安全系统矿井通风

山西焦煤汾西矿业通风处目录第一章矿井通风第二章采区通风系统第三章回采工作面通风第四章掘进通风第五章矿井通风设施第六章通风设备与矿井反风一、矿井通风1、矿井通风的主要任务1.1向井下连续输送新鲜空气，供给人员呼吸；1.2稀释并排除井下的有毒有害气体和矿尘；1.3创造良好的井下气候条件，从而保障井下人员的身体健康和安全生产矿井通风立体示意图矿井通风2、矿井空气成分、有害气体和气候条件2.1矿井空气成分井下空气的主要来源是地面空气。地面空气是由多种气体组成的干空气和水蒸汽组合而成的混合气体；通常状况下，干空气各组分的数量基本不变。地面空气通过井筒进入井下就成了井下空气，由于受井下各种自然因素和人为生产因素的影响，矿井空气将发生一系列的变化。主要有：氧气含量减少；有毒有害气体含量增加；粉尘浓度增大；空气的温度、压力湿度等物理状态变化等；尽管矿井空气成分有了一定的变化，但主要成分仍同地面一样，由氧气、氮气和二氧化碳等组成。矿井通风干空气主要成分气体成分按体积计%按质量计%氮气（N2）78.1375.71氧气（O2）20.9023.17二氧化碳（CO2）0.030.05氩气（Ar）0.930.91其它（水蒸汽、惰性稀有气体和微量的灰尘与微生物等）0.010.16矿井通风2.1.1氧气（O2）氧气是一种无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度为1.105。氧气是很活跃的化学元素，易使多种元素氧化，能助燃。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。《煤矿安全规程》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%。矿井通风下表为人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系矿内空气中氧浓度降低的主要原因人员呼吸煤岩和其他有机物的缓慢氧化煤炭自燃瓦斯、煤尘爆炸煤岩和生产过程中产生的各种有害气体氧浓度（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矿井通风2.1.2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。矿井通风2.1.3二氧化碳（CO2）二氧化碳是无色，略带酸臭味的气体，相对密度为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。矿井通风2.2矿井空气中的有害气体2.2.1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（5～16%）并遇到高温（650～750℃）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%。矿井通风矿井空气有毒有害气体最高允许浓度有毒有害气体名称符号最高允许浓度%一氧化碳CO0.0024氧化氮（换算成二氧化氮）NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氢H2S0.00066氨NH30.004矿井通风2.2.2一氧化碳（CO）一氧化碳是一种无色、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。一氧化碳能燃烧，浓度在13～75%时有爆炸的危险；一氧化碳剧毒且与人体血液中血红素的亲合力比氧亲和力大的250～300倍（血红素是人体血液中携带氧气和排出二氧化碳的细胞）。一旦一氧化碳进入人体后，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”中毒事故。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。矿井通风2.2.3硫化氢（H2S）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。矿井通风井下H2S的来源有机物腐烂；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。2.2.4二氧化氮（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6～24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。二氧化氮的来源井下爆破工作。矿井通风2.2.5二氧化硫（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。二氧化硫能被眼结膜和上呼吸道粘膜的富水粘液吸收，刺激眼粘膜和鼻咽等粘膜；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。二氧化硫的来源矿内含硫矿物氧化、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。矿井通风2.2.6氨气（NH3）氨气为无色、有浓烈臭味、有剧毒的气体，对空气的相对密度为0.59，易溶于水，对皮肤和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉头水肿，严重时失去知觉，以致死亡。氨气的来源氨气主要是在矿井发生火灾或爆炸事故时产生。矿井通风2.2.7氢气（H2）氢气无色、无味、无毒，相对密度为0.07，井下最轻的有害气体。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，其最高允许浓度为0.5%。2.3矿井气候条件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。2.3.1温度温度是影响矿井气候的重要因素，最适宜的矿井空气温度为15℃-20℃。《规程》规定进风井口以下的空气温度（干球温度）必须在2℃以上；生产矿井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℃；当空气温度超过时，必须缩短超温地点工作人员的工作时间，并给予高温保健待遇。采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。矿井通风2.3.2湿度空气的湿度是指空气中所含的水蒸气量或潮湿程度，一般认为相对湿度在50%-60%对人体最为适宜。湿度的表示方式绝对湿度——指单位体积湿空气中所含水蒸气的质量。相对湿度——指湿空气中实际含有水蒸气量与同温度下的饱和水蒸气量比值的百分数。式中ρw——空气中所含水蒸汽量(即绝对湿度)，g/m3；ρs——在同一温度下空气中的饱和水蒸汽量，g/m3。空气中饱和水蒸汽量的大小取决于空气的温度。变化规律：矿井的进风线路有可能出现冬干夏湿的现象。矿井通风%100ws2.3.3风速风速过低，汗水不易蒸发，人体感到闷热，有害气体和矿尘也不能及时排散；风速过高，散热过快，易使人感冒，并造成井下落尘飞扬，对安全生产和人体健康也不利。矿井通风巷道中的速度分布空气在巷道内流动时，由于受到内外摩擦的影响，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。井巷中的允许风流速度井巷名称允许风速/(m/s)最低最高无提升设备的风井和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进、回风巷8架线电机车巷道1.08运输机巷，采区进、回风巷0.256采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154其他通风人行巷道0.15矿井通风规程中明确规定了（1）、设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风速不得超过8m/s；梯子间四周经封闭后，井筒中的最高允许风速可按上表规定执行。（2）、无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于上表的规定值，但不得低于0.5m/s。（3）、综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于上表的规定值，但不得超过5m/s。（4）、专用排瓦斯巷道的风速不得低于0.5m/s，抽放瓦斯巷道的风速不应低于0.5m/s。矿井通风3、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。是矿井通风方式、主要通风机的工作方法、矿井通风网络和通风设施的总称。矿井必须有完整独立的通风系统。两个及以上独立生产的矿井不允许有共用的主要通风机、进、回凤井和通风巷道。矿井的通风系统必须根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性等条件，通过优化或技术经济比较后确定。所有矿井必须采用机械通风，矿井主要通风机必须安装在地面。规程规定进风井口必须布置在粉尘、有害和高温气体不能侵入的地方。已布置在粉尘、有害和高温气体能侵入的地点的，应制定安全措施。矿井通风下图为一矿井通风示意图与网络图矿井通风3.1、矿井通风方式矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。按进、回风井的位置不同，分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。（1）中央式是进、回风井均处于井田走向中央。按进、回风井沿倾斜方向相对位置的不同，又可分为中央并列式和中央边界式两种。（2）对角式是指进回井大致布置在井田的中央，回风井分别布置在井田上部边界沿走向的两翼上。根据回风井沿走向的位置不同，又分为两翼对角式和分区对角式两种。（3）区域式是指在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。（4）混合式是中央式和对角式的混合布置，因此混合式的进风井和回风井数目最少有3个。混合式可以分为：中央并列与两翼对角混合式、中央边界与两翼对角混合式，中央并列与中央边界混合等，混合式一般是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。矿井通风3.2、各种通风方式的优缺点及适用条件（1）中央并列式优点：初期开拓工程量小，投资少，投产快；地面建筑集中，便于管理；两个井筒集中，便于开掘和井筒延深；井筒安全煤柱少，易于实现矿井反风。缺点：矿井通风路线是折返式，线路较长，阻力较大，特别是当井田走向很长时，边远采区与中央采区风阻相差悬殊