和101858
Pa,若S1=S2,兩斷面間的高差Z1-Z2=100米,巷道中pm2=1.2kg/m3,求:1、2兩斷面間的通風(fēng)阻力,
并判斷風(fēng)流方向。
解:假設(shè)風(fēng)流方向1→2,列能量方程:
=(P-P2)++( -Z2 )8P.
=(101324.7-101858)+0+100×9.81×1.2
=643.9J/m3。
由于阻力值為正,所以原假設(shè)風(fēng)流方向正確,1→2。
【例2-5】在進(jìn)風(fēng)上山中測(cè)得1、2兩斷面的有關(guān)參數(shù),絕對(duì)靜壓P1=106657.6Pa,P2=101324.72pa;標(biāo)
高差Z1-Z2=-400m;氣溫t=15℃,t2=20℃:空氣的相對(duì)濕度1=70%,2=80%;斷面平均風(fēng)速v1=5.5m/s,
=5m/s:求通風(fēng)阻力Lr、h
解:查飽和蒸汽表得:t=15℃時(shí),Ps1=174pa:t2=20時(shí),ps2=2337pa
106657.6
0.378×0.7×1704
P1=0.00348488151-
106657.6
1.2841kg/m3
288.15
10132472
0.378×0.8×2337
P2=0.003484×293.15
一
=1.1958kg/m3
10132472
Inp-np2n06657.6-ln101324.27
n=no-1
=0.72
 In pi-In p2
ln1.2841-ln1.1958
+g(1-z2)
n-1(P2P
22
=
072161032258(0
0.72-11.2841
1.1958
22
=382.26J/kg
又∵
=P-1P2
P-1P2
106657.6-101324.72
 (P2_P
106657.6
 In
P
 In
 n-I(P2._
101324.72(106657.6101324.72
106657.6/1.2841(1.28411.1958
n/p(p2p101324.72/1.1958
P2/P2
=1.23877kg/m3
=106657.6-101324.72+
(5.5252
1.2387+813840
22
=475.19J/m3
-19-
 Evaluation Only.
 PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
或h= LRX P-=382.26×1.23877=473.53J/m3
第四節(jié)能量方程在礦井通風(fēng)中的應(yīng)用
一、水平風(fēng)道的通風(fēng)能量(壓力)坡度線
()、能量(壓力)坡度線的作法
意義:掌握壓力沿程變化情況;有利于通風(fēng)管理。
如圖2-18所示的通風(fēng)機(jī)-水平風(fēng)道系統(tǒng),繪制能量(壓力)坡度線。
擴(kuò)散器
0
89
壓力af
 fhrtg
 Ht
P
h
流程
圖2-18通風(fēng)機(jī)一水平風(fēng)道系統(tǒng)
1、風(fēng)流的邊界條件
入口斷面處:風(fēng)流入口斷面處的絕對(duì)全壓等于大氣壓(可用能量方程加以證明,對(duì)入口斷面的內(nèi)外
側(cè)列能量方程并忽略極小的入口流動(dòng)損失),即: Ptin-Po,所以,hin=0,hn=-hvin
出口斷面處:風(fēng)流出口斷面處的絕對(duì)靜壓等于大氣壓(可用能量方程加以證明,對(duì)出口斷面的內(nèi)
外側(cè)列能量方程并忽略極小的出口流動(dòng)損失,即:Pex=Po,所以,hex=0,hex=hvex
2、作圖步驟
(1)、以縱坐標(biāo)為壓力(相對(duì)壓力或絕對(duì)壓力),橫坐標(biāo)為風(fēng)流流程。
(2)、根據(jù)邊界條件確定起始點(diǎn)位置。
(3)、將各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)靜壓和相對(duì)全壓與其流程的關(guān)系描繪在坐標(biāo)
(4)、最后將圖上的同名參數(shù)點(diǎn)用直線或曲線連接起來,就得到所要繪制的能量(壓力)坡度線。
(二)、能量(壓力)坡度線的分析
1、通風(fēng)阻力與能量(壓力)坡度線的關(guān)系
由于風(fēng)道是水平的,故各斷面間無(wú)位能差,且大氣壓相等。由能量方程知,任意兩斷面間的通風(fēng)阻
力就等于兩斷面的全壓差:
(2-58)
∵po=)
a、抽出段
入口斷面至i斷面的通風(fēng)阻力,由上式得:
(2-59)
即:入口至任意斷面i的通風(fēng)阻力(ho-)就等于該斷面的相對(duì)全壓(h)的絕對(duì)值。
求負(fù)壓段任意兩斷面(i、j)的通風(fēng)阻力:
 hRi-; Pi -Pi
(2-60)
∵h(yuǎn)=-p∵h(yuǎn)=-h
代入上式得:Pn=Po-h-hn
同理:P=Po-h-h
 . PRi-; =(Por |-h)-(,-h - )= +h, -h =h-ha
若h=hn,hi-=
b、壓入段
-20-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www.  bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
求任意斷面i至出口的通風(fēng)阻力,由上式得:
hi-10=hn-h210=hn-h10,(h1=0)
(2-61)
即:壓入段任意斷面i至出口的通風(fēng)阻力(hi1)等于該斷面的相對(duì)全壓(h)減去出口斷面的動(dòng)
壓(h10)。
求正壓段任意兩斷面(i、j)的通風(fēng)阻力
同理可推導(dǎo)兩斷面之間的通風(fēng)阻力為:
 hgi-, =hu-h
(2-62)
2、能量(壓力)坡度線直觀明了地表達(dá)了風(fēng)流流動(dòng)過程中的能量變化
絕對(duì)全壓(相對(duì)全壓)沿程是逐漸減小的
絕對(duì)靜壓(相對(duì)靜壓)沿程分布是隨動(dòng)壓的大小變化而變化。
3、擴(kuò)散器回收動(dòng)能(相對(duì)靜壓為負(fù)值)
所謂擴(kuò)散器回收動(dòng)能,就是在風(fēng)流出口加設(shè)一段斷面逐漸擴(kuò)大的風(fēng)道,使得出口風(fēng)速變小,從而達(dá)
到減小流入大氣的風(fēng)流動(dòng)能。擴(kuò)散器安設(shè)的是否合理,可用回收的動(dòng)能值(△h)與擴(kuò)散器自身的通風(fēng)
阻力(hd)相比較來確定,即:
△h=-hvex-hyex'>hd合理
h= hvex-hvex'hg9-10,則,hy<0(為負(fù)值)
因此,測(cè)定擴(kuò)散器中的相對(duì)靜值就可判斷擴(kuò)散器的安裝是否合理,相對(duì)靜壓的負(fù)值越大,其擴(kuò)散器
回收動(dòng)能的效果越好。
(三)、通風(fēng)機(jī)全壓(H1)
通風(fēng)機(jī)的作用:就是將電能轉(zhuǎn)換為風(fēng)流的機(jī)械能,促使風(fēng)流流動(dòng)。通風(fēng)機(jī)的全壓H等于通風(fēng)機(jī)出
口全壓與入口全壓之差:
 H, =P16-Pi5
(2-63)
2、通風(fēng)機(jī)全壓H與風(fēng)道通風(fēng)阻力、出口動(dòng)能損失的關(guān)系
由能量方程和能量(壓力)坡度線可以看出:
 hRo-s=Pta-P -0+Po-(Po-hgo-3) =hR6-10+ Po hyto-(Po-ho-s)=hR6-10+ hyio+hgo-5
∴Ps=pto-ho-5,
 H=Pi6-Pts=hp
 H=-hRo-10+hv10
通風(fēng)機(jī)全壓是用以克服風(fēng)道通風(fēng)阻力和出口動(dòng)能損失。
通風(fēng)機(jī)用于克服風(fēng)道阻力的那一部分能量叫通風(fēng)機(jī)的靜壓H
H3=hR0-10
(2-64)
H1=H+h
(2-65)
兩個(gè)特例:
a)、無(wú)正壓通風(fēng)段(6斷面直接通大氣)
通風(fēng)機(jī)全壓仍為:H1=P16-P5
∴H=hro-s+hy6
b)、無(wú)負(fù)壓通風(fēng)段(5斷面直接通大氣)
21-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
 Pt6-hR6-10+, Puo-Po+. Pis-Po
∴h6-10+h10
5
56
10
0
6
(1)
(2)
圖2-20抽出式通風(fēng)方式與壓入式通風(fēng)方式
無(wú)論通風(fēng)機(jī)作何種工作方式,通風(fēng)機(jī)的全壓都是用于克服風(fēng)道的通風(fēng)阻力和出口動(dòng)能損失;其中通
風(fēng)機(jī)靜壓用于克服風(fēng)道的通風(fēng)阻力。
二、通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流能量(壓力)坡度線
(一)通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流能量(壓力)坡度線
繪制礦井通風(fēng)系統(tǒng)的能量(壓力)坡度線(般用絕對(duì)壓力)的方法:是沿風(fēng)流流程布設(shè)若干測(cè)點(diǎn),
測(cè)出各點(diǎn)的絕對(duì)靜壓、風(fēng)速、溫度、濕度、標(biāo)高等參數(shù),計(jì)算出各點(diǎn)的動(dòng)壓、位能和總能量;然后在壓
力(縱坐標(biāo))一風(fēng)流流程(橫坐標(biāo))坐標(biāo)圖上描出各測(cè)點(diǎn),將同名參數(shù)點(diǎn)用折線連接起來,即是所要繪
制的通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流能量(壓力)坡度線。
以圖2-20所示簡(jiǎn)化通風(fēng)系統(tǒng)為例,說明礦井通風(fēng)系統(tǒng)中有高度變化的風(fēng)流路線上能量(壓力)坡度線
的畫法。
2
圖2-21簡(jiǎn)化的通風(fēng)系統(tǒng)
作圖步驟:
1.確定基準(zhǔn)面。一般地,以最低水平(如2-3)為基準(zhǔn)面。
2測(cè)算出各斷面的總壓能(包括靜壓、動(dòng)壓和相對(duì)基準(zhǔn)面的位能)
3選擇坐標(biāo)系和適當(dāng)?shù)谋壤?。以壓能為縱坐標(biāo)風(fēng)流流程為橫坐標(biāo),把各斷面的靜壓、動(dòng)壓和位能
描在坐標(biāo)系中,即得1、2、3、4斷面的總能量。
4.把各斷面的同名參數(shù)點(diǎn)用折線連接起來,即得1-2-3-4流程上的壓力坡度線
壓()
(bi)
(c
能Epol
 EPo4
P
 HN
 H
+
流程
01
2
3
圖2-22礦井通風(fēng)系統(tǒng)中有高度變化的風(fēng)流路線上能量(壓力)坡度線的畫法
(二)礦井通風(fēng)系統(tǒng)能量(壓力)坡度線的分析
1、能量(壓力)坡度線(a-b-c-d)清楚地反映了風(fēng)流在流動(dòng)過程中,沿程各斷面上全能量與通風(fēng)
阻力h之間的關(guān)系。全能量沿程逐漸下降,從入風(fēng)口至某斷面的通風(fēng)阻力就等于該斷面上全能量的下
降值(如bob),任意兩斷面間的通風(fēng)阻力等于這兩個(gè)斷面全能量下降值的差。
-22
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng) www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
2、絕對(duì)全壓和絕對(duì)靜壓坡度線的坡度線變化有起伏(如1~2段風(fēng)流由上向下流動(dòng),位能逐漸減小,
靜壓逐漸增大:在3~4段其壓力坡度線變化正好相反,靜壓逐漸減小,位能逐漸增大)。說明,靜壓和
位能之間可以相互轉(zhuǎn)化。
3、1、4斷面的位能差(Eo-E04)叫做自然風(fēng)壓H)Hn和通風(fēng)機(jī)全壓(Ht)共同克服礦井通風(fēng)阻力
和出口動(dòng)能損失。
H+H(d2-)=(do-)+(d1~d2)
(2-66)
4、能量(壓力)坡度線可以清楚的看到風(fēng)流沿程各種能量的變化情況。特別是在復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中,
利用能量(壓力)坡度線可以直觀地比較任意兩點(diǎn)間的能量大小,判斷風(fēng)流方向。這對(duì)分析研究局部系
統(tǒng)的均壓防滅火和控制瓦斯涌出是有力的工具。
【例2-6】如圖2-23所示的同采工作面簡(jiǎn)化系統(tǒng),風(fēng)流從進(jìn)風(fēng)上山經(jīng)繞道1分為二路;一路流經(jīng)1-2
-3-4(2-3為工作面1);另一路流經(jīng)1-56-4(5-6為工作面Ⅱ)兩路風(fēng)流在回風(fēng)巷匯
合后進(jìn)入回風(fēng)上山。如果某一工作面或其采空區(qū)出現(xiàn)有害氣體是否會(huì)影響另一工作面?
壓力
0
流程
圖2-23同采工作面簡(jiǎn)化系統(tǒng)
解:要回答這一問題,可以借助壓力坡度線來進(jìn)行分析。為了繪制壓力坡度線,必須對(duì)該局部系統(tǒng)進(jìn)行
有關(guān)的測(cè)定。根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn),沿風(fēng)流流經(jīng)的兩條路線分別布置測(cè)點(diǎn),測(cè)算出各點(diǎn)的總壓能。根據(jù)測(cè)算的
結(jié)果即可繪出壓力坡度線見圖2-4-5。由壓力坡度線可見,1-2-3-4線路上各點(diǎn)風(fēng)流的全能量大于
1-5-6-4線路上各對(duì)應(yīng)點(diǎn)風(fēng)流的全能量。所以工作面I通過其采空區(qū)向工作面Ⅱ漏風(fēng),如果工作
面或其采空區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)其有害氣體將會(huì)流向工作面Ⅱ,影響工作面Ⅱ的安全生產(chǎn)。
三、通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)壓能圖和相對(duì)等熵靜壓圖
對(duì)于較復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng),由于井巷分支多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,用壓力坡度線表示就會(huì)出現(xiàn)坡度線相互交錯(cuò),
給使用帶來不便。為此提出了使用通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相對(duì)壓能圖或相對(duì)等熵靜壓圖
實(shí)質(zhì):就是節(jié)點(diǎn)賦于壓能值的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖。壓能圖各節(jié)點(diǎn)的壓能值是相對(duì)于某一基準(zhǔn)面所具有
的總能量值;或是相對(duì)某一參考面(如進(jìn)風(fēng)井口等)之間的通風(fēng)阻力。
壓能圖的繪制與能量(壓力)坡度線的繪制基本相同。
波蘭學(xué)者提出了用相對(duì)等熵靜壓圖來表示通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流各點(diǎn)的能位關(guān)系,因?yàn)槟骋还?jié)點(diǎn)的相對(duì)靜
壓h=p-Poi,而井巷風(fēng)流的Po未知。假設(shè)大氣壓隨高度變化屬理想的絕熱等熵過程,根據(jù)氣態(tài)方程
可推算Poi,記為P
P=P1+
(2-67)
L
 n
只要實(shí)測(cè)出通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓P,它與對(duì)應(yīng)高度的等熵靜壓之差就是相對(duì)等熵靜:
=P-P
(2-68)
以相對(duì)等熵靜壓為縱坐標(biāo),橫坐標(biāo)無(wú)標(biāo)量,按通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置,即可畫出相對(duì)等熵靜壓圖。
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、礦井測(cè)量相對(duì)壓力的儀器主要有
和等幾種
2、井巷中任意斷面上的總壓力是
和
之和。
3、測(cè)定風(fēng)流中點(diǎn)壓力的常用儀器是
和皮托管。皮托管的用途是承受和傳遞壓力,其“+”管腳
傳遞絕對(duì)全壓,“”管腳傳遞絕對(duì)靜壓。使用時(shí)皮托管的中心孔必須
風(fēng)流方向
4、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓約
為Pa
巷風(fēng)速的儀表稱采用側(cè)身法時(shí)其校正系數(shù)公式是
,主要考慮
6、測(cè)量井巷風(fēng)速的儀表稱風(fēng)表(風(fēng)速計(jì))煤礦風(fēng)表按結(jié)構(gòu)和原理不同分為
和等
-23-
 Evaluation Only.
 th Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
幾種。
7、常見的井下測(cè)風(fēng)儀器、儀表有
8、機(jī)械式風(fēng)表按風(fēng)速的測(cè)量范圍不同分為
和
三種。
9、井巷風(fēng)流中任一斷面上的空氣壓力,按其呈現(xiàn)形式不同可分為
和位壓。
10、礦井某斷面的絕對(duì)全壓是指與動(dòng)壓之和。
11、礦井某斷面的總壓力包括
、動(dòng)壓和
三種壓力。
12、井巷中的風(fēng)速常用風(fēng)表測(cè)定我國(guó)煤礦測(cè)風(fēng)員通常使用測(cè)風(fēng),其方法是:測(cè)風(fēng)員背向巷壁,
手持風(fēng)表在斷面上按一定線路均勻移動(dòng)。
13、井下空氣常用的物理參數(shù)有:
、粘性、溫度、濕度和壓力。
14、已知某礦大氣相對(duì)濕度為60%,氣溫為9℃,對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣量是16.2g/m3,則絕對(duì)濕度
。一般工作面回風(fēng)流中的濕度比進(jìn)風(fēng)流要
15、絕對(duì)濕度的單位是
,相對(duì)濕度單位是
二、選擇題
1、井巷任一斷面相對(duì)某一基準(zhǔn)面具有
三種壓力。
A、靜壓、動(dòng)壓和位壓B、靜壓、動(dòng)壓和勢(shì)壓C、勢(shì)壓、動(dòng)壓和位壓
2、下列選項(xiàng)不屬于礦井任一斷面上的三種壓力的是
A、靜壓B、動(dòng)壓C、全壓D、位壓
3、皮托管中心孔感受的是測(cè)點(diǎn)的
A、絕對(duì)靜壓B、相對(duì)全壓C、絕對(duì)全壓
4、風(fēng)壓的國(guó)際單位是
A牛頓B帕斯卡C公斤力D毫米水柱
三、判斷題
1、兩測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速相同,則動(dòng)壓也會(huì)相等
2、全壓包括靜壓、動(dòng)壓和位壓。
3、風(fēng)流總是從壓力大的地點(diǎn)流向壓力小的地點(diǎn)。
、動(dòng)壓永為正值,分為相對(duì)動(dòng)壓和絕對(duì)動(dòng)壓。
4
四、簡(jiǎn)答題
1、何謂空氣的靜壓,它是怎樣產(chǎn)生的?說明其物理意義和單位。
2、何謂空氣的重力位能?說明其物理意義和單位。
3、簡(jiǎn)述絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力的概念。為什么在正壓通風(fēng)中斷面上某點(diǎn)的相對(duì)全壓大于相對(duì)靜壓,而在
負(fù)壓通風(fēng)中斷面某點(diǎn)的相對(duì)全壓小于相對(duì)靜壓?
4、試述能量方程中各項(xiàng)的物理意義。
5、分別敘述在單位質(zhì)量和單位體積流體能量方程中,風(fēng)流的狀態(tài)變化過程是怎樣反映的?
、、
6、簡(jiǎn)述用風(fēng)表測(cè)風(fēng)的具體操作方法。
7、給礦井或各用風(fēng)點(diǎn)配風(fēng)時(shí),所配給的風(fēng)量需要符合《規(guī)程》的哪些規(guī)定?
8、簡(jiǎn)述濕度的表示方式以及礦內(nèi)濕度的變化規(guī)律。
9、簡(jiǎn)述風(fēng)速對(duì)礦內(nèi)氣候的影響。
五、判斷、作圖與設(shè)計(jì)
1、如下題圖2-1(a)、(b),兩個(gè)不同的管道通風(fēng)系統(tǒng),試判斷它們的通風(fēng)方式,區(qū)別各壓差計(jì)的壓力
種類,并填涂液面高差和讀數(shù)。
 (a)
b
題圖2-1兩個(gè)不同的管道通風(fēng)系統(tǒng)
2、并下某測(cè)風(fēng)站的斷面為9.4m2,用側(cè)身法測(cè)得三次風(fēng)表讀數(shù)分別為285、281、27,測(cè)定時(shí)間為1min,
該風(fēng)表的校正曲線表達(dá)式為V真=0.2291.0021v表(m/s),試求該處的風(fēng)速和通風(fēng)量
-24-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第二章礦井空氣流動(dòng)的基本理論
,
0120
24
題圖2-2
六、計(jì)算題
1.在壓入式通風(fēng)的風(fēng)筒中,測(cè)得風(fēng)流中某點(diǎn)i的相對(duì)靜壓h=600Pa,速壓h=100Pa,已知風(fēng)筒外
與i點(diǎn)同標(biāo)高處的壓力為100kPa.求:(1)i點(diǎn)的相對(duì)全壓、絕對(duì)全壓和絕對(duì)靜壓;(2)將上述壓力之
間的關(guān)系作圖表示(壓力為縱坐標(biāo)軸,真空為0點(diǎn))
2.在抽出式通風(fēng)風(fēng)筒中,測(cè)得風(fēng)流中某i的相對(duì)靜壓=1000Pa,速壓=150,風(fēng)筒外與i點(diǎn)同標(biāo)
高的=101332.32Pa,求:(1)i點(diǎn)的絕對(duì)靜壓;(2)點(diǎn)的相對(duì)全;(3)i點(diǎn)的絕對(duì)全壓(4)將上
述壓力之間的關(guān)系作圖表示(壓力為縱坐標(biāo)軸,真空為0點(diǎn))
3.用壓差計(jì)和皮托管測(cè)得風(fēng)筒內(nèi)一點(diǎn)的相對(duì)全壓為300Pa,相對(duì)靜壓為240pa,已知空氣密度為
1.2kg/m,試求A點(diǎn)的風(fēng)流速度,并判斷通風(fēng)方式。
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第三章井巷通風(fēng)阻力
【本章重點(diǎn)和難點(diǎn)】
摩擦阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因和測(cè)算
當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí),由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通
風(fēng)阻力,它是造成風(fēng)流能量損失的原因。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類:摩擦阻力(也稱為沿程阻力)和局部
阻力。
第一節(jié)井巷斷面上風(fēng)速分布
一、風(fēng)流流態(tài)
1、管道流
同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí),不同的流速,會(huì)形成不同的流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí),流體質(zhì)點(diǎn)互
不混雜,沿著與管軸平行的方向作層狀運(yùn)動(dòng),稱為層流(或滯流)當(dāng)流速較大時(shí),流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度
在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化,成為互相混雜的紊亂流動(dòng),稱為紊流(或湍流)
(1)雷諾數(shù)一Re
 Re=
(3-1)
式中平均流速、管道直徑d和流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)V
在實(shí)際工程計(jì)算中,為簡(jiǎn)便起見,通常以Re=2300作管道流動(dòng)流態(tài)的判定準(zhǔn)數(shù),即:Re≤2300層
流,Re>2300素流。
(2)當(dāng)量直徑
對(duì)于非圓形斷面的井巷,Re數(shù)中的管道直徑應(yīng)以井巷斷面的當(dāng)量直徑de來表示:
 de=4
(3-2)
因此,非圓形斷面井巷的雷諾數(shù)可用下式表示:
 Re=4
v
(3-3)
對(duì)于不同形狀的井巷斷面,其周長(zhǎng)U與斷面積S的關(guān)系,可用下式表示
U=C√S
(3-4)
式中:C斷面形狀系數(shù):梯形C=4.16;三心拱C=3.85;半圓拱C=3.90
2、孔隙介質(zhì)流
在采空區(qū)和煤層等多孔介質(zhì)中風(fēng)流的流態(tài)判別準(zhǔn)數(shù)為:
 Re=
 lv
(3-5)
式中:K—冒落帶滲流系數(shù),m2;
1—濾流帶粗糙度系數(shù),m。
層流,Re≤0.25:素流,Re>2.5過渡流0.254000),但在一定的雷
諾數(shù)下,當(dāng)層流邊層的厚度8大于管道的絕對(duì)糙度e(稱為水力光滑管)時(shí),其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中在直線I
上,表明入與e仍然無(wú)關(guān),而只與Re有關(guān)。隨著Re的增大,相對(duì)糙度大的管道,實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低Re時(shí)
就偏離直線Ⅲ,而相對(duì)糙度小的管道要在Re較大時(shí)才偏離直線Ⅲ
Ⅳ區(qū)紊流過渡區(qū),即Ⅳ所示區(qū)段。在這個(gè)區(qū)段內(nèi),各種不同相對(duì)糙度的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波
狀曲線,入值既與Re有關(guān),也與有關(guān)。
圖3-3
V區(qū)水力粗糙管區(qū)。在該區(qū)段,Re值較大,管內(nèi)液流的層流邊層已變得極薄,有E>δ,砂
粒凸起高度幾乎全暴露在紊流核心中,故Re對(duì)入值的影響極小,略去不計(jì),相對(duì)糙度成為入的唯一影
響因素。故在該區(qū)段,λ與Re無(wú)關(guān),而只與相對(duì)糙度有關(guān)摩擦阻力與流速平方成正比,故稱為阻力
平方區(qū),尼古拉茲公式:
入=
1
(3-9)
1.74+2lg
Y
2.層流摩擦阻力
當(dāng)流體在圓形管道中作層流流動(dòng)時(shí),從理論上可以導(dǎo)出摩擦阻力計(jì)算式:
h,=
32
(3-10)
d
綜合公式3-1得,
h64L2
(3-11)
 Re d2
可得圓管層流時(shí)的沿程阻力系數(shù):
64
入=
 Re
(3-12)
古拉茲實(shí)驗(yàn)所得到的層流時(shí)A與Re的關(guān)系,與理論分析得到的關(guān)系完全相同,理論與實(shí)驗(yàn)的正確
性得到相互的驗(yàn)證。
層流摩擦阻力和平均流速的一次方成正比。
3、紊流摩擦阻力
對(duì)于素流運(yùn)動(dòng),=f(Re,er),關(guān)系比較復(fù)雜。用當(dāng)量直徑de=4U代替d,代入阻力通式,則
得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式:
. LU,. Lu
(3-13)
 8 S
 8 S
3
二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻
1.摩擦阻力系數(shù)a
礦井中大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的Re值已進(jìn)入阻力平方區(qū),值只與相對(duì)糙度有關(guān),對(duì)于幾何尺寸和
-28-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第三章礦井通風(fēng)阻力
支護(hù)已定型的井巷,相對(duì)糙度一定,則入可視為定值;在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度p=1.2kg/m3
對(duì)公式3-13,令:
.p
=
(3-14)
8
a稱為摩擦阻力系數(shù),單位為kg/m3或Ns2m。則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為:
 h, =a. LUo
(3-15)
S
標(biāo)準(zhǔn)摩擦阻力系數(shù):
 a=a
P
0
(3-16)
通過大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測(cè)所得的、在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(1.2kg/m)條件下的井巷的摩擦阻力系數(shù),即所謂
2.摩擦風(fēng)阻R
對(duì)于已給定的井巷,L、U、S都為已知數(shù),故可把公式3-14中的a、L、U、S歸結(jié)為一個(gè)參數(shù)
R
 LU
R=a3
(3-17)
R,稱為巷道的摩擦風(fēng)阻,其單位為:kg/m或N2/m工程單位:kgf.s2/m,或?qū)懗?k1n.s2/m3=
9.8ku
R=f(p,S,U,)。在正常條件下當(dāng)某一段井巷中的空氣密度p一般變化不大時(shí),可將R看作
是反映井巷幾何特征的參數(shù)
則得到紊流狀態(tài)下井巷的摩擦阻力計(jì)算式寫為:
 h,=R,
(3-18)
此式就是完全紊流(進(jìn)入阻力平方區(qū))下的摩擦阻力定律。
三、井巷摩擦阻力計(jì)算方法
新建礦井:查表得ao→a→R→h
生產(chǎn)礦井:h→→a→a
四、生產(chǎn)礦井一段巷道阻力測(cè)定
1、壓差計(jì)法
用壓差計(jì)法測(cè)定通風(fēng)阻力的實(shí)質(zhì)是測(cè)量風(fēng)流兩點(diǎn)間的勢(shì)能差和動(dòng)壓差,計(jì)算出兩測(cè)點(diǎn)間的通阻力。
22
h=(p-p2)+p1+p2+(1-gpm2z2)
(3-19
其中:右側(cè)的第二項(xiàng)為動(dòng)壓差,通過測(cè)定1、2兩斷面的風(fēng)速、大氣壓、干濕球溫度,即可計(jì)算出
它們的值。第一項(xiàng)和第三項(xiàng)之和稱為勢(shì)能差,需通過實(shí)際測(cè)定。
(1)布置方式及連接方法
2
Z
圖3-4生產(chǎn)礦井一段巷道布置方式及連接方法
(2)阻力計(jì)算
壓差計(jì)“十”感受的壓力:P+gp(Z+Z2)
壓差計(jì)“一”感受的壓力:P2+m2Z2
故壓差計(jì)所示測(cè)值:
29-
 Evaluation Only. Cre
 Aspose.pdf. Copyright2 29002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
(3-20)
設(shè)P(Z1+Z2)-pm2Z2=pm12且與1、2斷面間巷道中空氣平均密度相等,則:
 h=(P-P2)+Z12Pmg
(3-21)
式中:Z12為1、2斷面高差,h值即為1、2兩斷面壓能與位能和的差值。
根據(jù)能量方程,則1、2巷道段的通風(fēng)阻力h2為:
(3-22)
問:把壓差計(jì)放在1、2斷面之間,測(cè)值是否變化?
2、氣壓計(jì)法
由能量方程:
 =(P-P2)+P-DP2+
(3-23)
式中用精密氣壓計(jì)分別測(cè)得1,2斷面的靜壓P1,P2
用干濕球溫度計(jì)測(cè)得t2,和12,進(jìn)而計(jì)算p1P2
用風(fēng)表測(cè)定1,2斷面的風(fēng)速VV2
Pm2為1,2斷面的平均密度,若高差不大,就用算術(shù)平均值,若高差大,則有加權(quán)平均值;
Z121,2斷面高差,從采掘工程平面圖查得。
可用逐點(diǎn)測(cè)定法,一臺(tái)儀器在井底車場(chǎng)監(jiān)視大氣壓變化,然后對(duì)上式進(jìn)行修正。
(3-24)
【例3-1】某設(shè)計(jì)道為梯形斷面,S=8m2,L=100m,采用工字鋼棚支護(hù),支架截面高度d=14cm,縱
口徑△=5,計(jì)劃通過風(fēng)量Q=1200m3/min,預(yù)計(jì)巷道中空氣密度p=1.25kg/m3,求該段巷道的通風(fēng)阻力。
解根據(jù)所給的d、△、S值,由附表查得:a0=84.2×10-4×0.88=0.025Ns2/m
則:巷道實(shí)際摩擦阻力系數(shù)a=a0=0.02×=0.026s2/m
2
l4.60.0610070.821m
巷道摩擦風(fēng)阻R,=as3S
8
巷道摩擦阻力h,=R,Q2=0.598×
(1200
60=239.2Pa
第三節(jié)局部風(fēng)阻與阻力
由于井巷斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因,使均勻流動(dòng)在局部地區(qū)受到影響而破壞,從而引
起風(fēng)流速度場(chǎng)分布變化和產(chǎn)生渦流等,造成風(fēng)流的能量損失,這種阻力稱為局部阻力。由于局部阻力
所產(chǎn)生風(fēng)流速度場(chǎng)分布的變化比較復(fù)雜性,對(duì)局部阻力的計(jì)算一般采用經(jīng)驗(yàn)公式。
一、局部阻力及其計(jì)算
和摩擦阻力類似,局部阻力h1一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示
h1=2
(3-25)
ξ=
B
(3-26)
 Re
式中:5局部阻力系數(shù),無(wú)因次。層流ξ計(jì)算局部阻力,關(guān)鍵是局部阻力系數(shù)確定,因v=Q/S,當(dāng)
確定后,便可用
=,2
(3-27)
-30-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw.  com .com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第三章礦井通風(fēng)阻力
幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型
1、突變
紊流通過突變部分時(shí),由于慣性作用,出現(xiàn)主流與邊壁脫離的現(xiàn)象,在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū),
從而增加能量損失。
圖3-5突變部位阻力的產(chǎn)生
2、漸變
主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓現(xiàn)象,邊壁附近產(chǎn)生渦漩。壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反,
使邊壁附近,流速本來就小,趨于0,在這些地方主流與邊壁面脫離,出現(xiàn)與主流相反的流動(dòng),面渦漩。
圖3-6漸變方向阻力的產(chǎn)生
3、轉(zhuǎn)彎處
流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用,在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓,出現(xiàn)渦漩。
圖3-7轉(zhuǎn)彎處、分叉與匯合處阻力的產(chǎn)生
4、分岔與會(huì)合
如圖3-7所示。
5、上述的綜合
∴局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān),渦漩區(qū)愈大,能量損失愈多,局部阻力愈大
二、局部阻力系數(shù)和局部風(fēng)阻
(一)局部阻力系數(shù)
紊流局部阻力系數(shù)一般主要取決于局部阻力物的形狀,而邊壁的粗糙程度為次要因素。
1.突然擴(kuò)大
2
22=02=5P02
(3-28)
2S2
或
S
h
12=E22=2
(3-29)
2
2S2
式中v1、v2分別為小斷面和大斷面的平均流速,m/s
S1、S2分別為小斷面和大斷面的面積,m;
m空氣平均密度,kg/m3
對(duì)于粗糙度較大的井巷,可進(jìn)行修正
'=1+
(3-30)
0.01
2.突然縮小
對(duì)應(yīng)于小斷面的動(dòng)壓2,ξ值可按下式計(jì)算:
2
-31-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
=0.51-
S
(3-31)
 S
'=51+a
(3-32)
0.013
3.逐漸擴(kuò)大
逐漸擴(kuò)大的局部阻力比突然擴(kuò)大小得多,其能量損失可認(rèn)為由摩擦損失和擴(kuò)張損失兩部分組成。
當(dāng)<20°時(shí),漸擴(kuò)段的局部阻力系數(shù)ξ可用下式求算:
(3-33)
 p sin
式中a風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù),Nsm2
n—風(fēng)道大、小斷面積之比,即S2/S1
擴(kuò)張角。
4.轉(zhuǎn)彎
巷道轉(zhuǎn)彎時(shí)的局部阻力系數(shù)(考慮巷道粗糙程度)可按下式計(jì)算:
當(dāng)巷高與巷寬之比Hb=0.2~1.0時(shí),
=(+28a)
1
(3-34)
0.35+0.65
H
b
當(dāng)Hb=1~2.5時(shí)
E'=(+28a)
(3-35)
式中假定邊壁完全光滑時(shí),90°轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù),其值查表獲得
a巷道的摩擦阻力系數(shù),N.s2/m
B—巷道轉(zhuǎn)彎角度影響系數(shù),其值查表獲得。
5.風(fēng)流分叉與匯合
1
2
3
2
3
3
(1)
(2)
38風(fēng)流分叉與匯合
(1)風(fēng)流分叉
典型的分叉巷道如圖3-8(1)所示,1~2段的局部阻力h-2和1~3段的局部阻力h3分別用下
式計(jì)算:
h-2=ka2-212cos2+2)
(3-36)
hn-3=ka-230+u32)
(3-37)
(2)風(fēng)流匯合
如圖3-8(2)所示,1~3段和2~3段的局部阻力h3、hn-3分別按下式計(jì)算:
 h-3= (v-2v cos0, +v3)
(3-38)
-32-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第三章礦井通風(fēng)阻力
h23=(2-2vy+)
(3-39)
式中:
 =vcos0, +2cos0,
(3-40)
 e2
 23
2
(二)局部風(fēng)阻
在局部阻力計(jì)算式中,令2=R1,則有:
,2S
22=R
(3-41)
式中R稱為局部風(fēng)阻,其單位為N.s2m或kg/m。
此式表明,在流條件下局部阻力也與風(fēng)量的平方成正比
第四節(jié)礦井總風(fēng)阻與礦井等積孔
、井巷阻力特性
在紊流條件下,摩擦阻力和局部阻力均與風(fēng)量的平方成正比。故可寫成一般形式:
 h=RQ'(Pa)
(3-42)
對(duì)于特定井巷,R為定值。用縱坐標(biāo)表示通風(fēng)阻力(或壓力)橫坐標(biāo)表示通過風(fēng)量,當(dāng)風(fēng)阻為R時(shí),
則每一風(fēng)量Q值,便有一阻力h值與之對(duì)應(yīng),根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)(Q即可畫出一條拋物線。這條曲線就
叫該井巷的阻力特性曲線。風(fēng)阻R越大,曲線越陡。
h↑
R
0
Q
圖3-9井巷的阻力曲線
二、礦井總風(fēng)阻
從入風(fēng)井口到主要通風(fēng)機(jī)入口,把順序連接的各段井巷的通風(fēng)阻力累加起來,就得到礦井通風(fēng)總阻
力hrm,這就是井巷通風(fēng)阻力的疊加原則。
已知礦井通風(fēng)總阻力hm和礦井總風(fēng)量Q,即可求得礦井總風(fēng)阻:
=,(Ns2m)
(3-43)
Q
Rm是反映礦井通風(fēng)難易程度的一個(gè)指標(biāo)。Rm越大,礦井通風(fēng)越困難
三、礦井等積孔
我國(guó)常用礦井等積孔作為衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)。
假定在無(wú)限空間有一薄壁,在薄壁上開一面積為A(m2)的孔口。當(dāng)孔口通過的風(fēng)量等于礦井風(fēng)量,
且孔口兩側(cè)的風(fēng)壓差等于礦井通風(fēng)阻力時(shí),則孔口面積A稱為該礦井的等積孔。
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
P
2
 V2
I
圖3-10礦井等積孔
設(shè)風(fēng)流從I→,且無(wú)能量損失,則有:
 P+
P
2
v2=2+
(3-44)
得:
 P-B2== V2 =(2/ p )hgm
(3-45)
風(fēng)流收縮處斷面面積A2與孔口面積A之比稱為收縮系數(shù)中,由水力學(xué)可知,一般中=0.65,故
A2=0.65A則v2=Q/A2=Q/0.65A,代入上式后并整理得:
 A=
Q
(3-46)
0.65(2/phr
取p=1.2kg/m3,則:
A=1.19
(3-47)
√hRm
因Rm=hrm/Q2,故有
1.19
 A=
(3-48)
√R
由此可見,A是Rm的函數(shù),故可以表示礦井通風(fēng)的難易程度。當(dāng)A>2,容易A=1~2,中等
A<1困難。
【例3-2】某礦井為中央式通風(fēng)系統(tǒng),測(cè)得礦井通風(fēng)總阻力hm=2800Pa,礦井總風(fēng)量Q=70m3/s,求礦
井總風(fēng)阻Rm和等積孔A,評(píng)價(jià)其通風(fēng)難易程度。
解:Rm=hrm/Q2=2800/702=0.571Ns2/m3
A=1.19/m=1.19/0.571=1.57m2
對(duì)照表可知,該礦通風(fēng)難易程度屬中等。
1、對(duì)于多風(fēng)機(jī)工作的礦井,應(yīng)根據(jù)各主要通風(fēng)機(jī)工作系統(tǒng)的通風(fēng)阻力和風(fēng)量,分別計(jì)算各主要通
風(fēng)機(jī)所擔(dān)負(fù)系統(tǒng)的等積孔,進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。
2、必須指出,相應(yīng)表所列衡量礦井通風(fēng)難易程度的等積孔值,是1873年繆爾格(Murgue)根據(jù)當(dāng)時(shí)
的生產(chǎn)情況提出的,一直沿用至今。由于現(xiàn)代的礦井規(guī)模開采方法、機(jī)械化程度和通風(fēng)機(jī)能力等較以
前已有很大的發(fā)展和提高,表中的數(shù)據(jù)對(duì)小型礦井還有一定的參考價(jià)值,對(duì)大型礦井或多風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)
的礦井,衡量通風(fēng)難易程度的指標(biāo)還有待研究。
第五節(jié)降低礦井通風(fēng)阻力措施
降低礦井通風(fēng)阻力,對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。
一、降低井巷摩擦阻力措施
1.減小摩擦阻力系數(shù)a。
2.保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時(shí),井巷斷面擴(kuò)大33%,R值可減少50%
3.選用周長(zhǎng)較小的井巷。在井巷斷面相同的條件下,圓形斷面的周長(zhǎng)最小,拱形斷面次之,矩形、
-34-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第三章礦井通風(fēng)阻力
梯形斷面的周長(zhǎng)較大。
4.減少巷道長(zhǎng)度。
5.避免巷道內(nèi)風(fēng)量過于集中。
二、降低局部阻力措施
局部阻力與值成正比,與斷面的平方成反比。因此,為降低局部阻力,應(yīng)盡量避免井巷斷面的突
然擴(kuò)大或突然縮小,斷面大小懸殊的井巷,其連接處斷面應(yīng)逐漸變化。盡可能避免井巷直角轉(zhuǎn)彎或大于
90°的轉(zhuǎn)彎,主要巷道內(nèi)不得隨意停放車輛、堆積木等。要加強(qiáng)礦井總回風(fēng)道的維護(hù)和管理,對(duì)冒頂、
片幫和積水處要及時(shí)處理。
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、在法定單位制中,摩擦阻力系數(shù)a
運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)μ
、局部阻力系數(shù)、等積
孔A、雷諾數(shù)Re、地溫度率g
2、衡量礦井通風(fēng)難易程度的指標(biāo)是
和
3、按等積孔指標(biāo),礦井通風(fēng)的難易程度分為
和
三種。
4、礦井通風(fēng)阻力包括和
5、表征礦井通風(fēng)難易程度的物理量有風(fēng)阻和
6、當(dāng)巷道的
發(fā)生變化或風(fēng)流的發(fā)生變化時(shí),會(huì)導(dǎo)致局部阻力的產(chǎn)生
7、風(fēng)速在井巷斷面上的分布是不均勻的。一般說來,在巷道的軸心部分風(fēng)速,而靠近巷道壁風(fēng)
8、空,通常所說的風(fēng)速都是指
速
空氣的流動(dòng)狀態(tài)有
和
兩種,井巷中風(fēng)流流動(dòng)狀態(tài)基本都是
9、在井巷風(fēng)流中,兩端面之間的
是促使空氣流動(dòng)的根本原因。
10、根據(jù)測(cè)算基準(zhǔn)不同,空氣壓力可分為
和
11、礦井通風(fēng)壓力就是進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井之間的總壓力,它是由
和
造成的
二、選擇題
1、巷道摩擦阻力系數(shù)的大小和
無(wú)關(guān)
A、巷道斷面面積B、巷道長(zhǎng)度C、支護(hù)方式D巷道周長(zhǎng)
2、下列選項(xiàng)能反映礦井通風(fēng)難易程度指標(biāo)的是
A、等積孔B、風(fēng)速C、風(fēng)量D、風(fēng)壓
3、通風(fēng)壓力與通風(fēng)阻力的關(guān)系是
A通風(fēng)壓力大于通風(fēng)阻力B作用力與反作用力C通風(fēng)阻力大于通風(fēng)壓力
4、礦井通風(fēng)口局部阻力系數(shù)為
A.0.5B.0.6C.0.8
A
5、巷道斷面上各點(diǎn)風(fēng)速是
A軸心部位小,周壁大;B上部大,下部小;C一樣大;D軸心大,周壁小
6、采煤工作面風(fēng)流的劃定,是以距煤壁頂、底兩幫各
和以采空區(qū)切頂線為界的采煤工作面工作
空間的風(fēng)流。
 A. 200 mm B. 300 mm C. 100 mm D. 250 mm
三、判斷題
1、風(fēng)阻是表征通風(fēng)阻力大小的物理量
2、巷道長(zhǎng),則風(fēng)阻一定大
3、礦井等積孔小,說明礦井的通風(fēng)阻力小。
4、阻力h與風(fēng)阻R的一次方成正比,也與風(fēng)量Q的一次方成正比
5、井巷風(fēng)流的兩端面之間的通風(fēng)阻力等于兩端面之間的絕對(duì)全壓之差。
6、
、等積孔是表示礦并通風(fēng)難易程度的方法,但礦井并不存在實(shí)型的等積孔
7、降低局部阻力地點(diǎn)的風(fēng)速能夠降低局部阻力。
四、簡(jiǎn)答題
1、何謂層流、素流?如何判別流體的流動(dòng)狀態(tài)?
2、某半圓拱巷道.采用砌碹支護(hù)巷道寬3.2m,中心處高度3.4m,巷道中通過風(fēng)量為600m/min。
試判別風(fēng)流流態(tài)。(Re=225307,紊流)
3、尼古拉弦實(shí)驗(yàn)曲線可分為哪幾個(gè)區(qū)?各區(qū)有何特征?
4、摩擦阻力系數(shù)與哪些因素有關(guān)?
-35-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
5、摩擦阻力與摩擦風(fēng)阻有何區(qū)別?
6、局部阻力是如何產(chǎn)生的?
7、礦井等積孔的含義是什么?如何計(jì)算?
8、降低摩擦阻力和局部阻力采用的措施有哪些?
9、礦井通風(fēng)阻力包括哪兩種,如何降低摩擦阻力?
五、計(jì)算題
1.知某梯形巷道康探阻力系數(shù)=0.0177Ns2/,巷道長(zhǎng)L=200m,凈斷面積S=5m3,通過風(fēng)量Q=720
m/min,試求摩擦風(fēng)阻與摩擦阻力
2.(1)有一木支架梯形巷道,長(zhǎng)1500m,斷面積為6m,木柱直徑d=0.22m,支架縱口徑6,通過
風(fēng)量為900m/min,巷道中空氣平均密度為1.25kg/m3,求:(1)摩擦風(fēng)阻,(2)摩擦阻力,(3)該巷
通風(fēng)所消耗的功率N(設(shè)風(fēng)機(jī)效率為0.6)。
(2)條件同上題,但通過風(fēng)量Q=600m/min,求h和N
3.某巷道摩擦阻力系數(shù)=0.004Ns/m,通過風(fēng)量Q=40m/s,空氣密度1.25kg/m。在突然擴(kuò)大段,
巷道斷面由S1=6m變?yōu)镾2=12m。求:(1)突然擴(kuò)大的局部阻力;(2)若風(fēng)流由2流向1,則局部阻力
為多少?
4.某礦總回風(fēng)道斷面S=8m2,高寬比H/b=1.2,有一直角拐彎,通過風(fēng)量Q=60m/s.空氣密度1.24kg/m3,
摩擦阻力系數(shù)=0.015Ns2m,求:(1)拐彎的局部阻力;(2)若拐彎處內(nèi)角做成圓弧形,曲率半徑
0.7b,則局部阻力是多少?(3)設(shè)風(fēng)機(jī)設(shè)備效率0.6,內(nèi)角抹圓后每年可節(jié)約用電多少度?
5.如題圖3-1所示一傾斜巷道,已知1、2兩點(diǎn)的標(biāo)高分別為-450m與-600m,絕對(duì)靜壓分別為P18997
Pa,P2=88245a,斷面積分別為S1=9m2,S2=6m2,空氣密度p1=1.24kg/m,p2=1.16kg/m。通過該段
巷道的風(fēng)量為Q=36m/s。試求點(diǎn)1、2間的通風(fēng)阻力,并判斷風(fēng)流方向
450m
600m
題圖3-1
6.已知某一進(jìn)風(fēng)井井口斷面的大氣壓力P靜=9980P井深度Z=500m,井筒內(nèi)空氣的平均密度p=1.18
kg/m3,井筒的通風(fēng)阻力h阻=85Pa,問立井井底的絕對(duì)靜壓P靜2有多大?
7.如題圖3-2所示,在斷面不等的水平通風(fēng)巷道中,測(cè)得1斷面的絕對(duì)靜壓P靜1=96170Pa,斷面積
S1=4m2,空氣密度p1=1.16kg/m,2斷面的絕對(duì)靜壓P靜=96200Pa,斷面積S2=8m2,空氣密度p
=1.16kg/m,通過風(fēng)量Q=40m/s.試判斷巷道的風(fēng)流方向,并求其通風(fēng)阻力h阻有多大?
題圖3-2
7.某條巷道如題圖3-3所示,通過的風(fēng)量為18m/s,s1s34.5m3,S2=9m2,空氣的密度p=1.2kg/m3,
查表得到局部阻力系數(shù)2-1=0.25、51--=1.4.試分別計(jì)算巷道斷面突然縮小處和轉(zhuǎn)彎處的局部阻力。
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第三章礦井通風(fēng)阻力
題圖3-3
9.某水平巷道如題圖3-4所示,用壓差計(jì)和膠皮管測(cè)得1-2及1-3之間的阻力分別為295Pa和440Pa,
巷道的斷面積均等于6m2,周長(zhǎng)10m,通過的風(fēng)量為40/s,空氣密度1.2kg/m3。求巷道的摩擦阻力
系數(shù)及拐彎處的局部阻力系數(shù)。
日
 104 m
題圖3-4
10.某片盤斜井通風(fēng)系統(tǒng)如題圖3-5所示,進(jìn)入井下的總風(fēng)量Q=24m/s,已知井巷各段的風(fēng)阻為R
=0.2255、R2-3=0.3726、R3-4=0.176、R4-50.431、R2-=0.441、R6-=0.176、R-s=0.51、rs-=0.245ns2/m
試求
(1)畫出片盤斜通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖;
(2)計(jì)算礦井的總風(fēng)阻、總阻力、總等積孔;
(3)計(jì)算每翼自然分配的風(fēng)量;
題圖3-5
題圖3-6
11.如題圖3-6所示的(抽出式)通風(fēng)礦井,實(shí)測(cè)結(jié)果:通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐中的相對(duì)靜壓h=2256pa,鳳
4斷面的平均風(fēng)速=14m/s,斷面S4=9m2,擴(kuò)散器斷面S=14m2,Zo1=150m,Z12=200m,p=1.22kg/m3,
p12=1.25kg/m3,p34=1.2kg/m.試求該礦井的自然風(fēng)壓礦井通風(fēng)的總阻力hm和通風(fēng)機(jī)的靜壓H
、動(dòng)壓h動(dòng)全壓H全各為多少?
12.如題圖3-6所示的通風(fēng)礦井,試證明礦井通風(fēng)阻力ha=h全±h白
13.如題圖3-6所示的通風(fēng)礦井,試證明通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓與礦井通風(fēng)阻力的關(guān)系為hhh
14.如題圖3-7所示的(壓入式)通風(fēng)礦井,試證明礦井通阻力hm全+hh
-37-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
題圖3-7
2
題圖3-8
15.如題圖3-7所示的通風(fēng)礦井,已知h=h全2+全3h試證明通風(fēng)機(jī)的壓與礦井通風(fēng)阻力
8-園互當(dāng)回子垂夏卵辣號(hào)灘亞頭美
hh阻
16.采用多風(fēng)井通風(fēng)的礦井
井通風(fēng)系統(tǒng)中,其中進(jìn)風(fēng)井和兩翼的礦井巷道風(fēng)阻分別為R1-2,R2-3-4,R2-5-6,通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為Q1和Qu,
R1和R是通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻。試:
(1)畫出該通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖;
(2)證明R1=R2-3-4+R1-2(1+Qn/Q)2;
(3)指出兩翼相互影響關(guān)系
17.采用多風(fēng)井通風(fēng)的礦井,聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的各主要通風(fēng)機(jī)之間彼此聯(lián)系,相互影響。如題圖3-9簡(jiǎn)化的礦
井通風(fēng)系統(tǒng)中,R-2=0.04N·s2m,2-3-4=0.3n·s2/m,2-s-=0.36n·s2/m3,風(fēng)量Q=40m3/s,
m=60m/s。試求
(1)計(jì)算兩個(gè)風(fēng)井1、Ⅱ主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻R和R
(2)因生產(chǎn)任務(wù)加大,Ⅱ通風(fēng)機(jī)增加風(fēng)量到90m/s,計(jì)算1、Ⅱ通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和工作風(fēng)阻;
(3)指出兩翼相互影響關(guān)系
題圖3-9
題圖3-10
18.某采區(qū)兩個(gè)采煤工作面,如題圖3-10所示已知兩風(fēng)路的風(fēng)阻R1=0.8n·sm3,2=1.0n·s2/m3,
若總通風(fēng)量Q=22m/s,按生產(chǎn)要求,1分支(工作面)需要的風(fēng)量為14m3/s,2分支(工作面)需
要的風(fēng)量為8m/s,試問
(1)計(jì)算兩分支的自然分風(fēng)風(fēng)量,能否滿足通風(fēng)要求?
(2)給出調(diào)節(jié)風(fēng)量的技術(shù)措施及調(diào)節(jié)參數(shù);
(3)指出調(diào)節(jié)后對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的影響。
2②①
題圖3-11
19.某巷道通風(fēng)系統(tǒng)如題圖3-11所示,總通風(fēng)量為Q1=30m/s,已知各分支風(fēng)阻為R=1.2,R2=0.4,
R-r3.2,0.6,3=2.8,R2-0.3,單位為N·s/m若工作面(分支6)需要風(fēng)量20m/s,2分支
要的風(fēng)量為10m/s,試計(jì)算輔助通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓及調(diào)節(jié)后系統(tǒng)的總阻力。(940pa,1530pa)
20.某采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)如題圖3-12,已知風(fēng)阻1=0.49,2=1.47,R=0.98,R=1.47,r3=0.49,R=
0.6,單位為N·s2/m3,該系統(tǒng)的總風(fēng)壓h16=80Pa
-38-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第三章礦井通風(fēng)阻力
(1)風(fēng)門K關(guān)閉時(shí),求工作面風(fēng)量;
(2)當(dāng)風(fēng)門K打開時(shí),總風(fēng)壓保持不變的情況下,求工作面風(fēng)量及流過風(fēng)門K的風(fēng)量
(3)當(dāng)風(fēng)門K打開時(shí),求該區(qū)段的總風(fēng)阻。
六、名詞解釋
通風(fēng)局部阻力
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
【本章重點(diǎn)與難點(diǎn)】
1、自然風(fēng)壓的產(chǎn)生、計(jì)算、利用與控制
2、軸流式和離心式主要通風(fēng)機(jī)特性
3、主要通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)
4、主要通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍
第一節(jié)自然風(fēng)壓
、自然風(fēng)壓及其形成和計(jì)算
1、自然通風(fēng)
由自然因素作用而形成的通風(fēng)叫自然通風(fēng)。
 dz
圖4-1簡(jiǎn)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)
冬季:如圖4-1所示,空氣柱0-1-2比5-4-的平均溫度較低,平均空氣密度較大,導(dǎo)致兩空氣柱
作用在2-3水平面上的重力不等。它使空氣源源不斷地從井口1流入,從井口5流出。
夏季:相反。
自然風(fēng)壓:作用在最低水平兩側(cè)空氣柱重力差
2、自然風(fēng)壓的計(jì)算
根據(jù)自然風(fēng)壓定義,上圖所示系統(tǒng)的自然風(fēng)壓H可用下式計(jì)算:
= Pigdz-5Pigdz
(4-1)
為了簡(jiǎn)化計(jì)算,一般采用測(cè)算出0-1-2和5-4-井巷中空氣密度的平均值m和pm2,用其分別代
替上式的p1和P2,則上式可寫為:
 HN=Zg(Pm-P.m2)
(4-2)
注意:1)自然風(fēng)壓的計(jì)算必須取一閉合系統(tǒng)。
2)進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和回風(fēng)系統(tǒng)必須取相同的標(biāo)高。
3)一般選取最低點(diǎn)作為基準(zhǔn)面。
二、自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律
自然風(fēng)壓影響因素
(4-3)
1、礦井某一回路中兩側(cè)空氣柱的溫差是影響H的主要因素。
2、空氣成分和濕度影響空氣的密度,因而對(duì)自然風(fēng)壓也有一定影響,但影響較小
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
H↑
月份
12123456789101112
圖42深井與淺井自然風(fēng)壓示意圖
3、井深。Hn與礦井或回路最高與最低點(diǎn)間的高差乙成正比。
4、主要通風(fēng)機(jī)工作對(duì)自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響。
三、自然風(fēng)壓的控制和利用
1、新設(shè)計(jì)礦井在選擇開拓方案、擬定通風(fēng)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)充分考慮利用地形和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)。
2、根據(jù)自然風(fēng)壓的變化規(guī)律,應(yīng)適時(shí)調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn),使其既能滿足礦井通風(fēng)需要,又可
節(jié)約電能。
3、在建井時(shí)期,要注意因地制宜和因時(shí)制宜利用自然風(fēng)壓通風(fēng),如在表土施工階段可利用自然通
風(fēng);在主副井與風(fēng)井貫通之后,有時(shí)也可利用自然通風(fēng)有條件時(shí)還可利用鉆孔構(gòu)成回路。
4、利用自然風(fēng)壓做好非常時(shí)期通風(fēng)。一旦主要通風(fēng)機(jī)因故遭受破壞時(shí),便可利用自然風(fēng)壓進(jìn)行通
風(fēng)
c
Z
R
 Rc
b
a
b
b
圖43自然風(fēng)壓使風(fēng)流反向示意圖
5、在多井口通風(fēng)的山區(qū),尤其在高瓦斯礦井,要掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律,防止因自然風(fēng)壓作用
造成某些巷道無(wú)風(fēng)或反向而發(fā)生事故。如圖是四川某礦因自然風(fēng)壓使風(fēng)流反向示意圖。
 ABB CEFA系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為:
 HNA =Z8(PC8' -PAF)
(4-4)
 DBBCED系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為:
 HND =Zg(PCB,-PBE)
(4-5)
自然風(fēng)壓與主要通風(fēng)機(jī)作用方向相反。相當(dāng)于在平硐口A和進(jìn)風(fēng)立井口D各安裝一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)
(向外)。
設(shè)AB風(fēng)流停滯,對(duì)回路 ABDEFA和 ABB'CEFA可分別列出壓力平衡方程:
 HNA-HND=R,
(4-6)
 HS-HNA =RO
(4-7)
式中Hs—風(fēng)機(jī)靜壓,Pa;
 Q-DBB'C風(fēng)路風(fēng)量,ms;
R、c分別為DB和BBC分支風(fēng)阻,Ns2m。
兩式相除:
 HNA-HND=
(4-8)
 Hs-HNA
此即AB段風(fēng)流停滯條件式。
當(dāng)上式變?yōu)?
 HNA-HNDRD
(4-9)
 Hs-HNA RO
則AB段風(fēng)流反向。
由此可知防止AB風(fēng)路風(fēng)流反向的措施有:(1)加大RD;(2)增大Hs(3)在A點(diǎn)安裝風(fēng)機(jī)向巷
-41-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
道壓風(fēng)。
第二節(jié)礦用通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造
礦用通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍可分為三種:
1、主要通風(fēng)機(jī),服務(wù)于全礦或礦井的某一翼(部分)
2、輔助通風(fēng)機(jī),服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支采區(qū)或工作面),幫助主通風(fēng)機(jī)通風(fēng),以保證該分支
風(fēng)量;
3、局部通風(fēng)機(jī),服務(wù)于獨(dú)頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)
按構(gòu)造和工作原理可分為:離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)。
一、離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理
1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造。
離心式通風(fēng)機(jī)一般由:進(jìn)風(fēng)口、工作輪(葉輪)、螺形機(jī)殼和擴(kuò)散器等部分組成。有的型號(hào)通風(fēng)機(jī)
在入風(fēng)口中還有前導(dǎo)器。
吸風(fēng)口有:單吸和雙吸兩種。
葉片出口構(gòu)造角:風(fēng)流相對(duì)速度W2的方向與圓周速度u2的反方向夾角稱為葉片出口構(gòu)造角,以
2表示。
w
 .C2
2
2
圖4-4離心式通風(fēng)機(jī)葉輪
離心式風(fēng)機(jī)可分為:前傾式(B2>90°)、徑向式(B2=90)和后傾式(B2<90三種2不同,通
風(fēng)機(jī)的性能也不同。礦用離心式風(fēng)機(jī)多為后傾式。
2、工作原理
當(dāng)電機(jī)通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí),葉片流道間的空氣隨葉片旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn),獲得離心力。經(jīng)葉端
被拋出葉輪,進(jìn)入機(jī)殼。在機(jī)殼內(nèi)速度逐漸減小,壓力升高,然后經(jīng)擴(kuò)散器排出。與此同時(shí),在葉片入
口(葉根)形成較低的壓力(低于吸風(fēng)口壓力),于是,吸風(fēng)口的風(fēng)流便在此壓差的作用下流入葉道,
自葉根流入,在葉端流出,如此源源不斷,形成連續(xù)的流動(dòng)。
3、常用型號(hào)
目前我國(guó)煤礦使用的離心式風(fēng)機(jī)主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風(fēng)機(jī)具有規(guī)格齊
全、效率高和噪聲低等特點(diǎn)。
型號(hào)參數(shù)的含義舉例說明如下:
G4-731125d
代表通風(fēng)機(jī)的用途,K表示
表示傳動(dòng)方式一
礦用通風(fēng)機(jī),G代表鼓風(fēng)機(jī)
通風(fēng)機(jī)葉輪直徑(25d
表示通風(fēng)機(jī)在最高效豐點(diǎn)時(shí)
設(shè)計(jì)序號(hào)(1表示第一次設(shè)計(jì))
全壓系數(shù)10倍化整表示通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速化整
表示進(jìn)風(fēng)口數(shù)1
為單
二、軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理
1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造
主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、整流器、風(fēng)筒、擴(kuò)散(芯筒)器和傳動(dòng)部件等部分組成。葉輪有一級(jí)和二級(jí)
兩種。
-42-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Cre
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
111213
,3式通的造
1一電動(dòng)機(jī)2一聯(lián)軸器:3前隔板4一主軸5一進(jìn)風(fēng)口6一中隔板:7葉輪
8—主體風(fēng)筒9整流器:10—后隔板11一軸承12—環(huán)形擴(kuò)散器:13拉筋板
2、工作原理
(1)特點(diǎn):在軸流式風(fēng)機(jī)中,風(fēng)流流動(dòng)的特點(diǎn)是,當(dāng)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流
出。
(2)葉片安裝角
在葉片迎風(fēng)側(cè)作一外切線稱為弦線弦線與動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)方向(u)的夾角稱為葉片安裝角,以表示。
u
圖4-6軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝示意圖
可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整。但每個(gè)動(dòng)輪上的葉片安裝角必需保持一致。
(3)工作原理
當(dāng)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí),翼柵即以圓周速度u移動(dòng)。處于葉片迎面的氣流受擠壓,靜壓增加;與此同時(shí),
葉片背的氣體靜壓降低,翼柵受壓差作用,但受軸承限制,不能向前運(yùn)動(dòng),于是葉片迎面的高壓氣流由
葉道出口流出,翼背的低壓區(qū)“吸引”葉道入口側(cè)的氣體入,形成穿過翼柵的連續(xù)氣流。
3、常用型號(hào)
目前我國(guó)煤礦在用的軸流式風(fēng)機(jī)有1K58、K58、gaf和BD或BDK(對(duì)旋式)等系列軸流式風(fēng)
機(jī)。軸流式風(fēng)機(jī)型號(hào)的一般含義是:
1584N25
表示表示葉輪級(jí)數(shù)1表示
通風(fēng)機(jī)葉輪直徑(25d)
單級(jí)2表示雙
表示設(shè)計(jì)序號(hào)
表示用途K表示礦用
表示通用
表示通風(fēng)機(jī)輪比.5日化整
BD65824
防爆型
葉輪直徑(24d)
對(duì)結(jié)構(gòu)
電機(jī)為8極(740r/in)
表示用途K為礦用
輪比0.65的100倍化整
4、對(duì)旋風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)
一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪直接對(duì)接,旋轉(zhuǎn)方向相反;機(jī)翼形葉片的扭曲方向也相反,兩級(jí)葉片安裝角一
般相差3°;電機(jī)為防爆型安裝在主風(fēng)筒中的密閉罩內(nèi),與通風(fēng)機(jī)流道中的含瓦斯氣流隔離,密閉罩中
有扁管與大氣相通,以達(dá)到散熱目的。
第三節(jié)通風(fēng)機(jī)附屬裝置
一、風(fēng)硐
風(fēng)硐是連接風(fēng)機(jī)和井筒的一段巷道。通過風(fēng)量大內(nèi)外壓差較大,應(yīng)盡量降低其風(fēng)阻,并減少漏風(fēng)
二、擴(kuò)散器(擴(kuò)散塔)
作用:是降低出口速壓以提高風(fēng)機(jī)靜壓。
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
擴(kuò)散器四面張角的大小應(yīng)視風(fēng)流從葉片出口的絕對(duì)速度方向而定?？偟脑瓌t是,擴(kuò)散器的阻力小,
出口動(dòng)壓小并無(wú)回流。
三、防爆門(防爆井蓋)
圖47防爆門
在斜井井口安設(shè)防爆門,在立井井口安設(shè)防爆井蓋。
作用:當(dāng)井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時(shí),受高壓氣浪的沖擊作用,自動(dòng)打開,以保護(hù)主通風(fēng)機(jī)免
受毀壞;在正常情況下它是氣密的,以防止風(fēng)流短路。
四、反風(fēng)裝置和功能
作用:使井下風(fēng)流反向的一種設(shè)施,以防止進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)入作業(yè)區(qū);有時(shí)
為了適應(yīng)救護(hù)工作也需要進(jìn)行反風(fēng)。
反風(fēng)方法因風(fēng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有:
(1)設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng)
(2)利用備用風(fēng)機(jī)作反風(fēng)道反風(fēng)
(3)軸流式風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)
(4)調(diào)節(jié)動(dòng)葉安裝角反風(fēng)。
要求:
定期進(jìn)行檢修,確保反風(fēng)裝置處于良好狀態(tài);動(dòng)作靈敏可靠,能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向
結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密,漏風(fēng)少;反風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%;每年至少進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。
【本次課的重點(diǎn)和難點(diǎn)】
1、主要通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作參數(shù)及工作特性;
2、主要通風(fēng)機(jī)水柱計(jì)讀數(shù);
3、類型風(fēng)機(jī)曲線與比例定律
4、風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)和合理工作范圍;
5、風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)
第四節(jié)通風(fēng)機(jī)實(shí)際特性曲線
、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)
表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸功率N、效率n和轉(zhuǎn)速n等。
(一)風(fēng)機(jī)(實(shí)際)流量Q
風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時(shí)間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)入口空氣的體積,亦稱體積流量。單位為
m3/h,m3min或m3/s
(二)風(fēng)機(jī)(實(shí)際)全壓H與靜壓H
全壓H是通風(fēng)機(jī)對(duì)空氣作功,消耗于每1m3空氣的能量(Nmm3或Pa),其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的
全壓與入口風(fēng)流全壓之差。
忽略自然風(fēng)壓時(shí),H1用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力h和風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失h,即
(4-10)
靜壓:克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機(jī)的靜壓Hs(Pa),
 H, =hg =RQ2
(4-11)
因此
-44-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only.C
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
 H, =H,+
(4-12)
(三)通風(fēng)機(jī)的功率
全壓功率:通風(fēng)機(jī)的輸出功率以全壓計(jì)算時(shí)稱全壓功率N計(jì)算式:
H,=HQ×10-kw
(4-13)
靜壓功率:用風(fēng)機(jī)靜壓計(jì)算輸出功率,稱為靜壓功率Ns。計(jì)算式:
H3=HQ×10-3kW
(4-14)
風(fēng)機(jī)的軸功率,即通風(fēng)機(jī)的輸入功率N(kW)。計(jì)算式:
 N, H,
N=100m
(4-15)
或
(4-16)
n1000n,
式中n、ns分別為風(fēng)機(jī)的全壓和靜壓效率。
電動(dòng)機(jī)的輸入功率(Nm)
設(shè)電動(dòng)機(jī)的效率為nm傳動(dòng)效率為n時(shí),則
 N H,Q
 1000,.
(4-17)
二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系一風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值含義
1、抽出式通風(fēng)礦井
(1)水柱(壓差)計(jì)示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)靜壓之間關(guān)系
5
6
2
3
圖4-8抽出式礦井水柱計(jì)示意圖
水柱計(jì)示值即為4斷面相對(duì)靜壓h4故
h(負(fù)壓)=P4-P4
(4-18)
沿風(fēng)流方向,對(duì)1、4兩斷面,列伯努力方程
(4-19)
由風(fēng)流入口邊界條件:P1=Po1,即
 P+ ==
(4-20)
又因1與4斷面同標(biāo)高,所以P1=Po4.且:
 Pm128Z12-P.=HN
(4-21)
故上式可寫為:
(4-22)
(4-23)
即
(4-24)
即:風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值反映了礦井通風(fēng)阻力和自然風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系。
(2)風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值與風(fēng)機(jī)風(fēng)壓之間關(guān)系
類似地對(duì)4、5斷面(擴(kuò)散器出口)列伯努力方程,忽略兩斷面之間的位能差。
擴(kuò)散器的阻力
45-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
 hgd =( +h s)-(P. +ha6)
(4-25)
風(fēng)流出口邊界條件:
P6==o5=
(426)
故
h=(3+h)-(P4+h)=5-4-h
(4-27)
即
 h,s =hgo +Po4+h
(4-28)
因?yàn)轱L(fēng)機(jī)全壓
H=P-P4=(h+o4+h)-(P4+h4)
(4-29)
 H, =ha-hy4 +hRd +hy6
(4-30)
若忽略hd不計(jì),則
H,=|h4-h4+h6
(4-31)
風(fēng)機(jī)靜壓
H=h4-h4
(4-32)
(3)H1、Hn、h之間的關(guān)系
綜合上述兩式:
 H, =hal-h, +hd +h 6 =( +h 4-H )-h, +hrad +h 6
(4-33)
 =hRi4 hrd +h 6-HN
即
6
(4-34)
表明:扇風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓聯(lián)合作用,克服礦井和擴(kuò)散器的阻力,以及擴(kuò)器出口動(dòng)能損失。
2、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng)
對(duì)1、2兩斷面列伯努力方程得:
h2=(+h+ gz11)-(p2+h2+pm2gz2)
(4-35)
∵邊界條件及1、2同標(biāo)高:
∴P2=P2=P
故有:-p2=-o1=h1
p+h+1)-(2+h2+pm2gz2)=Hn
故上式可寫為
(4-36)
即
 h =hR12 +h -Hw-hvI
(4-37)
又
(4-38)
同理可得:
 H, +Hw =hi2 +h,2
(4-39)
三、通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線
1、工況點(diǎn)
當(dāng)風(fēng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻R的管網(wǎng)上工作時(shí)、可測(cè)算出一組工作參數(shù)(風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、功率N、
和效率n),這就是該風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)風(fēng)阻為R時(shí)的工況點(diǎn)。
2、個(gè)體特性曲線
不斷改變R,得到許多的Q、H、N、n。以Q為橫坐標(biāo),分別以H、N、為縱坐標(biāo),將同名的
點(diǎn)用光滑的曲線相連,即得到個(gè)體特性曲線。
3、通風(fēng)機(jī)裝置
把外接擴(kuò)散器看作通風(fēng)機(jī)的組成部分,總稱之為通風(fēng)機(jī)裝置。
4、通風(fēng)機(jī)裝置的全壓H1
-46-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only.
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
擴(kuò)散器出口與風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的全壓之差,與風(fēng)機(jī)的全壓H之關(guān)系為:
 H.=H, -ha
(4-40)
式中h擴(kuò)散器阻力。
5、通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓H
(4-41)
6、H2和H的關(guān)系
∵H3=H,-h
而H=H-h=H1-(h+h)
∴只有當(dāng)ha+hH,
即通風(fēng)機(jī)裝置阻力與其出口動(dòng)能損失之和小于通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失時(shí),通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓才會(huì)因加
擴(kuò)散器而有所提高,即擴(kuò)散器起到回收動(dòng)能的作用。
7、H、Hd、H和H之間的關(guān)系圖
 H.
 Hg-Q
Q
圖49H、H、H和H之間的關(guān)系圖
8、離心式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線
 H/daPa
 N/kW/%
 nt
s
N
H
 Ht
 Q/m/s
圖4-10離心式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線
特點(diǎn):
(1)離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線駝峰不明顯,且隨葉片后傾角度增大逐漸減小,其風(fēng)壓曲線工作段較軸
流式風(fēng)機(jī)平緩
(2)當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的變化時(shí),其風(fēng)量變化比軸流式風(fēng)機(jī)要大
(3)離心式風(fēng)機(jī)的軸功率N隨Q增加而增大,只有在接近風(fēng)流短路時(shí)功率才略有下降
風(fēng)機(jī)開啟方式:離心式風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門全閉,待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打
開。
說明:
(1)離心式風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。
(2)當(dāng)供風(fēng)量超過需風(fēng)量過大時(shí),常常利用閘門加阻來減少工作風(fēng)量,以節(jié)省電能。
9、軸流式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
↑
 H/daPa
D
B
 Ht
/kW
 Hs
R↑%
F
/m3/s
→Q/m3/s
圖4-11軸流式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線
特點(diǎn):
(1)軸流式風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在
(2)駝峰點(diǎn)D以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段,是穩(wěn)定工作
段;
(3)點(diǎn)D以左是不穩(wěn)定工作段,產(chǎn)生所謂喘振(或飛動(dòng))現(xiàn)象
(4)軸流式風(fēng)機(jī)的葉片裝置角不太大時(shí),在穩(wěn)定工作段內(nèi),功率隨Q增加而減小。
風(fēng)機(jī)開啟方式:軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻最小(閘門全開)時(shí)啟動(dòng),以減少啟動(dòng)負(fù)荷。
說明:軸流式風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線。
三、無(wú)因次系數(shù)與類型特性曲線
(一)無(wú)因次系數(shù)
1通風(fēng)機(jī)的相似條件
比例系數(shù):兩個(gè)通風(fēng)機(jī)相似是指氣體在風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)過程相似,或者說它們之間在任一對(duì)應(yīng)點(diǎn)的同名
物理量之比保持常數(shù),這些常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。
幾何相似是風(fēng)機(jī)相似的必要條件,動(dòng)力相似則是相似風(fēng)機(jī)的充分條件。
2、無(wú)因次系數(shù)
(1)壓力系數(shù)H
同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的全壓和靜壓系數(shù)均為一常數(shù),可用下式表示:
2=H=常數(shù)
(4-42)
 pu2
式中u為圓周速度,H為壓力系數(shù)。
(2)流量系數(shù)
2=Q=常數(shù)
(4-43)
 -Dau
4
(3)功率系數(shù)N
風(fēng)機(jī)軸功率N=HQ
1000m
一,計(jì)算公式中的H和Q分別上式代入得:
 1000N HO
==N=常數(shù)
(4-44)
一
同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的效率相等,功率系數(shù)為常數(shù)H、Q、N三個(gè)參數(shù)都不含有因次,因
此叫無(wú)因次系數(shù)。
(二)類型特性曲線
根據(jù)風(fēng)機(jī)模型的幾何尺寸、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)時(shí)所得的工況參數(shù)Q、H、N和n利用上三式計(jì)算出
該系列風(fēng)機(jī)的H、Q、N和n。然后以Q為橫坐標(biāo)以H、N和n為縱坐標(biāo),繪出-h、-N
和n-Q曲線,此曲線即為該系列風(fēng)機(jī)的類型特性曲線。
四、比例定律與通用特性曲線
1、比例定律
-48-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. hzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
同類型風(fēng)機(jī)它們的壓力H、流量Q和功率與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣密度成一定比例關(guān)系
這種比例關(guān)系叫比例定律。
將轉(zhuǎn)速u=Dn/60代入無(wú)因次系數(shù)關(guān)系式得:
H=0.00274pD2n2H
(4-45)
Q=0.04108DnQ
(4-46)
N=1.127×10pDn3N
(4-47)
對(duì)于1、2兩個(gè)相似風(fēng)機(jī)而言,Q1=Q2、H1=H2、N1=N2,
H10.00274D2nH1=D
∴=
(4-48)
20.00274p2D2n2H2P2
 0.04108D,'nD.
(4-49)
Q20.04108D2n2Q2(D2)n2
.127p,,'N
21.1272D2n2=P1.D
(4-50)
 W2
2、通用特性曲線
根據(jù)比例定律,把一個(gè)系列產(chǎn)品的性能參數(shù)H、Q、n、D、、和n等相互關(guān)系同畫在一個(gè)坐標(biāo)圖
上,叫通用曲線
【例4-1】某礦使用主要通風(fēng)機(jī)為472-11N20B離心式風(fēng)機(jī),圖上給出三種不同轉(zhuǎn)速n的HQ曲線
轉(zhuǎn)速為630rmnm機(jī)作風(fēng)54757m,點(diǎn)為M(588a)
來,風(fēng)阻變?yōu)镽=0.7932N.s2/m3,礦風(fēng)量減小不能滿足生產(chǎn)要求,擬采用調(diào)整轉(zhuǎn)速方法保持風(fēng)量
解:
R0.7932
tn=630
-05367
n=560
15
圖4-12
同型號(hào)風(fēng)機(jī),故其直徑相等。由比例定律有:
n=n1Q2q=630×58/51.5=710r/min
即轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至n2=710r/min,可滿足供風(fēng)要求。
第五節(jié)通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
一、工況點(diǎn)的確定方法
工況點(diǎn):風(fēng)機(jī)在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù),如Q、H、N和n等,一般是指H利
Q兩參數(shù)
求風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的方法:
1、圖解法
理論依據(jù)是:風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線的函數(shù)式為H=f(Q),管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線函數(shù)式是h=RQ2,風(fēng)機(jī)
風(fēng)壓H是用以克服阻力h,所以H=h,因此兩曲線的交點(diǎn),即兩方程的聯(lián)立解?？梢妶D解法的前提是
風(fēng)壓與其所克服的阻力相對(duì)應(yīng)。
方法:在風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性(H-Q)曲線的坐標(biāo)上,按相同比例作出工作管網(wǎng)的風(fēng)阻曲線,與風(fēng)壓曲
-49-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
線的交點(diǎn)之坐標(biāo)值,即為通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓和風(fēng)量。通過交點(diǎn)作Q軸垂線,與N一Q和一Q曲線相交,
交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機(jī)的軸功率N和效率n。
 R,=R-(R,-R.-R)
(4-51)
式中R相當(dāng)于風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻,R2=2
2S2
S——風(fēng)機(jī)出口斷面,即外接擴(kuò)散器入口斷面;
R—擴(kuò)散器風(fēng)阻;
Rv—相當(dāng)于擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻,R=2
2S2
Sv為擴(kuò)散器出口斷面。
若使用通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線Ht一Q,則需用全壓風(fēng)阻Rt作曲線,且若使用通風(fēng)機(jī)裝置全壓特性曲
線HtdQ,則裝置全壓風(fēng)阻應(yīng)為Rtd,且
 R, =+R. +Rd
(4-52
應(yīng)當(dāng)指出,在一定條件下運(yùn)行時(shí),不論是否安裝外接擴(kuò)散器,通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線是唯一的,而通
風(fēng)機(jī)裝置的全壓和靜壓特性曲線則因所安擴(kuò)散器的規(guī)格、質(zhì)量而有所變化。
2、解方程法
隨著電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算已成為可能。風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線可用下面多項(xiàng)式擬合
(4-53)
式中a1、a2、a3曲線擬合系數(shù)。
對(duì)于某一特定礦井,可列出通風(fēng)阻力方程
 h=
(4-54)
式中R為通風(fēng)機(jī)工作管網(wǎng)風(fēng)阻。
聯(lián)立上述兩方程,即可得到風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。
二、通風(fēng)機(jī)工點(diǎn)的合理工作范圍
1、從經(jīng)濟(jì)角度,通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不低于60%
2、從安全角度,工況點(diǎn)必須位于駝峰點(diǎn)右側(cè),單調(diào)下降的直線段。
3、實(shí)際工作風(fēng)壓不得超過最高風(fēng)壓的90%。
4、風(fēng)機(jī)的運(yùn)輪轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速。
三、主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)調(diào)節(jié)
 +H/Pa
0.7
 R1"
右0.65
HH
M”R
0.6H
 M R1'
M
B
左
53045
 Qmm3ls
圖4-1風(fēng)阻特性曲線
"Q
工點(diǎn)調(diào)節(jié)方法主要有:
1、改變風(fēng)阻特性曲線
當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線不變時(shí),改變工作風(fēng)阻,工況點(diǎn)沿風(fēng)機(jī)特性曲線移動(dòng)。
1)增風(fēng)調(diào)節(jié)。
為了增加礦井的供風(fēng)量,可以采取下列措施:
(1)減少礦井總風(fēng)阻。
(2)當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時(shí),可以采取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。
2)減風(fēng)調(diào)節(jié)。
當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過大時(shí),應(yīng)進(jìn)行減風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有:
(1)增阻調(diào)節(jié)
(2)對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī),可以用增大外部漏風(fēng)的方法,減小礦井風(fēng)量。
-50-
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only.C
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
2.、改變風(fēng)機(jī)特性曲線
這種調(diào)節(jié)方法的特點(diǎn)是礦井總風(fēng)阻不變,改變風(fēng)機(jī)特性,工況點(diǎn)沿風(fēng)阻特性曲線移動(dòng)。
 H2
 M2
H
 H1
M
 Q1QQ2
圖4-14風(fēng)機(jī)特性曲線
調(diào)節(jié)方法有:
1)軸流風(fēng)機(jī)可采用改變?nèi)~片安裝角度達(dá)到增減風(fēng)量的目的。
2)裝有前導(dǎo)器的離心式風(fēng)機(jī),可以改變前導(dǎo)器葉片轉(zhuǎn)角進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。
3)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。無(wú)論是軸流式風(fēng)機(jī)還是離心式風(fēng)機(jī)都可采用。調(diào)節(jié)的理論依據(jù)是相似定律,即
一
=
(4-55)
 no 2. VHo VN
(1)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。
(2)利用傳動(dòng)裝置調(diào)速。
調(diào)節(jié)方法的選擇,取決于調(diào)節(jié)期長(zhǎng)短、調(diào)節(jié)幅度投資大小和實(shí)施的難易程度。調(diào)節(jié)之前應(yīng)擬定多
種方案,經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。選用時(shí),還要考慮實(shí)施的可能性。有時(shí),可以考慮采用綜合
措施。
第六節(jié)通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)
兩臺(tái)或兩臺(tái)以上風(fēng)機(jī)在同一管網(wǎng)上工作叫風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。
一、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作
一個(gè)風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過一段巷道(或管道)聯(lián)結(jié)到另一個(gè)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn),稱為風(fēng)
機(jī)串聯(lián)工作。
 F1
 F2
圖4-15風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作原理
特點(diǎn):
1、通過管網(wǎng)的總風(fēng)量等于每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,即Q=Q1=Q2。
2、總風(fēng)壓等于兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓之和,即H=H1+H2。
(一)、兩臺(tái)風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作分析
1、串聯(lián)風(fēng)機(jī)的等效特性曲線。
作圖方法:按風(fēng)量相等,風(fēng)壓疊加的原則。
2、風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)
在風(fēng)阻為R管網(wǎng)上風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作,各風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)按下述方法求得:
在等效風(fēng)機(jī)特性曲線I+Ⅱ上作管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線R1,兩者交點(diǎn)為Mo,過M作橫坐標(biāo)垂線,分
別與曲線I和Ⅱ相交于M1和M2,此兩點(diǎn)即是兩風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
1+F2
m
R
 QnQoo
圖4-16風(fēng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)分析
效果分析:
用等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F2單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量Q之差表示。
(1)R=r>r,況點(diǎn)位于A點(diǎn)以上,△Q-Q-Q>0,則表示串聯(lián)有效;
(2)R=r工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合,△QQQn=0,則串聯(lián)無(wú)增風(fēng)
(3)R=r0,并聯(lián)有效
②、當(dāng)工作風(fēng)阻R=R時(shí),工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合△Q-Q-Q1=0,并聯(lián)增風(fēng)無(wú)效;
③、當(dāng)工作風(fēng)阻R=R>R時(shí),工況點(diǎn)位于A點(diǎn)左上側(cè),=Q-Q<0,并聯(lián)有害。
 Evaluation Only. Cre
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
R
R
 I+II
Q2↓
Q
 Q1Q-
-+2
圖420工況分析
2、風(fēng)壓特性曲線相同風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作
M1為風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn):M為并聯(lián)合成工況點(diǎn)。
由圖4-21可見,總有△Q=Q-Q1>0,且R越小,△Q越大。
結(jié)論:
(1)、風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作適用于因風(fēng)機(jī)能力小,風(fēng)阻小而風(fēng)量不足的管網(wǎng);
(2)、風(fēng)壓特性曲線相同的風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作較好
(3)、并聯(lián)合成特性曲線與工作風(fēng)阻曲線相匹配,才會(huì)有較好的增風(fēng)效果。
(4)、并聯(lián)工作的任務(wù)是增加風(fēng)量,用于風(fēng)機(jī)能力小,保證按需供風(fēng)。
H↑
A
 TH M1
+Ⅱ
01=0201=02
圖4-21風(fēng)壓特性曲線相同風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作
(二)對(duì)角并聯(lián)工況分析
兩臺(tái)不同型號(hào)風(fēng)機(jī)F1和F2的特性曲線分別為I、Ⅱ,各自單獨(dú)工作的管網(wǎng)分別為OA(風(fēng)阻為R1)
和OB(風(fēng)阻為R2),共同工作于公共風(fēng)路OC(風(fēng)阻為R)分析方法:
(1)、按等風(fēng)量條件下把風(fēng)機(jī)F1的風(fēng)壓與風(fēng)路OA的的阻力相減的原則,求風(fēng)機(jī)F1為風(fēng)路OA服
務(wù)后的剩余特性曲線I
(2)、同理得到剩余特性曲線Ⅱ。
(3)、按風(fēng)壓相等風(fēng)量相加原理求得等效風(fēng)機(jī)F1和2集中并聯(lián)的特性曲線
(4)、特性曲線,它與風(fēng)路OC的風(fēng)阻R曲線交點(diǎn)Mo,由此可得OC風(fēng)路的風(fēng)量Q
(5)、過M作Q軸平行線與特性曲線和Ⅱ分別相交于M'和Mn點(diǎn)。
(6)、過M和Mn點(diǎn)作Q軸垂線與曲線I和Ⅱ相交于M1和Mu,此即在兩個(gè)風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。
結(jié)論:每個(gè)風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)M1和Mu,既取決于各自風(fēng)路的風(fēng)阻,又取決于公共風(fēng)路的風(fēng)阻。
標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)www. www. bzfxw. com.com免費(fèi)下載
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
↓↑
 FIPA C BOF2
C
F
 R1 R2
 BF2
H
F
 R2
H
 F2
 R1
H
 RO
F+F2
Q
Q
圖4-22對(duì)角并聯(lián)工況分析
三、并聯(lián)與串聯(lián)工作的比較
以一離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線為例。
 Ns NsNs
 -N--Q
Ⅱ
3
 R2
 R1
Ⅲ
Q
圖4-23并聯(lián)與串聯(lián)工作比較
當(dāng)風(fēng)阻R2通過B點(diǎn)時(shí),兩者增風(fēng)效果相同(兩者實(shí)際工況點(diǎn)分別為M和Mn),但串聯(lián)功率大
于并聯(lián)功率,即QQNs>Np。當(dāng)風(fēng)阻為R1時(shí),QQ甲,N>N井當(dāng)風(fēng)阻為R3時(shí),Q串
>Q,N>N井
結(jié)論:
(1)并聯(lián)適用于管網(wǎng)風(fēng)阻較小,但因風(fēng)機(jī)能力小導(dǎo)致風(fēng)量不足的情況;
(2)風(fēng)壓相同的風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行較好
(3)軸流式風(fēng)機(jī)并聯(lián)作業(yè)時(shí),若風(fēng)阻過大則可能出現(xiàn)不穩(wěn)定運(yùn)行。所以,使用軸流式風(fēng)機(jī)并聯(lián)工
作時(shí),除要考慮并聯(lián)效果外,還要進(jìn)行穩(wěn)定性分析。
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的內(nèi)容是測(cè)量通風(fēng)機(jī)的
和,并計(jì)算通風(fēng)機(jī)的然
后繪出通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)
2、主要通風(fēng)機(jī)的附屬裝置包括
-55-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
3、礦用通風(fēng)機(jī)按服務(wù)范圍和起的作用分為三種,即
4、反映通風(fēng)機(jī)工作特性的基本參數(shù)有同
和
5、防爆門是指裝有通風(fēng)機(jī)的井簡(jiǎn)為防止瓦斯爆炸時(shí)毀壞風(fēng)機(jī)的安全設(shè)施。作用有三:一是
是當(dāng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)是,打開防爆門,可使礦井保持自然通風(fēng);三是防止風(fēng)流短路的作用;
6、礦井通風(fēng)阻力包括摩擦阻力和局部阻力。用以克服通風(fēng)阻力的通風(fēng)動(dòng)力包括和自然風(fēng)壓。
7、礦用通風(fēng)機(jī)按結(jié)構(gòu)和工作原理不同可分為軸流式和
兩種;按服務(wù)范圍不同可為
輔助通風(fēng)機(jī)和
8、礦井主要通風(fēng)機(jī)有和兩大類
9、礦井通風(fēng)機(jī)必須裝有,要求在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向。
10、礦井通風(fēng)方式是指
和成的布置方式。
11、安裝在地面的,向全礦井、一翼或1個(gè)分區(qū)供風(fēng)的通風(fēng)機(jī)是
12、礦用風(fēng)機(jī)按其用途,可分為
三種。
13、礦井通風(fēng)設(shè)施按其作用不同可分為
和
14、礦井的通風(fēng)動(dòng)力包括機(jī)械風(fēng)壓和
二、選擇題
1、兩條風(fēng)阻值相等的巷道,若按串聯(lián)和并聯(lián)2種不同的連接方式構(gòu)成串聯(lián)和并聯(lián)網(wǎng)絡(luò),其總阻值相差
 A2
倍。B
4C8
2三條風(fēng)阻值相等的巷道,若按串聯(lián)和并聯(lián)2種不同的連接方式構(gòu)成串聯(lián)和并聯(lián)網(wǎng)絡(luò),其總阻值相倍。
A16B24C27D32
3、下列選項(xiàng)的變化不會(huì)對(duì)自然風(fēng)壓造成影響的是
A、溫度B、通風(fēng)方式C、開采深度D、風(fēng)量
三、判斷題
1、局部通風(fēng)機(jī)一般用220V和380V兩種電壓工作。
2、機(jī)械通風(fēng)礦井不存在自然風(fēng)壓。
3、防爆門在正常情況下應(yīng)是半開的,以在事故發(fā)生時(shí)發(fā)揮作用。全設(shè)施
4、防爆門是指裝有通風(fēng)機(jī)的井筒為防止瓦斯爆炸時(shí)毀壞通風(fēng)機(jī)的安全設(shè)施。
5、并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)壓等于任一條風(fēng)路的分風(fēng)壓。
6、通風(fēng)機(jī)串聯(lián)通風(fēng)可以增大通風(fēng)的壓力。
7、礦長(zhǎng)應(yīng)組織有關(guān)部門每季度至少檢查3次反風(fēng)設(shè)施。
8、主要通風(fēng)機(jī)的附屬風(fēng)硐內(nèi)風(fēng)速要小于15m/s
9、防爆門的作用不僅起到保護(hù)風(fēng)機(jī)的作用,還能起到防止風(fēng)流短路的作用;
10、礦井反風(fēng)能夠起到防止災(zāi)害擴(kuò)大,所以,礦井要經(jīng)常進(jìn)行反風(fēng)操作。
11、并聯(lián)網(wǎng)路的總風(fēng)壓等于任一分支的風(fēng)壓,總風(fēng)量等于并聯(lián)分支風(fēng)量之和
°
12、串聯(lián)網(wǎng)路的總風(fēng)壓等于任一分支的風(fēng)壓,總風(fēng)量等于串聯(lián)分支風(fēng)量之和。
四、簡(jiǎn)答題
1、自然風(fēng)壓是怎樣產(chǎn)生的?進(jìn)、排風(fēng)井井口標(biāo)高相同的井巷系統(tǒng)內(nèi)是否會(huì)產(chǎn)生自然風(fēng)壓?
2、影響自然風(fēng)壓大小和方向的主要因素是什么?能否用人為的方法產(chǎn)生或增加自然風(fēng)壓?
3、如圖4-1所示的井巷系統(tǒng),當(dāng)井巷中空氣流動(dòng)時(shí),2、3兩點(diǎn)的絕對(duì)靜壓力之差是否等于自然風(fēng)壓?
為什么?
4、什么叫通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)?如何用圖解法求單一工作或聯(lián)合工作通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn),舉例說明。
5、試述通風(fēng)機(jī)串聯(lián)或并聯(lián)工作的目的及其適用條件。
、、、、
6、描述主要通風(fēng)機(jī)特性的主要參數(shù)有哪些?其物理意義是什么?
7、軸流式通風(fēng)機(jī)和離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和功率特性曲線各有什么特點(diǎn)?在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)注意什么問題?
8、主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置各有什么作用?設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)符合哪些要求?
9、礦井反風(fēng)的目的是什么?
10、試分析串、并聯(lián)通風(fēng)的優(yōu)缺點(diǎn)《煤礦安全規(guī)程》中對(duì)采、掘煤工作面之間的串、并聯(lián)通風(fēng)有何要
求?
11、為什么要降低通風(fēng)阻力?用什么方法減少通風(fēng)阻力?
12、比較串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的特點(diǎn)。
五、計(jì)算題
1.如題表4-1所示的井巷系統(tǒng),各點(diǎn)空氣的物理參數(shù)如下表,求該系統(tǒng)的自然風(fēng)壓。
題表4-1
-56-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第四章礦井通風(fēng)動(dòng)力
測(cè)點(diǎn)0
1
2
3
4
5
6
t/-5
-3
10
15
23
23
20
P/Pa98924.9100178.2102751.210524.4102404.6100071.598924.9
/%
0.5
0.95
2.某礦抽出式通風(fēng),主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為4-72-1116型,轉(zhuǎn)速n=630r/min,礦井風(fēng)阻=0.73575
N·s2/m,擴(kuò)散器出口斷面=6.72m,風(fēng)阻=0.03576N·s2/m3(自然風(fēng)壓忽略)用作圖法求主要
通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。
3.某礦主要通風(fēng)機(jī)為4-72-1116離心風(fēng)機(jī),n=800r/min,主要通風(fēng)機(jī)的全壓工作風(fēng)阻1.962ns/m3,
在冬季自然風(fēng)壓=196.2Pa.夏季=9.1pa求冬夏兩季主要通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)
4.某礦通風(fēng)系統(tǒng),風(fēng)機(jī)I為4-72-1120,n=630r/min,Ⅱ?yàn)?-72-1116,n=710r/min,=0.2943
·s2m,=0.981n·s2m,=1.4715n·s2/m3,試用圖解法求兩翼風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)及各段風(fēng)路的通
風(fēng)阻力。(忽略自然風(fēng)壓和主要通風(fēng)機(jī)裝置各部分阻力損失)
5.如題表4-1所示,1、2兩點(diǎn)分別安裝風(fēng)機(jī)F1和F2,進(jìn)風(fēng)井A和B的入風(fēng)量擬定為=40m/s,=30
ms,已知=0.981ns/m,=1.4715n-s2m,=2.943nsm,=0.249nsm,用做圖
法求主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及風(fēng)路C中風(fēng)流流向。
6.如題表4-1所示,圖中F1和F2的型號(hào)同題4-9,風(fēng)阻、、、和之值如題表4-1,用做圖法求風(fēng)
機(jī)工況點(diǎn)和風(fēng)路C中風(fēng)流方向。
7.某礦對(duì)軸流式通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能試驗(yàn)通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角度為30°,轉(zhuǎn)數(shù)為910r/min,在處AA
進(jìn)行工況點(diǎn)調(diào)節(jié),在1-1處用風(fēng)表測(cè)定風(fēng)量在2-2處設(shè)靜壓管,測(cè)定相對(duì)靜壓S1=S2=4.88m2,擴(kuò)
散器斷面積S=7.36m3,v1=9.86m/s,h鐘397mmH2O;空氣密度p=1.2kg/m3;h=200Pa(幫助通
風(fēng))。同時(shí)測(cè)得電動(dòng)機(jī)電流I=27A,電壓U=6270V,功率因數(shù)cos=0.83,電動(dòng)機(jī)的效率電=0.9。試
求:
(1)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q
(2)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓(h靜、h金)
(3)通風(fēng)機(jī)的輸入功率;
(4)通風(fēng)機(jī)的輸出功率(P全出、P特出)
(5)通風(fēng)機(jī)的效率(全、辭)
(6)礦井的通風(fēng)總阻力hm
六、名詞解釋
1、自然通風(fēng)
2、反風(fēng)
57
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
【本章主要內(nèi)容及重點(diǎn)和難點(diǎn)】
1、風(fēng)量分配基本定律一三大定律
2、網(wǎng)絡(luò)圖及網(wǎng)絡(luò)特性
1)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)
2)角聯(lián)及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)
3、網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)分析
、、
4、礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)
5、計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)
礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由縱橫交錯(cuò)的井巷構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。用圖論的方法對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象描述,
把通風(fēng)系統(tǒng)變成一個(gè)由線、點(diǎn)及其屬性組成的系統(tǒng),稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。
第一節(jié)風(fēng)量分配基本規(guī)律
、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)圖
(一)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)
2
圖5-1礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖:用直觀的幾何圖形來表示通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)。
(1)、分支(邊、弧):表示一段通風(fēng)井巷的有向線段,線段的方向代表井巷中的風(fēng)流方向。每條
分支可有一個(gè)編號(hào),稱為分支號(hào)。
(2)、節(jié)點(diǎn)(結(jié)點(diǎn)、頂點(diǎn)):是兩條或兩條以上分支的交點(diǎn)。
(3)、路(通路、道路):是由若干條方向相同的分支首尾相連而成的線路。如圖5-1中,1-2-5、
1-2-4-6和1-3-6等均是通路。
(4)、回路:由兩條或兩條以上分支首尾相連形成的閉合線路稱為回路。如圖中,2-4-3、2-5
6-3和1-3-6-7
(5)、樹:是指任意兩節(jié)點(diǎn)間至少存在一條通路但不含回路的一類特殊圖。由于這類圖的幾何形狀
與樹相似,故得名樹中的分支稱為樹枝包含通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的全部節(jié)點(diǎn)的樹稱為其生成樹,簡(jiǎn)稱樹。
(二)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖
特點(diǎn):
(1)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖只反映風(fēng)流方向及節(jié)點(diǎn)與分支間的相互關(guān)系,節(jié)點(diǎn)位置與分支線的形狀可以任意
改變。
-58-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
(2)、能清楚地反映風(fēng)流的方向和分合關(guān)系,并且是進(jìn)行各種通風(fēng)計(jì)算的基礎(chǔ),因此是礦井通風(fēng)管
理的一種重要圖件。
網(wǎng)絡(luò)圖兩種類型:一種是與通風(fēng)系統(tǒng)圖形狀基本一致的網(wǎng)絡(luò)圖;另一種是曲線形狀的網(wǎng)絡(luò)圖。但一
般常用曲線網(wǎng)絡(luò)圖。
繪制步驟:
(1)節(jié)點(diǎn)編號(hào)
在通風(fēng)系統(tǒng)圖上給井巷的交匯點(diǎn)標(biāo)上特定的節(jié)點(diǎn)號(hào)。
(2)繪制草圖
在圖紙上畫出節(jié)點(diǎn)符號(hào),并用單線條(直線或弧線)連接有風(fēng)流連通的節(jié)點(diǎn)。
(3)圖形整理
按照正確、美觀的原則對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行修改。
通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制原則:
(1用風(fēng)地點(diǎn)并排布置在網(wǎng)絡(luò)圖中部,進(jìn)風(fēng)節(jié)點(diǎn)位于其下邊:回風(fēng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)圖的上部,風(fēng)機(jī)出口
節(jié)點(diǎn)在最上部
(2)分支方向基本都應(yīng)由下至上;
(3)分支間的交叉盡可能少
(4)網(wǎng)絡(luò)圖總的形狀基本為“橢圓”形。
(5)合并節(jié)點(diǎn),某些距離較近、阻力很小的幾個(gè)節(jié)點(diǎn),可簡(jiǎn)化為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
(6)并分支,并聯(lián)分支可合并為一條分支。
二、風(fēng)量平衡定律
風(fēng)量平衡定律是指在穩(wěn)態(tài)通風(fēng)條件下,單位時(shí)間流入某節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量等于流出該節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)
量;或者說,流入與流出某節(jié)點(diǎn)的各分支的質(zhì)量流量的代數(shù)和等于零,即
M1=0
(5-1)
若不考慮風(fēng)流密度的變化,則流入與流出某節(jié)點(diǎn)的各分支的體積流量(風(fēng)量)的代數(shù)和等于零,即:
∑Q=0
(5-2)
圖a
圖b
圖5-2風(fēng)量平衡圖
如圖5-2a,節(jié)點(diǎn)4處的風(fēng)量平衡方程為:
Q14+Q2-4+Q34-Q4-5-Q4-6=0
(5-3)
將上述節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展為無(wú)源回路,則上述風(fēng)量平衡定律依然成立。如圖5-2b所示,回路2-4-5-7-2的各
鄰接分支的風(fēng)量滿足如下關(guān)系:
Q1-2+Q34-Q5-6-Q-8=0
(5-4)
三、能量平衡定律
假設(shè):一般地,回路中分支風(fēng)流方向?yàn)轫槙r(shí)針時(shí),其阻力取“+”,逆時(shí)針時(shí),其阻力取“一”。
(一)無(wú)動(dòng)力源(Hn、H)
通風(fēng)網(wǎng)路圖的任一回路中,無(wú)動(dòng)力源時(shí),各分支阻力的代數(shù)和為零,即:
∑h=0
(5-5)
 hg6-hR3-hR4-hR2=0
(5-6)
如圖5-3,對(duì)回路2-3-46中有:
(二)有動(dòng)力源
設(shè)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓H,自然風(fēng)壓HN
-59-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
3
圖5-3有動(dòng)力源示意圖
如圖5-3,對(duì)回路1-2-3-4—5—1中有:
(5-7)
一般表達(dá)式為:
H,±H=∑hR
(5-8)
即:能量平衡定律是指在任一閉合回路中,各分支的通風(fēng)阻力代數(shù)和等于該回路中自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)風(fēng)
壓的代數(shù)和。
第二節(jié)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性
一、串聯(lián)風(fēng)路
由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連,中間沒有風(fēng)流分匯點(diǎn)的線路稱為串聯(lián)風(fēng)路。如圖5-2-1所示,
由1,2,3,4,5五條分支組成串聯(lián)風(fēng)路。
(一)串聯(lián)風(fēng)路特性
8
2
8
圖5-4串聯(lián)風(fēng)路特性
1.總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量,即
 M: =MI =M2==Mn
(5-9)
當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí),
Q=Q1=Q2=…=Qn
(5-10)
2.總風(fēng)壓(阻力)等于各分支風(fēng)壓(阻力)之和,即:
 h, =hth+..+=h
(5-11)
3.總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和,即:
 R=+h +..= + 2 +
R
(5-12)
Q
4.串聯(lián)風(fēng)路等積孔與各分支等積孔間的關(guān)系:
-60-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
 A,=
(5-13)
+++
1
其中
 A,
1.19
(5-14)
R
A=
1.19
(5-15)
A
1.191.191.19
A==
1
2
(5-16)
Rr119
(二)串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制
根據(jù)以上串聯(lián)風(fēng)路的特性,可以繪制串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線。
↑H
R1+R2
 R2
R22
 RI
②
R11
圖5-5串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線
方法:
(1)、首先在hQ坐標(biāo)圖上分別作出串聯(lián)風(fēng)路1、2的阻力特性曲線R1、R2
(2)、根據(jù)串聯(lián)風(fēng)路“風(fēng)量相等,阻力疊加的原則,作平行于h軸的若干條等風(fēng)量線,在等風(fēng)量線
上將1、2分支阻力h1、h2疊加,得到串聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線上的點(diǎn)
(3)、將所有等風(fēng)量線上的點(diǎn)聯(lián)成曲線R3,即為串聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線。
二、并聯(lián)風(fēng)
由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)的分支所組成的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò),稱為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。如圖5-6所
示并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)由5條分支并聯(lián)
④
③
圖56并聯(lián)風(fēng)路示意圖
(一)并聯(lián)風(fēng)路特性
1.總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和,即
M=M1+M2+…+Mn=M
(5-17)
當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí),
Q=Q+Q2++n=Q
(5-18)
1
-61-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
2總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)壓
即
h=h1=h2=…=h
(5-19)
注意:當(dāng)各分支的位能差不相等,或分支中存在風(fēng)機(jī)等通風(fēng)動(dòng)力時(shí),并聯(lián)分支的阻力并不相等。
3并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系
∵h(yuǎn)=RQQ2
√R
∴Q3=Q1+Q2++Qn
又∵
 R, VRI VR2
∴
++
 R, VR1 VR2
 VR
即:
 R,=h, /
1
(5-20)
+
+
 R1 VR2
R
4并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)等積孔等于各分支等積孔之和,即
 A,=
1.19
==1.19+++
1
(5-21)
√R
√R
 A, =++....+
(5-22)
5.并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量分配
若已知并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)量,在不考慮其它通風(fēng)動(dòng)力及風(fēng)流密度變化時(shí),可由下式計(jì)算出分支i的風(fēng)
量。
 RIR,..
Q
圖5-7并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)量分配示意圖
∵h(yuǎn)=h
即RQ2=RQ
R
,=
V
R
∴
 2, =2
Q
(5-23)
 V/R2 VR]
R
++
 (VRIR
R
(二)并聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制
根據(jù)以上并聯(lián)風(fēng)路的特性,可以繪制并聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線。
方法:
(1)、首先在hQ坐標(biāo)圖上分別作出并聯(lián)風(fēng)路1、2的阻力特性曲線R1、R2
-62-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
(2)、根據(jù)并聯(lián)風(fēng)路“風(fēng)壓(阻力)相等,風(fēng)量疊加”的原則,作平行于Q軸的若干條等風(fēng)壓線,
在等風(fēng)壓線上將1、2分支阻力h1、h2疊加,得到并聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線上的點(diǎn)
(3)、將所有等風(fēng)壓線上的點(diǎn)聯(lián)成曲線R3,即為并聯(lián)風(fēng)路的等效阻力特性曲線。
HR1R2
R1+R2
2
Q
圖5-8并聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線的繪制
三、串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較
在任何一個(gè)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中,都同時(shí)存在串聯(lián)與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。在礦井的進(jìn)、回風(fēng)風(fēng)路多為串聯(lián)風(fēng)路,
而采區(qū)內(nèi)部多為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。
并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn):
(1)、從提高工作地點(diǎn)的空氣質(zhì)量及安全性出發(fā),采用并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
(2)、在同樣的分支風(fēng)阻條件下,分支并聯(lián)時(shí)的總風(fēng)阻小于串聯(lián)時(shí)的總風(fēng)阻。
R22
R1
2
R11
例如:若R1=R2=0.04kg/m圖5-9串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較
7
串聯(lián):Rs1=R1+R2=0.08kg/m
并聯(lián):
Rz+).1km
(5-24)
R:R1=8:1
即在相同風(fēng)量情況下,串聯(lián)的能耗為并聯(lián)的8倍。
四、角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)
(一)幾個(gè)概念
④4
a、簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)
b、復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)
圖5-10角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)示意圖
角聯(lián)風(fēng)網(wǎng):是指內(nèi)部存在角聯(lián)分支的網(wǎng)絡(luò)。
角聯(lián)分支(對(duì)角分支):是指位于風(fēng)網(wǎng)的任意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節(jié)點(diǎn)相連的
分支,如圖5-10(a)
單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng):僅有一條角聯(lián)分支的風(fēng)網(wǎng)
復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)網(wǎng):含有兩條或兩條以上角聯(lián)分支的風(fēng)網(wǎng)。
(二)角聯(lián)分支風(fēng)向判別
-63-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
原則:分支的風(fēng)向取決于其始、末節(jié)點(diǎn)間的壓能值。風(fēng)流由能位高的節(jié)點(diǎn)流向能位低的節(jié)點(diǎn);當(dāng)兩
點(diǎn)能位相同時(shí),風(fēng)流停滯;當(dāng)始節(jié)點(diǎn)能位低于末節(jié)點(diǎn)時(shí),風(fēng)流反向。
判別式(以簡(jiǎn)單角聯(lián)為例):
1、分支5中無(wú)風(fēng)
圖5-11分支5中無(wú)風(fēng)角聯(lián)接
∵Q5=0∴Q1=Q3,Q2=Q4
由風(fēng)壓平衡定律:h1=h2,h3=h4
由阻力定律:R1Q2=R2Q2R2Q3=R4Q2
兩式相比得:
 R, R222
 R323 R4Q2
即
R=R2
(5-25)
 R3 R.
或?qū)憺?
K=4=1
(5-26)
 R2R3
2、當(dāng)分支5中風(fēng)向由2→3
節(jié)點(diǎn)②的壓能高于節(jié)點(diǎn)③,則h2>hR1即:R22>R12、=(Q+2
Q
即
 R,; R,
(5-27)
同理,h3>h4
即
4<=Q3
 R423
(5-28)
R3Q4(Q+Q2)
又∵<+2
∴
即
 R1R2
(5-29)
 R3 R4
或?qū)憺?
K=14<1
(5-30)
 R2R3
3、分支5中的風(fēng)向由3→2
-64-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
44
3
2
1
圖5-12分支5的風(fēng)向由3→2示意圖
同理可得:
 R.R2
(5-31)
 R3 R4
或?qū)憺?
=R,>1
(5-32)
 R2R
∴改變角聯(lián)分支兩側(cè)的邊緣分支的風(fēng)阻就可以改變角聯(lián)分支的風(fēng)向。對(duì)圖示簡(jiǎn)單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng),可推
導(dǎo)出如下角聯(lián)分支風(fēng)流方向判別式:
1,分支5中風(fēng)向由3→2
K={=1,分支5中風(fēng)流停滯;
 R2R3
(5-33)
1,分支5中風(fēng)向由2→3
第三節(jié)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)特性分析
一、井巷風(fēng)阻變化引起風(fēng)流變化的規(guī)律
1.變阻分支本身的風(fēng)量與風(fēng)壓變化規(guī)律
當(dāng)某分支風(fēng)阻增大時(shí),該分支的風(fēng)量減小、風(fēng)壓增大當(dāng)風(fēng)阻減小時(shí),該分支的風(fēng)量增大、風(fēng)壓降
低。
2.變阻分支對(duì)其它分支風(fēng)量與風(fēng)壓的影響規(guī)律
圖5-13變阻分支對(duì)其它分支風(fēng)量與風(fēng)壓的影響規(guī)律
(1)當(dāng)某分支風(fēng)阻增大時(shí),包含該分支的所有通路上的其它分支的風(fēng)量減小,風(fēng)壓亦減小;與該
分支并聯(lián)的通路上的分支的風(fēng)量增大,風(fēng)壓亦增大:當(dāng)風(fēng)阻減小時(shí)與此相反。
(2)對(duì)于一進(jìn)一出的子網(wǎng)絡(luò),若外部分支調(diào)阻引起其流入(流出)風(fēng)量變化,其內(nèi)部各分支的風(fēng)
量變化趨勢(shì)相同。
(3)風(fēng)網(wǎng)內(nèi),某分支風(fēng)阻變化時(shí),各分支風(fēng)量風(fēng)壓的變化幅度,以本分支為最大,鄰近分支次
之,離該分支越遠(yuǎn)的分支變化越小。
(4)風(fēng)網(wǎng)內(nèi),不同類型的分支風(fēng)阻變化引起的風(fēng)量變化幅度和影響范圍是不同的。一般地說,主
干巷道變阻引起的風(fēng)量變化幅度和影響范圍大,末支巷道變阻引起的風(fēng)量變化幅度和影響范圍小
-65-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
(5)風(fēng)網(wǎng)內(nèi)某分支增阻時(shí),增阻分支風(fēng)量減小值比其并聯(lián)分支風(fēng)量增加值大;某分支減阻時(shí),減
阻分支風(fēng)量增加值比其并聯(lián)分支風(fēng)量減小值大。
3.巷道密閉與貫通對(duì)風(fēng)流的影響
巷道密閉相當(dāng)于該分支的風(fēng)阻增大至∞,故本分支風(fēng)量減少到趨近于0;對(duì)其它分支的影響規(guī)律與
分支增阻相同。
巷道貫通時(shí)要修改網(wǎng)絡(luò)圖,即在網(wǎng)絡(luò)圖中增加貫通后的分支風(fēng)流方向取決于巷道兩端點(diǎn)間壓能差;
對(duì)其它分支的影響規(guī)律與分支減阻相同。
二、風(fēng)流穩(wěn)定性分析
(穩(wěn)定性的基本概念
穩(wěn)定性是指當(dāng)系統(tǒng)受到外界瞬時(shí)干擾,系統(tǒng)狀態(tài)偏離了平衡狀態(tài)后,系統(tǒng)狀態(tài)自動(dòng)回復(fù)到該平衡狀
態(tài)的能力。
按照這種穩(wěn)定性的概念,除非在主要通風(fēng)機(jī)不穩(wěn)定運(yùn)行(工作在軸流式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線的駝峰區(qū))
等特殊情況下,礦井通風(fēng)系統(tǒng)一般都是穩(wěn)定的。
通風(fēng)管理中所說的風(fēng)流穩(wěn)定性,一般是指井巷中風(fēng)流方向發(fā)生變化或風(fēng)量大小變化超過允許范圍的
現(xiàn)象;且多指風(fēng)流方向發(fā)生變化的現(xiàn)象。
(二)影響風(fēng)流穩(wěn)定性的因素
1.風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定性的影響
僅由串、并聯(lián)組成的風(fēng)網(wǎng),其穩(wěn)定性強(qiáng);角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)其對(duì)角分支的風(fēng)流易出現(xiàn)不穩(wěn)定。
2.風(fēng)阻變化對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定性的影響
在角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中,邊緣分支的風(fēng)阻變化可能引起角聯(lián)分支風(fēng)流改變。
在實(shí)際生產(chǎn)礦井,大多數(shù)采掘工作面都是在角聯(lián)分支中。應(yīng)采取安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門的措施,保證風(fēng)流的
穩(wěn)定性。
3.通風(fēng)風(fēng)動(dòng)力變化對(duì)風(fēng)流穩(wěn)定性的影響
礦井風(fēng)網(wǎng)內(nèi)主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)數(shù)量和性能的變化,不僅會(huì)引起風(fēng)機(jī)所在巷道的風(fēng)量變化,而
且會(huì)使風(fēng)網(wǎng)內(nèi)其他分支風(fēng)量也發(fā)生變化,并影響風(fēng)網(wǎng)內(nèi)其他風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。
(三)具體如下
(1)單主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)網(wǎng),當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)性能發(fā)生變化時(shí),風(fēng)網(wǎng)內(nèi)各分支風(fēng)量按主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量變
化的趨勢(shì)和比率而變化。
(2)多主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)網(wǎng)內(nèi),當(dāng)某主要通風(fēng)機(jī)性能發(fā)生變化時(shí),整個(gè)風(fēng)網(wǎng)內(nèi)各分支風(fēng)量不按比例變
(3)多主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)網(wǎng)內(nèi),即使風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和分支風(fēng)阻不變,當(dāng)某主要通風(fēng)機(jī)性能發(fā)生變化時(shí),由
于網(wǎng)總風(fēng)量和各主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量配置發(fā)生了變化,因此,各主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻與風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻也有
所變化。
(4)風(fēng)網(wǎng)內(nèi),某巷道安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)后不僅該巷道本身風(fēng)流發(fā)生變化,其他巷道風(fēng)流也變化。
當(dāng)某輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)量增大時(shí),輔助通風(fēng)機(jī)所在巷道風(fēng)量增加,包含輔助通風(fēng)機(jī)在內(nèi)的閉合回路中,與輔
助通風(fēng)機(jī)風(fēng)向一致的各巷風(fēng)量增加,與其風(fēng)向相反的各巷風(fēng)量減小。
當(dāng)輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓過高或風(fēng)量過大時(shí),可引起其并聯(lián)分支風(fēng)量不足、停風(fēng)、甚至反向。引起并聯(lián)分
支風(fēng)流反向的條件是輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)量大于回路的總風(fēng)量或輔助通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓大于回路內(nèi)其同向分支的風(fēng)
壓損失。
(5)自然風(fēng)壓引起的風(fēng)流變化,與輔助通風(fēng)機(jī)相似。
第四節(jié)礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)
隨著生產(chǎn)的發(fā)展和變化,工作面的推進(jìn)和更替巷道風(fēng)阻、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及所需的風(fēng)量均在不斷變化,
要從調(diào)節(jié)設(shè)施來看,有通風(fēng)機(jī)、射流器、風(fēng)窗、風(fēng)幕和增加并聯(lián)井巷或擴(kuò)大通風(fēng)斷面等按其調(diào)節(jié)的
時(shí)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。
范圍,可分為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)與礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。從通風(fēng)能量的角度看,可分為增能調(diào)節(jié)、耗能調(diào)節(jié)和節(jié)
能調(diào)節(jié)。
局部風(fēng)量調(diào)節(jié)
局部風(fēng)量調(diào)節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間,采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風(fēng)量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)方法:增阻
法、減阻法及輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。
-66-
 Evaluation Only. C
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
()增阻調(diào)節(jié)法
增阻調(diào)節(jié)法是在通過在巷道中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗等設(shè)施,增大巷道中的局部阻力,從而降低與該巷道處
于同一通路中的風(fēng)量,或增大與其關(guān)聯(lián)的通路上的風(fēng)量。增阻調(diào)節(jié)是一種耗能調(diào)節(jié)法
主要措施:(1)調(diào)節(jié)風(fēng)窗:(2)臨時(shí)風(fēng)簾;(3)空氣幕調(diào)節(jié)裝置等。使用最多的是調(diào)節(jié)風(fēng)窗。
風(fēng)窗調(diào)節(jié)法原理分析
2R1+△R
 RI R2 Q,'
2R
 Q1Q2
 Q'2
圖5-14風(fēng)窗調(diào)節(jié)法原理分析示意圖
如圖5-141,2分支風(fēng)阻分別為R1和R2,風(fēng)量分別為Q,Q2。則兩分支的阻力為:h1=R1Q12
h2=R2Q2,且h=h2若分支2風(fēng)量不足可在1分支中設(shè)置調(diào)節(jié)窗。設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗產(chǎn)生的局部風(fēng)阻為△
R
2
∵(R+△R)Q12=R2Q2
∴
△R=R2-R
(5-34)
但增阻后,并聯(lián)系統(tǒng)總風(fēng)阻增大。使Q=0.5時(shí),
 S.=
(5-37)
Q+0.759S√h
S
S1+0.759SR
(5-38)
式中S調(diào)節(jié)風(fēng)窗的斷面積,m2
S巷道的斷面積,m2;
Q—通達(dá)風(fēng)量,m/s
h—調(diào)節(jié)風(fēng)窗阻力,Pa:
-67-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
R調(diào)節(jié)風(fēng)窗的風(fēng)阻,s2m3R=h/Q2
(二)減阻調(diào)節(jié)法
減阻調(diào)節(jié)法是在通過巷道中采取降阻措施,降低巷道的通風(fēng)阻力,從而增大與該巷道處于同一通路
中的風(fēng)量,或減小與其關(guān)聯(lián)通路上的風(fēng)量。
主要措施:
(1)擴(kuò)大巷道斷面
(2)降低摩擦阻力系數(shù):
(3)清除巷道中的局部阻力物
(4)采用并聯(lián)風(fēng)路
(5)縮短風(fēng)流路線的總長(zhǎng)度等。
特點(diǎn):可以降低礦井總風(fēng)阻,并增加礦井總風(fēng)量;但降阻措施的工程量和投資一般都較大,施工工
期較長(zhǎng),所以一般在對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行較大的改造時(shí)采用。
(三增能調(diào)節(jié)法
增能調(diào)節(jié)法主要是采用輔助通風(fēng)機(jī)等增加通風(fēng)能量的方法,增加局部地點(diǎn)的風(fēng)量。
主要措施:(1)輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。(2)利用自然風(fēng)壓調(diào)節(jié)法。
特點(diǎn):增能調(diào)節(jié)法的施工相對(duì)比較方便,不須降低礦井總風(fēng)阻,增加礦井總風(fēng)量,同時(shí)可以減少礦
井主通風(fēng)機(jī)能耗。但采用輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)設(shè)備投資較大,輔助通風(fēng)機(jī)的能耗較大,且輔助通風(fēng)機(jī)的安
全管理工作比較復(fù)雜,安全性較差。
二、礦井總風(fēng)量的調(diào)節(jié)
當(dāng)?shù)V井(或一翼)總風(fēng)量不足或過剩時(shí),需調(diào)節(jié)總風(fēng)量,也就是調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。采取的措
施是:改變主通風(fēng)機(jī)的工作特性,或改變礦井風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)阻。
(一)改變主通風(fēng)機(jī)工作特性
改變主通風(fēng)機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)速、軸流式風(fēng)機(jī)葉片安裝角度和離心式風(fēng)機(jī)前導(dǎo)器葉片角度等,可以改變通
風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性,從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)總風(fēng)量的目的。
↑
H
R
 M2
 M3
Q
圖5-16主通風(fēng)機(jī)工作特性曲線圖
(二)改變礦井總風(fēng)阻值
1.風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)法
如果在風(fēng)機(jī)風(fēng)硐內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)閘門,通過改變閘門的開口大小可以改變風(fēng)機(jī)的總工作風(fēng)阻,從而可調(diào)
節(jié)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量。
2.降低礦井總風(fēng)阻
2
 RI
 R3
 9M3
Q
圖5-17礦井總風(fēng)阻曲線圖
當(dāng)?shù)V井總風(fēng)量不足時(shí),如果能降低礦井總風(fēng)阻,則不僅可增大礦井總風(fēng)量,而且可以降低礦井總阻
力。
-68-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
第五節(jié)應(yīng)用計(jì)算機(jī)解算復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)
目的:已知風(fēng)網(wǎng)各分支風(fēng)阻和主通風(fēng)機(jī)的特性求算主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn),各分支的風(fēng)量和風(fēng)向,
以便驗(yàn)算各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量和風(fēng)整速是否符合規(guī)程要求。
原理:依據(jù)風(fēng)量平衡定律、風(fēng)壓平衡定律、阻力定律
方法:
(1)回路法
假設(shè)風(fēng)網(wǎng)中每一回路內(nèi)各分支的風(fēng)向和風(fēng)量開始逐漸修正風(fēng)量,使之滿足風(fēng)壓平衡定律。
(2)節(jié)點(diǎn)
法
假設(shè)風(fēng)網(wǎng)中每一回路內(nèi)各分支節(jié)點(diǎn)壓力值開始,逐漸修正壓力分布,使之滿足風(fēng)量平衡定律。
一、改進(jìn)的斯考德一恒斯雷試算法回路法
回路風(fēng)量:把風(fēng)流在風(fēng)網(wǎng)中的流動(dòng)看成是在一些互不重復(fù)的獨(dú)立的閉合回路中各有一定的風(fēng)量在循
環(huán),這種風(fēng)量稱為回路風(fēng)量。
A
 E
C
圖5-18回路法示意圖
如圖:回路: ABDEF(風(fēng)量q1)、BCDB(q2)、DCED(q3)
獨(dú)立分支:
只屬于一個(gè)回路的分支。反之,為非獨(dú)立分支。且滿足:獨(dú)立分支(M)=分支總數(shù)(B)一節(jié)點(diǎn)數(shù)()
+1如:BC、CE、EFAB一獨(dú)立分支,BD、DE、CD一非獨(dú)立分支
基本思路:
初擬風(fēng)網(wǎng)中各回路風(fēng)量(如1923),使其滿足風(fēng)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)風(fēng)量風(fēng)量平衡定律,然后利用風(fēng)壓平衡定
分支風(fēng)量逐漸接真實(shí)值。
回路風(fēng)量修正值(△Q):
△Q=
(5-39)
回路中各分支阻力代數(shù)和,當(dāng)分支流向與回路流向一致時(shí),取“+”,反之,取“一”。
當(dāng)回路中有H和Hn時(shí)
 CRQ-H, +H
△Q=
(5-40)
故分支風(fēng)量為:
Q=Q±△Q
(5-41)
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算依據(jù)的三個(gè)基本定律是
2、串聯(lián)巷道各處的風(fēng)量是的;并聯(lián)巷道各分支的風(fēng)壓是
3、通風(fēng)網(wǎng)路中各分支的基本聯(lián)結(jié)形式有
和角聯(lián),不同的聯(lián)接形式具有不同的通風(fēng)特
性和安全效果。
二、選擇題
1、下列選項(xiàng)不屬于通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本連接形式的是
-69-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
A、串聯(lián)B、并聯(lián);C、混聯(lián)D、角聯(lián)
2、進(jìn)、回風(fēng)井之間和主要進(jìn)、回風(fēng)巷之間的每個(gè)聯(lián)絡(luò)巷中,必須砌筑
A、兩道風(fēng)門B、三道風(fēng)門C、臨時(shí)擋風(fēng)墻D、永久擋風(fēng)墻
3、兩條并聯(lián)的巷道,風(fēng)阻大的
A、風(fēng)壓大B、風(fēng)速小C、風(fēng)量大D、風(fēng)量小
4、任一閉合回路中,無(wú)通風(fēng)機(jī)時(shí)各井巷中的的代數(shù)和為零。
A.風(fēng)壓B.風(fēng)速C.風(fēng)流
三、判斷題
角聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)向容易發(fā)生逆轉(zhuǎn)是由于該風(fēng)路的風(fēng)阻太大。
四、簡(jiǎn)答題
1、什么是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)?其主要構(gòu)成元素是什么?
2、如何繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖?對(duì)于給定礦井其形狀是否固定不變?
3、簡(jiǎn)述節(jié)點(diǎn)、路、回路、網(wǎng)孔、生成樹、余樹的基本概念的含義
4、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流流動(dòng)的基本規(guī)律有哪幾個(gè)?寫出其數(shù)學(xué)表達(dá)式
5、簡(jiǎn)述礦井通風(fēng)風(fēng)量的增阻調(diào)節(jié)法。
6、寫出角聯(lián)分支的風(fēng)向判別式,分析影響角聯(lián)分支風(fēng)向的因素。
7、礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)的措施可分為哪幾類?比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。
8、比較各種風(fēng)量調(diào)節(jié)計(jì)算方法的特點(diǎn)。
9、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算問題的實(shí)質(zhì)是什么?
五、判斷、作圖與設(shè)計(jì)
?
②
③
①
3
題圖5-1
題圖5-2
1、如題圖5-1所示簡(jiǎn)單角聯(lián)網(wǎng)絡(luò),已知各分支風(fēng)阻為,R1=0.75,R2=0.876,R3=0.787,R4=0.67,單位
為N·s/m3,試判斷該角聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)流方向。
2、如題圖5-2所示的角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),已知各分支風(fēng)阻為,R1=0.75,R2=0.876,R3=0.787,R4=0.67,
位為N·s2/m3,試畫出該通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖,并推判風(fēng)路5的風(fēng)流方向。
六、計(jì)算題
1.如題圖5-3所示并聯(lián)風(fēng)網(wǎng),已知各分支風(fēng)阻:R1=1.186,R2=0.794,單位為Ns/m;總風(fēng)量
Q=40m/s。求:(1)分支1和2中的自然分風(fēng)量和;(2)若分支1需風(fēng)10m/s,分支
2需風(fēng)30m/s;采用風(fēng)窗調(diào)節(jié),風(fēng)窗應(yīng)設(shè)在哪個(gè)分支?風(fēng)窗風(fēng)阻和開口面積各為多少?
圖
3
2.某局部通風(fēng)網(wǎng)路(題圖5-4),已知各巷道的風(fēng)阻R=0.12,R2=0.25,R3=0.3,R=0.06Ns2/m3,AB
間的總風(fēng)壓為600Pa,求各巷道的風(fēng)量及AB間的總風(fēng)阻為多少?
-70-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第五章礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)
3.某角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)(題圖5-5),各巷道的風(fēng)阻為R1=0.06,2=0.6r=0.105,r=0.03,=0.105ns/m3
各巷道需要的風(fēng)量為Q1=14,Q2=16,Q3=3.2Q4=17.2,Q=12.8m/s,求用風(fēng)窗調(diào)節(jié)時(shí)風(fēng)窗安設(shè)位置及
其阻力。
4.如圖題5-6所示的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò),已知各巷道的阻力h1=80,h2=100,h3=30,h=140,h=100pa,
求巷道4、7、8的阻力及巷道4、7、8的風(fēng)流方向
B
2
題圖5-4
題圖5-5
題圖5-6
七、名詞解釋
擴(kuò)散通風(fēng)
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第六章局部通風(fēng)
【本章主要內(nèi)容】
1、局部通風(fēng)方法一壓入式、抽出式、混合式、可控循環(huán)風(fēng),全風(fēng)通風(fēng)
2、掘進(jìn)工作面需風(fēng)量計(jì)算一壓入式、抽出式、混合式、按瓦斯、粉塵、炸藥等
3、局部通風(fēng)裝備一風(fēng)筒種類、阻力、漏風(fēng)、安裝;局部通風(fēng)機(jī)性能、聯(lián)合運(yùn)行
4、局部通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一原則、步驟
5、掘進(jìn)安全技術(shù)裝備系列化
利用局部通風(fēng)機(jī)或主要通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓對(duì)井下獨(dú)頭巷道進(jìn)行通風(fēng)的方法稱為局部通風(fēng)(又稱掘進(jìn)
通風(fēng))
第一節(jié)局部通風(fēng)方法
一、局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)
利用局部通風(fēng)機(jī)作動(dòng)力,通過風(fēng)導(dǎo)風(fēng)的通風(fēng)方法稱局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng),它是目前局部通風(fēng)最主要的
方法
常
用通風(fēng)方式:壓入、抽出和混合式。
1.壓入式
布置方式:
≥10m
圖6-1壓入式布置方式
Le一氣流貼著巷壁射出風(fēng)筒后,由于卷吸作用射流斷面逐漸擴(kuò)張,直至射流的斷面達(dá)到最大值,此段稱
為擴(kuò)張段;L一射流斷面逐漸減少,直到為零,此段稱收縮段。L3一一從風(fēng)筒出口至射流反向的最遠(yuǎn)距
離(即擴(kuò)張段和收縮段總長(zhǎng))稱射流有效射程。
在巷道條件下,一般有:
s=(4-5)
(6-1)
式中S巷道斷面m2
特點(diǎn)
(1)局扇及電器設(shè)備布置在新鮮風(fēng)流中;
(2)有效射程遠(yuǎn),工作面風(fēng)速大,排煙效果好
(3)可使用柔性風(fēng)筒,使用方便
(4)由于P內(nèi)>P外,風(fēng)筒漏風(fēng)對(duì)巷道排污有一定作用。
要求
(1)Q局80
<10~20
<20
N2CH4帶
空氣—變質(zhì)
20~80
<10~20
20~80
CH4帶
變質(zhì)
<20
<10
>80
瓦斯風(fēng)化帶下界深度確定依據(jù):可以根據(jù)下列指標(biāo)中的任何一項(xiàng)確定。
(1)煤層的相對(duì)瓦斯涌出量等于2~3m3t處;
(2)煤層內(nèi)的瓦斯組分中甲烷及重?zé)N濃度總和達(dá)到80%(體積比);
(3)煤層內(nèi)的瓦斯壓力為0.1~0.15MPa
(4)煤的瓦斯含量達(dá)到下列數(shù)值處:長(zhǎng)焰煤1.0~1.5m3t(C.m),氣煤1.5~2.0m3t(C.m.),肥
煤與焦煤2.0~2.5mt(c.m),瘦煤2.5~3.0m.m.),貧煤3.04.0mt(.m.),無(wú)煙煤5.0~7.0mt(C.m)
(此處的CM是指煤中可燃質(zhì)既固定碳和揮發(fā)分)
三、影響煤層瓦斯含量的因素
煤的瓦斯含量是指單位體積或重量的煤在自然狀態(tài)下所含有的瓦斯量(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的瓦斯體積)
單位為m3/m3(cm3/cm3)或mt(cm3/g)
煤的瓦斯含量包括游離瓦斯和吸附瓦斯含量之和。
主要影響因素:
1、煤的吸附特性一煤的吸附性能決定于煤化程度,一般情況下煤的煤化程度越高,存儲(chǔ)瓦斯的能
力越強(qiáng)。
2、煤層露頭
3、煤層的埋藏深度一深,瓦斯大
4、圍巖透氣性、泥巖、完整石灰?guī)r低透氣性
5、煤層傾角一大,瓦斯小,小,瓦斯大
6、地質(zhì)構(gòu)造一封閉地質(zhì),瓦斯大,開放的,瓦斯小
7、水文地質(zhì)條件一水流,帶走瓦斯
四、煤層內(nèi)的瓦斯壓力
瓦斯流動(dòng)動(dòng)力高低以及瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的基本參數(shù)。
瓦斯壓力測(cè)定:打鉆、封孔、測(cè)壓
瓦斯帶內(nèi)瓦斯壓力變化規(guī)律:
末受采動(dòng)影響的煤層內(nèi)的瓦斯壓力,隨深度的增加而有規(guī)律地增加,可以大于、等于或小于靜水壓。
瓦斯壓力梯度:
 P=(H-H6)+P
(9-1)
或
(9-2)
式中P預(yù)測(cè)的甲烷帶內(nèi)深H(m)處的瓦斯壓力,MPa
g—瓦斯壓力梯度,MPa/m
P1,P2甲烷帶內(nèi)深度為H1、H2(m)處的瓦斯壓力,MPa。
Po--甲烷帶上部邊界處瓦斯壓力,取0.2MPa
Ho--甲烷帶上部邊界深度,m
第三節(jié)礦井瓦斯涌出
(普通涌出、特殊涌出)
一、瓦斯涌出量
1、含義
礦井建設(shè)或生產(chǎn)過程中從煤巖內(nèi)涌出的瓦斯量
2、瓦斯涌出量表示方法
-110-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第九章礦井瓦斯
絕對(duì)瓦斯涌出量:單位時(shí)間涌出的瓦斯體積,單位為md或mmin:
Qg=QC/100
(9-3)
相對(duì)瓦斯涌出量--平均日產(chǎn)一噸煤同期所涌出的瓦斯量,單位是m3t
 9g-2g1A
(9-4)
二、影響瓦斯涌出的因素
決定于自然因素和開采技術(shù)因素的綜合影響。
(一)自然因素
1、煤層和圍巖的瓦斯含量,
2、地面大氣壓變化。
(二)開采技術(shù)因素
時(shí)間
圖9-2瓦斯從暴露面涌出的變化規(guī)律
1、開采規(guī)模產(chǎn)量與瓦斯涌出量的關(guān)系復(fù)雜
2、開采順序與回采方法-先開采,大;回采率低,大;頂板管理
3、生產(chǎn)工藝初期大,呈指數(shù)下降
4、風(fēng)量變化單煤層,隨風(fēng)量減而增,煤層群
5、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)
6、采空區(qū)的密閉質(zhì)量
三、礦井瓦斯涌出來源的分析與分源治理
按劃分目的的不同,對(duì)礦井瓦斯來源有三種劃分方式:
按水平、翼、采區(qū)來進(jìn)行劃分,作為風(fēng)量分配的依據(jù)之一
按掘進(jìn)區(qū)、回采區(qū)和已采區(qū)來劃分,它是日常治理瓦斯工作的基礎(chǔ)
按開采區(qū)、臨近區(qū)劃分,它是采煤工作面治理瓦斯工作的基礎(chǔ)
四、瓦斯涌出不均系數(shù)
正常生產(chǎn)過程中,礦井絕對(duì)瓦斯涌出量受各種因素的影響其數(shù)值是經(jīng)常變化的,但在一段時(shí)間內(nèi)只
在一個(gè)平均值上下波動(dòng),峰值與平均值的比值稱為瓦斯涌出不均系數(shù)。
礦井瓦斯涌出不均系數(shù)表示為:
 2max/
(9-5)
 p/
式中:k一給定時(shí)間內(nèi)瓦斯涌出不均系數(shù);
一該時(shí)間內(nèi)的最大瓦斯涌出量,m3
Q一該時(shí)間內(nèi)的平均瓦斯涌出量,m3min
方法:確定區(qū)域,進(jìn)回風(fēng)量、瓦斯?jié)舛?
五、礦井瓦斯等
1.礦井瓦斯等級(jí)劃分
依據(jù):按照平均日產(chǎn)一噸煤涌出瓦斯量(相對(duì)瓦斯涌出量)和瓦斯涌出形式,劃分為:
低瓦斯礦井:10m3及其以下;高瓦斯礦井:10m3以上;煤與瓦斯突出礦井
2、礦井瓦斯等級(jí)鑒定
(1)鑒定時(shí)間和基本條件礦井瓦斯等級(jí)的鑒定工作應(yīng)在正常生產(chǎn)的條件下進(jìn)行。
(2)測(cè)點(diǎn)選擇和測(cè)定內(nèi)容及要求。
(3)礦井瓦斯等級(jí)的確定。
六、礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)
瓦斯涌出量的預(yù)測(cè):指根據(jù)某些已知相關(guān)數(shù)據(jù),按照一定的方法和規(guī)律,預(yù)先估算出礦井或局部區(qū)
域瓦斯涌出量的工作
瓦斯涌出量的預(yù)測(cè)的方法:
-111-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
(1)統(tǒng)計(jì)法
A、瓦斯涌出量梯度:深度與相對(duì)涌出量的比值
B、物理含義
C、計(jì)算
(2)計(jì)算法以煤層瓦斯含量為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。
第四節(jié)瓦斯噴出
瓦斯噴出:大量承壓狀態(tài)的瓦斯從煤、巖裂縫中快速噴出的現(xiàn)象。
一、瓦斯噴出的分類
根據(jù)噴瓦斯裂縫呈現(xiàn)原因的不同,可把瓦斯噴出分成:
地質(zhì)來源形成的和采掘卸壓形成的兩大類。
二、瓦斯噴出的預(yù)防
預(yù)防瓦斯噴出,首先要加強(qiáng)地質(zhì)工作,查清楚施工地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、斷層、溶洞的位置、裂隙的位
置和走向、以及瓦斯儲(chǔ)量和壓力等情況,采取相應(yīng)的預(yù)防或處理措施。分為:
1、當(dāng)瓦斯噴出量和壓力不大時(shí),黃泥或水泥沙漿等充填材料堵塞噴出口
2、當(dāng)瓦斯噴出量和壓力較大時(shí),可能的噴出地點(diǎn)附近打前探鉆孔,探測(cè)、排放。
前探鉆孔的要求:
(1)10m外,打鉆75mm,3個(gè)
(2)邊掘邊打超前鉆,超前5m,不少3個(gè)孔
(3)裂隙、溶洞、破壞帶打超前鉆,75mm,2個(gè),超5m
圖9-3立井前探鉆孔
圖9-4石門前探鉆孔
1立井:2-煤層
1-石門:2煤層
第五節(jié)煤與瓦斯突出及其預(yù)防
一、概述
含義:在極短時(shí)間內(nèi),從煤巖內(nèi)以極快速度向采掘空間涌出煤巖和瓦斯
危害:
二、突出的機(jī)理
突出的機(jī)理是關(guān)于解釋突出的原因和過程的理論。出是十分復(fù)雜的自然現(xiàn)象,它的機(jī)理還沒有統(tǒng)
一的見解,假說很多。多數(shù)人認(rèn)為,突出是地壓、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)和重力綜合作用的結(jié)果。
三、突出的一般規(guī)律
1、突出多發(fā)生在一定的采深以后;
2、突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶、應(yīng)力集中區(qū):
3、突出的強(qiáng)度和次數(shù),與煤層厚度、傾角、硬度、透氣性等有關(guān)
、、、、
4、突出與瓦斯關(guān)系,瓦斯壓力小含量低,可能發(fā)生突出。
4、突出大多發(fā)生在落煤、放炮工序
5、突出前有預(yù)兆
四、預(yù)防煤與瓦斯突出的主要技術(shù)措施
防突措施分類:
區(qū)域性防突措施:實(shí)施以后可使較大范圍煤層消除突出危險(xiǎn)性的措施,稱為區(qū)域性防突措施:
-112-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第九章礦井瓦斯
局部防突措施:實(shí)施以后可使局部區(qū)域(如掘進(jìn)工作面)消除突出危險(xiǎn)性的措施稱為局部防突措施。
(一)、區(qū)域性防突措施
區(qū)域性防突措施主要有開采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩種。
1、開采保護(hù)層
保護(hù)層:在突出礦井中,預(yù)先開采的、并能使其它相鄰的有突出危險(xiǎn)的煤層受到采動(dòng)影響而減少或
喪失突出危險(xiǎn)的煤層稱為保護(hù)層。
被保護(hù)層:后開采的煤層稱為被保護(hù)層。保護(hù)層位于被保護(hù)層上方的叫上保護(hù)層,位于下方的叫下
保護(hù)層。
1)、開采保護(hù)層的作用
(1)地壓減少,彈性潛能緩慢釋放;
(2)煤層膨脹變形,形成裂隙與孔道,透氣性增加
(3)煤層瓦斯涌出后,煤的強(qiáng)度增加
2)保護(hù)范圍
保護(hù)范圍:指保護(hù)層開采后,在空間和時(shí)間上使危險(xiǎn)層喪失突出危險(xiǎn)的有效范圍。
(1)垂直保護(hù)距離
保護(hù)層與被保護(hù)層間的有效垂距:上:急<60m,:<50m;下:急<80m,緩:<100m
(2)沿傾斜的保護(hù)范圍
確定沿傾向的保護(hù)范圍就是沿傾向劃定被保護(hù)層的上、下邊界(以冒落角)
1=180-b-△-a
(9-6)
2=180-y-△+a
(9-7)
(3)沿走向的保護(hù)范圍。
超前距一般不得小于兩個(gè)煤層之間垂直距離的兩倍,至少不小于30m。
被保護(hù)層
保護(hù)層
被保護(hù)層
圖9-5沿煤層傾斜的保護(hù)范圍圖9-6沿走向的保護(hù)范圍
A-保護(hù)范圍
(4)煤柱的影響
(二局部防突措施
A
圖9-7測(cè)定排放半徑的鉆孔布置
圖9-8金屬骨架
圖99卸壓槽
1、松動(dòng)爆破
作用機(jī)理:
2、鉆孔排放瓦斯3.54.5孔/m
作用機(jī)理:
3、水力沖孔在煤巖柱保護(hù)下,高壓水
作用機(jī)理:
4、超前鉆孔
作用機(jī)理:
5、金屬骨架
作用機(jī)理:見圖9-8
6、超前支架
作用機(jī)理:
-113-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
7、卸壓槽:
見圖9-9
8、震動(dòng)放炮
1)、巖柱厚度>1.5m
2)、炮眼數(shù)和炮眼布置,單列三組楔形掏槽
3)、裝藥量:f3~4,4-5kg/m3,f=6-8,5~7kg/m3
4)、注意事項(xiàng)
(1)撤人:(2)斷電,(3)30min檢查:(4)防止擴(kuò)大(研石堆和反向風(fēng)門)
五、突出的預(yù)測(cè)
突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是防治煤與瓦斯突出綜合措施的第一步。突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)包括區(qū)域性預(yù)測(cè)和工作面
預(yù)測(cè)。
(一)、預(yù)測(cè)指標(biāo)
1、煤的瓦斯放散指數(shù)△P:一般情況下,△P>15~25時(shí)有突出危險(xiǎn)
2、煤的堅(jiān)固系數(shù)f:當(dāng)f0.6~0.8時(shí)有突出危險(xiǎn):1.2時(shí),無(wú)突出危險(xiǎn)。
3、軟煤比軟煤分層厚度與煤層總厚度之比稱軟煤比亦稱揉皺系數(shù)。該值越高,煤層越不穩(wěn)定,
突出可能性越大。
4、鉆孔瓦斯涌出量和鉆渣量這是一種可以在掘進(jìn)工作面即時(shí)預(yù)測(cè)有無(wú)突出危險(xiǎn)的方法,它綜合
反映了工作面前方煤體滲透性、破壞程度、瓦斯涌出速度和巖層應(yīng)力狀態(tài)。
(二)、突出預(yù)兆
1、煤層結(jié)構(gòu)和構(gòu)造
2、地壓增大
3、瓦斯及其它
第六節(jié)爆炸及其預(yù)防
一、瓦斯爆炸過程及其危害
1.瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過程
瓦斯爆炸最終的化學(xué)反應(yīng)式為:CH4+2O2=CO2+2H2O
如果O2不足,反應(yīng)的最終式為:CH4+O2=CO+H2+H2O
礦井瓦斯爆炸是一種熱一鏈反應(yīng)過程(也稱連鎖反應(yīng))。
2.瓦斯爆炸的產(chǎn)生與傳播過程
爆炸性的混合氣體與高溫火源同時(shí)存在,初燃(初爆)焰面→沖擊波→新的爆炸混合物
3、瓦斯爆炸的危害
高溫—2150~2650;高壓一幾~20at,有害氣體CO,沖擊波
二、瓦斯爆炸的主要參數(shù)
1、瓦斯的爆炸濃度
22A
20
B
18
爆炸區(qū)
E混入新鮮空氣
可能爆炸區(qū)
不爆炸區(qū)
68101214161820
甲烷濃度,%
圖9-10科瓦德爆炸三角形
在正常的大氣環(huán)境中,瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸,這個(gè)濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限,其最低
濃度界限叫爆炸下限,其最高濃度界限叫爆炸上限,瓦斯在空氣中的爆炸下限為5~6%,上限為14
-114-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第九章礦井瓦斯
16%
瓦斯爆炸界限不是固定不變的,它受到許多因素的影響,其中重要的有:
(1)氧的濃度
(2)其它可燃?xì)怏w
混合氣體中有兩種以上可燃?xì)怏w同時(shí)存在時(shí)其爆炸界限決定于各可燃?xì)怏w的爆炸界限和它們的濃
度?？捎晒角蟪?
N=100/(C1/2+…+Cn/n)
(9-8)
式中N多種可燃?xì)怏w同時(shí)存在時(shí)的混合氣體爆炸上限或下限,%
C1、C2、CCn分別為各可燃?xì)怏w占可燃?xì)怏w總的體積百分比,%
C+C2+C3+Cn=100%
N、N2、N3Nn分別為各可燃?xì)怏w的爆炸上限或下限,%;
(3)煤塵
本身具有爆炸,300-400℃揮發(fā)氣體
(4)空氣壓力
壓力大,分子接近,碰撞幾率增加范圍擴(kuò)大
(5)惰性氣體
可以降低瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性。
2、瓦斯的最低點(diǎn)燃溫度和最小點(diǎn)燃能量
瓦斯的最低點(diǎn)燃溫度和最小點(diǎn)燃能量決定于空氣中的瓦斯?jié)舛?瓦斯空氣混合氣體的最低點(diǎn)燃溫
度,絕熱壓縮時(shí)565℃,其它情況時(shí)650℃。
最低點(diǎn)燃能量為0.28mJ
3、瓦斯的引火延遲性
引火延遲性:安全意義。
三、煤礦井下瓦斯爆炸事故原因分析
1、火源
井下的一切高溫?zé)嵩措姎?、放炮、摩擦、靜電
2、發(fā)生地
掘進(jìn)工作面占80%90%,采煤工作面占10%~20%采煤工作面發(fā)生地點(diǎn)上隅角,采煤機(jī)藥割附近掘
進(jìn)面發(fā)生的原因:
四、預(yù)防瓦斯爆炸的措施
(防止瓦斯積聚
所謂瓦斯積聚是指瓦斯?jié)舛瘸^2%,其體積超過0.5m3的現(xiàn)象。
1、搞好通風(fēng)。
2、及時(shí)處理局部積存的瓦斯。
1)、采面上隅角瓦斯積聚處理;
2)、綜采面處理
3)、頂板附近層狀積聚處理
4)、頂板冒落孔洞內(nèi)積聚處理
5)、恢復(fù)有大量瓦斯積存盲巷或打開封閉
3.抽放瓦斯
4、經(jīng)常檢查瓦斯?jié)舛群屯L(fēng)狀況
(二)、防止瓦斯引燃
防止瓦斯引燃的原則,是對(duì)一切非生產(chǎn)必需的熱源,要堅(jiān)決禁絕。生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源,必須嚴(yán)
加管理和控制,防止它的發(fā)生或限定其引燃瓦斯的能力。
(三、防止瓦斯爆炸災(zāi)害事故擴(kuò)大的措施
萬(wàn)一發(fā)生爆炸,應(yīng)使災(zāi)害波及范圍局限在盡可能小的區(qū)域內(nèi),以減少損失。
第七節(jié)瓦斯抽放
一、概述
115-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
規(guī)定:當(dāng)回采工作面瓦斯涌出量>5m3/min;掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量>3m3/min,采用通風(fēng)方法解決瓦
斯問題不合理時(shí),應(yīng)該抽放瓦斯。
抽放瓦斯的方法:
按瓦斯的來源分三類;開采煤層、鄰近層、采空區(qū)抽放
按抽放的機(jī)理分為兩類;未卸壓和卸壓抽放
按匯集瓦斯的方法分為三類。鉆孔、巷道抽放、鉆孔與巷道綜合抽放
貫徹“先抽后采,監(jiān)測(cè)監(jiān)控,以風(fēng)定產(chǎn)”十二字方針
二、開采煤層的瓦斯抽放
開采煤層的瓦斯抽放,是在煤層開采之前或采掘的同時(shí),用鉆孔或巷道進(jìn)行該煤層的抽放工作。
1、未卸壓的鉆孔抽放
本法適用于透氣數(shù)較大的開采煤層預(yù)抽的瓦斯。
按鉆孔與煤層的關(guān)系分為穿層鉆孔和沿層鉆孔;按鉆孔角度分為上向孔、下向孔和水平孔。我國(guó)多
采用穿層上向鉆孔。
9-11鉆孔法抽放開采煤層的瓦斯
1-煤層:2-鉆孔:3-鉆場(chǎng):4-運(yùn)輸大巷;5-密閉墻:6抽瓦斯管道
鉆孔參數(shù):
鉆孔方向:我國(guó)多為上向孔;
孔間距:3050m
抽放負(fù)壓:孔口負(fù)壓不超過14kPa
鉆孔直徑:70100mm
2、卸壓的鉆孔抽放
1)、隨掘隨抽
9-12隨掘隨抽的鉆孔布置
1-掘進(jìn)卷道:2-鉆窩:3-鉆孔
2)、隨采隨抽
頂板走向鉆孔,頂板巷道。
上阿穿層鉆
場(chǎng)2(3)底板抽20-25m
50m
2工作
圖9-131782(3)底板抽放巷鉆場(chǎng)鉆孔布置圖
3、人工增加煤層透氣系數(shù)的措施
-116-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第九章礦井瓦斯
1)、水力壓裂;
2)、水力割縫
3)、深孔爆破
4)、酸性處理;
5)、交叉鉆孔。
三、鄰近層的瓦斯抽放
鄰近層含義
為什么鄰近層抽放總能抽出瓦斯呢?
煤層開采后,在其頂板形成三個(gè)受采動(dòng)影響的地帶:冒落帶、裂隙帶和變形帶,在其底板則形成卸
壓帶。增大。注意問題
參數(shù):鉆場(chǎng)位置;鉆場(chǎng)或鉆孔的間距;鉆孔角度;鉆孔進(jìn)入的層位;孔徑和抽放負(fù)壓
1020304050607080
腰間距離/m
0000
圖9-14煤層回采后頂、底板圍巖的變化圖9-15不同層間距的臨近層瓦斯涌出率圖9-16瓦斯抽放率與層間距的關(guān)系
1、卸壓層2-冒落層:3-開采煤層1-中國(guó):2-荷蘭:3-前蘇聯(lián);4德國(guó)1-中梁山:2-北票3-阜新:4-陽(yáng)泉5-包頭
6南桐:7雞西:8天府
世
(a)
(b)
(
圖9-17鉆場(chǎng)位置
1
圖9-18傾斜高抽巷抽放方
圖9-19走向高抽巷抽放方式
1-運(yùn)輸巷道:2回風(fēng)巷道:3-巖巷:4-鉆孔1-工作面進(jìn)風(fēng)巷2-膠帶輸送機(jī)上山;1-工作面避風(fēng)巷:2工作面回風(fēng)巷
3軌道上山;4回風(fēng)上山5-抽放鉆孔;6-石高抽巷;3避風(fēng)上山;4回風(fēng)上山;
7-工作面風(fēng)巷:8-抽放瓦斯管:9-工作面尾巷5-巖石真抽巷:6抽放瓦斯管
圖9-20鉆場(chǎng)位于頂板
1回風(fēng)巷:2-抽放管:3-鉆場(chǎng):4-4號(hào)煤層:5-7號(hào)煤層:6-鉆孔
采空區(qū)瓦斯抽放可分為全封閉式抽放和半封閉式抽放兩類。全封閉式抽放又可分為密閉式抽放、鉆
孔式抽放和鉆孔與密閉相結(jié)合的綜合抽放等方式。半封閉式抽放是在采空區(qū)上部開掘一條專用瓦斯抽放
巷道(如雞西礦務(wù)局城子河煤礦),在該巷道中布置鉆場(chǎng)向下部采空區(qū)打鉆,同時(shí)封閉采空區(qū)入口,以抽
放下部各區(qū)段采空區(qū)中從鄰近層涌入的瓦斯。抽放的采空區(qū)可以是一個(gè)采煤工作面(如松藻礦務(wù)局打通
二礦),或一兩個(gè)采區(qū)的局部范圍(如天府礦務(wù)局磨心坡煤礦),也可以是一個(gè)水平結(jié)束后的大范圍抽放(如
中梁山礦務(wù)局)
五、圍巖瓦斯抽放
煤層圍巖裂隙和溶洞中存在的高壓瓦斯會(huì)對(duì)巖巷掘進(jìn)構(gòu)成瓦斯噴出或突出危險(xiǎn)。為了施工安全,可
超前向巖巷兩側(cè)或掘進(jìn)工作面前方的溶洞裂隙帶打鉆,進(jìn)行瓦斯抽放(如廣旺礦務(wù)局唐家河煤礦)
-117-
 Evaluation Only.
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
六、瓦斯抽放設(shè)備
抽放瓦斯的設(shè)備主要有鉆機(jī)、封孔裝置、管道、瓦斯泵、安全裝置和檢測(cè)儀表。
鉆機(jī):根據(jù)鉆孔深度選擇,可用專用于打抽放鉆孔的鉆機(jī)(裝有排放瓦斯裝置),也可以用一般鉆
機(jī)。鉆孔打好后,將孔口段直徑擴(kuò)大到100~120mm,插入直徑70~80mm的鋼管。
封孔:用水泥砂漿封孔,也可以用膠圈封孔器或聚胺脂封孔。封口深度視孔口附近圍巖性質(zhì)而定,
圍巖堅(jiān)固時(shí)2~3m,圍巖松軟時(shí)6~7m,甚至10m左右。
其它:封孔后,必須在抽放前用彎管、自動(dòng)放水器、流量計(jì)、鎧裝軟管(或抗靜電塑料軟管)、閘門
1、抽放瓦斯的管道
一般用鋼管或鑄鐵管。管道直徑是決定抽放投資和抽放效果的重要因素之一。管道直徑D(m)應(yīng)
根據(jù)預(yù)計(jì)的抽出量,用下式計(jì)算:
D=4Q/(60元)2
(9-9)
式中Q一管內(nèi)氣體流量,m3/min;
v管內(nèi)氣體流速,ms
管內(nèi)瓦斯流速V:5m/s15.0
k0.050.0510.0530.0560.050.0630.0680.0710.072
局部阻力一般不進(jìn)行個(gè)別計(jì)算,而是以管道總摩擦阻力的10%~20%作為局部阻力。管道的總阻
力hr-為:
h=1.11.2)h
(9-11)
2、瓦斯泵
常用的瓦斯泵有,水環(huán)式真空泵、離心式鼓風(fēng)機(jī)和回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)。
水環(huán)式真空泵的特點(diǎn)是真空度高、負(fù)壓大、流量小安全性好(工作室內(nèi)充滿介質(zhì),不會(huì)發(fā)生瓦斯
爆炸)。適用于抽出量不大,要求抽放負(fù)壓高礦井。
離心式鼓風(fēng)機(jī)適用于瓦斯抽出量大(20~1200m/min),管道阻力不高(4~5kpa)的抽放情況下
回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是,管道阻力變化時(shí),風(fēng)機(jī)的流量幾乎不變,所以供氣均勻,效率高。缺點(diǎn)是
噪音大,檢修復(fù)雜。
3、流量計(jì)
為了全面掌握與管理井下瓦斯抽放情況,需要在總管、支管和各個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)安設(shè)測(cè)定瓦斯流量的流量
計(jì)目前井下一般采用孔板流量計(jì),如圖(9--11)所示。孔板兩端靜壓差△h(可用水柱計(jì)測(cè)出)與流過孔
板的氣體流量有如下關(guān)系式:
Q=9.7×104×KhP/0.716×C+1.293(1-c)
(9-12)
式中Q溫度為20℃,壓力為101.3Pa時(shí)的混合氣體流量,m3/min
h--孔板兩端靜壓差,Pa;
P-孔板出口端絕對(duì)靜壓,Pa
C--瓦斯?jié)舛?%
-118-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第九章礦井瓦斯
K--孔板流量系數(shù),K= XcXSX×60(m2/min)
C1流速收縮系數(shù),取0.65
K-孔板系數(shù)(加工精度好時(shí)取1)
S--孔板孔口面積,m2;
4、其它裝置
1)放水器
為了及時(shí)放出管道內(nèi)的積水,以免堵塞管道。在鉆孔附近和管路系統(tǒng)中都要安裝放水器。最簡(jiǎn)單的
放水器為“U”形管自動(dòng)放水器當(dāng)U型管內(nèi)積水超過
過開口端的管長(zhǎng)時(shí),水就自動(dòng)流出。
2)防爆、防回火裝置
抽放系統(tǒng)正常工作狀態(tài)遭到破壞,管內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档蜁r(shí),遇到火源瓦斯就有可能燃燒或爆炸。為了
防止火焰沿管道傳播,正常抽放時(shí),瓦斯由進(jìn)氣口進(jìn)入,經(jīng)水封器由出口排出。管內(nèi)瓦斯燃燒或爆
炸時(shí),火焰被水隔斷、熄滅、爆炸波將防爆蓋沖破而釋放于大氣中。
防回火網(wǎng)多由4~6層導(dǎo)熱性能好而不易生銹的銅網(wǎng)構(gòu)成,網(wǎng)孔約0.5mm
《規(guī)程》規(guī)定,利用瓦斯時(shí),抽出瓦斯中的瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?0%;不利用瓦斯時(shí),用千式抽氣
設(shè)備,瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?5%。
抽出的瓦斯,可以按其濃度的不同,合理地加以利用:濃度為35~40%時(shí),主要用作工業(yè)、民用
燃料濃度50%以上的瓦斯可以用作化工原料,如制造炭黑和甲醛撫順、陽(yáng)泉、天府、中梁山和淮
南等局礦都已建廠生產(chǎn)。
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、保護(hù)層是指為消除或消弱相鄰煤層的
或沖擊地壓危險(xiǎn)而先開采的煤層或礦層。
2、礦井五大自然災(zāi)害是指
和
3、礦井瓦斯涌出形式有
和
4、我國(guó)現(xiàn)場(chǎng)一般把礦井瓦斯劃分為:
、掘進(jìn)區(qū)瓦斯和三部分
5、根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式,我們可以把瓦斯礦井劃分
為
和突出礦井
6、預(yù)防瓦斯噴出的措施有探、排、引、堵、通五字方針,探指的是
斯;引指的是將瓦斯引至回風(fēng)流;堵指的是
排指的是排放或抽放瓦
;通指的是單獨(dú)通風(fēng)、加大供風(fēng)量
7、當(dāng)壓力一定時(shí),瓦斯的引火延遲性取決于
和火源溫度。
8、瓦斯爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件:
和
9、預(yù)防瓦斯爆炸的措施有:
和限制瓦斯爆炸范圍擴(kuò)大的措施。
10、在煤礦的任何地點(diǎn)都有發(fā)生瓦斯爆炸的可能性,但大部分發(fā)生在
11、瓦斯在礦井中發(fā)生爆炸時(shí),將產(chǎn)生
和有害氣體。
12、瓦斯爆炸對(duì)煤礦的危害主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面,是
;二
13、引燃瓦斯的火源可歸納為4類,即:
和摩擦火花
14、防止突出常用的局部防突措施有
和松動(dòng)爆破5種。
15、瓦斯在煤體中存在的狀態(tài)有
和
兩種。
16、突出的預(yù)兆可分為
和
17、根據(jù)瓦斯來源不同瓦斯抽采方法可分為
和
18、在采煤工作面容易發(fā)生瓦斯爆炸的地點(diǎn)主要在
和
19、瓦斯積聚是指局部瓦斯?jié)舛冗_(dá)到
%,體積超過
m的現(xiàn)象
20
是礦井正常生產(chǎn)條件下,平均每日產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯量,常用單位為mt
2
1、溫度每升高
吸附瓦斯的能力約降低
22、瓦斯在煤層中的運(yùn)移有兩種形式:一是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng);二是
23
往往是造成同一礦區(qū)瓦斯含量差別的主要原因。
24、一通三防中的三防是指
、防塵和
25、礦井瓦斯是混合物,其中含量最多的是
26、采煤工作面的瓦斯按來源可分為本煤層瓦斯、
和
27、我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的指導(dǎo)方是
28、煤與瓦斯突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨
增加而增多。
二、選擇題
-119-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
1、若下列氣體集中在巷道的話,應(yīng)在巷道底板附近檢測(cè)的氣體是
A甲烷與二氧化碳B二氧化碳與二氧化硫C二氧化硫與氫氣D甲烷與氫氣
2、已知某礦相對(duì)瓦斯涌出量是8m3/t,絕對(duì)瓦斯涌出量是45m3/min,在采掘過程中曾發(fā)生過一次煤與
瓦斯突出事故,則該礦屬于
A低瓦斯礦井B高瓦斯礦井
C煤與瓦斯突出礦井
3、預(yù)防煤與瓦斯突出最經(jīng)濟(jì),最有效的區(qū)域性防治措施是
A煤層注水B開采保護(hù)層C瓦斯抽放
4、回采工作面容易引起瓦斯積聚地點(diǎn)是
A上隅角與采煤機(jī)切割部
B下隅角與采空區(qū)
C采空區(qū)
D回風(fēng)順槽與采空區(qū)
5、下列三項(xiàng)中不是瓦斯性質(zhì)的是
A、擴(kuò)散性B、比空氣重C、滲透性
6、《規(guī)程》規(guī)定,礦井在采掘過程中,只要發(fā)生過
煤與瓦斯突出,該礦井即定為突出礦井,發(fā)
生突出的煤層即定為突出煤層。
A、1次B、2次C、3次
7、高瓦斯礦井采掘工作面瓦斯檢查次數(shù)每班至少
次。
A、3B、2C、1
8、當(dāng)空氣中混入可爆炸性煤塵或可燃?xì)怏w時(shí),瓦斯爆炸的下限將會(huì)
A、下降B、升高C、不變
9、發(fā)生煤與瓦斯突出的煤層的瓦斯壓力一般在以上
 A. 100 kPa B. 250 kPa C. 400 kPa D. 500 kPa
10、抽出式通風(fēng)的主要通風(fēng)機(jī)因故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),
A井下風(fēng)流壓力升高,瓦斯涌出量減少
B井下風(fēng)流壓力降低,瓦斯涌出量增加
C井下風(fēng)流壓力不變,瓦斯涌出量不變
D井下風(fēng)流壓力升高,瓦斯涌出量增加
11、瓦斯有吸附態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)的現(xiàn)象叫
A、解吸B、吸附C、二則都有
12、下列哪種氣體的加入會(huì)使瓦斯爆炸濃度的上限升高的是
A、二氧化硫B、二氧化氮C、一氧化碳D二氧化碳
13、下列不會(huì)造成瓦斯爆炸的火源是
A、明火B(yǎng)、摩擦火花C、機(jī)電火花D、礦用安全炸藥爆破
14、惰性氣體的加入會(huì)導(dǎo)致瓦斯爆炸濃度范圍
A、減下B、擴(kuò)大C、不變
15、當(dāng)空氣中氧氣濃度低于%時(shí),瓦斯遇火時(shí)一般不會(huì)爆炸。
A、10B、12C、18D、2
16、甲烷報(bào)警器和甲烷斷電儀具有功能
A.指示B.報(bào)警C.切斷被控電源D.指示、報(bào)警、切斷被控電源
17、礦井瓦斯等級(jí),是根據(jù)礦井劃分的。
A.相對(duì)瓦斯涌出量B.相對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式
C.絕對(duì)瓦斯涌出量D.相對(duì)瓦斯涌出量絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式
18、瓦斯在煤層中的賦存狀態(tài)有
A.游離狀態(tài)B.吸附狀態(tài)C.游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)D.自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)
19、礦井瓦斯的主要來源有
A.掘進(jìn)區(qū)B.回采區(qū)C.已采區(qū)D.A+B+C
20、下列因素增大不會(huì)增大突出危險(xiǎn)性的是
A、地壓B、瓦斯壓力C、煤的強(qiáng)度
B
21、下列不屬于區(qū)域性防突措施的是
A、開采保護(hù)層B、煤層注水C、預(yù)抽瓦斯D超前鉆孔
22、下列抽放設(shè)備中,可作為測(cè)量用具的是
A、放水器B、瓦斯泵C、孔板流量計(jì)D、防回火網(wǎng)
23、空氣中瓦斯?jié)舛鹊脑龃髸?huì)導(dǎo)致煤塵爆炸濃度下限
A、減下B、增大大C、不變
-120-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第九章礦井瓦斯
24、串聯(lián)通風(fēng)的兩個(gè)掘進(jìn)工作面,進(jìn)入串聯(lián)工作面的風(fēng)流中,瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過
%
A、0.5B、1C、1.5D、2
三、判斷題
1、礦井瓦斯是一種混合物。
2、瓦斯噴出是一種普通涌出。
3、瓦斯噴出需要噴出的通道。
4、開采保護(hù)層能徹底的消除瓦斯突出
5、甲烷是一種具有燃燒爆炸性,易溶于水的氣體。
6、瓦斯爆炸實(shí)質(zhì)上是一種劇烈的氧化反應(yīng)。
7、達(dá)到爆炸限度的瓦斯只要遇到高溫火源就會(huì)爆炸。
8、在瓦斯爆炸中,反向沖擊波的壓力較正向沖擊波要小,所以其破壞性也小。
9、當(dāng)?shù)孛娲髿鈮毫ο陆禃r(shí),會(huì)引起礦井瓦斯涌出量的下降。
10、礦井開采深度越大,瓦斯含量就越高,涌出量就越大。
11、對(duì)于抽出式礦井,其他條件不變,通風(fēng)動(dòng)力增大,瓦斯涌出量增大。
12、瓦斯?jié)舛冗^高時(shí)只會(huì)燃燒,不會(huì)爆炸。
13、在瓦斯爆炸造成的傷亡中,一氧化碳中毒致死占很大比重。
14、井下一切高溫火源都能一起瓦斯爆炸或燃燒。
15、發(fā)生瓦斯爆炸的原因是出現(xiàn)高濃度的瓦斯。
16、開采煤層的瓦斯含量小,開采時(shí)瓦斯涌出量一定小。
17、工作面產(chǎn)量增加時(shí),瓦斯涌出量必定會(huì)隨之增大。
18、抽放瓦斯可以減少突出的危險(xiǎn)性。
19、保護(hù)層開采后,被解放層的應(yīng)力和瓦斯壓力都相應(yīng)減下。
20、在煤礦采掘生產(chǎn)過程中,放出瓦斯的現(xiàn)象稱為礦井瓦斯涌出。
21、甲烷在煤礦井下各種有害氣體中所占比中最大,可達(dá)80%-90%以上
四、簡(jiǎn)答題
1、什么叫保護(hù)層和被保護(hù)層?
2、預(yù)防瓦斯爆炸主要有那三個(gè)方面的措施,如何預(yù)防瓦斯積聚?
3、簡(jiǎn)述采煤機(jī)附近瓦斯積聚的處理方法
4、瓦斯突出的危害是什么?
5、簡(jiǎn)述煤與瓦斯突出的預(yù)兆?
6、采煤工作面上隅角瓦斯積聚的原因是什么,如何處理?
-121-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第十章礦井火災(zāi)防治
【重點(diǎn)與難點(diǎn)】
1、煤炭自燃理論;
2、煤炭自燃預(yù)測(cè)預(yù)報(bào);
3、防滅火技術(shù)
4、均壓防滅火;
5、火災(zāi)時(shí)期風(fēng)流控制
第一節(jié)概述
一、火災(zāi)與礦井或煤田火災(zāi)的概念
在礦井或煤田范圍內(nèi)發(fā)生,威協(xié)安全生產(chǎn)、造成一定資源和經(jīng)濟(jì)損失或者人員傷亡的燃燒事故,稱
之為礦井或煤田火災(zāi)。
二、礦井火災(zāi)的類型及其特性
1、按引火原因分類
(1)內(nèi)因(自燃)火災(zāi)。
(2)外因火災(zāi)。
2、消防分類
A類火災(zāi)煤炭、木材、橡膠、棉、毛、麻等含碳的固體可燃物質(zhì)
B類火災(zāi),指汽油、煤油、柴油、甲醇、乙醇、丙酮等可燃液體
C類火災(zāi),指煤氣、天燃?xì)?、甲烷、乙炔、氫氣等可燃?xì)怏w。
D類火災(zāi),象鈉、鉀、鎂等可燃金屬燃燒形成的火災(zāi)。
3、其它分類方法
還有按火源特性,可分為原生火災(zāi)與再生火災(zāi)按火源產(chǎn)生的位置,可分為井上火災(zāi)與和井下火災(zāi)
等。
三、防滅火研究的內(nèi)容
煤礦火災(zāi)防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,其理論與技術(shù)的研究?jī)?nèi)容應(yīng)圍繞一個(gè)目標(biāo)和三個(gè)問題。
第二節(jié)礦井外因火災(zāi)及其預(yù)防
一、物質(zhì)燃燒的充要條件
1、必要條件一可燃物、助燃物、高溫能量火源。
2、充分條件一三個(gè)必要條件同時(shí)存在,互相作用;Q生>Q散
煤礦常見的外因火源主要有以下幾種:
(1)電能熱源
(2)摩擦熱
(3)放明炮、糊炮等
(4)明火(高溫焊碴、吸煙)
二、外因火災(zāi)的預(yù)防
1、我國(guó)的消方針預(yù)防為主,消防結(jié)合
2、防火對(duì)---井火災(zāi)的防治可以采取下列三個(gè)對(duì)策:
-122-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
1)技術(shù)(Engineering)對(duì)策
(1)災(zāi)前對(duì)策-防起火、防止火災(zāi)擴(kuò)大
(2)災(zāi)后對(duì)策-報(bào)警、控制、滅火、避難
2)教育(Education)對(duì)-知識(shí)、技術(shù)、態(tài)度
3)管理(法制(Enforcement)對(duì)策--制定各種規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),且強(qiáng)制性執(zhí)行。
這三種對(duì)策簡(jiǎn)稱“三E”對(duì)策。前兩者是防火的基礎(chǔ),后者是防火的保證。
火災(zāi)發(fā)生有兩個(gè)方面:一是防止火源產(chǎn)生;二是防止已發(fā)生的火災(zāi)事故擴(kuò)大,以盡量減少火災(zāi)
防外因火災(zāi)的技術(shù)措施
損失。
(一)防止火災(zāi)產(chǎn)生
1、防止失控的高溫?zé)嵩串a(chǎn)生和存在。按《煤礦安全規(guī)程》及其執(zhí)行說明要求嚴(yán)格對(duì)高溫?zé)嵩础⒚?
火和潛在的火源進(jìn)行管理。
2、盡量不用或少用可燃材料,不得不用時(shí)應(yīng)與潛在熱源保持一定的安全距離。
3、防止產(chǎn)生機(jī)電火災(zāi)。
4、防止摩擦引燃
(1)防止膠帶摩擦起火。膠帶輸送機(jī)應(yīng)具有可靠的防打滑、防跑偏、超負(fù)荷保護(hù)和軸承溫升控制
等綜合保護(hù)系統(tǒng);
(2)防止摩擦引燃瓦斯。
5、防止高溫?zé)嵩春突鸹ㄅc可燃物相互作用。
(二)防止火災(zāi)蔓延的措施
限制已發(fā)生火災(zāi)的擴(kuò)大和蔓延,是整個(gè)防火措施的重要組成部分?；馂?zāi)發(fā)生后利用已有的防火安全
設(shè)施,把火災(zāi)局限在最小的范圍內(nèi),然后采取滅火措施將其熄滅,對(duì)于減少火災(zāi)的危害和損失是極為重
要的。其措施有:
1、在適當(dāng)?shù)奈恢媒ㄔ旆阑痖T,防止火災(zāi)事故擴(kuò)大。
、、、
2、每個(gè)礦井地面和井下都必須設(shè)立消防材料庫(kù)。
3、每一礦井必須在地面設(shè)置消防水池,在井下設(shè)置消防管路系統(tǒng)。
4、主要通風(fēng)機(jī)必須具有反風(fēng)系統(tǒng)或設(shè)備,反風(fēng)設(shè)施并保持其狀態(tài)良好
第三節(jié)煤炭自燃的理論基礎(chǔ)
一、煤炭自然機(jī)理
主要的有黃鐵礦作用學(xué)說、細(xì)菌作用學(xué)說、酚基作用學(xué)說以及煤氧化合學(xué)說等
二、煤的氧化特性
1、所有品種煤在常溫下都吸氧,但吸氧速度不同。
2、煤的吸氧速度與所在空氣中的氧濃度成正比,即
 dm=UC
(10-1)
3、在溫度不變條件下,吸氧速度常數(shù)隨時(shí)間按指數(shù)規(guī)律衰減,即
 U=Ut-H
(10-2)
4、吸氧速度常數(shù)U與煤自身溫度之間符合冪函數(shù)關(guān)系
5、煤在氮?dú)庵屑訜岷笤倮鋮s可使它的活性增加,并有重新恢復(fù)到原有活性的可能。
6、吸氧速度常數(shù)U與粒度之間成復(fù)雜關(guān)系
三、自燃發(fā)火與自燃發(fā)火期
自燃發(fā)火:有自燃傾向性的煤層被開采破碎后在常溫下與空氣接觸發(fā)生氧化,產(chǎn)生熱量使其溫度升
高,出現(xiàn)發(fā)火和冒煙的現(xiàn)象:(1)明火、冒煙、火炭:(2)T70℃(3)CO、C2H4等超臨界值并上升。
自燃發(fā)火期:從煤層被開采破碎接觸空氣之日起,至出現(xiàn)自燃現(xiàn)象或溫度上升至燃點(diǎn)為止所經(jīng)歷時(shí)
間。以月或天。
四、煤炭自條件
1、具有自燃傾向的煤被開采后呈破碎堆積狀態(tài)
2、有較好的蓄熱條件。
3、有適量的通風(fēng)供氧。
-123-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
4、上述三條件共存的時(shí)間大于煤的自燃發(fā)火期。
五、影響煤炭自然發(fā)火的因素
1、煤的自燃性能
(1)煤的分子結(jié)構(gòu)。
(2)煤化程度。煤的自燃傾向性隨煤化程度增高而降低。
(3)煤巖成分。鏡煤>亮煤>暗煤>絲炭
(4)煤中的瓦斯含量。它類似用惰性氣體稀釋空氣對(duì)氧化發(fā)生的影響
(5)水分。既有加速氧化的一面,也有阻滯氧化的因素。
(6)煤中硫和其它礦物質(zhì),煤中含有的硫和其它催化劑,則會(huì)加速煤的氧化過程。
2、開采技術(shù)
礦井的開拓方式、采區(qū)巷道布置、回采方法和回采工藝、通風(fēng)系統(tǒng)和技術(shù)管理等開采技術(shù)和管理水
平,對(duì)自然發(fā)火起決定性影響。
(1)礦井開拓方式和采區(qū)巷道布置。
(2)回采方法和回采工藝,但其決定的因素是回采率和工作面推進(jìn)速度
3、影響采空區(qū)自燃的因素
(1)采空區(qū)三帶劃分
對(duì)于后”U”通風(fēng)系統(tǒng)(一源一匯)的采空區(qū),按漏風(fēng)風(fēng)速、采空區(qū)氧氣濃度、采空區(qū)遺煤溫升速度和
遺煤發(fā)生自燃的可能性采空區(qū)可分為三帶:
散熱帶:L1=5~20m,由于自由堆積,空隙漏風(fēng)大,QQ散
窒息(不自燃)帶:漏風(fēng)小,氧氣濃度低
 L1_L2
 II III
圖10-1
劃分三帶的指標(biāo)有三種:
①采空區(qū)漏風(fēng)風(fēng)速V(V>0.9m/s為散熱帶0.9≥V≥0.02m/s為自燃帶;V<0.02m/s為自窒息帶。)
②采空區(qū)氧濃度(C)分布(認(rèn)為C<8%為窒息帶,C≥8%為自燃帶);
③采空區(qū)遺煤溫升速度(dt>1℃/d為自燃帶)
由于缺少深入的理論研究和試驗(yàn)結(jié)果,此指標(biāo)目前尚難以應(yīng)用。
(2)采空區(qū)遺煤自燃的條件及其影響因素
設(shè)自燃帶的最大寬度為L(zhǎng)1+L2,工作面的推進(jìn)速度為,自然發(fā)火期為ts,在自燃帶內(nèi)煤暴露于
空氣的最長(zhǎng)時(shí)間為t(月),則
=(+L2)/V
(10-3)
當(dāng)s≤時(shí),可能發(fā)生自燃。
4、漏風(fēng)
在煤炭氧化過程的熱平衡關(guān)系中,漏風(fēng)起兩方面的作用:一是向煤提供氧化所必須的氧氣,促進(jìn)氧
化發(fā)展;二是帶走氧化生成的熱量,降低煤溫,抑制氧化過程發(fā)展。
蘇聯(lián)學(xué)者等研究表明,采空區(qū)及煤柱的漏風(fēng)強(qiáng)度在0.1~0.24m(min.m2)時(shí)容易自然發(fā)火。有的作
者認(rèn)為不會(huì)導(dǎo)致自燃的極限風(fēng)速低于0020.05mm:封閉采空區(qū)密閉墻源
閉墻漏風(fēng)壓差在300Pa
漏風(fēng)強(qiáng)度在0021.2minm時(shí)容易自然發(fā)火的。因此,有一定局限性。但對(duì)我們研究自燃
問
題是有參考價(jià)值的。把風(fēng)速控制在易燃風(fēng)速區(qū)之外,是從通風(fēng)的角度預(yù)防自然發(fā)火的原則。
5、地質(zhì)因素
地質(zhì)因素主要有:
(1)傾角。
(2)煤層厚度。
(3)地質(zhì)構(gòu)造。在有地質(zhì)構(gòu)造的地區(qū),自燃危險(xiǎn)性加劇。
(4)開采深度。
六、煤的自燃過程及特點(diǎn)
-124-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
溫度
燃燒
風(fēng)化
潛伏期自熱自熱時(shí)間
圖10-2煤的自燃過程
1、潛伏(自燃準(zhǔn)備)期
以物理吸附,煤溫開始升高,無(wú)宏觀現(xiàn)象。
2、自熱階段
自熱過程是煤氧化反應(yīng)自動(dòng)加速、氧化生成熱量逐漸積累、溫度自動(dòng)升高的過程
3、自燃階段
煤溫達(dá)到其自燃點(diǎn)后,若能得到充分的供氧(),則發(fā)生燃燒,出現(xiàn)明火
4、熄滅
降到燃點(diǎn)以下。
第四節(jié)礦井火災(zāi)預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)
根據(jù)煤田地質(zhì)勘探或在礦井開采的過程中,所采集的煤樣的分析化驗(yàn)結(jié)果和自然發(fā)火的統(tǒng)計(jì)資料
判定待開采煤層的自燃嚴(yán)重程度及其在空間上的分布規(guī)律,為有針對(duì)性制定防滅火措施提供可靠的依
據(jù)。
煤層自燃傾向性的鑒定方法
1992年版的《煤礦安全規(guī)程》執(zhí)行說明規(guī)定采用吸氧量法。
表10-1
30℃常壓下吸氧量
等級(jí)
自燃傾向等級(jí)
褐煤、煙煤
高硫煤、無(wú)煙煤
硫含量
IⅡⅢ
容易自燃
≥0.8
≥1.0
>2.0%
自燃
0.41-0.79
0.8~1.0
>2.0%
不易自燃
≤0.41
≤0.8
<2.0%
二、煤層自然發(fā)火期的估算方法及其延長(zhǎng)途徑
1、煤層自然發(fā)火期的估算
(
1)統(tǒng)計(jì)比較法生產(chǎn)礦井,揭煤統(tǒng)計(jì),分煤層統(tǒng)計(jì),以最短
2、延長(zhǎng)煤層自然發(fā)火期的途徑,其途徑有:
(1)減小煤的氧化速度和氧化生熱。
(2)增加散熱強(qiáng)度,降低溫升速度。
三、礦井外因火災(zāi)預(yù)測(cè)
礦井外因火災(zāi)預(yù)測(cè)是,通過井巷中的可燃物和潛在火源分布調(diào)查,確定可能產(chǎn)生外因火災(zāi)的空間位
置,及其危險(xiǎn)性等級(jí)。
四、礦井火災(zāi)的預(yù)報(bào)
根據(jù)火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律,應(yīng)用成熟的經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段,采集處于萌芽狀態(tài)的火災(zāi)信
息,進(jìn)行邏輯推斷后給出火情報(bào)告。
主要有:
1、利用人體生理感覺預(yù)報(bào)自然發(fā)火
依靠人體生理感覺預(yù)報(bào)礦井火災(zāi)的主要方法有:
(1)嗅覺
(2)視覺
(3)感(觸)覺。
-125-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
2、氣體成分分析法
(1)指標(biāo)氣體及其臨界指標(biāo)
能反映煤炭自熱或可燃物燃燒初期階段特征的、并可用來作為火災(zāi)早期預(yù)報(bào)的氣體叫指標(biāo)氣體。
(2)常用的指標(biāo)氣體
①一氧化碳(CO)
② Graham系數(shù)1co
=_100C0
△O20.265N2-O2
(10-4)
③乙烯。
④其它指標(biāo)氣體。國(guó)外有的煤礦采用烯炔比(烯和乙炔(C2H2)之比)和鏈烷比(C2HCH4)來
須測(cè)煤的自熱與自燃。
玉管檢測(cè)系統(tǒng)
(1)、采樣系統(tǒng)
(2)、控制裝置
(3)、氣樣分析
(4)、數(shù)據(jù)貯存、顯示和報(bào)警
2、礦井火災(zāi)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控
第五節(jié)開采技術(shù)防火措施
一、礦井自燃火源的分布規(guī)律
1、采空區(qū)。采空區(qū)火災(zāi)占50%以上。
2、煤柱。
3、巷道頂煤。
4、斷層和地質(zhì)構(gòu)造附近。
二、開拓開采技術(shù)防火措施
要求:
(1)提高回采率
(2)限制或阻止空氣流入疏松煤體,消除供氧(減少漏風(fēng)、減小壓差)
(3)漏風(fēng)風(fēng)速小于自燃風(fēng)速
(一)主要技術(shù)措施
1、合理地進(jìn)行巷道布置
(1)盡量巖巷,有利于均壓:
(2)區(qū)段巷道分采分掘;
(3)無(wú)煤柱開采技術(shù)
2、選擇合理的采煤方法和先進(jìn)的回采工藝,提高回采率,加快回采進(jìn)度。
3、選擇合理的通風(fēng)系統(tǒng)。
4、堅(jiān)持自上而下的開采順序
5、合理確定近距離相鄰煤層和厚煤層分層同采時(shí)兩工作面之間的錯(cuò)距,防止上、下之間采空區(qū)連
通。
(二)灌漿系統(tǒng)
灌漿系統(tǒng)由制漿、輸漿和灌漿三部分組成。
1、漿液的制備
(1)漿液性能。對(duì)漿液性能的基本要求是,濃度適當(dāng),滲透能力強(qiáng)。水土比。
(2)漿材的選取。漿材必須滿足一定的基本要求。
(3)漿液的制備工藝。
2、漿液的輸送
(1)輸漿壓力與輸漿倍線
輸送漿液的壓力有兩種。一是利用漿液自重及漿液在地面入口與井下出口之間高差形成的靜壓力進(jìn)
-126-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
行輸送,叫靜壓輸送;當(dāng)靜壓不能滿足要求時(shí)應(yīng)采用加壓輸送。L一總長(zhǎng)度,H一入出口高差,h泵壓
力
 N=
L
(10-5)
H
L
 V=
(10-6)
 H+h
(2)灌漿管道的選擇
當(dāng)管道中漿液恰好處于無(wú)沉積的懸浮狀態(tài)時(shí)的流速,稱為臨界流速(v)時(shí),也叫不淤流速。
V
 40
c3600元d
(10-7)
(3)灌漿鉆孔
(三)灌漿防火方法
按與回采的關(guān)系分,預(yù)防性灌漿有:采前預(yù)灌、隨采隨灌、采后封閉灌漿等三種。方法
(1)鉆孔灌漿
在煤層底板的集中運(yùn)輸或回風(fēng)巷道或?qū)ｉT開掘的灌漿巷道內(nèi),每隔一定距離(10~15m)向采空區(qū)
打鉆灌漿,
(2)埋管灌漿。
(3)工作面酒漿。
(4)綜采工作面插管灌漿。
二、阻化劑防滅火
在化學(xué)上,凡是能減小化學(xué)反應(yīng)速度的物質(zhì)皆稱為(inhibitors)
作用機(jī)理:增加惰性、形成液膜、充填、蓄水、降溫。
1、阻化劑的評(píng)價(jià)指標(biāo)及其影響因素
(1)阻化率
按公式(10-8)計(jì)算阻化率:
E=100(A-B)/A
(10-8)
A,B--分別為原煤樣和阻化煤樣在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)條件下氧化5小時(shí)放出的CO(pmm)或so2(mg)
(2)阻化劑的阻化壽命
阻化劑噴灑至煤體表面后,從開始生效至失效所經(jīng)過的時(shí)間叫阻化劑壽命。單位為月。
阻化劑的壽命可用下式表示:V一衰減速度
=
E
(10-9)
2、阻化劑選擇
煤礦使用的阻化劑有:氯化鈣、氯化鎂、氯化銨以及水玻璃等。以及工業(yè)廢液等。
3、阻化劑防火工藝方法
主要方法是:表面噴灑、用鉆孔向煤體壓注以及利用專用設(shè)備向采空區(qū)送入霧化阻化劑。
第六節(jié)均壓防滅火
均壓防滅火的實(shí)質(zhì):利用風(fēng)窗、風(fēng)機(jī)、調(diào)壓氣室和連通管等調(diào)壓設(shè)施,改變漏風(fēng)區(qū)域的壓力分布,
降低漏風(fēng)壓差,減少漏風(fēng),從而達(dá)到抑制遺煤自燃、惰化火區(qū),或熄滅火源的目的。
、調(diào)壓設(shè)施均壓防滅火的原理
 Evaluation Only. Cre
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
B
B
E↑
B
b
b
1√
 .L1
圖10-3調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓的原理
圖10-4風(fēng)機(jī)調(diào)壓的原理
(一)調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)壓的原理
特性:上風(fēng)側(cè)壓力增加,下風(fēng)側(cè)
實(shí)質(zhì):增阻減風(fēng),改變調(diào)壓風(fēng)路上的壓力分布,達(dá)到調(diào)壓目的。
前提條件:本分支風(fēng)量允許減少
(二)風(fēng)機(jī)調(diào)壓的原理
在需要調(diào)壓的風(fēng)路上安裝帶風(fēng)門的風(fēng)機(jī),利用風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的增風(fēng)增壓作用,改變風(fēng)路上的壓力分布,
達(dá)到調(diào)壓目的。
特性:
前提:以增加風(fēng)量為前提。
5
風(fēng)量不變
風(fēng)量減少
(三)風(fēng)窗風(fēng)機(jī)聯(lián)合調(diào)壓的原理
圖10-5風(fēng)窗風(fēng)機(jī)聯(lián)合調(diào)壓原理
1、風(fēng)窗-風(fēng)機(jī)增壓調(diào)節(jié)
所謂增壓調(diào)節(jié)是指使兩調(diào)壓裝置中間的風(fēng)路上風(fēng)流的壓能增加。增壓調(diào)節(jié)又可分為風(fēng)量不變和減少
兩種。
2、風(fēng)窗-風(fēng)機(jī)聯(lián)合降壓調(diào)節(jié)
作降壓調(diào)節(jié)時(shí),風(fēng)窗安裝在上風(fēng)側(cè),風(fēng)機(jī)安裝在下風(fēng)側(cè)。
二、生產(chǎn)工作面采空區(qū)自燃火源或高溫點(diǎn)的調(diào)壓處理
(一)采空區(qū)的漏風(fēng)形式
風(fēng)塊
D
日
654
1
4
圖10-6并聯(lián)漏風(fēng)
圖10-7角聯(lián)漏風(fēng)
1、并聯(lián)漏風(fēng)
如圖10-6所示,是后退式回采U形通風(fēng)系統(tǒng),工作面采空區(qū)漏風(fēng)分布平面示意圖。
2、角聯(lián)漏風(fēng)
(二)、調(diào)壓處理方法:
(1)、當(dāng)火源或高溫點(diǎn)處于自燃帶Ⅱ中后部(靠近窒息帶)時(shí),則可用降低漏風(fēng)壓差的方法,減小
漏風(fēng)帶寬度,使窒息帶復(fù)蓋高溫點(diǎn)。
(2)高溫點(diǎn)位于自燃帶的前部,可采用在工作面下端掛風(fēng)簾的方法來減小火源所在區(qū)域內(nèi)的漏風(fēng),
同時(shí)加快工作面的推進(jìn)速度,使窒息帶快速?gòu)?fù)蓋高溫點(diǎn)。
-128-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
12R233R37
6
4
 R25 5
R57
圖10-8角聯(lián)漏風(fēng)
3、角聯(lián)漏風(fēng)
采空區(qū)內(nèi)除存在并聯(lián)漏風(fēng)外,還有部分漏風(fēng)與其它風(fēng)巷發(fā)生聯(lián)系,這種漏風(fēng)叫角聯(lián)漏風(fēng)
調(diào)壓處理方法:
(1)在風(fēng)路中安裝風(fēng)門和風(fēng)機(jī)等調(diào)壓裝置,降低漏風(fēng)源的壓能,提高漏風(fēng)匯的壓能
(2)改變相鄰支路的風(fēng)阻比,使之保持:
R23R37
(10-10)
R
2557
具體措施
三、調(diào)壓氣室連通管調(diào)壓防滅火的原理與應(yīng)用
一般適用于封閉火區(qū)滅火。有單氣室與雙氣室調(diào)壓兩種。
(一)、雙調(diào)壓氣室一連通管調(diào)壓原理與應(yīng)用
B
D
 K2
K
 FI
K
 K1
 FI
F
圖10-9雙調(diào)壓氣室一連通管調(diào)壓原理與應(yīng)用
1、布置方式
K、K2:密閉墻
F1、F2:輔助密閉墻。
在密閉墻和輔助密閉墻形成的調(diào)壓氣室之間鋪一根金屬管。
2、調(diào)壓原理
輔助密閉墻增加火區(qū)的漏風(fēng)風(fēng)阻,降低火區(qū)的漏風(fēng)壓差連通管與火區(qū)并聯(lián),起到并聯(lián)分風(fēng)和降壓
的作用。
3、調(diào)壓時(shí)的火區(qū)動(dòng)態(tài)觀察
(二)、單調(diào)壓氣室一連通管調(diào)壓原理與應(yīng)用
1布置方式及其調(diào)壓原理
在
回風(fēng)側(cè)構(gòu)成調(diào)壓氣室,同時(shí)利用金屬管將調(diào)壓氣室與火區(qū)進(jìn)風(fēng)側(cè)相連。
B
 K2
K
圖10-10單調(diào)壓氣室一連通管調(diào)壓原理
要消除火區(qū)漏風(fēng),需滿足下式:
_RDA
(10-11)
式中R一連通管(包括閘門)風(fēng)阻
-129-
 Evaluation Only.
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
R一輔助密閉墻M與CB巷道風(fēng)阻之和
RAB,RDA一分別為巷道AB和DA的風(fēng)阻;
2、火區(qū)的動(dòng)態(tài)觀測(cè)
四、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漏風(fēng)壓差
(一)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的原則
B
A
采空區(qū)
1
圖10-11通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整原則
1、增加火區(qū)或采空區(qū)的并聯(lián)(低風(fēng)阻)風(fēng)路;或減少火區(qū)并聯(lián)分支的風(fēng)阻或風(fēng)量(不得在該分支增阻
2、增加火區(qū)所在分支或其漏風(fēng)流經(jīng)路線上其它分支的風(fēng)阻;在非漏風(fēng)流經(jīng)的路線上減阻。增阻或
減阻巷道離火區(qū)或采空區(qū)越近,效果越好。
3、當(dāng)火區(qū)的漏風(fēng)源與漏風(fēng)匯分別處于進(jìn)回風(fēng)井附近時(shí),應(yīng)設(shè)法降低主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓
4、降低火區(qū)漏風(fēng)源的壓能,增加其漏風(fēng)匯的壓能。
(二通風(fēng)構(gòu)筑物的合理位置
在有漏風(fēng)源或漏風(fēng)匯附近的風(fēng)路上,設(shè)置增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物時(shí),應(yīng)遵循的總原則是:既起到應(yīng)有的
風(fēng)流調(diào)節(jié)和控制作用,又不增大火區(qū)或采空區(qū)的漏風(fēng)壓差。
具體而言:
1、若在有并聯(lián)漏風(fēng)的風(fēng)路上設(shè)置風(fēng)窗等增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物時(shí),其位置不應(yīng)選擇在漏風(fēng)的源與匯之
間。
2、在有漏風(fēng)源或漏風(fēng)匯附近的風(fēng)路上安設(shè)增阻型通風(fēng)構(gòu)筑物時(shí),應(yīng)將其設(shè)在漏風(fēng)源的上風(fēng)側(cè),或
漏風(fēng)匯的下風(fēng)側(cè)。
3、風(fēng)門、調(diào)節(jié)風(fēng)門和密閉墻等控制風(fēng)流的設(shè)施設(shè)置后,應(yīng)使采空區(qū)或火區(qū)同處于進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)側(cè),
以降低其漏風(fēng)壓差。
第七節(jié)惰氣防滅火
惰氣系指不可燃?xì)怏w或窒息性氣體,主要包括氮?dú)?、二氧化碳以及燃料燃燒生成的煙?簡(jiǎn)稱燃?xì)?
等。
一、氮?dú)夥罍缁?
氣既可以迅速有效的撲滅明火,又可以防止采空區(qū)遺煤自燃使用注氮滅火的火區(qū)具有恢復(fù)工作
量小、不損壞設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。
1、(液)氮?dú)夥罍缁鹪?
(1)氮?dú)庾⑷氩煽諈^(qū)后具有降低氧濃度的作用
(2)液氮滅火還具有冷卻降溫作用。在20℃的環(huán)境溫度下,液氮的汽化熱為423kJ/kg。直接
用液氮注入火區(qū)時(shí),液氮?dú)饣?吸收熱量,使火區(qū)氣體、煤層和圍巖的溫度降低,火區(qū)冷卻會(huì)加速火源
熄滅
(3)在封閉火區(qū)的過程中,氮?dú)庾⑷牖饏^(qū)后,兼有抑爆作用。
2、氮?dú)庵迫?
三種工藝方法:一是深冷空分法99.9%;二是碳分子篩變壓吸附法;三是膜分離法。
3、生產(chǎn)工作面采空區(qū)注氮防火
向采空區(qū)注入氮?dú)庖鶕?jù)具體條件確定注氮制度方式)在有自燃早期預(yù)報(bào)時(shí),一般應(yīng)采用非連
續(xù)注氮,以降低成本并根據(jù)高溫點(diǎn)的溫度或CO濃度大小選擇注氮強(qiáng)度、注氮口的位置以及注氮時(shí)工
作面風(fēng)量選擇等。
4、注氮處理封閉火區(qū)
-130-
 Evaluation Only.
 th Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
(1)向封閉火區(qū)注氮。有條件時(shí)注氮過程中逐漸縮封火區(qū),以提高注氮效果。
(2)定向注氮,目標(biāo)惰化。注氮時(shí)使氮?dú)饬鹘?jīng)火源點(diǎn),用氮?dú)饬髦脫Q漏風(fēng)氣流;或者用數(shù)個(gè)鉆孔
能包圍火源點(diǎn)進(jìn)行注氮,這就是目標(biāo)惰化。
(3)提高注氮效果的途徑適當(dāng)增加密閉墻的氣密性,限制漏風(fēng)量;增大注氮強(qiáng)度和保持注氮的連
續(xù)性;選擇合適的注氮口位置。
二、濕式氣滅火
濕式情氣是燃料油與一定比例的空氣混合在惰氣發(fā)生裝置(機(jī))內(nèi)經(jīng)充分燃燒后產(chǎn)生的煙氣。由于
煙氣中基本上是惰性氣體或不可燃?xì)怏w,因此,將其壓入火區(qū)后,可起到情化火區(qū)、窒息火源的作用
壓入正在密閉的火區(qū)可起到阻爆作用
惰氣發(fā)生裝置及其性能參數(shù):產(chǎn)氣量,燃油耗量,耗水量,供水壓力,出水溫度。
第八節(jié)礦井火災(zāi)時(shí)期通風(fēng)
一、火風(fēng)壓及其計(jì)算方法
火災(zāi)時(shí)高溫?zé)熈髁鬟^巷道所在的回路中的自然風(fēng)壓發(fā)生變化,這種因火災(zāi)而產(chǎn)生的自然風(fēng)壓變化
量,在災(zāi)變通風(fēng)中稱之為火風(fēng)壓。
3
2
圖10-12模型化的通風(fēng)系統(tǒng)
在如圖10-12所示的模型化的通風(fēng)系統(tǒng)中,在F點(diǎn)發(fā)火,由于火源下風(fēng)側(cè)34風(fēng)路的風(fēng)溫和空氣成
分發(fā)生變化,從而導(dǎo)致其密度減小,該回路產(chǎn)生火風(fēng)壓,根據(jù)火風(fēng)壓定義可得:
(10-12)
式中H火災(zāi)時(shí)1-2-3-4-1回路的火風(fēng)壓,Pa;
Z1-2-3-4-1回路的高差,m。
pma、pmg分別為3-4分支火災(zāi)前
后空氣和煙氣的平均密度,kg/m。
二、火風(fēng)壓的特性
1、火風(fēng)壓出現(xiàn)的位置。
火風(fēng)壓產(chǎn)生于煙流流過的有高差的傾斜或垂直巷道中。
2、火風(fēng)壓的作用相當(dāng)于在高溫?zé)熈髁鬟^的風(fēng)路上安設(shè)了一系列輔助通風(fēng)機(jī)
3、火風(fēng)壓的作用方向總是向上
火風(fēng)壓的大小和方向取決于:煙氣流過巷道的高度、通過火源的風(fēng)量、巷道傾角、火源溫度和火源
產(chǎn)生的的位置。
三、火災(zāi)時(shí)期風(fēng)流紊亂規(guī)律及防治
1、風(fēng)流的紊亂形式
風(fēng)流亂的形式主要有:旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、主干風(fēng)路煙流逆退和火煙滾退三種形式。
(1)旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。當(dāng)火勢(shì)發(fā)展到一定的程度時(shí),通風(fēng)網(wǎng)路中與火源所在排煙主干風(fēng)路相連
的某些旁側(cè)分支的風(fēng)流可能出現(xiàn)與正常風(fēng)向相反的流動(dòng),在災(zāi)變通風(fēng)中把這種現(xiàn)象叫做旁側(cè)支路風(fēng)流的
逆轉(zhuǎn)。
(2)主干風(fēng)路煙流逆退。
(3)火煙滾退。
-131-
 Evaluation Only. Cre
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
煙
新鮮風(fēng)流
旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)
主干風(fēng)路煙流逆退
圖10-13風(fēng)流的穩(wěn)定形勢(shì)煙滾退
2、風(fēng)流紊亂的原因、規(guī)律及其防治
(1)上行風(fēng)路產(chǎn)生火風(fēng)壓
發(fā)生風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的原因主要是:
①因火風(fēng)壓的作用使高溫?zé)熈髁鹘?jīng)巷道各點(diǎn)的壓能增大;
②火源下風(fēng)側(cè)風(fēng)阻增大(巷道冒頂?shù)仍?,導(dǎo)致主干風(fēng)路火源上風(fēng)側(cè)風(fēng)量減小,沿程各節(jié)點(diǎn)壓能
降低
風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的規(guī)律是,上行風(fēng)路產(chǎn)生火風(fēng)壓,旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。旁側(cè)支路風(fēng)流是否發(fā)生逆轉(zhuǎn),與本
分支的風(fēng)阻大小無(wú)關(guān)。風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的過程一般是,風(fēng)量先逐漸減小,至停止,到反向。旁側(cè)支路風(fēng)量減小,
則可能是逆轉(zhuǎn)的前兆。
為了防止旁側(cè)風(fēng)路風(fēng)流逆轉(zhuǎn),主要措施有:
①降低火風(fēng)壓
②保持主要通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)
③采用打開風(fēng)門、增加排煙通路等措施減小排煙路線上的風(fēng)阻;
(2)下行風(fēng)路產(chǎn)生火風(fēng)壓
在下行風(fēng)路中產(chǎn)生火風(fēng)壓,其作用方向與主要通風(fēng)機(jī)作用風(fēng)壓方向相反。當(dāng)火風(fēng)壓等于主要通風(fēng)機(jī)
分配到該分支壓力時(shí),該分支的風(fēng)流就會(huì)停滯;當(dāng)火風(fēng)壓大于該分支的壓力時(shí),該分支的風(fēng)流就會(huì)反向
流
主風(fēng)路風(fēng)阻及其產(chǎn)生的火風(fēng)壓一定時(shí),風(fēng)量越小,越容易反。防止下行風(fēng)風(fēng)路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的途徑有:減
小火勢(shì),降低火風(fēng)壓;增大主要通風(fēng)機(jī)分配到該分支上的壓力。
(3)風(fēng)流逆退的原因、規(guī)律及其防治
由于火源處產(chǎn)生大量煙氣以及風(fēng)流加熱后體積膨脹,類似于在火源處增加了一條風(fēng)路(可稱之為虛
擬風(fēng)路)。其體積流量超過原來風(fēng)量,會(huì)導(dǎo)致煙流逆退。發(fā)生逆退的原因是:煙氣的增量過大;主
通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓作用于主干風(fēng)路的風(fēng)壓小。
四、災(zāi)變時(shí)期風(fēng)流控制
1、礦井發(fā)火時(shí)對(duì)通風(fēng)制度的基體要求
(1)保護(hù)災(zāi)區(qū)和受威協(xié)區(qū)域的職工迅速撤至安全地區(qū)或井上;
(2)有利限制煙流在井巷中發(fā)生非控制性蔓延,防止火災(zāi)范圍擴(kuò)大
(3)不得使火源附近瓦斯聚積到爆炸濃度不容許流過火源的風(fēng)流中瓦斯達(dá)到爆炸濃度,或使火
源蔓延到有瓦斯爆炸的地區(qū);
(4)為救護(hù)創(chuàng)造條件。
2、火災(zāi)時(shí)常用的通風(fēng)制度
(1)維持正常通風(fēng),穩(wěn)定風(fēng)流①火源位于采區(qū)內(nèi)部;②網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的高瓦斯;③獨(dú)頭巷道;④采
區(qū)或礦井回風(fēng)道;⑤減少向火源供風(fēng)
(2)停風(fēng)機(jī)一(1)進(jìn)風(fēng)井口,(2)獨(dú)頭巷道CH4濃度>上限,(3)主通風(fēng)機(jī)成為阻力;
(3)反風(fēng)(1)全礦反風(fēng);(2)區(qū)域性反風(fēng);(3)局部反風(fēng)
(4)風(fēng)流短路一進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)
第九節(jié)礦井火災(zāi)處理與控制
一、滅火原理
(1)冷卻,把燃燒物質(zhì)的溫度降低到燃點(diǎn)以下。
(2)隔離和窒熄,使燃燒反應(yīng)體系與環(huán)境隔離,抑制參加反應(yīng)的物質(zhì)。
-132-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
(3)稀釋,降低參加反應(yīng)物(液、氣體)的濃度。
(4)中斷鏈反應(yīng)。
二、直接滅火
采用滅火劑或挖出火源等方法把火直接撲滅,稱謂直接滅火法
(一)常用滅火劑及其使用方法
可用于撲滅火源的物質(zhì),稱為滅火劑。常用的滅火劑有水、泡沫、干粉、二氧化碳、四氯化碳、鹵
代烷、惰氣、砂子和巖粉等。
1、水
水是不燃液體,是消防上常用的滅火劑之一。使用方法有水射流和水幕兩種形式。
2、泡沫
泡沫是一種體積小,表面被液體圍成的氣泡群。泡沫的比重小,且流動(dòng)性好,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離立體滅
火,具有持久性和抗燃燒性,導(dǎo)熱性能低,粘著力大。泡沫復(fù)蓋在火源周圍,形成嚴(yán)密的復(fù)蓋層,并能
保持一定時(shí)間,使燃燒區(qū)與空氣隔絕,具有窒息作用:復(fù)蓋層具有防輻射和熱量向外傳導(dǎo)作用:泡沫中
的水份蒸發(fā)可以吸熱降溫,起到冷卻作用。
泡沫滅火劑可分為化學(xué)滅火劑和空氣泡沫滅火劑兩類。
3、干粉
干粉滅火劑是目前公認(rèn)的滅火效力較高的一種新型的化學(xué)滅火劑。應(yīng)用范圍比較廣泛。
干粉滅火的原理:
千粉靠加壓氣體的壓力從噴咀內(nèi)噴出,形成一股霧狀氣流,射向燃燒物,接觸火焰和高溫后,受熱
分解,吸熱并放出不燃?xì)怏w(NH3和H2O(),可以稀釋火區(qū)范圍內(nèi)的氧濃度;粉及其熱解產(chǎn)物可抑
止碳?xì)渥杂苫?破壞燃燒鏈反應(yīng);細(xì)的粉沫在高溫作用下溶化、膠結(jié),形成復(fù)蓋層具有良好的“熱
帳”作用。
4、鹵代烴滅火劑
常用的鹵代烴滅火劑是用氟、氯、溴取代甲烷和乙烷中的氫而成,因此也叫鹵代烷滅火劑。
滅火原理:
在氮?dú)獾膲毫ψ饔孟?滅火劑立即成霧狀噴出。形成比重大、擴(kuò)散慢的氣體,能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)滯留
在火區(qū)內(nèi)。其作用是降低火區(qū)氧濃度之外中斷鏈反應(yīng),阻止燃燒,并兼有一定窒息和冷卻作用。
5、砂子和巖粉
砂子和巖粉在煤礦廣泛應(yīng)用于撲滅電氣火災(zāi)。
(二)消除可燃物
直接滅火除了向火源噴射滅火劑以外,在有些條件下還可以清除可燃物,消除燃燒的物質(zhì)基礎(chǔ)。煤
礦常用的是挖除火源。
(三)用凝膠處理高溫點(diǎn)和自燃火源
凝膠是近年來應(yīng)用于煤礦井下防滅火較為廣泛的材料,由基料(硅酸鹽(水玻璃))+促凝劑(碳
酸氫氨等鹽類)+水(90%左右)組成。
凝膠基料和促凝劑都具有阻化作用,加之含有大量水份,在一定的壓力下,注入到高溫點(diǎn)周圍的煤
體中。在成膠前凝膠易于流動(dòng),能夠滲透到煤體碎裂的內(nèi)部。既可起到阻止氧化作用,又可封堵漏風(fēng)(裂
隙)通道,防止漏風(fēng)滲入;其內(nèi)固聚的大量水份,遇高溫受熱蒸發(fā),還可以起到吸熱降溫作用。
(四)灌漿滅火
灌漿滅火是煤礦井下常用的一種滅火方法。灌漿滅火的方法因火源位置而異。
常用的方法有:井下巷道(鉆窩)打鉆灌漿、在火區(qū)密閉墻上插管灌漿和地面鉆孔注漿三種。
三、隔絕滅火
當(dāng)火源不能直接將火撲滅時(shí),為了迅速控制火勢(shì),使其熄滅,可在通往火源的所有巷道內(nèi)砌筑密閉
嗇,使火源與空氣隔絕。
(一)密閉墻的結(jié)構(gòu)和種類
分為:臨時(shí)密閉、永久密閉和防爆密閉三種。
1、臨時(shí)密閉墻
其作用是暫時(shí)切斷風(fēng)流,控制火勢(shì)發(fā)展。為砌筑永久密閉墻或直接滅火創(chuàng)造條件。
2、永久密閉墻
較長(zhǎng)時(shí)間地(至火源熄滅為止阻斷風(fēng)流,使火區(qū)因缺氧而熄滅。其要求是具有較高的氣密性、堅(jiān)
固性和不燃性,同時(shí)又要求便于砌筑和啟開。
3、防爆密閉墻
-133-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
在有瓦斯爆炸危險(xiǎn)時(shí),需要構(gòu)筑防爆密閉,以防止封閉火區(qū)時(shí)發(fā)生瓦斯爆炸。防爆密閉墻一般是用
砂袋堆砌而成。
(二)密閉墻的位置選擇
密閉墻的位置選擇合理與否不僅影響滅火效果,而且決定施工安全性。
封閉火區(qū)的原則是:密、小、少、快四字。
密是指密閉墻要嚴(yán)密,盡量少漏風(fēng);小是指封閉范圍要盡量小;少是指密閉墻的道數(shù)要少;快是指
封閉墻的施工速度要快
(三)封閉火區(qū)的順序
目前基本上有兩種:
一是先進(jìn)后回(又稱為先入后排);二是進(jìn)回同時(shí)。
圖10-14封閉火區(qū)順序
四、封閉火區(qū)的方法
封閉火區(qū)的方法分為三種:
1、鎖風(fēng)封閉火區(qū)
從火區(qū)的進(jìn)回風(fēng)側(cè)同時(shí)密閉,封閉火區(qū)時(shí)不保持通風(fēng)。這種方法適用于氧濃度低于瓦斯爆炸界線
(02<12%)的火區(qū)。
2、通風(fēng)封閉火區(qū)
在保持火區(qū)通風(fēng)的條件下,同時(shí)構(gòu)筑進(jìn)回風(fēng)兩側(cè)的密閉。
3、注惰封閉火區(qū)
第二、三種方法,即封閉火區(qū)時(shí)保持通風(fēng)的方法在國(guó)內(nèi)外被認(rèn)為是最安全和最正確的方法,應(yīng)用較
廣泛
五
五、撲滅和控制不同地點(diǎn)火災(zāi)的方法
1、井口和井筒火災(zāi)
2、底火災(zāi)
3、井下硐室火災(zāi)
4、通風(fēng)巷道火災(zāi)
5、采煤工作面火災(zāi)
6、獨(dú)頭巷道火災(zāi)
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、根據(jù)引火源的不同,礦井火災(zāi)可分為和外因火災(zāi)。
2、發(fā)生礦井火災(zāi)的原因、地點(diǎn)是多樣的,但都必須具備三個(gè)條件,即
和空氣,俗
稱火災(zāi)三要素。
3、自然發(fā)火期是煤炭自然發(fā)火危險(xiǎn)程度在時(shí)間上的度量,自然發(fā)火期越
的煤層自然發(fā)火危險(xiǎn)程
度就越大。
4、早期識(shí)別和預(yù)報(bào)煤炭自然發(fā)火的方法有:
、分析井下空氣成分的變化、測(cè)定可能發(fā)火區(qū)域及
其圍巖和附件空氣的溫度
5、預(yù)防煤炭自然火災(zāi)主要有四個(gè)方面的措施,即:開拓開采技術(shù)措施、措施、阻化劑防火措施
和
措施。
6、均壓法也叫調(diào)節(jié)風(fēng)壓法。均壓法防止漏風(fēng)的實(shí)質(zhì)是降低或消除漏風(fēng)通道兩端的
7、礦井火災(zāi)的滅火方法可分為3類,即
隔離滅火和
8、煤炭自燃必須具備的條件是:煤本身具有;煤呈碎裂狀態(tài)存在;連續(xù)適量地供給;
散熱條件差,熱量易于積聚。
9、內(nèi)因火災(zāi)多發(fā)生在、巷道兩側(cè)受地壓破壞的煤柱、巷道中堆積的浮煤或片幫冒頂處、與地面
老窯的連通處。
、摩擦火
、和瓦斯煤塵爆炸。
10、煤炭自燃需要經(jīng)歷三個(gè)階段,分別為和自燃期。
-134-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
11、均壓通風(fēng)防止漏風(fēng)的原理是采取措施來降低或消除漏風(fēng)通道兩端的
,從而減少或消除漏風(fēng),
達(dá)到預(yù)防自燃的目的。
二、選擇題
1、下列火災(zāi)事故中,哪種火災(zāi)屬于內(nèi)因火災(zāi)。
A、遺煤自燃B、摩擦起火C、放炮起火
2、電器設(shè)備著火時(shí),應(yīng)首先
A、直接用水滅火B(yǎng)、切斷電源C、撤出人員
3、在煤自燃過程中,
的溫度不會(huì)明顯的升高
A、潛伏期B、自熱期C、自燃期
氣體能夠判斷煤炭是否自燃。
A二氧化碳B、氧氣C、一氧化碳
5、火風(fēng)壓產(chǎn)生的原因是由于空氣的從而導(dǎo)致火風(fēng)壓的產(chǎn)生。
A、質(zhì)量增加B、密度減小C、壓力升高
6、火區(qū)封閉后,常采用
使火災(zāi)加速熄滅。
A、直接滅火法B、隔離滅火法C、綜合滅火法
,B
7、具有使用設(shè)備少,投資小,見效快的優(yōu)點(diǎn)的井下防滅火方法是
A、預(yù)防性灌漿B噴灑阻化劑C
注惰D、均壓通風(fēng)
8、下列哪種氣體濃度的變化可以作為早期預(yù)報(bào)內(nèi)因火災(zāi)的指標(biāo)
A、氧氣含量的減少;B、一氧化碳含量的增加;
C、二氧化碳含量的減少;D、二氧化硫含量增加;
9、火災(zāi)發(fā)生在回風(fēng)側(cè)時(shí),為控制風(fēng)流防止災(zāi)害擴(kuò)大應(yīng)
A、正常通風(fēng)B、全礦反風(fēng)C、區(qū)域反風(fēng)D、風(fēng)流短路
10、含硫量增加會(huì)導(dǎo)致煤塵的爆炸危險(xiǎn)性
A、減下B、擴(kuò)大C、不變
三、判斷題
1、煤塵連續(xù)爆炸后,爆炸壓力變化不大。
2、隔絕滅火法實(shí)質(zhì)上是使火源缺氧而窒息的滅火方法。
3、礦井火災(zāi)也叫礦內(nèi)火災(zāi),分為外因火災(zāi)和內(nèi)因火災(zāi)。
4、井下一旦發(fā)生火災(zāi),遇險(xiǎn)人員應(yīng)立即沿回風(fēng)巷撤退。
5、目前普遍認(rèn)為煤炭自燃的原因時(shí)煤氧復(fù)合作用的結(jié)果。
6、一般情況下,無(wú)煙煤的自燃傾向性要大于褐煤。
7、煤的自燃傾向性與自燃危險(xiǎn)程度是一致的
8、煤層的自燃發(fā)火期的長(zhǎng)短基本保持不變。
9、由于自燃會(huì)導(dǎo)致水分蒸發(fā),形成露珠,所以當(dāng)發(fā)現(xiàn)凝有水珠時(shí),可以斷定附近煤體已經(jīng)自燃。
10、研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)采空區(qū)單位面積上的漏風(fēng)量大于1.23/min時(shí),就不會(huì)發(fā)生自燃火災(zāi),所以,可以通
加大漏風(fēng)來防治煤的自燃。
11、阻化劑防火實(shí)際上只是進(jìn)一步利用和擴(kuò)大了水的防火作用。
12、井下火災(zāi)是井下一氧化碳的主要來源。
13、水作為萬(wàn)能滅火劑可以撲滅任何火災(zāi)。
14、煤炭自燃的過程是熱量不斷積聚,溫度不斷升高的過程。
15、一個(gè)煤層的自燃發(fā)火期是相同的。
16、井下發(fā)生自燃火災(zāi)時(shí),其回風(fēng)流中一氧化碳濃度升高。
四、簡(jiǎn)答題
1、內(nèi)因火災(zāi)多發(fā)生在哪些地方?
2、什么叫
、什么叫礦井火災(zāi)?它分哪幾類?各有何特點(diǎn)?
3、煤炭自燃過程有哪幾個(gè)階段?各階段有何特征?
4、影響煤炭自燃的因素有哪些?
5、什么叫自然發(fā)火期?怎樣確定自然發(fā)火期?
6、我國(guó)煤的自燃傾向性分哪幾個(gè)等級(jí)?其等級(jí)是如何確?
7、試述煤炭自燃的早期識(shí)別及預(yù)報(bào)方法。
8、礦井防火的一般措施有哪些?
9、試述外源火災(zāi)的預(yù)防措施。
10、從開采技術(shù)方面可采取哪些措施預(yù)防煤層自然發(fā)火?
-135-
 Evaluation Only.
 nAspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
11、煤塵爆炸必須具備哪些條件?
12、均壓防滅火有哪些方法?各種方法的內(nèi)容是什么?
13、按煤的自燃情況,采空區(qū)如何劃分為“三帶”?
14、試述預(yù)防性灌漿時(shí)泥漿的作用、制備和灌漿方法。
15、泥漿代用材料有哪些?
16、什么叫土水比?預(yù)防性灌漿的灌漿量怎樣確定?
17、怎樣預(yù)防灌漿事故的發(fā)生?
18、阻化劑溶液防火的作用是什么?試說明噴灑阻化劑的工藝系統(tǒng)
19、發(fā)生火災(zāi)時(shí)的行動(dòng)原則是什么?
20、發(fā)生火災(zāi)時(shí)控制風(fēng)流方法有哪些?簡(jiǎn)述其適用條件相應(yīng)注意的問題。
21、什么叫火風(fēng)壓?如何計(jì)算?對(duì)礦內(nèi)風(fēng)流有何影響?怎樣防治?
22、直接滅火法的具體作法?試述高倍數(shù)空氣機(jī)械泡沫滅火的工藝過程及滅火原理。
23、防火墻有哪幾種?各用什么材料建筑?
24、試述封閉火區(qū)的順序和注意事項(xiàng)。
25、拋試述灌漿、向封閉區(qū)注惰性氣體和二氧化碳的作用以及具體做法。
26、試述火區(qū)注氮的作用原理、氮的輸送和井下注氮的工藝過程。
27、火區(qū)管理包括哪些內(nèi)容?
28、封閉火區(qū)內(nèi)火源熄滅的標(biāo)志有哪些?
29、啟封火區(qū)方法有幾種?各自的做法是什么?
30、什么叫礦井火災(zāi)?礦井火災(zāi)發(fā)生的三要素是什么?
31、試述地面火災(zāi)和井下火災(zāi)的特點(diǎn)?
32、什么叫內(nèi)因火災(zāi)?什么叫外因火災(zāi)?試比較二者的不同特點(diǎn),并從中總結(jié)處理兩類火災(zāi)的指導(dǎo)思想
與方法。
33、為什么有的煤能發(fā)生自燃而有的則不能自燃?
34、煤的自燃過程分哪幾個(gè)階段?各個(gè)階段的特點(diǎn)有哪些?
、如何評(píng)價(jià)各類闡述煤自燃的假說?
36、厚煤層開采為什么最易發(fā)生煤的自燃
37、煤的自燃傾向性、煤層自燃發(fā)火危險(xiǎn)程度、煤層自然發(fā)火期三個(gè)概念的確切含意如何理解?它們之
間的互相關(guān)聯(lián)何在?
38、煤礦里在什么地點(diǎn)最易發(fā)生自燃火源?
39、為什么說提高開采技術(shù)水平、改善通風(fēng)條件是增強(qiáng)礦井固有防火能力、防止煤自燃的關(guān)鍵性決策?
40、如何早期識(shí)別煤炭自燃火災(zāi)?早期識(shí)別煤炭自燃的標(biāo)志氣體有哪些?
41、有哪些煤的自燃征兆可憑人的感官予以識(shí)別?汽油味的發(fā)現(xiàn)是井下自燃火災(zāi)發(fā)生的可靠標(biāo)志,但為
什么在火源的近旁并不明顯?
42、為什么外因火災(zāi)最易釀成惡性事故?
43
、防止外因火災(zāi)要從哪幾個(gè)方面著手?
44、什么叫預(yù)防性灌漿?為什么灌漿能防止煤炭自燃的發(fā)生?
45、灌漿漿材基本性能參數(shù)有哪些?如何解決當(dāng)前灌漿土源匱乏的問題?請(qǐng)列舉出各種代用漿材。
46、預(yù)防性灌漿的方法有哪些?各種方法適用的條件是什么?
47、預(yù)防性灌漿系統(tǒng)如何進(jìn)一步完善?
48、阻化劑防火的適用條件有哪些?利用阻化劑防止煤自燃還有哪些問題需要解決或進(jìn)一步考查?
49、我國(guó)煤礦常用的阻化劑有哪些?什么是阻化壽命、阻化率?
50、用水滅火應(yīng)注意哪些問題?用水滅火的適用條件是什么?
51、試達(dá)防火墻的類型?各種防火墻的作用及其結(jié)構(gòu)?
52、在瓦斯采區(qū)或礦井使用隔絕滅火法應(yīng)選用什么類型的防火墻?畫出耐爆防火墻的結(jié)構(gòu)
53、采用隔絕法滅火時(shí),為了防止瓦斯爆炸事故的發(fā)生,防火墻的位置如何選擇?火區(qū)封閉順序如何安
排?
54、為什么封閉火區(qū)時(shí)最易發(fā)生瓦斯(包括火災(zāi)氣體)爆炸?監(jiān)測(cè)火區(qū)瓦斯情況有哪些手段或技術(shù)?
55、濕式氣的成份有哪些?如何利用濕式惰氣滅火?請(qǐng)介紹國(guó)內(nèi)使用濕式惰氣成功滅火的實(shí)例
56、火區(qū)注銷的條件、火區(qū)熄滅的標(biāo)志有哪些?試述火區(qū)啟封的方法及其適用條件
57、試述火風(fēng)壓的概念?火風(fēng)壓的生成及其作用?它的特點(diǎn)有哪些?
58、試述火災(zāi)時(shí)期見種常見的主要的風(fēng)流紊亂形式?
-136-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十章礦井火災(zāi)防治
59、火災(zāi)時(shí)期旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)的原因何在?如何防止逆轉(zhuǎn)的發(fā)生?試介紹你們所了解的旁側(cè)支路風(fēng)
流遞轉(zhuǎn)的實(shí)例。
60、火災(zāi)時(shí)期上行通風(fēng)的主干風(fēng)路為什么會(huì)發(fā)生風(fēng)流逆退現(xiàn)象?如何防止逆退的發(fā)生?
61、火災(zāi)時(shí)期下行通風(fēng)的主干風(fēng)路也會(huì)發(fā)生風(fēng)流逆退,但是它和上行通風(fēng)的主干風(fēng)路煙流的逆退發(fā)生的
原因不同,請(qǐng)予以分析說明。
62、如何防止下行項(xiàng)風(fēng)的主干風(fēng)路在火災(zāi)時(shí)期發(fā)生煙流的逆退?
63、請(qǐng)介紹火災(zāi)時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)反風(fēng)成功的實(shí)例與失敗的實(shí)例,并從中分析總結(jié)其教訓(xùn)與經(jīng)驗(yàn)
64、為什么說在處理礦井火災(zāi)時(shí)不能輕易改變主扇工作狀況?在什么條件下可以采取停扇的措施?或
者說停止主扇運(yùn)行是正確的?
65、多風(fēng)井通風(fēng)的礦井,發(fā)生火災(zāi)時(shí),為什么不允許停止擔(dān)負(fù)火區(qū)通風(fēng)的主扇?
66、火災(zāi)時(shí)期如何觀察主扇房水柱計(jì)的變化?水柱計(jì)液面上升,壓差增大,液面下降,鳳壓減小,或者
說發(fā)生突變等都在說明什么問題?
67、當(dāng)你在井下發(fā)現(xiàn)火情時(shí),怎么辦?
-137-
 Evaluation Only. Cre
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第十一章礦山防塵
【主要內(nèi)容】
1、礦塵及其性質(zhì)
2、塵肺病
3、煤塵爆炸及預(yù)防
4、綜合防塵
第一節(jié)礦塵及其性質(zhì)
礦的產(chǎn)生及分類
礦塵是指在礦山生產(chǎn)和建設(shè)過程中所產(chǎn)生的各種煤、巖微粒的總稱。
幾種常用的分類方法。
1、按礦塵粒徑劃分
(1)粗塵一>40μm,空氣中易沉降;
(2)細(xì)塵10^40μm,肉眼可見,在靜止空氣加速沉降;
(3)微塵0.2510m,光學(xué)顯微鏡可見,在靜止空氣等速沉降;
(4)超微塵<0.25μm,電子顯微鏡觀察,擴(kuò)散動(dòng)力。
2、按礦塵的存在狀態(tài)劃分
(1)浮游礦塵:懸浮于礦內(nèi)空氣中
(2)沉積礦塵從礦內(nèi)空氣沉降下來的礦塵
3、按礦塵的粒徑組成范圍劃分
(1)全塵(總粉塵):各種粒徑的礦塵之和,1mm以下
(2)呼吸性粉塵:5μm以下,
二、礦塵的危害
礦塵具有很大的危害性,表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)污染工作場(chǎng)所,危害人體健康,引起職業(yè)病。
(2)某些礦塵(如煤塵、硫化塵)在一定條件下可以爆炸。
(3)加速機(jī)械磨損,縮短精密儀器使用壽命。
(4)降低工作場(chǎng)所能見度,增加工傷事故的發(fā)生。
三、含塵量的計(jì)量指標(biāo)
1、礦塵濃度
其表示方法有兩種:
(1)質(zhì)量法:每立方米空氣所含浮塵的毫克數(shù),mg/m3
(2)計(jì)數(shù)法:每立方米空氣所含浮塵的個(gè)數(shù),個(gè)/m
2、產(chǎn)塵強(qiáng)度
指生產(chǎn)過程中,采落煤中所含的粉塵量,常用的單位為g/t。
3、相對(duì)產(chǎn)塵強(qiáng)度
指每采掘1噸或1立方米礦巖所產(chǎn)生的礦塵量,常用的單位為mg/t或mg/m
4、礦塵沉積量
單位時(shí)間在巷道表面單位面積上所沉積的礦塵量,單位為g/md
四、礦塵性質(zhì)
1、礦塵中游離Si2的含量
礦塵中游離SiO2的含量是危害人體的決定因素,其含量越高,危害越大。煤礦上常見的頁(yè)巖、砂
-138-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十一章礦山防塵
巖、礫巖和石灰?guī)r等中游離SiO2的含量通常多在20%~50%,煤塵中的含量一般不超過5%。
2、礦塵的粒度與比表面積
礦塵粒度:礦塵粒度平均直徑,μm
礦塵的比表面積:單位質(zhì)量礦塵的總表面積;m/kg,cm2/g
礦塵的比表面積與粒度成反比,粒度越小,比表面積越大,因而這兩個(gè)指標(biāo)都可以用來衡量礦塵顆
粒的大小。
3、礦塵的分散度
礦塵整體組成中各種粒級(jí)塵粒所占百分比稱為礦塵的分散度。
分散度有兩種表示方法:
(1)重量百分比:各粒級(jí)重量所占總重量的百分比;
(2)數(shù)量百分比:各粒級(jí)顆粒數(shù)所占總顆粒百分比;
粒級(jí)的劃分是根據(jù)粒度大小和測(cè)試目的確定的,我國(guó)工礦企業(yè)將礦塵粒級(jí)劃分為4級(jí):小于2μm
2~5μm、5~10um和大于10μm
礦塵分散度是衡量礦塵顆粒大小構(gòu)成的一個(gè)重要指標(biāo)。礦塵總量中微細(xì)顆粒多,所占比例大時(shí),稱
為高分散度礦塵;反之,如果礦塵中粗大顆粒多,所占比例大,就稱作低分散度礦塵。礦塵的分散度越
高,危害性越大,而且越難捕獲。
4、礦塵的濕潤(rùn)
性
礦塵的濕潤(rùn)性是指礦塵與液體親和的能力。
親水性礦塵:容易被水濕潤(rùn)
疏水性礦塵:不容易被水濕潤(rùn)
5、礦塵的荷電性
因空氣的電離以及塵粒之間的碰撞、摩擦等作用,使塵粒帶有電荷,可能是正電荷,也可是負(fù)電荷。
6、礦塵的光學(xué)特性
礦塵的光學(xué)特性包括礦塵對(duì)光的反射、吸收和透光強(qiáng)度等性能。
第二節(jié)礦山塵肺病
一、塵肺病及其發(fā)病機(jī)理
塵肺病:以長(zhǎng)期吸入大量微細(xì)粉塵而引起的以纖維組織增生為主要特征的肺股市部疾病。
1、塵肺類的分類
煤礦塵肺病按吸入礦塵的成分不同,可分為三類:
(1)硅肺病(矽肺病),由于吸入含游離SiO含量較高的巖塵而引的塵肺病稱為硅肺病?；颊叨酁殚L(zhǎng)
期從事巖巷掘進(jìn)的礦工。
(2)煤硅肺病(煤矽肺),由于同時(shí)吸入煤塵和含游離SiO2的巖塵所引起的塵肺病稱為煤硅病肺。
患者多為巖巷掘進(jìn)和采煤的混合工種礦工。
(3)煤肺病。由于大量吸入煤塵而引起的塵肺病多屬煤肺病。患者多為長(zhǎng)期單一的在煤層中從事采
掘工作的礦工。
2、塵肺病的發(fā)病機(jī)理
進(jìn)入人體呼吸系統(tǒng)的粉塵大體上經(jīng)歷以下四個(gè)過程:
(1)在上呼吸道的咽喉、氣管內(nèi),含塵氣流由于沿程的慣性碰撞作用使大于10μm的塵粒首先沉降
在其內(nèi)。經(jīng)過鼻腔和氣管粘膜分泌物粘結(jié)后形成痰排出體外。
(2)在上呼吸道的較大支氣管內(nèi),通過慣性碰撞及少量的重力沉降作用,使5~10μm的塵粒沉積下
來,經(jīng)氣管、支氣管上皮的纖毛運(yùn)動(dòng),咳嗽隨痰排出體外。
(3)在下呼吸道的細(xì)小支氣管內(nèi),由于支氣管分支增多,氣流速度減慢,使部分2~5μm的塵粒依
靠重力沉降作用沉積下來,通過纖毛運(yùn)動(dòng)逐級(jí)排出體外
。
(4)粒度為2m左右的粉塵進(jìn)入呼吸性支氣管和肺內(nèi)后一部分可隨呼氣排出體外;另一部分沉積
在肺泡壁上或進(jìn)入肺內(nèi),殘留在肺內(nèi)的粉塵僅占總吸入量的1%~2%以下。
二、塵肺病的發(fā)病癥狀及影響因素
1、塵肺病的發(fā)病癥狀
塵肺病分為三期:
第一期:重體力勞動(dòng)時(shí)呼吸困難、胸痛、輕度干咳。
-139-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第二期:中等體力勞動(dòng)或正常工作時(shí),感覺呼吸困難,胸痛、干咳或帶痰咳嗽。
第三期:做一般工作甚至休息時(shí),也感到呼吸困難、胸痛、連續(xù)帶痰咳嗽,甚至咯血和行動(dòng)困難、
2、影響塵肺病的發(fā)病因素
(1)礦塵的成分
能夠引起肺部纖維病變的礦塵,多半含有游離SiO2,其含量越高,發(fā)病工令越短,病變的發(fā)展程度
越快
對(duì)于煤塵,引起煤肺病的主要是它的有機(jī)質(zhì)(即揮發(fā)分)含量。
(2)礦塵粒度及分散度
5μm以上的礦塵對(duì)塵肺病的發(fā)生影響不大;5um以下的礦塵可以進(jìn)入下呼吸道并沉積在肺泡中,
最危險(xiǎn)的粒度是2μm左右的礦塵。
(3)礦塵濃度
塵肺病的發(fā)生和進(jìn)入肺部的礦塵量有直接的關(guān)系,也就是說,塵肺的發(fā)病工令和作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃
度成正比。
(4)個(gè)體方面的因素
第三節(jié)煤塵爆炸及預(yù)防
一、煤塵爆炸的機(jī)理及特征
1、煤塵爆炸的機(jī)
煤塵爆炸是在高溫或一定點(diǎn)火能的熱源作用下,空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應(yīng)過程,是一種非
常復(fù)雜的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一般煤塵爆炸機(jī)理及過程主要表現(xiàn)在以下方面:
(1)煤本身是可燃物質(zhì),當(dāng)它以粉末狀態(tài)存在時(shí),總表面積顯著增加,吸氧和被氧化的能力大大增
強(qiáng),一旦遇見火源,氧化過程迅速展開;
(2)當(dāng)溫度達(dá)到300~400℃時(shí),煤的干餾現(xiàn)象急劇增強(qiáng),放出大量的可燃性氣體。
(3)形成的可燃?xì)怏w與空氣混合在高溫作用下吸收能量,在塵粒周圍形成活化中心,當(dāng)活化中心的
能量達(dá)到一定程度后,鏈反應(yīng)過程開始,游離基迅速增加,發(fā)生了塵粒的閃燃
(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒,并使之參與鏈反應(yīng),導(dǎo)致燃燒過程急劇地循環(huán)進(jìn)行。
2、煤塵爆炸的特征
(1)形成高溫、高壓、沖擊波
(2)煤塵爆炸具有連續(xù)性
(3)煤塵爆炸的感應(yīng)期即煤塵受熱分解產(chǎn)生足夠數(shù)量的可燃?xì)怏w形成爆炸所需的時(shí)間。
(4)揮發(fā)分減少或形成“粘焦”
(5)產(chǎn)生大量的CO
、煤塵爆炸的條件
煤塵爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件:煤塵本身具有爆炸性;煤塵必須懸浮于空氣中并達(dá)到一定濃度;
存在能引燃煤塵爆炸的高溫?zé)嵩础?
我國(guó)煤塵爆炸的引燃溫度在610~1050℃之間,一般為700800℃煤塵爆炸的最小點(diǎn)火能為4.5
j。
三、影響煤塵爆炸的因素
1、煤的揮發(fā)分
煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高,爆炸性越強(qiáng)。
2、煤的灰分和水分
煤內(nèi)的灰分是不燃性物質(zhì),能吸收能量,阻擋熱輻射,破壞鏈反應(yīng),降低煤塵的爆炸性。
3、煤塵粒度
粒度對(duì)爆炸性的影響極大。1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸,而且爆炸的危險(xiǎn)性隨粒度的減小
而迅速增加。
4、空氣中的瓦斯?jié)舛?
瓦斯參與使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%時(shí),煤塵的爆炸下限可用下式計(jì)算:
8=k8
(11-1)
式中:8一空氣中有瓦斯時(shí)的煤塵爆炸下限,g/m
-140-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十一章礦山防塵
8煤塵的爆炸下限,g/m;
k-系數(shù),見表11-1.
表11-1
空氣中的瓦斯?jié)舛葘?duì)應(yīng)的k值
空氣中的瓦斯?jié)舛?%
00.500.751.01.502.03.04.0
k
10.750.600.500.350.250.10.05
5、空氣中氧的含量
空氣中氧的含量高時(shí),點(diǎn)燃煤塵的溫度可以降低氧的含量低時(shí),點(diǎn)燃煤塵云困難,當(dāng)氧含量低于
17%時(shí),煤塵就不再爆炸。含氧高,爆炸壓力高;含氧低,爆炸壓力
6、引爆熱源
四、煤塵爆炸性鑒定
五、預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施
預(yù)防煤塵爆炸的技術(shù)措施主要包括三個(gè)方面。
(一)、減、降塵措施
指在煤礦井下生產(chǎn)過程中,通過減少煤塵產(chǎn)生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達(dá)到從根本上杜絕煤
塵爆炸的可能性。
方法很多,下面主要介紹煤層注水。
質(zhì)
1、煤層注水實(shí)質(zhì)
在回采之前預(yù)先在煤層中打若干鉆孔,通過鉆孔注入壓力水,使其滲入煤體內(nèi)部,增加煤的水分,
從而減少煤層開采過程煤塵的產(chǎn)塵量。
煤層注水的減塵作用主要有以下三個(gè)方面:
①煤體內(nèi)的裂隙中存在著原生煤塵,水進(jìn)入后,可將原生煤塵濕潤(rùn)并粘結(jié),使其在破碎時(shí)失去飛揚(yáng)
能力,從而有效地消除塵源
水進(jìn)入煤體內(nèi)部,并使之均勻濕潤(rùn)。當(dāng)煤體在開采中受到破碎時(shí),絕大多數(shù)破碎面均有水存在,
而消除了細(xì)粒煤塵的飛揚(yáng),預(yù)防了浮塵的產(chǎn)生
③水進(jìn)入煤體后使其塑性增強(qiáng),脆性減弱,改變了煤的物理力學(xué)性質(zhì),當(dāng)煤體因開采而破碎時(shí),脆
性破碎變?yōu)樗苄宰冃?因而減少了煤塵的產(chǎn)生量。
、影響煤層注水效果的因素
裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同,注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越易注水。
煤體的孔隙發(fā)育程度一般用孔隙率表示系指孔隙的總體積與煤的總體積的百分比。根據(jù)實(shí)測(cè)資料,
當(dāng)煤層的孔隙率小于4%時(shí),煤層的透水性較差
②上履巖層壓力及支承壓力
③液體性質(zhì)的影響:0.5%洗衣粉
④煤層內(nèi)的瓦斯壓力
煤層內(nèi)的瓦斯壓力是注水的附加阻力所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時(shí),往往要提高注水壓力,
以保證濕潤(rùn)效果。
⑤注水參數(shù)的影響
煤層注水參數(shù)是指注水壓力、注水速度、注水量和注水時(shí)間。
3、煤層注水方式
注水方式是指鉆孔的位置、長(zhǎng)度和方向按國(guó)內(nèi)外注水狀況,有以下4種方式:
①短孔注水,是在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水,注水孔長(zhǎng)度一般為2~3.5m;
②深孔注水,在回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水,孔長(zhǎng)一般為5~25m
③長(zhǎng)孔注水,從回采工作面的運(yùn)輸巷或回風(fēng)巷,沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注
水,孔長(zhǎng)30~100m
④巷道鉆孔注水。
-141-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
圖11-1短孔、深孔注水示意圖上向孔、下向孔、雙向孔巷道
4、注水系統(tǒng)
注水系統(tǒng)分為靜壓注水系統(tǒng)和動(dòng)壓注水系統(tǒng)。
靜壓注水:利用管網(wǎng)將地面或上水平的水通過自然靜壓差導(dǎo)入鉆孔的注水叫靜壓注水。
動(dòng)壓注水:利用水泵或風(fēng)包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動(dòng)壓注水,水泵可以設(shè)在地面集中加壓,也
可直接設(shè)在注水地點(diǎn)進(jìn)行加壓。
5、注水設(shè)備
煤層注水所使用的設(shè)備主要包括鉆機(jī)、水泵、封孔器、分流器及水表等。
6、注水參數(shù)
①注水壓力
注水壓力的高低取決于煤層透水性的強(qiáng)弱和鉆孔的注水速度。
適宜的注水壓力是:通過調(diào)節(jié)注水流量使其不超過地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。
②注水速度(注水流量)
注水速度是指單位時(shí)間內(nèi)的注水量。鉆孔的注水速度隨鉆孔長(zhǎng)度、孔徑和注水壓力的不同而增減。
一般來說,小流量注水對(duì)煤層濕潤(rùn)效果最好。
③注水量
注水量是影響煤體濕潤(rùn)程度和降塵效果的主要因素。
④注水時(shí)間
每個(gè)鉆孔的注水時(shí)間與鉆孔注水量成正比,與注水速度成反比。
(二)、防止煤塵引燃的措施
1、清除落塵
2、撒布巖粉
3、設(shè)置巖粉棚
由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺(tái)板組成,臺(tái)板的間距稍大于板寬,每塊臺(tái)板上放置一定
數(shù)量的惰性巖粉。
4、設(shè)置水棚
水棚包括水槽棚和水袋棚兩種。
5、設(shè)置自動(dòng)隔爆棚
自動(dòng)隔爆棚是利用各種傳感器,將瞬間測(cè)量的煤塵爆炸時(shí)的各種物理參量迅速轉(zhuǎn)換成電信號(hào),指令
機(jī)構(gòu)的演算器根據(jù)這些信號(hào)準(zhǔn)確計(jì)算出火焰?zhèn)鞑ニ俣群筮x擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)發(fā)出動(dòng)作信號(hào),讓抑制裝置強(qiáng)制噴
撒固體或液體等消火劑,從而可靠地?fù)錅绫ɑ鹧?阻止煤塵爆炸蔓延。
三)、限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施
第四節(jié)礦山綜合防塵
礦山綜合防塵是指采用各種技術(shù)手段減少礦山粉塵的產(chǎn)生量、降低空氣中的粉塵濃度,以防止粉塵
對(duì)人體、礦山等產(chǎn)生危害的措施。
一、通風(fēng)除塵
通風(fēng)除塵:指通過風(fēng)流的流動(dòng)將井下作業(yè)點(diǎn)的懸浮礦塵帶出,降低作業(yè)場(chǎng)所的礦塵濃度。
效果主要影響因素:風(fēng)速及礦塵密度、粒度、形狀、濕潤(rùn)程度等。
最低排塵風(fēng)速:能使呼吸性粉塵保持懸浮并隨風(fēng)流運(yùn)動(dòng)而排出的最低風(fēng)速稱為最低排塵風(fēng)速。
最優(yōu)排塵風(fēng)速:能最大限度排除浮塵而又不致使落塵二次飛揚(yáng)的風(fēng)速稱為最優(yōu)排塵風(fēng)速。
一般來說,掘進(jìn)工作面的最優(yōu)風(fēng)速為0.4~0.7m/s,
機(jī)械化采煤工作面為1.5~2.5m/s
二、濕式作業(yè)
利用水或其它液體,使之與塵粒相接觸而捕集粉塵的方法它是礦井綜合防塵的主要技術(shù)措施之一
-142-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十一章礦山防塵
機(jī)理:
1、水能溫潤(rùn)礦塵,增加塵粒的重力
2、將細(xì)散塵粒聚結(jié)為較大顆粒,加速浮塵沉降
3、使落塵不易飛揚(yáng)。
特點(diǎn):
1、濕式鑿巖、鉆眼
實(shí)質(zhì)
2、灑水
灑水降塵是用水濕潤(rùn)沉積于煤堆、巖堆、巷道周壁、支架等處的礦塵。
3、噴霧灑水
定義:將壓力水通過噴霧器在旋轉(zhuǎn)或沖擊作用下,使水流霧化成細(xì)散的水嘀噴射于空氣中。
霧體結(jié)構(gòu):噴出霧體的幾何形狀。
L一射程,霧粒以很大速度作直線運(yùn)動(dòng)。
L作用長(zhǎng)度,噴霧器的最大噴射距離。
擴(kuò)張角,其值愈大霧體的截面積愈大
適用條件:廣泛用于采掘切割、爆破、裝載、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過程。
4、水炮泥和水封爆破
水炮泥就是將裝水的塑料袋代替一部分炮泥,填于炮眼內(nèi)。
要求:塑料袋難燃、無(wú)毒、有一定強(qiáng)度。
作用原理
三、凈化風(fēng)流
凈化風(fēng)流是使井巷中含塵的空氣通過一定的設(shè)施或設(shè)備,將礦塵捕獲的技術(shù)措施。
1、水幕凈化風(fēng)流
水幕是在敷設(shè)于巷道頂部或兩幫的水管上間隔地安上數(shù)個(gè)噴霧器噴霧形成的噴霧器的布置應(yīng)以水
幕布滿巷道斷面盡可能靠近塵源為原則。
圖11-2水幕凈化風(fēng)流示意圖
一般安設(shè)位置為:
①礦井總?cè)腼L(fēng)流凈化水幕:距井口20~100m巷道內(nèi)
②采區(qū)入風(fēng)流凈化水幕:風(fēng)流分叉口支流里側(cè)20~50m巷道內(nèi)
③采煤回風(fēng)流凈化水幕:距工作面回風(fēng)口10~20m回風(fēng)巷內(nèi);
④掘進(jìn)回風(fēng)流凈化水幕:距工作面30~50m巷道內(nèi);
⑤巷道中產(chǎn)塵源凈化水幕:塵源下風(fēng)側(cè)5~10m巷道內(nèi)。
水幕是凈化入風(fēng)流和降低污風(fēng)流礦塵濃度的有效方法。
2、濕式除塵裝置
除塵裝置(或除塵器)是指把氣流或空氣中含有的固體粒子分離并捕集起來的裝置,又稱集塵器或捕
塵根據(jù)是否利用水或其它液體,除塵裝置可分為干式和濕式兩大類。煤礦一般采用濕式除塵裝置
四、個(gè)體防護(hù)
個(gè)體防護(hù)是指通過佩戴各種防護(hù)面具以減少吸入人體粉塵的一項(xiàng)補(bǔ)救措施。
主要包括:
1、防塵口罩
2、防塵安全帽(頭盔)
本章復(fù)習(xí)思考題
143
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
一、填空題
1、呼吸性粉塵是指粒徑在
μm以下,能被吸入人體肺泡區(qū)的浮塵
2、煤塵爆炸必須同時(shí)具備四個(gè)條件:
、煤塵必須懸浮于空氣中并達(dá)到一定濃度、
和
3、預(yù)防煤塵爆炸和限制爆炸范圍擴(kuò)大的措施有
和限制煤塵爆炸范圍擴(kuò)大的措施。
4、根據(jù)吸入礦塵的成分不同,煤礦塵肺病可分為
和硅煤肺病。
5、煤層注水后,煤體的強(qiáng)度和脆度下降,可塑性增加,減少開采中的產(chǎn)生量;煤體水分增加,
使煤塵飛揚(yáng)能力降低,可以減少浮塵量
6、降塵的具體措施有
、水封爆破水炮泥、
和清掃落塵。
7、礦塵按成分可以劃分為和巖塵。
8、礦塵按存在狀態(tài)可以劃分為
和落塵
9、礦塵是煤礦五大自然災(zāi)害之一,其危害有
;在一定條件下可以發(fā)生爆炸;磨損機(jī)械,引起機(jī)
械使用壽命下降;使工作面勞動(dòng)衛(wèi)生條件惡化,誘使其他事故的發(fā)生
二、選擇題
1、下列風(fēng)速中屬于最佳排塵風(fēng)速的是m/s
 A 1 B 2 C3
 D4
2、呼吸性粉塵是指粒徑在
微米以下,能被人體肺泡吸入的粉塵。
A、20B、10C、5
在采煤面工作的一線工人,最有可能得
A、硅肺病B、煤肺病C、硅煤肺病
三、判斷題
1、礦井的浮塵和落塵在一定條件會(huì)互相轉(zhuǎn)化的。
23
、煤塵的揮發(fā)性決定煤塵是否具有爆炸性。
、煤塵只要達(dá)到一定濃度,遇高溫火源就會(huì)發(fā)生爆炸。
4、礦塵分散度越高,危害性越大。
入炸
5、能夠進(jìn)入人體的礦塵都是呼吸性粉塵。
6、煤塵爆炸產(chǎn)生的沖擊波的速度大于火焰的傳播速度。
7、煤塵的粒度越小,爆炸性就越強(qiáng)。
8、采掘過程中煤塵的產(chǎn)生量要大于運(yùn)輸和轉(zhuǎn)載過程中煤塵的產(chǎn)生量。
9、煤層注水既是防塵措施,也可以作為防突措施
10、在有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤層中,在掘進(jìn)工作面放炮前后附近20m的巷道內(nèi),都必須灑水降塵。
四、簡(jiǎn)答題
影響塵肺病發(fā)病的因素主要有哪些?
-144-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十二章礦井防水
第十二章礦山防水
【本章主要內(nèi)容】
1、地面防治水
2、井下防治水
3、礦井突水及處理
凡影響、威脅礦井安全生產(chǎn)、使礦井局部或全部被淹沒并造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的礦井涌水事故
都稱為礦井水災(zāi)。
造成礦井水害的水源主要有大氣降水、地表水、含水層水、巖溶陷落柱水、斷層水、以及舊巷或老
空區(qū)積水等。
第一節(jié)地面防治水
地面防水是指在地表修筑各種防排水工程,防止或減少大氣降水和地表水滲入礦井。
根據(jù)礦區(qū)不同的地形、地貌及氣候,應(yīng)從下列幾方面采取相應(yīng)的措施:
1.慎重選擇井筒位置
井口(平硐口)和工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)主要建筑物的標(biāo)高應(yīng)在當(dāng)?shù)貧v年最高洪水位以上
2.河流改道
3.鋪整河底
4.填堵通道
5.挖溝排(截)洪
6.排除積水
7.加強(qiáng)雨季前的防訊工作
第二節(jié)井下防治水
井下水害來勢(shì)兇猛,俗有“水老虎”之稱。礦井防治水可歸納為“查、探、放、排、堵、截六個(gè)字。
1.做好水文觀測(cè)工作--收集地表水、井下水源的水壓、水位、和水量、井下涌水量變化。
2.做好礦井水文地質(zhì)工作一沖擊層厚度、各分層的透水、含水性;斷層和裂隙位置、落差、延伸、
含水導(dǎo)水性;含水層與隔水層數(shù)量、位置、厚度、巖性;老窯和現(xiàn)采小窯的范圍、采空區(qū)積水分布。
二、井下探水
“有疑必探,先探后掘”是采掘工作必須遵循的原則。
遇下列情況之一者時(shí),必須探水:
(1)接近水淹井巷、老空、老窯或小窯時(shí);
(2)接近含水層、導(dǎo)水?dāng)鄬印⑾萋渲鶗r(shí)
(3)接近可能出水鉆孔和各類防水煤柱時(shí);
(4)接近可能與地表水體相通的斷裂破碎帶或裂隙發(fā)育帶時(shí)
(5)上層采空區(qū)積水,在兩層間垂直距離小于采高40倍或巷高10倍的下層采掘工作以及采掘工作
面有明顯出水征兆時(shí)。
1、探水起點(diǎn)的確定:
1)積水線一積水區(qū)域范圍線;水位標(biāo)高,積水量;
-145-
 Evaluation Only.
 Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
2)警戒線積水線外60m,紅色,超前探水,邊探邊掘
3)探水線根據(jù)積水位置、積水量、地質(zhì)、水文地質(zhì)、采空區(qū)和巷道受礦壓力等影響
探水線規(guī)定:對(duì)于老窯、采空區(qū)、室等積水清楚,P<1Mpa,巖層不小于20m,煤層不小于30m;
積水區(qū)位置邊界不清楚,最小不小于60m;小窯斷層等,不小于60m;石門揭含水層不小于20m
2、探水鉆孔布置
(1)探水超前距離、允許掘進(jìn)距離、幫距和密度確定:探水掘進(jìn)-再探水再掘進(jìn)。超前距一般20m,
幫距與超前距一樣。鉆孔密度<3m
安全外圍線
外斜眼
幫距
終孔位置
允許進(jìn)距離超前距離
圖12-1探水鉆孔布置
(2)探水鉆孔布置
原則:巷道掘進(jìn)所占空間應(yīng)有鉆孔控制,且鉆孔間距小于巷道高度、寬度、或煤層厚度。
①平巷鉆孔
對(duì)于薄煤層,3組,每組1~2個(gè)鉆孔;厚煤層,3組,每組不少于3個(gè)鉆孔
②上山巷道鉆孔布置
對(duì)于薄煤層,5組,每組1~2個(gè)鉆孔;厚煤層,組,每組不少于3個(gè)鉆孔,至少有一孔見頂或見
底。
三、放水(疏干)
有計(jì)劃地將威脅性水源全部或部分地疏放掉,是消除水患的有效措施之一。
1.疏放老空水
(1)直接放水一當(dāng)水量不大,不超過排水能力
(2)先堵后放一與巨大水源有聯(lián)系,動(dòng)力儲(chǔ)水量大;
(3)先放后堵雖有補(bǔ)給水源,但補(bǔ)給量不大,
(4)用煤柱或構(gòu)筑物先隔離,水量大,水質(zhì)壞,準(zhǔn)備設(shè)備排,或留隔水保護(hù)煤柱。
2.疏放含水層水
(1)地面打鉆抽水環(huán)形鉆孔、排形鉆孔
(2)井下疏水巷道疏水
(3)用井下鉆孔疏水放射狀、排狀、立井泄放孔
四、截水
截水是利用水閘墻、水閘門和防水煤(巖)柱等物體,臨時(shí)或永久地截住涌水,將采掘區(qū)與水源隔
離,使某一地點(diǎn)突水不致危及其它地區(qū),減輕水災(zāi)危害的重要措施。
防水煤(巖)柱厚度:最小垂直距離BR,20m
防水墻:地點(diǎn)、承壓、材料、墻厚。水閘墻是用不透水材料構(gòu)成的永久性構(gòu)筑物,用于隔絕有透水
危險(xiǎn)的區(qū)域。
水閘門:防水閘門一般設(shè)置于井下運(yùn)輸巷內(nèi),正常生產(chǎn)時(shí)防水閘門敞開著,當(dāng)突然發(fā)生水時(shí),閘
門關(guān)閉將水阻擋于閘門之外。
五、礦井注漿堵水
注漿堵水就是將配制的漿液壓入井下巖層空隙、裂隙或巷道中,使其擴(kuò)散、凝固和硬化,使巖層具
有較高的強(qiáng)度、密實(shí)性和不透水性而達(dá)到封堵截?cái)嘌a(bǔ)給水源和加固地層的作用,是礦井防治水害的重要
手段之一。
第三節(jié)礦井突水及其處理
一、礦井突水征兆
凡是井巷掘進(jìn)及工作面回采過程中,接近或溝通含水層、被淹巷道、地表水體、含水?dāng)嗔褞?、溶洞?
陷落柱而突然產(chǎn)生的突水事故稱礦井突水。突水前在工作面及其附近往往顯示出某些異常現(xiàn)象,這
-146-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十二章礦井防水
些異常統(tǒng)稱為“突水征兆”
1.與承壓水有關(guān)斷層水突水征兆
工作面頂板來壓、掉渣、片幫、支架傾倒等底膨脹、底鼓張、底“爆”響聲;先出小水、再出大水
采場(chǎng)或巷道瓦斯涌出量增大。
2.沖積層水突水征兆
巖層發(fā)潮、滴水、且逐漸增大,局部冒頂、水量突增、水時(shí)清時(shí)混,流砂;潰水、潰砂,
3.老空水突水征兆
發(fā)潮、發(fā)暗、掛汗、發(fā)涼、吱吱水聲、鐵銹呈紅色
二、恢復(fù)被淹礦井及安全措施
1.排除積水的方法
(1)直接排干
(2)先堵后排
2.排水恢復(fù)期的安全措施
保持良好通風(fēng),經(jīng)常檢查氣體含量;嚴(yán)禁一切明火,防瓦斯爆炸:在井筒內(nèi)安裝排水設(shè)備時(shí)佩戴安
全帶和自救器在恢復(fù)井巷時(shí)應(yīng)注意冒頂墜井事故。
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、預(yù)防性灌漿方法可分為
、邊采邊灌和3種方法。
2、礦井涌水的水源可分為
和
3、礦井水災(zāi)發(fā)生的基本條件是:
與
4、井下防治水的措施可概括為6個(gè)字,即:
、測(cè)、探、
截
5、造成礦井水災(zāi)的原因,概括起來主要有以下幾個(gè)方面:(1)(2)井筒位置設(shè)計(jì)不當(dāng);(3)
資料不清盲目施工;(4)低劣施工不講質(zhì)量;(5;(6)技術(shù)差錯(cuò)造成事故;(7)
6、防水墻是井下防水、截水的一種設(shè)施,根據(jù)防水墻的服務(wù)時(shí)間的長(zhǎng)短和作用不同,可分為
和
7、老空區(qū)透水的特點(diǎn)是出現(xiàn),,水的酸度大,水味發(fā)澀,有臭雞蛋味。
8、地下水源包括含水層水、斷層水和
9、井下探放水的原則是
,先探后掘
10、煤層預(yù)注水的方法有
和淺孔注水。
二、選擇題
1、根據(jù)礦井水災(zāi)發(fā)生的原因統(tǒng)計(jì),治理礦井水災(zāi)可以通過治理
來降低水災(zāi)的發(fā)生。
A、違章作業(yè),管理不善B、提高技術(shù)水平C、不可避免,防不勝防
2、下列各項(xiàng)不是預(yù)防性灌漿作用的是
A、泥漿對(duì)煤起阻化作用;B、包裹采空區(qū)浮煤,隔絕空氣;
C、冷卻作用;D、填充作用;
3、水力沖孔的作用是
°
A、巷道掘進(jìn)B、水力采煤C、局部防突D、煤層注水
三、判斷題
1、煤層注水后會(huì)降低煤的強(qiáng)度。
2、游泥是斷層水的透水預(yù)兆。
3、透水預(yù)兆中頂板“掛汗”多為平形水珠,有“承壓欲滴”之勢(shì)。
4、若要準(zhǔn)確判斷“掛汗”是否為透水預(yù)兆可以剝離一層煤壁面,仔細(xì)觀察新面是否潮濕,若潮濕則
是
透水預(yù)兆。
5.“掛紅”是老空區(qū)的透水預(yù)兆。
6、為了排泄井下涌水,一般平巷都有一定的流水坡度。
7、如果井下煤壁“掛汗”,說明將要接近突水區(qū)
8、“游泥”是斷層水的透水預(yù)兆。
9、斷層水一般補(bǔ)給比較充足,多屬于“活水”。
-147
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
第十三章礦山救護(hù)
第一節(jié)礦山救護(hù)隊(duì)
礦山救護(hù)隊(duì)是處理礦井火災(zāi)、瓦斯、煤塵、水、頂板等災(zāi)害的專業(yè)性隊(duì)伍,是職業(yè)性、技術(shù)性組織,
嚴(yán)格實(shí)行軍事化管理。
一、礦山救護(hù)組織與任務(wù)
(一)礦山救護(hù)隊(duì)的組織
1.區(qū)域礦山救護(hù)大隊(duì)的組織
各省(區(qū))煤炭管理機(jī)構(gòu)將本省(區(qū))的產(chǎn)煤地區(qū),以100km為服務(wù)半徑,合理劃分為若干區(qū)域。在每
個(gè)區(qū)域選擇一個(gè)交通位置適中、戰(zhàn)斗力較強(qiáng)的礦山救護(hù)隊(duì),作為重點(diǎn)建設(shè)的礦山救護(hù)中心,即區(qū)域礦山
救護(hù)大隊(duì)。區(qū)域礦山救護(hù)大隊(duì)由2個(gè)以上中隊(duì)組成,是完備的聯(lián)合作戰(zhàn)單位。
2.礦山救護(hù)中隊(duì)的組織
礦山救護(hù)中隊(duì)距服務(wù)礦井一般不超過10km或行車時(shí)間一般不超15min。礦山救護(hù)中隊(duì)是獨(dú)立作戰(zhàn)
的基層單位,由3個(gè)以上的小隊(duì)組成,直屬中隊(duì)由4個(gè)以上的小隊(duì)組成
3.輔助礦山教護(hù)隊(duì)的組織
輔助礦山救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)礦井的生產(chǎn)規(guī)模、自然條件、災(zāi)害情況確定編制,原則上應(yīng)由3個(gè)以上的小
隊(duì)組成。輔助礦山救護(hù)隊(duì)?wèi)?yīng)設(shè)專職隊(duì)長(zhǎng)及專職儀器裝備維修工,負(fù)責(zé)日常工作。輔助救護(hù)隊(duì)直屬礦長(zhǎng)領(lǐng)
導(dǎo),業(yè)務(wù)上受礦總工程師(或技術(shù)負(fù)責(zé)人)和礦山救護(hù)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)。
(二)礦山救護(hù)隊(duì)的任務(wù)
礦山救護(hù)隊(duì)的任務(wù)是:
(1)救護(hù)井下遇險(xiǎn)遇難人員;
(2)處理井下火、瓦斯、煤塵、水和頂板等災(zāi)害事故
(3)參加危及井下人員安全的地面滅火工作;
(4)參加排放瓦斯、震動(dòng)性放炮、啟封火區(qū)、反風(fēng)演習(xí)和其它需要佩用氧氣呼吸器的安全技術(shù)工作
(5)參加審查礦井災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃,協(xié)助礦井搞好安全和消除事故隱患的工作
負(fù)責(zé)輔助救護(hù)隊(duì)的培訓(xùn)和業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)工作
(7)協(xié)助礦山搞好職工救護(hù)知識(shí)的教育。
(三)礦山救護(hù)隊(duì)進(jìn)行礦井預(yù)防性工作的主要內(nèi)容
(1)經(jīng)常深入服務(wù)礦井熟悉情況,了解各礦采掘布置、通風(fēng)系統(tǒng)、保安設(shè)施、火區(qū)管理、運(yùn)輸、防
水排水、輸配電系統(tǒng)、灑水滅塵、消防管路系統(tǒng)及其設(shè)備的使用情況;各生產(chǎn)區(qū)隊(duì)、班(組)的分布情況,
機(jī)電峒室、火藥室、安全出口的所在位置,事故隱患及安全生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等。
(2)協(xié)助礦井搞好探查古窯,恢復(fù)舊巷等需要佩用氧氣呼吸器的安全技術(shù)工作。
(3)協(xié)助礦井訓(xùn)練井下職工、工程技術(shù)人員使用和管理自救器。
(4)宣傳黨的安全生產(chǎn)方針,協(xié)助通風(fēng)安全部門做好煤礦事故的預(yù)防工作。
(5)幫助礦長(zhǎng)、總工程師掌握救護(hù)儀器使用的基本知識(shí)。
二、礦山救護(hù)工作原則
三、礦山救護(hù)隊(duì)的常用技術(shù)裝備
為保證礦山救災(zāi)過程中救護(hù)指戰(zhàn)員的自身安全和對(duì)遇險(xiǎn)遇難人員施行人工呼吸急救,礦山救護(hù)隊(duì)必
須配備一定數(shù)量的氧氣呼吸器、自動(dòng)蘇生器、氧氣充填泵、氧氣呼吸器校驗(yàn)儀、救護(hù)通訊器材、冰冷防
熱服和尋人儀等儀器設(shè)備。
1.氧氣呼吸器
氧氣呼吸器是一種與外界空氣隔絕的個(gè)體防護(hù)裝置。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的有AHG-2、AHG-3、AHG-4和
AHY-6等型號(hào),它們的工作原理基本相同,其有效使用時(shí)間分別為2h、3h和4h
AHG-4A型氧氣呼吸器,是帶壓縮氧氣儲(chǔ)備的隔絕再生式閉路循環(huán)呼吸保護(hù)器具,它由呼吸循環(huán)系統(tǒng)、
氧氣供應(yīng)系統(tǒng)和輔助裝置組成。其構(gòu)造如圖13-1所示。
-148-
 Evaluation Only. Cre
 Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十三章礦井救護(hù)
312
140
39
2526272
13-1Ag-4A型氧氣呼吸器:6氧氣瓶:7力表導(dǎo)管:8氧氣
1外殼:2手動(dòng)補(bǔ)給接頭:3氧氣瓶左緊帶;4氧氣瓶右緊帶5開口銷:6
壓力表:9墊圈:10降溫器:11吸氣閥:12—右頭帶:13保護(hù)片:14自動(dòng)排氣閥:15呼吸軟管組件:16口
具組件(或全面罩):17—左頭帶:18—輸氧管:19調(diào)節(jié)器:20—聯(lián)調(diào)節(jié)器導(dǎo)管:21-呼氣閥:22清凈罐:23清凈
罐束緊帶:24呼吸袋:25分路器:26氧氣瓶開關(guān):27聯(lián)氧氣瓶導(dǎo)管:28調(diào)節(jié)帶:29鉤環(huán)螺帽:30手動(dòng)補(bǔ)
給按扭:31壓力表開關(guān):32—聯(lián)接螺絲33保護(hù)管:34腰墊:35A型帶36聯(lián)接鉤環(huán);37腰帶;38哨子
39左肩帶:40螺釘:41墊圈:42扣環(huán):43右肩帶。
AHg-4A型氧氣呼吸器的呼吸聯(lián)接器具有口具和呼吸面罩兩種形式,見圖13-2和圖13-3。當(dāng)在悶
熱的井巷里從事較重工作時(shí),選用口具可使面部散熱良好。而選用面罩則具有可同時(shí)用口鼻呼吸、能說
話、對(duì)面部有保護(hù)作用等優(yōu)點(diǎn)。
2
圖13-2口具
圖13-3呼吸面罩
1口具主體:2扎緊線繩和保護(hù)套:3口片:1頭帶:2—帶扣:3手柄;4眼窗玻璃;
4托軟墊;5保護(hù)套
5—傳聲器:6呼吸軟管;7擦水器;8阻水罩
2.自動(dòng)蘇生器
自動(dòng)蘇生器是一種自動(dòng)進(jìn)行正負(fù)壓人工呼吸的急救裝置,它適于搶救如胸部外傷、中毒、溺水、觸
電等原因造成的呼吸抑制或窒息的傷員。我國(guó)救護(hù)隊(duì)現(xiàn)用的ASZ-30型自動(dòng)蘇生器的構(gòu)造和工作原理如
圖13-4所示。
11
13
12
圖134自動(dòng)蘇生器工作原理示意圖
1一氧氣管:2氧氣瓶:3壓力表:4減壓閥:5配氣閥:6引射器:7吸引瓶;8自動(dòng)肺;9面罩;10儲(chǔ)
氣囊:11呼吸閥:12、13、14開關(guān):15逆止閥:16安全
-149-
 Evaluation Only. Created with Aspose. PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
3.氧氣充填泵
4.氧氣呼吸器校驗(yàn)儀
5.礦山教護(hù)通訊設(shè)備
6.冰冷防熱服
7.尋人儀
第二節(jié)礦工自救
、發(fā)生事故時(shí)在場(chǎng)人員的行動(dòng)原則
發(fā)生事故后,現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)盡量了解和判斷事故的性質(zhì)、地點(diǎn)和災(zāi)害程度,迅速向礦調(diào)度室報(bào)告。同
時(shí)應(yīng)根據(jù)災(zāi)情和現(xiàn)有條件,在保證安全的前提下,及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)搶救,制止災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大。在制止無(wú)
效時(shí),應(yīng)由在場(chǎng)的負(fù)責(zé)人或有經(jīng)驗(yàn)的老工人帶領(lǐng),選擇安全路線迅速撤離危險(xiǎn)區(qū)域。
二、礦工自救設(shè)施與設(shè)備
(一)避難室
避難室是供礦工遇到事故無(wú)法撤退而躲避待救的一種設(shè)施。
(二)壓風(fēng)自救裝置
壓風(fēng)自救裝置是利用礦井已裝備的壓風(fēng)系統(tǒng),由管路、自救裝置、防護(hù)罩(急救袋)三部分組成。
(三)自救器
自救器是一種體積小、攜帶輕便,但作用時(shí)間較短的供礦工個(gè)人使用的呼吸保護(hù)儀器
自救器分為過濾式和隔離式兩類,隔離式自救器又有化學(xué)氧和壓縮氧兩種
1.AZL-60型過濾式自救器
這種自救器是用于礦井發(fā)生火災(zāi)或瓦斯爆炸時(shí)防止CO中毒的呼吸保護(hù)裝置,它適用于周圍空氣中
02濃度不低于18%的條件下。當(dāng)CO濃度小于1.5%、環(huán)境溫度在50℃以下時(shí),使用時(shí)間可達(dá)60min。
該自救器的外形如圖13-5所示,過濾藥罐的結(jié)構(gòu)如圖13-6所示。
圖13-5自救器外形
圖13-6自救器濾毒罐結(jié)構(gòu)示意圖
1上殼;2—封口帶;3號(hào)碼牌:4下殼;1鼻夾:2呼氣閥:3頭帶;4降溫網(wǎng)
5開啟搬手;6腰帶環(huán)
5牙墊:6口具:7口水擋板:8吸氣閥:
9濾塵層10觸媒層;11—隔熱紗帶:12—干
燥劑:13補(bǔ)償彈簧:14濾塵層:15減振墊
佩帶自救器的方法步驟:掀起保護(hù)罩,再用拇指掀起紅色的開啟搬手,拉斷封印條;撕掉封口帶
撥開外罐上部并扔掉:握住頭帶,把藥罐從外罐中拉出,并扔掉外罐下部從口具上拉開鼻夾,把口具
片塞進(jìn)牙齒與弗唇之間,并咬住牙墊;用兩手輕輕拉開鼻夾墊,夾在鼻子上,并立即用口呼吸:取下礦
帽,把頭帶套在頭頂上;戴上礦帽,撤離危險(xiǎn)區(qū)。
2.AZH-40型化學(xué)氧自救器
這種自救器為隔離式自救器,可用于礦井發(fā)生各種災(zāi)害情況下礦工的自救。該自救器有效作用時(shí)間
為:步行速度5.5km/h或從事中等強(qiáng)度勞動(dòng)(96000m/h)時(shí),不少于40min,靜坐條件下大于2h
3.自救器的選用原則
對(duì)于流動(dòng)性較大,可能會(huì)遇到各種災(zāi)害威脅的人員應(yīng)選用隔離式自救器:在有煤與瓦斯突出礦井或
突出區(qū)域的采掘工作面,應(yīng)選用隔離式自救器。其余情況下,一般應(yīng)選用過濾式自救器。
-150-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
第十三章礦井救護(hù)
4.自救器的佩戴注意事項(xiàng)
(1)戴上自救器后,吸氣溫度逐漸升高,表明自救器工作正常。決不能因吸氣干熱而把自救器取下。
(2)化學(xué)氧自救器佩戴初期生氧劑放氧速度慢,如條件允許,應(yīng)緩慢行走,等氧足夠呼吸時(shí)再加快
速度。撤退時(shí)最好按每小時(shí)4~5km速度行走,呼吸要均勻,千萬(wàn)不要跑。
(3)佩戴過程中口腔產(chǎn)生的唾液,可以咽下也可任其自然流入口水盒降溫器,嚴(yán)禁拿下口具往外
吐。
(4)在未到達(dá)安全地點(diǎn)前,嚴(yán)禁取下鼻夾和口具,以防有害氣體的毒害。
5
自救器的佩戴注意事項(xiàng)
(1)戴上自救器后,吸氣溫度逐漸升高,表明自救器工作正常。決不能因吸氣干熱而把自救器取下
(2)化學(xué)氧自救器佩戴初期生氧劑放氧速度慢,如條件允許,應(yīng)緩慢行走,等氧足夠呼吸時(shí)再加快
速度。撤退時(shí)最好按每小時(shí)4~5km速度行走,呼吸要均勻,千萬(wàn)不要跑。
(3)佩戴過程中口腔產(chǎn)生的唾液,可以咽下,也可任其自然流入口水盒降溫器,嚴(yán)禁拿下口具往外
吐
(4)在未到達(dá)安全地點(diǎn)前,嚴(yán)禁取下鼻夾和口具,以防有害氣體的毒害。
第三節(jié)現(xiàn)場(chǎng)急救
礦井發(fā)生水災(zāi)、火災(zāi)、爆炸、冒頂?shù)仁鹿屎?可能會(huì)出現(xiàn)中毒、窒息、外傷等傷員。在場(chǎng)人員對(duì)這
些傷員應(yīng)根據(jù)傷情進(jìn)行合適的處理與急救。救護(hù)指戰(zhàn)員在災(zāi)區(qū)工作時(shí),只要發(fā)現(xiàn)遇險(xiǎn)受傷人員,都要把
人放在第一位。
一、對(duì)中毒、窒息人員的急救
在井下發(fā)現(xiàn)有害氣體中毒者時(shí),一般可采取下列措施:
(1)立即將傷員搶運(yùn)到新鮮風(fēng)流中,安置在安全、干燥和通風(fēng)正常地點(diǎn)。
(2)立即清除患者口、鼻內(nèi)中的污物,解開上衣扣子和腰帶,脫掉膠鞋。并用衣被等物蓋在傷員
身上以保暖。
(3)根據(jù)心跳、呼吸、瞳孔、神志等方面,判斷傷情的輕重。
(4)人工呼吸持續(xù)的時(shí)間以傷員恢復(fù)自主性呼吸或真正死亡時(shí)為止。
現(xiàn)場(chǎng)急救常用的人工呼吸和恢復(fù)心跳的方法:
(1)口對(duì)口吹氣法
(2)仰臥壓胸法
(3)俯臥壓背法
(4)心臟擠壓法
二、對(duì)外傷人員的急救
1、對(duì)燒傷人員的急救
(1)盡快撲滅傷員身上的火,縮短燒傷時(shí)間。
(2)檢查傷員呼吸和心跳情況,查是否合并有其他外傷、有害氣體中毒、內(nèi)臟損傷和呼吸道燒傷等。
(3)要防止休克、窒息和瘡面污染。傷員發(fā)生克或窒息時(shí),可進(jìn)行人工呼吸等急救。
(4)用較干凈的衣服把傷面包裹起來,防止感染。在現(xiàn)場(chǎng)除化學(xué)燒傷可用大量流動(dòng)的清水沖洗外,
對(duì)瘡面一般不作處理,盡量不弄破水泡以保護(hù)表皮。
(5)把重傷員迅速送往醫(yī)院。搬運(yùn)傷員時(shí),動(dòng)作要輕柔,行進(jìn)要平穩(wěn)。
2、對(duì)出血人員的急救
常用的暫時(shí)性動(dòng)脈止血方法有:
(1)指壓止血法
(2)加壓包扎止血法
(3)止血帶止血法
二、對(duì)外傷人員的急救
1、對(duì)燒傷人員的急救
(1)盡快撲滅傷員身上的火,縮短燒傷時(shí)間。
(2)檢查傷員呼吸和心跳情況,查是否合并有其他外傷有害氣體中毒、內(nèi)臟損傷和呼吸道燒傷等。
(3)要防止休克、窒息和瘡面污染。傷員發(fā)生休克或窒息時(shí),可進(jìn)行人工呼吸等急救。
(4)用較干凈的衣服把傷面包裹起來,防止感染。在現(xiàn)場(chǎng)除化學(xué)燒傷可用大量流動(dòng)的清水沖洗外,
-151-
 Evaluation Only. Created with Aspose.PDF. Copyright 2002-2019 Aspose Pty Ltd.
礦井通風(fēng)與安全
對(duì)瘡面一般不作處理,盡量不弄破水泡以保護(hù)表皮。
(5)把重傷員迅速送往醫(yī)院。搬運(yùn)傷員時(shí),動(dòng)作要輕柔,行進(jìn)要平穩(wěn)。
2、對(duì)出血人員的急救
常用的暫時(shí)性動(dòng)脈止血方法有
(1)指壓止血法
(2)加壓包扎止血法
(3)止血帶止血法
3、對(duì)骨折人員的急救
對(duì)骨折人員首先用毛巾或衣服作襯墊,然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件用木棍、木板、竹笆等材料做成臨時(shí)夾板,
對(duì)受傷的肢體臨時(shí)固定后,抬運(yùn)升井,送往醫(yī)院。
三、對(duì)溺水者的急救
發(fā)生水災(zāi)后,應(yīng)首先搶救溺水人員。人員溺水時(shí),由于水大量地灌入的肺部,可造成呼吸困難而窒
息死亡。所以,對(duì)溺水人員應(yīng)迅速采取下列急救措施:
(1)把溺水者從水中救出后,要立即送到比較溫暖和空氣流通的地方,脫掉濕衣服,蓋上干衣服,
不使受涼。
(2)立即檢查溺水者的口鼻,如果有泥沙等污物堵塞,應(yīng)迅速清除,擦洗干凈,以保持呼吸道通暢。
(3)使溺水者取俯臥位,用木料、衣服等墊在溺水者肚子下面或?qū)⒆笸裙蛳?把溺水者的腹部放
在救護(hù)者的右側(cè)大腿上,使頭朝下,并壓其背部,迫使其體內(nèi)的水由氣管、口腔里流出吸,
(4)上述方法控水效果不理想時(shí),應(yīng)立即做俯臥壓背式人工呼吸或口對(duì)口吹氣式人工呼吸,或體外
心臟擠壓。
四、對(duì)觸電者的急救
(1)立即切斷電源。
(2)迅速觀察傷員的呼吸和心跳情況。如發(fā)現(xiàn)已停止呼吸或心音微弱,應(yīng)立即進(jìn)行人工呼吸或體外
心臟擠壓。若呼吸和心跳都已停止時(shí),應(yīng)同時(shí)進(jìn)行人工呼吸和體外心臟擠壓。
(3)對(duì)觸電者,如發(fā)現(xiàn)有其他損傷(如跌傷、出血等),應(yīng)作相應(yīng)的急救處理。
本章復(fù)習(xí)思考題
一、填空題
1、自救器是一種小型的供礦工隨身攜帶的防毒器具是礦工在井下遇到
、瓦斯或煤塵爆炸、
煤巖與瓦斯
等災(zāi)害事故時(shí)進(jìn)行自救的一種重要裝備。
2、佩戴過濾式自救器的方法是:
;拉開封口帶;扔掉上部外殼;取出過濾罐;咬口具;
摘下礦工帽,戴好頭帶;戴好礦工帽。
3、自救器按其作用原理不同,可分為
和隔離式自器。
二、選擇題
1、礦井常用的過濾式自教器可以使用
次。
A、多次B、2C、1
三、判斷題
1、自救器只能使用一次,不能反復(fù)使用。
2、當(dāng)井下發(fā)生爆炸事故時(shí),現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)及時(shí)佩戴自救器,盡快撤離現(xiàn)場(chǎng)。
3、過濾式自救器只能使用一次,不能重復(fù)使用。
4、過濾式自救器在使用過程中,過濾罐慢慢變熱吸氣溫度升高,表明自救器正常工作
5、戴自救器比不戴自救器呼吸困難,這是不正常的。
、、、
6、佩戴自教器撤離險(xiǎn)區(qū),在沒有達(dá)到安全地點(diǎn)之前,絕對(duì)不能取下鼻夾和口具
7、對(duì)二氧化氮中毒者可以用壓胸的人工呼吸法。
-152-

網(wǎng)友評(píng)論 more

礦山安全論文最新內(nèi)容

10-05