金属非金属地下矿山通风防尘管理与技术.ppt

金属非金属地下矿山通风防尘管理与技术,北京科技大学,以金属非金属地下开山安全规程为主线，解读矿井通风相关理论、技术和管理要点,一、井下空气6.4.1井下空气6.4.1.1井下采掘工作面进风流中的空气成分按体积计算，氧气应不低于20％，二氧化碳应不高于0.5％。,关于井下空气,矿井通风目的把新鲜空气送入井下矿井通风介质空气作用要求表征人员呼吸品质组成成分井下新鲜空气排稀污物流动能量压力安全舒适作业环境,,井下空气主要成分地表空气（新鲜空气）按体积计算的组成成分氧20.9017时，工作会引起喘息，呼吸困难，心跳加快；69时，失去知觉，呼吸停止，不及时抢救就会死亡。二氧化碳0.03达到2％时，人的呼吸量增加一倍；达到1011％时，五分钟之内使人窒息，有人三分钟即可致死。氮78.13其他稀有气体0.94另外有一定量的水蒸汽、微生物、粉尘。,地表空气随高程变化,随着高程增加空气越来越稀薄；海平面到10万米的高空，氧气在空气中的含量大致均为21。在2800米我们吸一口气，其中的氧份子比在海平面的一口气少了28，在珠峰顶峰，气压和空气中的含氧量则只有海平面的三分之一。国内地域，高诲拔地带3000-6500m极高海拔地带6500-8100m死亡地带8100m随着高度增高气温降低。一般情况下海拔升高1000M,温度下降6度左右，地球表面海拔最高的地点珠穆朗玛峰（8844.43米）地球表面海拔最低的地点马里亚纳海沟（-10911米）,关于风流压力,物体（物质）具有能量。空气属于流体物质，也具有能量，体现为压能，或称之为压力。,,1）静止空气压力静止空气具有静压能（静压）空气的静压能是该处空气上部空气柱的重量，静压能的大小与海拔高度有关。海拔高度越高，上部空气柱的重量越小，空气具有的静压能就越小。这种静压能即通常说的当地的大气压（力）。一般垂直高度每降低100m就要增加910毫米水银柱（1.221.36kPa）的压力。1654年5月8日举行的马德堡实验实验直径36．85厘米（0．67时）的两个半球，16匹马都不能拉开它们的试验。,高度大气压力mm水银与海平面压力的比例空气中的氧份子与海平面的比例水平面7602800米54372726100米35647478844米2283030矿井中空气的静压大小也服从这样的规律。静压在任何方向上测量都相等，没有方向性,2）流动空气（风流）压力,由于气象等原因或者人为提供动力，静止的空气发生流动。对矿井来说，气象原因造成的风流即自然风流，使用扇风机等动力设备而使空气流动即机械通风。流动的空气不仅具有静压，而且还有动能（即动压）。动压大小取决于空气流动的快慢。人可以感觉到动压，逆风行走困难顺风被推动。动压具有方向性，我们只关心对着风流方向的最大风速值v的最大动压。动压与风速v之间成正比平方关系。静压与动压之和称全压，即全压静压动压。矿井中风流的静压、动压是能够通过仪表检测出来的。,此外，空气环具有位压，位压与所取的基准线有关。所以任一处风流的总压力或者说总能量包括静压、动压和位压，这里就不展开说了。,空气之总是由总压力大之处向总压力小之处流动能量方程（伯努利方程）是分析空气流动的基本手段,3）风流压力的表述方法,根据比较的基准不同，压力可以用绝对压力和相对压力表示。绝对压力是以真空状态绝对零压为比较基准，即以零压为起点表示的静压。绝对静压、绝对全压始终是正值。如大气压（力）就是绝对静压。相对压力是以当地大气压力p0为比较基准的压力。即某处绝对压力与大气压力p0之差。相对压力可为正值，也可为负值。如果井巷中某点的绝对压力大于大气压力p0就叫正压（压入式通风系统），反之是负压（抽出式通风系统）。矿井通风中，基本上使用相对压力，如相对静压、相对全压，通常简称静压、全压，一般用H或h符号表示。,,,动压恒为正值。（伯努利方程压力和阻力之间的关系）压力单位国际法定的单位是pa（帕、帕斯卡、N/m2）。它与矿井惯用的单位“mm水柱”之间的换算如下1mm水柱9.8pa（N/m2）一个标准大气压760mm水银柱101.3kPa101300Pa10336毫米水柱10336千克/米21013毫巴,6.4.1.2入风井巷和采掘工作面的风源含尘量，应不超过0.5mg/m3。,6.4.1.3井下作业地点的空气中，有害物质的接触限值应不超过GBZ2的规定。井下作业地点有毒有害物质和限值主要有一氧化碳30mg/m3，0.0024氮氧化物（转算为二氧化氮）5mg/m3，0.00025二氧化硫15mg/m3，0.0005硫化氢10mg/m3，0.00066含游离二氧化硅10以上的粉尘（石英、石英岩）2mg/m3含游离二氧化硅10以下的粉尘（石英、石英岩）10mg/m3等,6.4.1.4含铀、钍等放射性元素的矿山，井下空气中氡及其子体的浓度应符合相关国家标准规定。井下工作地点（如采场）氡在空气中的最大允许浓度3.7kBq/m3氡子体的潜能值不超过6.4μJ/m3,6.4.1.5矿井总风量，按下列要求分别计算，并取其中最大值按井下同时工作的最多人数计算，供风量应不少于每人4m3／min按排尘风速计算，硐室型采场最低风速应不小于0.15m／s，巷道型采场和掘进巷道应不小于0.25m／s；电耙道和二次破碎巷道应不小于0.5m／s；箕斗硐室、破碎硐室等作业地点，可根据具体条件，在保证作业地点空气中有害物质的接触限值符合GBZ2规定的前提下，分别采用计算风量的排尘风速；有柴油设备运行的矿井，按同时作业机台数每千瓦每分钟供风量4m3计算。,6.4.1.6采掘作业地点的气象条件应符合表7的规定，否则，应采取降温或其他防护措施。表7采掘作业地点气象条件规定,气象条件3要素温度、湿度、风速,h1,1、井下空气温度,井下空气温度f（岩石温度、压缩与膨胀、进入矿井空气温度、人体和机械放热、风速、、、、）岩石温度影响岩温h1地下恒温带的深度（一般为30m左右），此恒温带的岩石温度为当地地面的年均温度，以t1示之。H2距恒温带的深度此深度的岩温为t2t2t1（h2h1）gg地热增温率，℃/100m我国金属矿g一般为1～3℃/100m,,,,,,,,,,h2,岩石传给空气的温度,空气进入矿井后，取决于它与岩体之间的温差和岩石传热散热性能当岩体温度空气温度，掩体内部热量传到岩壁，再由岩壁散发到空气中，使井下空气加热；岩体中的热量不断地传给空气，在井巷周围逐渐形成冷却圈；冷却圈的大小取决于岩石性质、距井口的距离、岩体与空气的温差。一般岩体冷却圈的半径大致为8～40m。,井下空气压缩与膨胀,当空气沿井筒向下流动时，由于井筒加深，空气受压缩而放出热量，使温度升高；当空气沿井筒向上流动时，则膨胀而吸热，使温度降低。,进入矿井空气温度,我国地处北纬亚热带到寒温带，地面空气温度变化较大北方一般冬季气温较低，当地面冷空气进入矿井，使矿井入风段气温降低，如不预热，进风段会有冻结；而南方夏季热空气进入矿井，会使井下气温升高，可能恶化井下气候条件，尤其是浅井，由于与岩石热交换不充分更为严重；由于上述岩温的影响，随着开采深度的增加，地面空气温度对井下气温的影响越来越小。,深井开采的热源,以南非某深井为例，分析井下空气温度升高的主要热源。该矿井深1524m，地热增温率0.92℃/100m，其热源的比例如下表所示,2、空气湿度,空气绝对湿度1m3（或1kg）空气实际含有的水蒸气数量，以γ（g/m3）表示；在某一温度条件下，1m3（或1kg）空气所能容纳的最大水蒸气的数量，即饱和水蒸气量，以γB（g/m3）表示。空气相对湿度φ空气中实际含有的水蒸气数量与同温度下的饱和水蒸气量的百分比，用下式表示φ（γ/γB）100人体感受到的是相对湿度；矿井通风和一般工程中基本上都用相对湿度表示。,3、矿井气候条件测定仪表,空气温度常规的温度计干湿球湿度计空气湿度干湿球湿度计（毛发湿度计）风速风速计（后述）测定气候条件的电子综合仪表如WFCY-2A微电脑多功能风流参数测定仪TFY-2矿井通风参数检测仪,6.4.1.7进风巷冬季的空气温度，应高于2℃；低于2℃时，应有暖风设施。不应采用明火直接加热进入矿井的空气。在严寒地区，主要井口（所有提升井和作为安全出口的风井）应有保温措施，防止井口及井筒结冰。如有结冰，应及时处理，处理结冰时应通知井口和井下各中段马头们附近的人员撤离，并做好安全警戒。有放射性的矿山，不应利用老窿（巷）余热和降温。,反风预热是错误的,,6.4.1.8井巷断面平均最高风速应不超过表8的规定。表8井巷断面平均最高风速规定,注意的问题,最低排尘风速0.15m/s，5μ以下的呼吸性粉尘能与空气均匀混合，随风流运动；最优排尘风速0.152m/s；二次扬尘风速，一般是2m/s，在增加湿润度条件下4m/s时可防止二次扬起，注意考虑了喷雾洒水因素；下面主要从经济性出发专用风井，专用总进、回风道15专用物料提升井12风桥10,风速对应的风级看回风井作安全出口的可靠性,风级符号名称风速（米）陆地物象海面波浪浪高（米）0无风0.0-0.2烟直上平静0.01软风0.3-1.5烟示风向微波峰无飞沫0.12轻风1.6-3.3感觉有风小波峰未破碎0.23微风3.4-5.4旌旗展开小波峰顶破裂0.64和风5.5-7.9吹起尘土小浪白沫波峰1.05劲风8.0-10.7小树摇摆中浪折沫峰群2.06强风10.8-13.8电线有声大浪到个飞沫3.07疾风13.9-17.1步行困难破峰白沫成条4.08大风17.2-20.7折毁树枝浪长高有浪花5.59烈风20.8-24.4小损房屋浪峰倒卷7.010狂风24.5-28.4拔起树木海浪翻滚咆哮9.011暴风28.5-32.6损毁普遍波峰全呈飞沫11.512台风32.7-摧毁巨大海浪滔天14.0,平均风速与最大风速,一般平均风速/最大风速0.76～0.8表8中的风速皆指平均风速，测定平均风速的仪表有翼式风表（含杯式）；热球式风速仪；电子式综合仪表,l1平均风速l2最大风速,,WFCY-2A微电脑多功能风流参数测定仪TFY-2矿井通风参数检测仪,井巷平均风速测定方法,走线法,,,,,,,,,,,,点测法,二、通风系统,6.4.2通风系统（共6条）中国冶金百科全书（采矿卷）概括通风系统为矿井通风系统即矿井供、排风工程设施体系。解释为根据井下各作业地点需风要求，用通风动力设备将地面新鲜空气通过进风井巷和通风控制设施输送到需风点，并通过回风井巷将作业时形成的污风排出矿井。则矿井（机械）通风系统主要包括3部分，即通风动力设备（扇风机）、矿井通风网络、矿井通风构筑物。,,,,,1、机械通风的发展国外1556年有手动风箱通风的记载；我国明崇祯1637年用竹筒排放矿井有毒气体；欧洲17世纪有火炉通风的记载，19世纪中叶开始风机通风；冶金矿山建国初期在东北夹皮沟矿开始介绍机械通风，50年代金属矿山逐步建立机械通风系统，60年代已有主扇统一通风、分区通风的经验，80现代末节能风机研制成功、引入多级机站通风经验，目前矿井已经普遍采用机械通风。（费寇）,2、矿井通风系统的称谓,1）统一通风与分区通风统一通风一个矿井构成一个整体的通风系统。分区通风一个矿井划分成若干个独立的通风系统，且风流互不干扰。有独立的进、回风井。柴河铅锌矿水平分区通风系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,西华山钨矿中段分区通风系统,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2）按进风井与回风井的布置称谓,中央式通风进风井与回风井均位于矿体走向中央，风流在井下的流动路线是折返式的。非煤矿井少用。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,对角式通风进风井在矿体一异，回风井在矿体另一异（左图），称单异对角式通风;进风井在矿体中央，回风井在矿体两异（右图），称两异对角式通风。,单异对角式通风两异对角式通风风流在井下的流动路线是直向式的。非煤矿山大多采用这种方式通风。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,中央对角混合式当矿体走向长，开采范围广，采用中央开拓，可在中部布置进风井和回风井，用于解决中部矿体开采时的通风，而在矿体两异另开掘回风井，解决边远矿体开采时的通风。如下图所示,中央对角混合式通风一般所说的通风系统，都是按进风井与回风井的布置来称谓的,,,,,,,,,,,,,,,,3）主扇工作方式和安装地点,①根据矿井设置的主扇工作方式，有3种类型压入式、抽出式、压抽混合式压入式主扇置于进风井井口。可直接把新鲜风流送入井下，污染少，风质较好;但漏风问题突出。抽出式主扇置于出风井井口。污风易于迅速排出，也便于安设风量调节控制装置，这是他能广泛应用的优点；但也有容易造成短路吸风的问题，特别是对于崩落采矿的矿山。压抽混合式两台主扇置于进、出风井井口，一台作压入式另一台作抽出式工作。具有压入式和混合式两者的优点；但所需设备较多，通风动力消耗也大一些。,②根据主扇安装地点分为主扇在地表工作的通风系统，和为主扇在井下工作的通风系统。安装在地表安装在地表的主扇有作抽出式或压入式工作两种情况。都具有安装、检修、维护比较方便，火灾事故时扇风机比较安全，井下发生火灾时便于停风、反风；但井口密闭要求较严格，漏风较大。安装在井下安装在井下的主扇一端抽出式工作，另一端压入式工作。有时也称主扇作压抽式工作。其优缺点正好与安装在地表相反。常在下面的情况采用地表险峻，有山崩、滚石、滑坡等危险因素，威胁主扇安全时；矿井深部开采，工作面距地表主扇越来越远，且沿途漏风增大时；采用多级机站等。,主扇设于井下回风巷道中作抽压混合式工作的主扇装置平面图,门风机房门主扇扩散器向上回风井,,,,,,,,,,,,,,,,,,,③多级机站通风系统由数级进风机站以接力方式将新鲜空气经进风井巷送到作业区，再由数级回风机站以接力方式将作业时形成的污风浊空气经回风井巷排出矿井的通风系统。其风机大多属于压抽混合式工作。对进风段、需风段、回风段均设有风机，有均压的作用，可有效地控制漏风（特别是对露天转井下的矿山更有利于减小漏风），有节省通风电能，风量调节较灵活的优点；但通风设备多，如不实现自动控制管理较复杂。,进提需风巷回风升风井井井,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,3、通风网路（络）矿井风流流经的井巷、采空区、漏风孔隙所组成的通道网。如进风井巷、回风井巷、中段巷道、贯穿风流的采场、漏风等通道组成的通道网称之为矿井通风网络。非煤矿山通常是多中段同时作业，如果对各中段的入、回风流不适当敢安排，势必造成工作面供风不符合要求或新鲜风流污染。为使各中段作业面都能从入风井得到新鲜风流，并将所排出的污凤送入回风井，各作业面的风流按要求有序流动也不串联，就必须对各中段的入排风巷道统一安排，构成一定形式的中段通风网络结构。,,非煤矿山中段通风网络结构的形式,1）阶梯式当矿体由边界回风井向入风井方向后退式回采时，可以利用上中段已结束作业的运输道做下中段的回风道，如下图。结构简单、工程量小、风流稳定；要求严格的后退式回采,2）平行双巷通风网一条靠近矿体底盘，另一条靠近顶盘；一条做进风道，另一条做回风道。采场由本中段得到新鲜风流，污风经上中段或本中段的回风道排出。结构简单，解决风流串联很有效；工程量较大，适于厚大、开采强度大的富矿体,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,风门,风窗,1,2,3,1,2,3,,,3）棋盘式由各阶段进风道、集中回风天井和总回风道构成。一般每隔一定距离（60120m）保留一条贯通各阶段上下各中段的回风天井，并与总回风道连通。适于多中段作业，通风构筑（风门、桥、窗）物多,4）上、下行间隔式每隔一个阶段建立一条脈外集中回风平巷做回风用。有利于解决多阶段作业的工作面风流串联问题，开凿工程量较平行双巷少；回风平巷必须专用，还须加强主扇对他的风量控制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,总回风道,集中回风天井,,,,,,,,,6.4.2.1矿井应建立机械通风系统。对于自然风压较大的矿井，当风量、风速和作业场所空气质量能够达到6.4.1的规定时，允许暂时用自然通风替代机械通风。应根据生产变化，及时调整矿井通风系统，并绘制全矿通风系统图。通风系统图应标明风流的方向和风量、与通风系统分离的区域、所有风机和通风构筑物的位置等。井下采用硐室爆破时，应专门编制通风设计和安全措施，并经主管矿长批准执行。,自然通风,1）矿井自然风流的形成由于矿井进、出风两侧空气温度不同，较低温度侧的空气密度大、压力大（空气较重），较高温度侧空气的密度小、压力小（空气较轻），则空气由压力大处流向压力小处。在没有扇风机作用的矿井，因上述矿井两侧空气温度不同所产生的流动空气称自然风流。两侧的压力差即自然风压。在安设扇风机的机械通风矿井里，矿井两侧客观上存在着温度差，所以自然风压同时存在于机械通风系统之中。,2）平硐竖井开拓的自然风流,夏季时，左侧空气温度高，空气的密度较低，自然风压使空气按环线箭头方向流动。此时竖井进风，平硐出风。冬季时，左侧空气温度低，空气的密度较大，自然风压使空气按单线箭头方向流动。则平硐进风，竖井出风。,矿井进、回风侧空气温度差越大，造成的自然风压越大，自然风流也越大。,平硐竖井开拓矿井夏季的自然通风风流方向（双线箭头）,,,,,,,,,,,,冬季时风向则为单线箭头所示,,,,,基准线,3）竖井开拓的矿井夏季时的自然风流00热空气侧冷空气侧1分析基准线23影响矿井进、回风侧温差的因素很多，归纳起来说有地表气温变化、矿岩温度、矿井深度、地面大气压、湿度和矿内空气成分等，这些因素综合影响的结果就形成自然风压,,,,,,,,,,,,,,,,3、动压自然风压使空气流动，流动的空气具有动能，并以动压的形式表现出来。空气动压使逆风行走困难、田径赛顺风出成绩。所以，流动空气（风流）除了具有静止空气的静压能和位压能外还有动能静压能位能动能，在流体力学中通常说成静压、位压、动压，即某处风流的能量总合由静压、位压和动压3部分组成，并且总能量高的空气总是流向低处。,4）矿井自然风流的特点风量大小不稳定直接受季节气温变化影响。夏季、冬季风量变化大。春、秋季节自然风压很小，仅靠自然通风的矿井，自然风量小，效果较差，甚至会出现零风量的情况。自然风量大小变化可以发生在白昼和夜间，甚至一天不同的时刻。风流方向不稳定一般夏、冬季风流方向相反。矿井的风流方向不能控制。矿井不能实施强制反风在矿井火灾、有毒有害气体扩散蔓延的情况下，自然通风不能反风控制。风量很难满足生产需要，也难以增阻按需调节。,鉴于自然通风存在这些严重的问题，所以只宜在一年的部分时段即自然风流较大的季节采用自然通风（一般冬季），而且必须设有机械通风作为矿井通风系统的主体。利用自然通风时还需要考虑到（1）所利用的自然风压尽量与主扇工作时的压力方向一致，以便有利于污风控制，和减少机械通风时的主扇能耗；（2）条件许可时，调整进、回风井空气的温差，旨在增大自然风量。一般是在进风井巷设置水幕或者淋水，同时也可起到净化进风流的作用；（3）“暂时用自然通风替代机械通风”不是凭感觉，而是要建立在测定的基础上，分析停开风机后整个周期内风量够不够，风质满不满足要求。,（4）降低风阻一般自然风压较小，单纯利用自然风压时更需要注意清理主要风道堆积物，尽可能采用并联风路，在上风季节尽可能利用采空区回风等。例年产2万吨**铅锌矿A、A1采场自然通风4条竖井a无设计先后开凿4条自然通风井（抵消、混乱）b规划好一条即可A1c应设主扇（规程要求、更经济可靠）A,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,4,3,6.4.2.2矿井通风系统的有效风量率，应不低于60％。6.4.2.3采场形成通风系统之前，不应进行回采作业。矿井主要进风井风流，不得通过采空区和塌陷区，需要通过时，应砌筑严密的通风假巷引流。主要进凤巷和回风巷，应经常维护，保持清洁和风流畅通，不应堆放材料和设备。,6.4.2.4进入矿井的空气，不应受到有害物质的污染。放射性矿山出风井与入风井的间距，应大于300m。从矿井排出的污风，不应对矿区环境造成危害。6.4.2.5箕斗井不应兼作进风井。混合井作进风井时，应采取有效的净化措施，以保证风源质量。主要回风井巷，不应用作人行道。,6.4.2.6各采掘工作面之间，不应采用不符合6.4.1要求的风流进行串联通风。井下破碎硐室、主溜井等处的污风应引入回风道。井下炸药库，应有独立的回风道。充电硐室空气中氢气的含量不应超过0.5（按体积计算）井下所有机电硐室，都应供给新鲜风流。,6.4.2.7采场、二次破碎巷道和电耙巷道，应利用贯穿风流通风或机械通风。电耙司机应位于风流的上风侧。6.4.2.8采空区应及时密闭。采场开采结束以后，应密闭所有与采空区相通的影响正常通风的巷道。,6.4.2.9通风构筑物（风门、风桥、风窗、挡风墙等）应由专人进负责检查、维修、保持完好严密状态。主要运输巷道应设两道风门，其间距应大于一列车的长度。手动风门应与风流方向成80o～85o的夹角，并逆风开启。,关于通风构筑物通风构筑物是引导、遮断风流和控制风量的设施。凡是引导风流、遮断风流和调节风量的装置都叫通风管构筑物，其作用是让进入矿井的风流按要求流动，为保证工作面的风量、风质提供前提。引导风流的通风构筑物有主扇风硐、扩散器、反风装置、风桥、导风板和风障；遮断风流的通风构筑物有风墙、风门；控制风量的通风构筑物主要是风窗（调节风窗）,1）主扇风硐,主扇与风井或通风巷道之间的一段联络巷道。由于主扇通过的风量大、前后的压差大，要特别注意降低风硐的阻力和减少风硐的漏风。主扇装置在地表抽出式工作（垂直剖面图）风机房2）扩散器和扩散塔降低出口风速，减少扇风机动压损失，提高其有效静压。出口断面积要大。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3）风桥,在通风系统中进风道与回风道交界处，为使新风污风互相隔开需构筑风桥。直接开凿绕道的绕道式风桥用混凝土或砖、石架设的混凝土风桥等临时短期使用的木制风桥,,直接开凿绕道的用混凝土、砖、石架设绕道式风桥（图A）混凝土风桥（图B）图A图B,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4）风门,通风系统中，既需要隔断风流，又需要通车行人的巷道需建立风门。在回风巷道中，只行人不通车或通车不多的地方，可构筑普通风门（手动风门）；在通车行人比较繁忙的主要运输道上，应构筑自动风门。,,,我国多年实践经验总结，常用的自动风门有碰撞式自动风门，气动或水动自动风门，门框电动自动风门等。风幕门手动风门可用木板或铁板制成。其特点是门框与门面呈斜面接触，严密坚固，可使用1.52年。如右图。手动风门图,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,5）挡风墙（密闭、风墙）,挡风墙经常砌筑在非生产砖砌挡风墙的巷道里。永久性挡风墙可用砖、石或混凝土砌筑，临时的可以用木柱、木板和废旧风筒布钉成。但巷道中有水时挡风墙下部应留有放水管。为防止漏风，可把放水管做成U形，保持水封。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,6）调节风窗（风窗）,调节风窗是以增加巷道局部阻力的方式，调节巷道风量的通风构筑物。其形式是在挡风墙或风门上留一个可调节其面积的窗口，通过改变窗口的面积，控制所通过的风量。调节风窗多设置在无运输行人或运输行人较少的巷道。调节风窗与辅扇调节风量比较前者是增阻，后者是增压。如图所示。如要增加3中段风量或减少2中段的风量则可在2中段设风窗或在3中段设辅扇1中段2中段3中段,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,对各种构筑物的要求主扇风硐、扩散器、反风装置、风桥、导风板和风障等引导风流的通风构筑物通畅、流线（阻力小）风墙、风门等遮断风流的通风构筑物严实、不漏风调节风量的风窗机动、灵活,6.4.2.9风桥的构造和使用，应符合下列规定风量超过20m3/s时，应设绕道式风桥；风量为10m3/s20m3/s时，可用砖、石、混凝土砌筑；风量小于10m3/s时，可用铁风筒；木制风桥只准临时使用；风桥与巷道的连接处应做成弧形。,三、主扇,矿井通风机械扇风机1矿用扇风机分类作用提供空气运动的能量分类按其构造原理可以分为轴流式与离心式两大类。金属非金属矿山大多使用叶片式轴流扇风机。矿用扇风机按其在井下使用的功能分为主扇、辅扇和局扇（见下页图）。为全矿井或者矿井某一翼通风的风机简称主扇，主扇外配扩散器，厂家经常有配套的扩散器供选用；为矿井通风网路进行风量调节的风机简称辅扇；借助风筒为矿井局部地点通风的扇风机简称为局扇。,,主扇12辅扇3局扇,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2轴流式主扇结构动轮（工作轮）1、叶片2、圆筒形外壳3、集风器4、整流器5、前流线体6、机内环形扩散器7,,,,,2,3扇风机的特性,扇风机是应用电动机提供的能量使叶片（动轮）转动，以一定的效率转变为空气的压能，并造成流动空气。评价扇风机的性能有2个基本的特征参数，即压力（风压）和风量，通常标记为H和Q，常用单位分别是Pa和m3/s表示。此外，扇风机性能还有两个特征参数，即功率N和效率η。这4个特征参数可以用曲线描述,（1）风量-风压特性曲线扇风机的风量和压力不是定值。不同工作压力对应不同的风量风压AHA-QAHBHB-QBH-Q风量Q,风量-风压特性曲线,,,,,,,,驼峰,90-95,,,究竟在哪一点工作（工况点K）由负荷（矿井阻力）决定R矿井风阻特性曲线风压HAHA-QABHB-QBH-Q风量Q,风量-风压特性曲线,,,,,,,,,K,轴流扇风机的叶片可以调整，不同的叶片安装角有不同的Q-H曲线，所以一台扇风机有一组Q-H曲线（2）风量-功率、风量-效率特性曲线为了便于选择电动机，因此备有所需电动机功率的曲线一组（Q-N曲线）有了扇风机的Q-H曲线和Q-N曲线就可以算出不同风量时的效率，因此附有一组效率曲线（Q-η曲线）轴流扇风机的Q-H曲线、Q-N曲线、Q-η曲线见下页,Q-N,Q-H,Q-η,4金属非金属矿井常用的主、辅扇型号,（1）K系列扇风机K-40、K-45、（K-54）（对旋的有DK-40、DK-45）叶轮直径0.7～2.6m反转反风（2）2K56、2K60扇风机叶轮直径1.8、2.4、2.8m反转反风（3）BDK、FBDCZ（防爆对旋轴流式扇风机）叶轮直径1.2～2.8；反转反风（4）TAF扇风机叶轮直径2.8m；调节叶片反风,扇风机铭牌符号,6.4.3.1正常生产情况下，主扇应连续运转。当井下无污染作业时，主扇可适当减少风量运转；当井下完全无人作业时，允许暂时停止机械通风。当主扇发生故障或需要停机检查时，应立即向调度室和主管矿长报告，并通知所有井下作业人员。6.4.3.2每台主扇应具有相同型号和规格的备用电动机，并有能迅速调换电动机的设施。,6.4.3.3主扇应有使矿井风流在10min内反向的措施。当利用轴流式风机反转反风时，其反风量应达到正常运转时风量的60％以上。每年至少进行1次反风试验，并测定主要风路反风后的风量。采用多级机站通风的矿井，主通风系统的每一台通风机都应满足反风要求，以保证整个系统可以反风。主扇或通风系统反风，应按照事故应急预案执行。,关于反风问题针对矿井火灾控制,外因火灾由外部原因引起的火灾。例如明火引燃的火灾吸烟、烤火、电焊、氧焊油料在运输、保管、使用时引起的火灾润滑油、变压器油、液压设备用油、柴油设备用油炸药在运输、加工、使用过程中引起的火灾机械作用引起的火灾摩擦、振动、冲击作电器设备的绝缘损坏和性能不良引起的火灾动力线、照明线、变压器、电动设备等,矿井火灾分类外因火灾和内因火灾,内因火灾由矿岩本身的物理和化学反应热引起的火灾。一般都具有蓄热过程，进展缓慢。通常发生在煤矿、含硫矿物的矿井相对说外因火灾发生频率较低，往往容易被忽视，实际上外因火灾造成的人员、经济损失远比内因火灾严重,引起矿井火灾燃烧的3要素燃料（可燃物）、供氧、热源可燃物包括固态木材、橡胶等液态燃油、润滑油等气态热解产生的各种挥发性气体、一氧化碳等,矿井火灾火源分带示意图,火灾烟气中致人死亡的物质不同燃烧类型有不同的有毒有害物质。橡胶、塑料燃烧生成大量含卤有毒气体；无卤低烟材料生成大量CO；还有些物质燃烧生成苯等有毒物质。燃烧过程中CO2大量增多，造成人员窒息死亡的重要原因。,矿井火灾带来的损失是巨大的。火灾爆炸）,及其产生的烟气,1、2004年11月20日上午李生文矿在盲井电焊，溅落的高温残留物在护帮的荆笆上使其阴燃，然后引燃木支护而着火。由于该矿与周围4个铁矿岭南铁矿、李生文联办矿、白塔镇二铁矿、西郝庄铁矿井下巷道相通“11.20”铁矿火灾事故中有70名人员遇难2、2000年7月9日4时40分，金川公司二矿区井下发生一起运矿卡车发动机失火事故，死亡17人，重伤2人，直接经济损失188万元。,3、1984年2月22日镜铁山未熄灭的烟头引起燃烧、火灾爆炸事故死6人，重伤3人，轻伤7人4、2002年2月3日招远某金矿空压机储气罐内壁燃烧事故死6人，包括值班主任带领工人盲目进入事故现场抢救的4人。,,,,火灾在矿井进风段和回风段的风流应对,,,,,,,,,,,火灾在2分支的风流应对,为了撤退人员到进风水平，迫使3、6分支风流反向加大2分支风阻，加大7分支风阻；人员撤退到4、7分支，然后从进风段撤离矿井,,,,,火灾在3分支的风流应对,为了撤退人员到进风水平，保持1、6、8分支风向加大3分支风阻，减少3分支火风压；加大8分支风阻；人员撤退到2、5分支，然后从进风段撤离矿井。火风压很大时，则须加大供风量（如密闭左部矿井、增大风机转速等）,,,,,,,,关于多级机站的火灾风流控制问题典型的4级机站1级机站在进风段、2级机站设在需风段的进入端、3级机站设在需风段的流出端、4级机站在回风段。,进提需风巷回风升风井井井,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1,2,3,4,二级机站的反风问题4级机站负责全矿阻力4反、最好是2停2、4级机站共同负责全矿阻力4、2皆反,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2,4,,由于矿井火灾发生位置不同，火风压作用和烟气的漫延途路径变化，控制火灾时的风流方案亦随之不同。因此应根据不同位置和类型的井下火灾，制定风流控制的应急预案，并根据火灾时的具体情况予以调整确定灭火和风流控制方案。,防---防患于未然,未然时的预防1、按消防要求设置灭火器材，有足够的可靠的消防用水；2、使用阻燃电器设备，经常检查，及时更新，防止短路；3、加强职工教育，熟悉进下通道，了解逃生路线；4、禁止使用明火（抽烟、烤火、热饭）；5、焊接作业有审批和安全措施；6、井、巷禁止采用木支护；7、制定应急预案。,已然时的预防1、工人就地灭火；2、工人逃生办法；3、矿长按预案和现场实际情况制定控制风流方案；4、组织救护人员从新风道进入，佩带救护器；5、用灭火器和水灭火；6、挖埋已燃烧的物质残余物；,规程相关防火条款要求,6、7、1、6储存动力油的硐室应有独立回风道，其储油量应不超过3昼夜的需用量。6、7、1、10在井下进行动火作业，应制定经主管矿长批准的防火措施。在井筒内进行焊接时，应派专人监护，焊接完毕应严格检查清理。在木结构井筒内焊接时，应在作业部位的下方设置收集火星、焊渣的设施，并派专人喷水淋湿和及时扑灭火星。,6、7、1、11矿井发生火灾时，主扇是否继续运转或反风，应根据矿井火灾应急预案和当时的具体情况，由主管矿长决定。,6、7、3、1发现井下起火，应立即采取一切可能的方法直接扑灭，火源无法扑灭时，应封闭火区。6、7、3、3主管矿长接到火灾报告后，应立即组织有关人员，查明火源及发火地点的情况，根据矿井火灾应急预案，拟定具体的灭火和抢救行动计划。同时，应有防止风流自然反向和有害气体蔓延的措施。,注意问题,矿井外因火灾往往被忽视从设计到生产矿山缺乏完善的通风系统（主扇反风60是前提，关键是进风段能反风）对风流控制火灾灾情的认识不足，所制定的应急预案不够全面、针对性不强、科学性不强非自然性矿山已开始重视火灾情况下的风流调度和控制，研究符合本矿实际的应急预案模式对安全规程的规定执行不力一些关键性技术缺少研究和成果（反风风门等）,反风时的风门控制,门风机房门主扇向上回风井,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,正压区负压区,负压区正压区,由于矿井通风系统十分复杂而且网路各异，火灾的位置、规模和性质不同，火风压的出现情况也不同，风流的逆转情况及火烟的传播情况也不一样，因此控制风流和火烟必须根据具体情况，采取不同的方法，重要的是熟悉井下巷道情况和通风系统，研究火风压条件下的井下风流运动模式，事先制定预案，按防火预案及时果断处理。,6.4.3.4主扇风机房，应设有测量风压、风量、电流、电压和轴承温度等的仪表。每班都应对扇风机运转情况进行检查，并填写运转记录。有自动监控及测试的主扇，每两周应进行一次自控系统的检查。,四、局部通风,6.4.4.1掘进工作面和通风不良的采场，应安装局部通风设备。局扇应有完善的保护装置。,关于局部通风,炮烟熏人事故，绝大部分与局部通风不良密切相关，尤其是在天井掘进中。局部通风不用矿井总风压，但必需使用通风系统中的风流。1、局部通风方法1）用全矿通风的风压作为动力进行局部通风，如下图利用纵向风障导风的局部通风可靠、但需一定的总风压还要考虑工程上可行,风窗,,,,2）扩散通风,只适用1015m短距离的独头工作面3）引射器通风以高压水或者压缩空气为动力经喷头高速射出，在喷出射流周围造成负压区而吸入空气，使风筒中空气流出而通风掘进工作面（与文丘里管同理）运转费用高、通常少采用。这不同于用压气吹独头工作面。4）广泛使用的是局部扇风机通风，或叫局扇通风。按照局扇的工作方式分，局部通风为压入式通风；抽出式通风；混合式通风局扇通风一定要配有风筒。,2、局扇通风布置局扇通风合理布置是独头工作面通风效果的关键。1）局扇压入式通风风筒口与工作面的距应10m；局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得过该巷道风量的70,,压入式通风局扇布置,,2）局扇抽出式通风风筒口与工作面的距应10m；局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得过该巷道风量的703）局扇混合式通风压入风筒口与工作面的应10m；抽出风筒入风口与压入进风口距离应10m，且与压入风筒出风口距离应5m局扇从贯穿风流巷道中吸取的风流不得过该巷道风量的70,,,5m,6.4.4.2局部通风的风筒口与工作面的距离压入式通风应不超过10m；抽出式通风应不超过5m；混合式通风，压入风筒的出口应不超过10m，抽出风筒的人口应滞后压人风筒的出口5m以上。6.4.4.3人员进入独头工作面之前，应开动局部通风设备通风，确保空气质量满足作业要求。独头工作面有人作业时，局扇应连续运转。6.4.4.4停止作业并己撤除通风设备而又无贯穿风流通风的采场、独头上山或较长的独头巷道，应设栅栏和警示标志，防止人员进入。若需要重新进入，应进行通风和分析空气成分，确认安全方准进入。,6.4.4.5风筒应吊挂平直、牢固，接头严密，避免车碰和炮崩，并应经常维护，以减少漏风，降低阻力。五、防尘措施6.4.5.1凿岩应采取湿式作业。缺水地区或湿式作业有困难的地点，应采取干式捕尘或其他有效防尘措施。6.4