矿井自然通风设计的原理
矿井通风4矿井通风动力
二、 自然风压的影响因素及变化规律
自然风压影响因素
HN=f (ρZ）=f [ρ(T,P,R,φ)，Z ]
1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。 2、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，
但影响较小。
HN
月份 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
B D K 65 8 №24
防爆型 对旋结构 表示用途，K为矿用
叶轮直径（24dm) 电机为8极（740r/min） 轮毂比0. 65的100倍化整
4、对旋风机的特点
一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反；机翼形叶片的扭曲方 向也相反，两级叶片安装角一般相差3º；电机为防爆型安装在主风筒 中的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管 与大气相通，以达到散热目的。
静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率NS。计算式：
NS=HSQ×10—3
KW
风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW）。计算式：
N Nt H tQ
或
t 1000t
N Ns HSQ
s 1000s
式中 t、 S分别为风机的全压和静压效率。
电动机的输入功率（ Nm ）：
设电动机的效率为m,传动效率为tr时,则
第三节 通风机附属装置
一、风硐
风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大， 应尽量降低其风阻，并减少漏风。
二、扩散器(扩散塔)
作用：是降低出口速压以提高风机静压。 扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度方向而定。 总的原则是，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流。
三、防爆门(防爆井盖)
2、工作原理
《矿井通风与安全》课件
通风管理不善也是导致事故的重要原因之一，如未定期检 查通风设施、通风设施损坏未及时修复等，都可能造成风 流不稳定，增加事故风险。
作业人员安全意识淡薄
作业人员缺乏安全意识，不遵守安全操作规程，也是导致 通风事故的重要原因之一。
矿井通风事故预防措施
加强通风系统管理
建立完善的通风管理制度，定期检查通风设施，确保通风系统正 常运行。
通风设备选型
根据矿井通风需求，选择合适的 通风设备，如扇风机、局部通风 机等，确保风流能够达到要求的 风量、风压等参数。
通风网络设计
合理规划通风网络，包括风道、 风口、调节设施等，确保风流能 够均匀地流向各个作业点。
矿井通风设备与设施
扇风机
扇风机是矿井通风的主要设备，用于提供风流的动力。根据矿 井通风需求，选择合适的扇风机，并确保其正常运行和维护。
《矿井通风与安全》PPT课件
目 录
• 矿井通风系统概述 • 矿井通风技术 • 矿井通风安全保障措施 • 矿井通风事故预防与处理 • 案例分析
01
矿井通风系统概述
矿井通风的定义与重要性
矿井通风定义
矿井通风是指将空气引入矿井内，供 给井下人员呼吸，并稀释和排出有害 气体和矿尘，创造良好的工作环境。
02
对矿井通风状况进行实时监测，及时发现和解决通风问题。
对矿井通风安全进行定期评估，分析通风系统存在的问题和不
03
足，提出改进措施和建议。
04
矿井通风事故预防与处理
矿井通风事故原因分析
通风系统不完善
矿井通风系统是保障矿井安全的重要设施，如果通风系统 不完善，会导致风流短路、风量不足等问题，从而引发事 故。
解决方案
采用新型通风设备、优化 通风网络布局、加强气体 监测等措施，提高矿井通 风效果和安全性。
毕业设计 第六章 矿井通风系统(专题设计)
第六章矿井通风系统（专题设计）矿井通风设计是矿床开采总体设计的一个不可缺少的组成部分。
它的主要任务是：根据矿床开采要求，基于开拓方案和采矿方法等生产条件，规划设计一个安全可靠、经济合理的矿井通风系统使通风网路-动力机械-调控设施密切配合，把新风送到井下并分配至每一个工作面，将有毒有害气体与粉尘稀释并排出矿井外，为矿井安全生产提供通风保障。
矿井通风设计必须符合高效率、低消耗、易管理的原则，做到经济上合理、技术上可行，有利于通风管理，有利于生产的发展。
有效的通风系统，应不断的向作业地点供给足够的新鲜空气，稀释和排出有毒、有害、放射性和爆炸性气体和粉尘、调节气候条件，确保作业面良好的空气质量。
6.1 国内外矿井通风评述6.1.1 我国金属矿山通风技术发展动态上世纪50年代前，我国金属矿山和其它非金属地下矿山多采用自然通风方式。
1953年华铜铜矿首次建立了我国第一个机械通风系统，至50年代中期，大部分矿山相继建立了机械通风系统，对促进矿山生产安全、保证工人身体健康起到了积极而深远的作用。
60年代初，不少矿山与大专院校合作，开展了广泛深入的通风专题研究，探索出许多适合矿体赋存特点和开采技术条件的矿井通风系统，如西华山钨矿的分区通风系统、锡矿山锑矿的棋盘式通风网络等。
1965年中国金属学会第一届矿井通风会议召开，会议总结了若干年来我国矿井通风技术的经验，促进了我国通风技术的发展与提高。
70年代中期，盘古山钨矿的梳式通风网络、大冶铁矿尖林山矿区采区的爆堆通风等经验在全国获得推广应用。
1977年，针对矿山通风中发展起来的众多技术进步与成果，召开了全国金属矿山通风系统经验交流会，重点对矿井通风系统、通风网络结构、主扇工作方式及安装地点，采场通风线路和通风方法以及通风系统鉴定技术指标等进行了全面的总结，初步形成和完善了我国金属矿山通风系统与方法。
80年代后，新型节能风机得到推广应用；多级机站通风系统初见成效；电子计算机在通风计算和管理中开始发挥作用，总之，我国矿山通风技术取得了长足的进步，呈现出欣欣向荣的喜人景象。
矿 井 通 风 及 通 风
集流器与流线型导流体的作用是使空 气均匀地沿轴向进入叶轮，以减少气体冲 击。叶轮是由轮毂、叶片和叶柄等组成， 是传递能量的重要零件，叶片为中空钢板 结构机翼扭曲形，减少了气流在叶轮内的 径向流动与环流，减小了损失，气动效率 高。铜环设置在风机筒体内叶轮回转部分， 以防止叶片在高速运行中与筒体摩擦产生 火花，使风机运行安全、可靠。
下列情况适用于压抽混合式通风： 1、采场距地表近，漏风大，采用压抽混合可平衡内外压差，控制漏风 量。 2、具有自燃危险的矿井，为了防止大量风流漏入采空区引起自燃的。 3、采取具有放射性气体危害的矿井时，压入式主扇的正压控制进风和 整个作业区段，以控制氡的渗流方向，减少氡的析出，抽出式主扇 控制回风段，以使废气迅速排除地表。
2.防爆门
防爆门是在装有通风机的井口上为了防止瓦斯或煤 尘爆炸时损毁通风机而安设的安全装置。
• 右图所示为出风口的防暴门， 正常通风时它可以隔离地面大气 与井下空气。当井下发生爆炸事 事故时、防爆门即能被爆炸波冲 开，起到卸压作用以保护通风机。
3.反风装置
当矿井在进风口附近、风筒或井底车场及附 近的进风巷中发生火灾、瓦斯和煤尘爆炸时，为 了防止事故蔓延，缩小灾情，以便进行灾害处理 和救护工作，有时需要改变矿井的风流方向。 《规程》规定：生产矿井主要通风机必须装有反 风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向； 当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应 小于正常供风量的40%。每季度应至少检查1次反 风设施，每年应进行1次反风演练；当矿井通风系 统有较大变化时，应经行1次反风演习。
五、主扇工作方式
主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。
1、抽出式：主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机 的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压的负压状态。 当主要通风机因故停止运转时，井下风流压力提高，比较安全。 2、压入式：主要通风机安设在入风井口，在压入式主要通风机 作用下，整个矿井通风系统处于高于当地大气压的正压状态。 在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过 塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的 压力降低。 3、压抽混合式：在入风井口设一风机作压入式工作，回风井口 设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风 部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大， 采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用的通风机设备 多，管理复杂。
《矿井通风系统》课件
提供井下氧气，稀释并排出瓦斯 、一氧化碳等有毒有害气体，降 低粉尘浓度，保持井下适宜的气 温、湿度等。
矿井通风系统的重要性
保障井下作业人员的生命安全
01
良好的通风系统可以降低瓦斯爆炸、煤尘爆炸等事故的风险，
保障作业人员的生命安全。
提高生产效率
02
良好的通风条件可以降低设备磨损和故障率，提高生产效率。
实践
通过对实际矿井通风系统的监测和分析，找出存在的问题和瓶颈，采取针对性的改进措施。
效果
改进后的矿井通风系统在通风效果、能耗和安全性等方面均得到显著提升，为矿山的可持续发展提供有力保障。
05
矿井通风系统的安全与管 理
矿井通风系统安全管理的意义与任务
意义
矿井通风系统是保障矿井安全生产的重要设施之一，其安全运行对于预防矿井事故、保障人员生命安 全具有重要意义。
任务
确保矿井通风系统正常运行，及时发现和处理通风系统中的隐患，提高通风系统的可靠性和稳定性， 为矿井安全生产提供有力保障。
矿井通风系统安全管理的措施与要求
措施
建立完善的通风管理制度，加强通风设备的维护保养，定期进行通风系统检测和评估， 确保通风设施的完好和正常运行。
要求
严格执行通风安全规程，加强通风安全管理人员的培训和教育，提高通风安全管理水平 和技术水平。
明确矿井通风系统的功能需求。
2. 收集资料
收集地质、气象、矿井布局等相 关资料。
3. 通风计算
进行风量、风压等参数的计算。 Nhomakorabea方法
采用数值模拟、经验公式等方法 进行通风计算和设计。
5. 评估与优化
对设计进行评估，根据实际情况 进行优化。
4. 设计通风网络
矿井通风动力.doc
第六节 矿井通风动力一 、自然风压(一)、 自然风压及其形成和计算图1—6—1 简化矿井通风系图1-6-1为一个简化的矿井通风系统，2-3为水平巷道，0-5为通过系统最高点的水平线。
如果把地表大气视为断面无限大，风阻为零的假想风路，则通风系统可视为一个闭合的回路。
在冬季，由于空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。
其重力之差就是该系统的自然风压。
它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。
在夏季时，若空气柱5-4-3比0-1-2温度低，平均密度大，则系统产生的自然风压方向与冬季相反。
地面空气从井口5流入，从井口1流出。
这种由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
由上述例子可见，在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。
p 为井口的大气压，Pa ；Z 为井深，m ；0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，kg/m 3，则自然风压为：H Zg N m m =-()ρρ12 (1-6-1)(二)、自然风压的影响因素及变化规律1、自然风压变化规律自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。
如图1-6-2、图1-6-3所示分别为浅井和我国北部地区深井的自然风压随季节变化的情形。
由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然风压都为正值。
图1-6-2 浅井自然风压随季节变化图图1-6-3 深井自然风压随季节变化图2、自然风压影响因素（1）两侧空气柱的温度差矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素。
影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。
其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。
（2）矿井深度当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差Z 成正比。
深1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。
矿井通风基本知识
3 局部通风 局扇通风是目前矿山局部通风最常用的一种方法，按
局扇通风方式又分为压入式、抽出式和混合式三种。 压入式通风是扇风机把新鲜风流经风筒压送到工作面，
而污浊空气沿巷道排出。这种通风方式工作面的通风时间短， 但全巷道的通风时间长，故适用于较短巷道掘进时的通风。
抽出式通风是扇风机将工作面的污浊空气经风 筒抽排至排风道，新风由巷道进入工作面。
矿井通风基本知识
一 矿井通风的目的和任务
矿井通风定义：利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定 向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。
1.1 矿井通风的目的
矿井通风的主要目的是供给矿井新鲜风量，冲淡并排出有毒、有害气体和矿尘，保 证井下风流质量和数量符合国家安全卫生标准；创造安全、健康的工作环境， 防止各种伤害和爆炸事故；保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源 和财产。
过0.5％；总回风流中不得超过0.75％；当采掘工作面风流中二氧 化碳浓度达到1.5％或采区、•采掘工作面回风道风流中二氧化碳浓 度超过1.5％时，必须停工处理。
4 矿井空气中的有害气体 空气中常见有害气体：CO、NO2、SO2 、NH3 、H2 。 4.1 基本性性质 １）一氧化碳（CO） 一氧化碳是一种无色、•无味、•无臭的气体。相对密度为0.97，微
2 矿井空气的主要成分及基本性质 新鲜空气：井巷中用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内
的空气; 污浊空气：通过用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的
空气。 1）氧气(O2) 氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,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。
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。
3矿井通风9矿井通风的基本理论
9.2
矿井通风动力
自然风压的形成和计算
简化的矿井通风系统
在一个有高差的闭合回路中，只要两侧有高差巷道中空气的温 度或密度不等，则该回路就会产生自然风压。自然风压为： HN=Zg(ρm1-ρm2)
自然风压的变化规律及其影响因素 A 自然风压变化规律
浅井自然风压随季节变化图
深井自然风压随季节变化图
B 自然风压的影响因素 （1）两侧空气柱的温度差。 （2）矿井深度。 （3）主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。 （4）地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自 然风压也有一定影响，但影响较小。 C 自然风压的控制和利用 （1）应充分考虑利用地形和当地气候特点； （2）应适时调整主要通风机的工况； （3）要掌握自然风压的变化规律； （4）在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通 风； （5）利用自然风压做好非常时期通风。
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电动机功率 通风机转速
P 3 U I cos
大气参数：大气压力、温度和湿度 测定步骤 1.测定前的准备； 2.组织分工； 3.测定工作； 4.资料整理。
9.3
矿井通风阻力
同一流体在同一管道中流动时，不同的流速，会形成不同的 流动状态。风流的流动状态有层流与紊流两种。 层流是指当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管轴 平行的方向做层状运动。 紊流是指当流速较太时，流体质点的运动速度在大小和方 向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，且在流 体内部存在着时而产生、时而消失的旋涡。 影响因素：流体的速度、粘性和管道尺寸。雷诺数表示： vd Re
9.1
矿井空气
矿井空气：由多种气体组成的干空气和水蒸汽组合而成的混合 气体。 主要组成：氧气、氮气、二氧化碳、水蒸汽、有害气体（瓦斯 、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氨气、氢气、矿 尘等。 氧气：维持人体生命和劳动必不可少。矿井空气中氧气浓度 降低的主要原因有：氧化；火灾、爆炸；煤炭自燃；人员呼 吸；爆破及生产产生的有害气体的混入。 氮气：井下氮气的主要来源是：地面大气、有机物的腐烂、 爆破、煤岩中涌出等。 二氧化碳：能维持正常呼吸。矿井空气中二氧化碳的主要来 源有：有机物的氧化、人员的呼吸、煤和岩石的缓慢氧化， 以及矿井水与碳酸性岩石的分解作用，爆破工作等。
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矿井自然通风设计的原理
矿井自然通风设计的基本原理是:
1. 利用矿井井口和竖井之间的气压差形成风流。
井口大气压强,井下气压弱。
2. 空气按照由高压流向低压的原则形成矿井下行风和上行风。
3. 采用独立的进风坑和回风坑,或者共用井巷上下分段通风。
4. 进风井位于高处,回风井位于低处,利用立井高差形成压力梯度。
5. 根据井下通风需要计算风量,设计井阀门大小。
6. 通风系统要封闭,使新风全面覆盖工作面。
7. 系统阻力尽可能小,减少风量损失。
8. 必要时可以设置辅助通风机提高风量。
9. 考虑气流自然运行规律,依据地形地质设计合理通风布局。
10. 监控空气流速、质量,必要时及时调整通风参数。
合理利用自然通风原理,可以持续提供矿井新鲜空气,确保工作面通风与安全。