矿井通风工.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,矿井通风,龙矿集团救护大队,第一章 矿内空气,第一章 矿内空气,一、矿内空气成分及其基本性质,二、矿内空气的主要物理参数,三、矿井气候,第一章 矿内空气,矿井通风的任务和目的:,连续供给井下新鲜空气,供人呼吸,并排除井下有毒有害气体与矿尘,创造良好的生产作业环境,确保井下人员健康与安全.,矿井通风系统：,通常被称为矿井的心脏与动脉。矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一。,进风井筒,主要通风机,回风井,风门,调节风窗,回风巷,进风巷,密闭墙,风桥,工作面,辅助通风机,简化的通风系统立体图,进风巷,风流,一、矿内空气成分及其基本性质,（一）矿内空气的主要成分,（二）矿内空气中常见的有害气体,（一）矿内空气的主要成分,地面空气进入矿井以后，由于受到污染，其成分和性质要发生一系列的变化，如氧浓度降低，二氧化碳浓度增加。,一般来说，将井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气称为,新鲜空气（新风）,；经过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气，称为,污浊空气（乏风）,。,矿内空气主要成分除氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）以外，,有时还混入一些有害气体,，如瓦斯（CH4）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氨气（NH3）、氢气（H2）和矿尘等。,（一）矿内空气的主要成分,1、氧气（O2）,氧气,是维持人体正常生理机能所需要的气体。人类在生命活动过程中，必须不断吸入氧气，呼出二氧化碳。人体维持正常生命过程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。,空气中氧的浓度对人的健康影响很大。,最有利于呼吸的氧浓度为21%左右；当空气中的氧浓度降低时，人体就可能产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能导致缺氧死亡。,人体需氧量与劳动强度的关系,劳动强度,呼吸空气量/L,min,氧气消耗量/L,min,休息,0,.,2,0.4,轻劳动,0,.,6,.0,中度劳动,1,.,2,.6,重劳动,1,.,8,2.4,极重劳动,2,.,5,3.0,氧浓度,（体积）/,%,主要症状,17,静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难,15,呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力降低，失去劳动能力,10,12,失去理智，时间稍长有生命危险,6,9,失去知觉，呼吸停止，如不及时抢救几分钟内可能导致死亡,当空气中氧浓度降低时，人体就可能产生不良生理反应，出现种种不适症状，严重时可能导致缺氧死亡。,人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系,1、氧气（O2）,矿内空气中氧浓度降低的主要原因,人员呼吸,机物的缓慢氧化,火灾,瓦斯、煤尘爆炸,生产过程中产生的各种有害气体,在井下通风不良的地点，如果不经检查而贸然进入，就可能引起人员的缺氧窒息。,规程规定，采掘工作面的进风流中氧气浓度（按体积百分比计算）不得低于20%。,为此，必须对矿井进行不断的通风，将适量的新鲜空气源源不断地送到井下。这是矿井通风最基本的任务之一。,（一）矿内空气的主要成分,2、氮气（N2）,氮气,是无色、无味、无,臭,的惰性气体，是新鲜空气中的主要成分，对空气的相对密度为0.97，它本身无毒、不助燃，也不供呼吸。,但空气中若氮气浓度升高，则势必造成氧浓度相对降低，从而也可能导致人员的窒息性伤害。正因为氮气为惰性气体，因此又可将其用于井下防灭火和防止瓦斯爆炸。,矿井空气中氮气主要来源,是：地面大气、井下爆破和生物的腐烂，有些煤岩层中也有氮气涌出。,（一）矿内空气的主要成分,3、二氧化碳（CO2）,二氧化碳,是无色，略带酸臭味的气体，,比重为1.52,，是一种较重的气体，很难与空气 均匀混合，故常积存在巷道的底部，在静止的空气中有明显的分界。二氧化碳不助然也不能供人呼吸，易溶于水，生成碳酸，使水溶液成弱酸性，对眼、鼻、喉粘膜有刺激作用。,在新鲜空气中含有微量的二氧化碳对人体是无害的，但如果空气中完全不含有二氧化碳，则人体的正常呼吸功能就不能维持。,二氧化碳对人呼吸的影响,在抢救遇难者进行人工输氧时，往往要在氧气中加入适量的二氧化碳，以刺激遇难者的呼吸机能。,当空气中二氧化碳的浓度过高时，也将使空气中的氧浓度相对降低，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也可能造成人员中毒或窒息。,3、二氧化碳（CO2）,二氧化碳中毒症状与浓度的关系,二氧化碳浓度（体积）/,%,主 要 症 状,1,呼吸加深，但对工作效率无明显影响,3,呼吸急促，心跳加快，头痛，人体很快疲劳,5,呼吸困难，头痛，恶心，呕吐，耳鸣,6,严重喘息，极度虚弱无力,7,9,动作不直协调，大约十分钟可发生昏迷,9,11,数,分钟内可导致死亡,矿井空气中二氧化碳的主要来源,煤和有机物的氧化；人员呼吸；,碳酸性岩石分解；炸药爆破；,煤炭自然；瓦斯、煤尘爆炸等。,此外，有的煤层和岩层中也能长期过续地放出二氧化碳，有的甚至能与煤岩粉一起突然大量喷出，给矿井带来极大的危害。,3、二氧化碳（CO2）,规程规定,采掘工作面的进风流中，CO,2,不超过0.5%。,采区回风巷和采掘工作面回风巷回风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施，进行处理。,总回风巷或一翼回风巷中，二氧化碳超过0.75%时，必须查明原因，进行处理。,3、二氧化碳（CO,2,）,一、矿内空气成分及其基本性质,（二）矿内空气中常见的有害气体,矿井常见的有害气体,有一氧化碳、硫化氢、二氧化氮、二氧化硫、氨气、瓦斯等。下面分别介绍。,（二）矿内空气中常见的有害气体,1、一氧化碳（CO）,CO是一种无色、无味、无臭的气体，相对对密度为0.97,微溶于水,能与空气均匀地混合。,CO能燃烧，浓度在1375%时有爆炸的危险；,CO与人体血液中血红素的亲合力比氧大150300倍（血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞）。,一旦CO进入人体后，首先就与血液中的血红素相结合，因而减少了血红素与氧结合的机会，使血红素失去输氧的功能，从而造成人体血液“窒息”。,一氧化碳中毒症状与浓度的关系,CO浓度（体积）/%,主 要 症 状,0.02,23小时内可能引起轻微头痛,0.08,40分钟内出现头痛,眩晕和恶心。2小时内发生体温和血压下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷。,0.32,510分钟内出现头痛，眩晕。半小时内可能出现昏迷并有死亡危险。,1.28,几分钟内出现昏迷和死亡。,1、一氧化碳（CO）,矿内CO的来源与允许浓度,空气中一氧化碳的主要来源有：矿内爆破作业、煤炭自燃及发生火灾或煤尘、瓦斯爆炸时都能产生一氧化碳,规程规定:矿内空气中CO浓度不得超过0.0024%。,（二）矿内空气中常见的有害气体,2、硫化氢（H,2,S）,硫化氢,无色、微甜、有浓烈的臭鸡蛋味，当空气中浓度达到0.0001%即可嗅到，但当浓度较高时，因嗅觉神经中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氢对空气的相对密度为1.19，易溶于水，在常温、常压下一个体积的水可溶解2.5个体积的硫化氢，所以它可能积存于旧巷的积水中。硫化氢能燃烧，空气中硫化氢浓度为4.3%45.5%时有爆炸危险。,硫化氢,有剧毒，有强烈的刺激作用，不但能引起鼻炎、气管炎和肺水肿；而且还能阻碍生物的氧化过程，使人体缺氧。当空气中硫化氢浓度较低时主要以腐蚀刺激作用为主；浓度较高时能引起人体迅速昏迷或死亡，腐蚀刺激作用往往不明显。硫化氢中毒症状与浓度的关系如表1-1-5所示。,H,2,S中毒症状与浓度的关系,硫化氢浓度/%,主 要 症 状,0.00250.003,有强烈臭味,0.0050.01,12h内出现眼及呼吸道刺激症状,臭味“减弱”或“消失”,0.0150.02,出现恶心，呕吐，头晕，四肢无力，反应迟钝。眼和呼吸道有强烈刺激症状,0.0350.045,0.51h内出现严重中毒,可发生肺炎、支气管炎及肺水肿，有死亡危险。,0.060.07,很快昏迷，短时间内死亡。,井下H,2,S,的来源与允许浓度,井下空气中H,2,S的主要来源：有机物腐烂；含硫矿物的水解；矿物氧化和燃烧；从老空区和废旧巷道积水中放出；我国有些矿区煤层中也有硫化氢涌出。,规程规定：井下空气中H,2,S含量不得超过0.00066%。,3、二氧化氮（NO2）,二氧化氮,是一种褐红色的气体,有强烈的刺激气味,相对密度为1.59,易溶于水.,二氧化氮溶于水后生成腐蚀性很强的硝酸,对眼睛、呼吸道粘膜和肺部组织有强烈的刺激及腐蚀作用，严重时可引起肺水肿。,二氧化氮中毒有潜伏期，有的在严重中毒时尚无明显感觉，还可坚持工作。但经过624小时后发作，中毒者指头出现黄色斑点，并出现严重的咳嗽、头痛、呕吐甚至死亡。,二氧化氮中毒症状与浓度的关系如表1-1-6所示。,二氧化氮中毒症状与浓度的关系,二氧化氮,（体积）/,%,主 要 症 状,0.004,2,4小时内可出现咳嗽症状。,0.006,短时间内感到喉咙刺激，咳嗽，胸疼。,0.01,短时间内出现严重中毒症状，神经麻痹，严惩咳嗽，恶心，呕吐。,0.025,短时间内可能出现死亡。,3、二氧化氮（NO2）,二氧化氮的来源与允许浓度,矿内空气中二氧化氮的主要来源：井下爆破工作。,规程规定，氮氧化合物不得超过0.00025%。,（二）矿内空气中常见的有害气体,4、二氧化硫（SO2）,二氧化硫为无色气体，具有强烈的硫磺气味及酸味，对空气的相对密度为1.4337，易积聚在巷道底部，易溶于水。,二氧化硫与水后生成硫酸,对呼吸器官有腐蚀作用,使用喉咙和支气管发炎,呼吸麻痹,严重时引起肺病水肿,当空气中含二氧化硫为0.0005%时,嗅觉器官能闻到刺激味。0.002%时,有强烈的刺激,可引起头痛和喉痛。0.05%时，引起急性支气管炎和肺水肿，短期间内即死亡。,4、二氧化硫（SO2）,二氧化硫的来源与允许浓度,矿内含硫矿物氧化、燃烧及在含硫矿物中爆破都会产生二氧化硫，有时含硫矿层也涌出二氧化硫。,规程规定矿内空气中二氧化硫最高容许浓度为0.0005%。,（二）矿内空气中常见的有害气体,5、氨气（NH3）,氨气,为无色、有剧毒的气体，对空气的相对密度为0.59，易溶于水，对人体有毒害作用,规程规定,，矿内最大容许浓度为0.004%(3mg/m3)。但当其浓度达到0.0l%时就可嗅到其特殊臭味。氨气主要在矿内发生火灾或爆炸事故时产生。,（二）矿内空气中常见的有害气体,6、瓦斯（CH4）,瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度为0.55，难溶于水，扩散性较空气高1.6倍。,虽然无毒，但当浓度较高时，会引起窒息。不助燃，但在空气中具有一定浓度（516%）并遇到高温（650750）时能引起爆炸。,规程规定,，工作面进风流中CH4的浓度不能大于0.5%，采掘工作面和采区的回风流中CH4的浓度不能大于1.0%，矿井和一翼的总回风流中，CH4最高容许浓度为0.75%。,（二）矿内空气中常见的有害气体,7、氢气（H2）,氢气,无色无味，具有爆炸性，在矿井火灾或爆炸事故中和井下充电硐室均会产生，,其最高容许浓度为0.5%,。,（二）矿内空气中常见的有害气体,8、其它有害物质,矿内空气除了上述有害气体外，还含有其他一些有害物质，如在采掘生产过程中所产生的煤和岩石的细微颗粒(统称为矿尘)。,矿尘对矿内空气的污染不容忽视，它对矿井生产和人体都有严重危害。煤尘能引起爆炸，粉尘特别是呼吸性粉尘能引起矿工尘肺病。因此规程对作业场所空气中粉尘（总粉尘、呼吸性粉尘）浓度作了如下表的规定。,作业场所空气中粉尘浓度标准,粉尘中游离SiO,2,含量（%）,最高允许浓度/mg/m,3,总粉尘,呼吸性粉尘,10,10,3.5,1050,2,1,5080,2,0.5,80,2,0.3,（二）矿内空气的主要物理参数,1、密度,2、比容,3、粘度,4、比热,（二）矿内空气的主要物理参数,1、密度,单位体积空气所具有的质量称为空气的密度，用符号表示。空气可以看作是均质气体，故：,式中 M空气的质量，kg；,V空气的体积，m,3,；,空气的密度，kgm,3,；,一般地说，当空气的温度和压力改变时，其体积会发生变化。所以空气的密度是随温度、压力而变化的，从而可以得出空气的密度是空间点坐标和时间的函数。,如在大气压P,0,为101 325Pa、气温为0(27315K)时，干空气的密度,0,为1293 kgm,3,。,湿空气的密度,是1 m,3,空气中所含干空气质量和水蒸气质量之和：,式中 1m,3,湿空气中干空气的质量，kg；,1m,3,湿空气中水蒸气的质量，kg,1、密度,由气体状态方程和道尔顿分压定律可以得出湿空气的密度计算公式：,式中P空气的压力，Pa；,t空气的温度，；,Ps温度t时饱和水蒸气的分压，Pa；,相对湿度，用数表示。,（二）矿内空气的主要物理参数,2、比体积,空气的比体积是指单位质量空气所占有的体积，用符号(m3/kg)表示，比容和密度互为倒数，它们是一个状态参数的两种表达方式。则：,在矿井通风中，空气流经复杂的通风网络时，其温度和压力将会发生一系列的变化，这些变化都将引起空气密度的变化，在不同的矿井这种变化的规律是不同的。,在实际应用中，应考虑什么情况下可以忽略密度的这种变化，而在什么条件下又是不可忽略的。,（二）矿内空气的主要物理参数,3、粘度,当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力（内摩擦力）以便阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。,例如，空气在管道内以速度,u,作层流流动时，管壁附近的流速较小，向管道轴线方向流速逐渐增大，如同把管内的空气分成若干薄层，图1-2-1所示。,当流体层间发生相对运动时，在流体内部两个流体层的接触面上，便产生粘性阻力(内摩擦力)以阻止相对运动，流体具有的这一性质，称作流体的粘性。,由牛顿内摩擦定律得：,式中 F-内摩擦力，N；,S-流层之间的接触面积，m,2,；,-动力粘度(或称绝对粘度)，Pa.s。,当流体处于静止状态或流层间无相对运动时，,du,dy,=0,，则,F=0,。矿井通风中常用运动粘度，用符号,(m2,s),表示：,式中,气体的密度，,kg/m3,流体粘度随温度和压强而变化，由于分子结构及分子运动机理的不同，液体和气体的变化规律是截然相反的。空气和水的粘度随温度的变化规律如图,1-2-2,所示。,空气与水的粘性随温度的变化,在实际应用中，压力对流体的粘性影响很小，可以忽略。在考虑流体的可压缩性时常采用动力粘度,而不用运动粘度。表1-2-1为几种有关流体的粘度。,流体名称,动力粘度,运动粘度,空气,1.80810,-5,1.50110,-5,氮气(N,2,),1.7610,-5,1.4110,-5,氧气(O,2,),2.0410,-5,1.4310,-5,甲烷(CH,4,),1.0810,-5,1.5210,-5,水,1.00510,-3,1.00710,-6,4、比热,为了计算热力过程的热交换量，必须知道单位数量气体的热容量或比热。单位物量的气体，升高或降低绝对温度1 K时所吸收或放出的热量称为比热。定义式为,，kJ/（kgK）,比热的单位取决于热量单位和物量单位。表示物量的单位不同，比热容的单位也不同。通常采用的物量单位：质量(kg)、标准容积(Nm3)和千摩尔(kmo1)。因此，相应的就有质量比热、容积比热和摩尔比热之分。,空气的比热,比热 温度,-10,0,15,30,80,等容比热,0.7076,0.7118,0.7118,0.7159,0.7201,等压比热,0.9965,1.0006,1.0006,1.0006,1.0009,（三）矿井气候,矿井气候,是指矿井空气的温度、湿度和风速这三个参数的综合作用状态。这三个参数的不同组合，便构成了不同的矿井气候条件。,矿井气候条件,对井下作业人员的身体健康和劳动安全有重要的影响。,（三）矿井气候,1、矿内空气的温度,2、矿内空气的湿度,3、风速,4、矿内气候参数的测定,（三）矿井气候,1、矿内空气的温度,温度是气体状态的基本参数之一。,矿内空气温度是影响矿内气候条件的重要因素。气温过高或过低，对人体都有不良的影响。最适宜的矿内空气温度是1520。,绝对温标（开氏温标），单位为K；,摄氏温标,t,，单位为。,t,=,T,-273.15,T-,273 （1-3-1）,影响矿内空气温度的主要因素,1、岩石温度,矿内空气的温度与岩石温度直接相关。,岩层温度分为三带：,变温带随地面气温的变化而变化的地带。夏季岩层从空气中吸热而使地温升高，冬季则相反；,恒温带地表下地温常年不变的地带。恒温带的深度一般为2030米，恒温带的温度则接近于当地的年平均气温；,影响矿内空气温度的主要因素,增温带恒温带以下地带。随深度的增加成正比增加，不同深度处的岩层温度可按式计算：,tt,0,+G(ZZ,0,),（1-3-2）,式中,t,0,恒温带处岩层的温度，；,G,地温梯度，即岩层温度随深度变化率，/m，常用百米地温梯度，即/100 m；,Z,岩层的深度，m；,Z,0,恒温带的深度，m。,影响矿内空气温度的主要因素,2、空气的压缩与膨胀,一般垂深每增加100 m，其温度升高1；相反，空气向上流动时，则又因膨胀而降温，平均每升高100 m，温度下降0.80.9。,3、氧化生热,矿井内的有机矿物、坑木、充填材料、油垢、布料等都能氧化发热。,例如，经氧化生成2 g二氧化碳时，可使1 m3空气升温14.5。在煤层中的采掘巷道，暴露煤面氧化产生的热量较大，故回采工作面一般是通风系统中温度最高的区段。,影响矿内空气温度的主要因素,4、水分蒸发,水分蒸发时从空气中吸收热量，使空气温度降低。每蒸发1 g 水可吸收2.45kJ(0.585kcal)的热量，能使1 m3空气降温1.9，可见水的蒸发对降温起着重要的作用。,5、通风强度,温度较低的空气流经巷道或工作面时，能够吸收热量，供风量越大，吸收热量越多。因此，加大通风强度是降低矿井温度的主要措施之一。,影响矿内空气温度的主要因素,6、地面空气温度的变化,地面气温对井下气温有直接影响，尤其是较浅的矿井，矿内空气温度受地面气温的影响更为显著。,7、地下水的作用,矿井地层中如果有高温热泉，或有热水涌出时，能使地温升高，相反，若地下水活动强烈，则地温降低。,8、其它因素,如机械运转以及人体散热等都对井下气温有一定影响。特别是随着机械化程度的不断提高，机械运转所产生的热量不能忽视。,井下空气温度变化规律,规程规定,，,井下采掘工作面的气温不得超过26，,机电硐室内的气温不得超过30；,冬季总进风的气温必须在2 以上，除机电硐室外在井下风流的气温允许在226 的范围变化。,井下气温小于2 或大于26 时，就得采取加热或降温的措施。,在一般情况下，井下气温在上述范围内变化，大致有以下规律性：,井下空气温度变化规律,在进风路线上,矿内空气的温度与地面气温相比，有冬暖夏凉的现象。回采工作面的气温在整个风流路线上，一般是最高的区段。在回风路线上，因通风强度较大，水分蒸发吸热，气流向上流动而膨胀降温，使气温略有下降，但基本上常年变化不大,矿内空气的湿度,1、湿度的表示方式,矿内空气湿度,是指矿内空气中所含水蒸汽量。,绝对湿度,指每1m,3,或1kg的湿空气中所含水蒸汽量的克数。,相对湿度,指湿空气中实际含有水蒸汽量与同温度下的饱和水蒸汽量之比的百分数。,式中 ,w,空气中所含水蒸汽量(即绝对湿度)，g/m3；,s,在同一温度下空气中的饱和水蒸汽量，g/m,3,。空气中饱和水蒸汽量的大小取决于空气的温度。,含湿量,在含有1 kg干空气的湿空气中，所挟带的水蒸汽质量，称为湿空气的含湿量（,d,）。,矿内空气的湿度,2、影响湿度的因素,(1)地面湿度随季节变化较大，阴雨季节湿度较大，夏季相对湿度较低，但气温较高，冬季相对湿度较大，但气温较低，绝对湿度并不太高。地面湿度除受季节影响外，还与地理位置有关，我国湿度分布，沿海地区较高(平均为7080%)，向内陆逐渐降低，西北地区达最低值(平均为3040%)。,(2)当矿井涌水量较大或滴水较多，由于水珠易于蒸发，则井下比较潮湿，一般金属矿山井下湿度在8090%左右。在盐矿，涌水较小，且盐类吸湿性较强，相对湿度一般为1525%。,3、矿内空气湿度的变化规律,进风线路有可能出现,冬干夏湿,的现象。进风井巷有淋水的情况除外。在采掘工作面和回风线路上，气温长年不变，湿度也长年不变，一般都接近100，随着矿井排出的污风，每昼夜可从矿井内带走数吨甚至上百吨的地下水。,风速,1、井巷断面上的风速分布,在矿井通风中，空气流速简称为,风速,。,井巷中某点在水平方向的瞬时速度随时间的变化在某一平均值的上下波动。,采用时均风速后，井巷中空气的流动一般可视为,定常流(稳定流),。,紊流中的速度分布,巷道断面等风速线分布,由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。,在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，即层流层。,其厚度随,Re,增加而变薄，它的存在对流动阻力、传热和传质过程有较大影响。,在层流边层以外，从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大，呈抛物线分布,井巷断面的平均风速,v,为：,（1-3-8）,式中,S,为断面积，即为通过断面,S,上的风量,Q,，则,风速,2、风速对矿内气候的影响,风速显著地影响者矿内对流散热。,当风流温度低于矿内环境温度时，流速越大，散热量越多。,当风流温度高于矿内环境温度时，矿井反而从风流中得到对流热，此时风速越大，矿内环境得到的对流热越多。,1、温度和湿度的测定,通常，是用干湿球温度计测算空气温度和湿度的。,干球温度,td,可以直接通过干球温度计读出，反应空气的实际温度。,湿球温度计的读数，实际上反映了湿纱布中水的温度。稳定条件下的读数才称之为湿球温度,tw,。,矿内气候参数的测定,干湿球温度计 风扇湿度计,测算空气湿度时，先用仪表测出相对湿度，再算出绝对湿度。构造简单的常用仪表是风扇湿度计，它是由干球温度计和湿球温度计组成，用自带的发条转动小风扇。,测量时，从两支温度计上分别读出空气的干温度,td,()和湿温度,tw,(),根据实测的,td,和,td-tw,两个数值在表1-10中查出空气的相对湿度,值；又根据,td,在表1-11中查出饱和绝对湿度的近似值（g/m3），再根据式算（1-13）出绝对湿度值（g/m3）。,例如，测得某矿总进风量为4000 m3/min，其干温度的平均值,td,=22，湿温度的平均值,tw,=21，求其相对湿度和绝对湿度。,解：查表1-10得其相对湿度,=91%，,又根据,td,值查表1-11得出饱和绝对湿度19.3 g/m3，故其绝对湿度约为,91%19.3=17.56 g/m3。,2、风速的测定,测量巷道中任一断面上各点风速的平均值，常用风速仪（又名风表）测得。只要测出巷道断面上各点风速的平均值，就可算得风量。风量是通风管理中经常性监测项目之一。,矿内常用的风表按迎风转动部件的形式大致分为叶式和杯式两种。,杯式风表适用于测量525 m/s的较高风速，它的惯性和机械强度较大，开始转动的最低风速为1.01.5 m/s。,叶式风表转轮由8块铝质叶片组成，,叶式风表其中的一种用于测量0.510 m/s的中等风速，一种用于测量0.30.5 m/s的低风速。,杯式风表的转轮由4个杯状铝勺组成，能被风流吹转。,风速在巷道断面内的分部是不均匀的。一般来说，在巷道的轴心部分风速最大，而靠近巷道周壁风速最小。,所谓巷道内风流的速度是指平均风速而言。因此，测量风速时，风表不能只停留在巷道断面的某部位，而应把风表正迎风流，在整个断面内均匀移动。,其移动路线如图1-3-8所示的几种形式，根据巷道断面的大小和测风时间的长短选用。,测定时，先使计数指针回零，手持风表在巷道断面上某点迎风放置，待叶轮转动稳定后打开开关，计数指针开始走动，同时开动秒表，按上图路线移动，记录测定时间.测定1或2 min，关闭开关。,根据指针读数和测风时间，算得风表指示风速，再按风表的校正曲线校正得真实风速。在线性区与的关系可用下式表示：,式中,a，b,常数，取决于风表转动部件的惯性和摩擦力。,用侧身法测风，由于测风员立于巷道中，减少了通风断面，从而增加了风速，测得结果较实际风速为大。因此需根据断面大小进行校正，才能得到巷道断面的实际风速,v,。通常采用下列断面校正算式：,Vt：按风表校正曲线校正后的风速，m/s；,S,：巷道断面，m2；,Sb：测风员占据巷道的近似面积，通常取0.30.4 m2。,机械传动式风表是受到风流动压作用而转动的，空气密度对风表的转速有一定影响。当测风地点的空气密度与风表校正时的空气密度相差较大时，按风表校正曲线校正后的风速还要用下式改正：,为了保证测风精度，使用风表时应注意下列几点：,1、风表度盘背着风流，否则风表指针会发生倒转。,2、风表不能距人体太近，以免引起较大的误差。,3、风表按上述路线路动时，速度要均匀。,4、叶式风表一定要与风流垂直，尤其在倾斜巷道测风时更应注意此点。,为了保证测风精度，使用风表时应注意下列几点：,5、在同一断面的测风次数不应小于三次，每次测量结果的误差不应超过5%左右。,6、所使用的风表应和测定的风速相适应，否则，将损坏风表或测量不准确，甚至吹不动叶轮。,7、为了减少测量误差，一般要求在一分钟内刚好从移动路线的起点移到终点。,第二章矿井通风系统,第二章矿井通风系统,一、矿井通风系统类型,二、矿井通风构筑物,三、局部通风,第二章矿井通风系统,矿井通风系统,是向井下各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的矿井通风网路、通风动力和风流控制设施的总称。,通风系统的任务,：,1、保证井下工作面有足够的氧气；,2、把井下产生的各种有毒有害气体及矿尘稀释到无害程度并排出矿井之外；,3、给井下工作面创造良好的气候条件。,矿井通风系统按服务范围分为统一通风和分区通风，按进风井与回风井在井田范围内的布局分为中央式、对角式和中央对角混合式；按主扇的工作方式分为压入式、抽出式和压抽混合式。阶段通风网路、采区通风网路和通风构筑物，也是迹风系统的重要构成要素。防止漏风，提高有效风量率是矿井通风系统管理的重要内容。,一、矿井通风系统类型,（一）统一通风与分区通风,一个矿井构成一个整体的通风系统称为统一通风。（我国金属矿山大多数曾采用统一通风）,特点：全矿井为一个系统，进、出风比较集中，通风设备较少，便于集中统一管理。,将一个矿井划分为若干个相对独立的通风系统，称为分区通风。,选择矿井通风系统的安全原则：,1,、,要有完整的独立通风系统.,2,、,进风井口必须布置在粉尘，有害气体和高温气体不能侵入的地方.,3,、,通常以罐笼提升井兼做进风井，回风井则常是专用风 井.,4、通风系统简单，风流稳定，易于管理.,5、发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出.,6、所有矿井都要采用机械通风，主要通风机必须装置套同等能力的通风机和电动机，其中一套作备用.,一、,矿井通风系统类型,（二）进、出风井的布置,根据进风井和出风井的相对位置，可分为,中央式、对角式、中央对角混合式,。,中央式：,进出风井位置大致位于井田中央的通风方式。,对角式：,进风井大致位于井田中央，出风井在两翼的通风方式。,中央对角混合式：,进出风井按中央式和对角式组合的布置方法,一、矿井通风系统类型,（三）通风方式与通风网络,通风方式：,压入式、抽出式和压抽混合式,通风网络：,串联通风网络、并联通风网络、角联通风网络。,简单通风网路图,串联通风 并联通风 角联通风,一、矿井通风系统类型,阶段通风网络,阶段通风网路由阶段进风巷、阶段回风巷、矿井总回风巷和集中回风天井等井巷联结而成。,金属非金属矿山生产过程中，多中段同时作业比较普遍，中段之间风流污染比较严重。为是各阶段的作业地点获得新鲜风流，并将污风排到回风井，避免多中段污风串联，经多年实践推广使用了以下几种中段通风网络结构。,阶梯式通风网络,平行双巷通风网络,上下行间隔式通风网络,棋盘式通风网络,梳式通风网络,一、矿井通风系统类型,（五）多级机站通风,一、矿井通风系统类型,多级机站通风特点：,风量可控、风压可调,节省通风能耗,系统可控,二、矿井通风构筑物,矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、引导和控制风流的设施和装置，以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为,通风构筑物,。,根据用途不同可分为,两大类,：,1、通过风流的通风构筑物：风桥、风障、调节风窗及反风装置。,2、遮断风流的通风构筑物：井口密闭、挡风墙、风门等。,二、矿井通风构筑物,风桥,当通风系统中进风巷与回风巷需水平交叉时，为使进风与回风互相隔开需要构筑风桥。对风桥的要求是：坚固、严密、漏风少、风阻小，通过风桥的风速应小于10M/S。,按其结构不同可分为三种。,绕巷式风桥,开凿在岩石里，最坚固耐用，漏风少。主要用于主风路中，可通过较大风量。,混凝土风桥,结构紧凑，比较坚固。风量以不超过20立方米/秒为宜。,铁筒风桥,可在次要风路中使用。风量以不超过10立方米/秒为宜。,风门,按设地点：在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方，可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输巷上，则应构筑自动风门。,风门表示方式,调节风门表示方式,设置风门的要求：,（1）每组风门不少于两巷，通车风门间距不小于一列车长度，行人风门间距不小于5m。入排风巷巷之间要需设风门处同时设反向风门，其数量不少于两巷；,（2）风门能自动关闭；通车风门实现自动化，矿井总回风和采区回风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）；,（3）门框要包边沿口，有垫衬，四周接触严密，门扇平整不漏风，门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜80至85；,（4）风门水沟要设反水池或挡风帘，通车风门要设底坎，电管路孔要堵严；风门前后各5m内巷巷支护良好，无杂物、积水、淤泥。,密闭,密闭是隔断风流的构筑物。设置在需隔断风流、也不需要通车行人的巷巷中。密闭的结构随服务年限的不同而分为两类：,临时密闭,：常用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面。,永久密闭,：常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。,观察孔,放水孔,注浆孔,表示方式,导风板,应用以下几种导风板。,1）引风导风板；,2）降阻导风板；,3）汇流导风板,三、局部通风,怎么工作嘛？,CH,4,炮烟,粉尘,三、局部通风,矿井新建、扩建或生产时，都要掘进巷道，在掘进过程中，为了稀释和排出自煤,(,岩,),体涌出的有害气体、爆破产生的炮烟和矿尘，以及创造良好的气候条件，必须对独头掘进工作面进行通风。,利用局部通风机或主要通风机产生的风压对井下独头巷道进行通风的方法称为,局部通风（又称掘进通风）。,三、局部通风,局部通风方法,局部通风机通风,利用局部通风机作动力，通过风筒导风的通风方法称局部通风机通风，它是目前局部通风最主要的方法。常用通风方式：压入、抽出和混合式。,局部通风,矿井风压通风方法,局部动力设备通风,压入式通风,L,e,气流贴着巷壁射出风筒后,由于卷吸作用,射流断面逐渐扩张，直至射流的断面达到最大值，此段称为扩张段；,L,a,射流断面逐渐减少，直到为零，此段称收缩段。,L,s,L,v,10m,L,e,L,a,L,s,Ls从风筒出口至射流反向的最远距离（,即扩张段和收缩段总长,）称,射流有效射程,。,工作面爆破后，烟、尘充满迎头，形成一个炮烟抛掷区。风流由风筒射出后，按紊动射流的特性使炮烟被卷吸到射出的风流中，二者掺混共同向前移动。,风流从风筒出口到转向点的距离叫有效射程,L,s,，风筒出口与工作面的距离不能超过有效射程，否则会在工作附近出现烟流停滞区,L,e,L,a,L,s,L,s,L,v,特点,局扇及电器设备布置在新鲜风流中；,有效射程远，工作面风速大，排烟效果好；,可使用柔性风筒，使用方便；,由于,内,外,，风筒漏风对巷道排污有一定作用,要求,局巷，避免产生循环风；,局扇入口与掘进巷道距离大于,10m,；,风筒出口至工作面距离小于,Ls,。,抽出式通风,在巷道边界条件下，其一般计算式为：,特点：,新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；,污风通过风机；,有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好；,不能使用柔性风筒。,10m,L,e,压入式通风与抽出式通风优缺点比较：,抽出式通风时，污浊风流必须通过局部通风机，极不安全。而压入式通风时，局部通风机安设在新鲜风流中，通过局通风机的为新鲜风流，故安全性高。,抽出式通风有效吸程小，排出工作面炮烟的能力较差：压入式通风风筒出口射流的有效射程大，排出工作面炮烟和瓦斯的能力强。,抽出式通风由于炮烟从风筒中排出，不污染巷道中的空气，故劳动卫生条件好。压入式通风时炮烟沿巷道流动，劳动卫生条件较差，而且排出炮烟的时间较长。,抽出式通风只能使用刚性风筒或带刚性圈的柔性风筒，压入式通风可以使用柔性风筒。,从以上比较可以看出，两种通风方式各有利弊。但压入式通风安全可靠性较好，故在煤矿中得到广泛应用。,混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用，按局部通风机和风筒的布设位置，分为,长压短抽、长抽短压和长抽长压。,（1）长抽短压（前压后抽）,10m,L,e,10m,10m,L,e,10m,（2）长压短抽(前抽后压),工作方式：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面,工作面污风经抽出式通风除尘系统净化,被净化后的风流沿巷道排出。,10m,10m,混合式通风的主要特点：,通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式；,降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时，风速就更小，则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。,可控循环风通风,当局部通风机的吸入风量大于全压供给设置通风机巷道的风量时，则部分由局部用风地点排出的污浊风流，会再次经局部通风机送往用风地点，故称其为循环风。,循环通风分为掺有适量外界新风的循环通风和不掺有外界新风的循环通风。前者即为可控循环通风，也称为开路循环通风；后者称为闭路循环通风。,掘进工作面连续不断涌出瓦斯等有害气体，当使用闭路循环系统时，因既无任何出口，无法除去这些气体，封闭循环区域中污染物浓度必然会越来越大。规程严禁采用循环通风。,可控循环局部通风具有下列优点：,采用混合式可控循环通风时，掘进巷道风流循环区内,(,即从后置风筒口至掘进工作面,),的风速较高，避免了瓦斯层状积聚，同时也降低了等效温度，改善了掘进巷道中的气候条件。,当在局部通风机前配置除尘器时，可降低矿尘浓度。,在供给掘进工作面相同风量条件下，可降低通风能耗。,可控循环局部通风的缺点是：,循环风流通过运转风机的加热，再返回掘进工作面，使风温上升。,由于流经局部通风机的风流中含有一定浓度的瓦斯和粉尘，因此，必须研制新型防爆除尘风机,当工作面附近发生火灾时，烟流会返回掘进工作面，故安全性差，抗灾能力弱，灾变时有循环风流通过的风机应立即进行控制，停止循环通风，恢复常规通风。,这种方法不需增设其它动力设备，直接利用矿井主扇造成的风压对掘进巷道和工作面进行通风为了将新鲜风流引入工作面并排出污风，必须采用挡风墙、风幛和风筒等导风设施。优点是安全可靠，管理方便，但要有足够的总风压。,矿井全风压通风,风障导风,风墙的构筑可用砖、石风墙，木板墙及帆布，塑料等柔性风幛。后两种漏风大，只适用于短距离的导风。砖、石风墙漏风小，导风距离可超过,500m,；,墙需有一砖至一砖半厚，并用砂浆勾缝。在图中,1,为纵向风墙，,2,为带有调节风窗的调节风门，以便行人和调节导入掘进工作面的风量。,A,A,A-A,1,2,1,利用风筒导风,特点：此种方法辅助工程量小，风筒安装、拆卸比较方便，通常用于需风量不大的短巷掘进通风中。,采用风筒导风需设置挡风墙，墙上开有风窗的调节风门。,在掘进主巷的同时，在附近与其平行掘一条配风巷，每隔一定距离在主、配巷间开掘联络巷，形成贯穿风流，当新的联络巷沟通后，旧联络巷即封闭。两条平行巷道的独头部分可用风幛或风筒导风，巷道的其余部分用主巷进风，配巷回风。,平行巷道导风,此,方法常用于煤巷掘进，尤其是厚煤层的采区巷道掘进中，当运输、通风等需要开掘双巷时。此法也常用于解决长