全员培训教案(孙工)

矿井通风基本理论知识第一章矿井空气第一节矿井空气的主要成分矿井空气主要由氧气(O2)、氮气（Ｎ２）、二氧化碳ＣＯ２组成，它们的体积百分比分别是20.96%、79%、0.04%一、氧气(O2)无色、无味、无臭的气体，比空气略重（对空气的相对密度是1.05）能助燃和帮助人呼吸。《煤矿安全规程》第103条规定：按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给的风量不得少于４m3；第100条规定：采掘工作面的进风流中，氧气浓度不得低于20%；人在一般情况下，在休息时的需氧量为0.2～0.4L/min；在工作时的需氧量为1～3L/min。O2浓度为17%时静止时无影响，工作时呼吸困难心跳强烈15%时呼吸及心跳加快，无力进行劳动10－12%时失去知觉，昏迷，有生命危险6-9%时短时间内失去知觉,呼吸停止,死亡二、氮气无色、无味、无臭的惰性气体，相对空气密度为0.97，矿井中主要用于灭火。矿井中的主要来源于井下爆破、有机物腐烂以及煤岩中涌出。三、二氧化碳ＣＯ２ＣＯ２无色、略带酸味的气体，比空气重常积聚于巷道的底板，易溶于水，略带毒性。当空气中ＣＯ２浓度增高时会降低Ｏ２浓度使人窒息。主要来源：人员呼吸、氧化、燃烧、爆炸、煤岩中涌出《煤矿安全规程》规定：采掘工作面进风流中ＣＯ２浓度不得超过0.5%；矿井总回风或一翼回风巷中，浓度超过0.75%时必须立即查明原因进行处理；采区回风巷、采掘工作面回风巷中浓度超过1.5%时,采掘工作面风流中浓度达到1.5%时,都必须停止工作,撤出人员,采取措施进行处理。四、矿井空气的检测方法取样分析法用气相色谱仪在化验室进行，精确但操作复杂、时间长，一般用于井下火区成分检测或需要精确测定空气成分的场合。快速测定法便携式仪器（Ｏ２）；比长式检测管第二节矿井空气中的有害气体矿井中的有害气体有一氧化碳（CO）、硫化氢(H2S)、二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、氨气(NH3)、氢气(H2)、甲烷(CH4)等。一、矿井空气中的有害气体及其基本性质(一)一氧化碳（CO）基本性质无色、无味、无臭的气体，对空气的相对密度是0.97,微溶于水，能燃烧、爆炸（13－17%）。有剧毒；人体血液中的血红素与CO的亲和力比它与氧气的亲和力大250－300倍。浓度为0.016%数小时后头痛、心跳、耳鸣等轻微中毒症状0.048%1H内轻微中毒0.4%短时间内失去知觉、抽筋、30分钟内即可死亡1%1－3分钟就会死亡中毒症状还有中毒者黏膜和皮肤呈樱桃红色矿井中主要来源：爆破工作、矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸（爆炸后浓度可达2－4%）。据统计资料表明，在矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸事故中约有70%－75%人员的死亡都是因CO中毒造成的。《煤矿安全规程》规定：井下空气中CO浓度不得大于0.0024%(二)硫化氢(H2S)无色、微甜、臭鸡蛋味的气体，对空气的相对密度是1.19，易溶于水，当浓度为4.3%－46%时具有爆炸性。有剧毒，使血液缺氧同时对眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，能引起肺水肿。矿井中的主要来源：有机物腐烂、含硫矿物遇水。《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度为0.00066%(三)二氧化硫(SO2)无色、有强烈的硫磺气味，易溶于水，对空气的相对密度为2.32,有剧毒,被矿工称为”瞎眼气体”。SO2+H2O=H2SO3矿井中的主要来源：含硫矿物的氧化和燃烧、含硫煤体中涌出。《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度为0.000５%(四)二氧化氮(NO2)红褐色气体,有强烈的刺激作用,相对空气的密度为1.59，易溶于水（生成硝酸）可引起肺水肿。矿井中主要来源：炸药爆炸。《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度为0.00025%(五)氨气(六)氢气《煤矿安全规程》规定：井下充电室风流中以及局部积聚处的氢气浓度不得超过0.5%。二、防止有害气体危害的措施(1)加强通风(2)加强检查(3)瓦斯抽放(4)放炮喷雾或使用水炮泥(5)加强管理;密闭的设置规范.(6)携带自救器(7)急救第三节井下气候条件井下气候是指井下空气的温度、湿度、风速三者综合所给予人的舒适感觉程度1、温度℃，K，℉T=273.15+t井下气温受地面气温、地层岩石温度、氧化生热与水分蒸发吸热、空气压缩与膨胀、通风强度等因素影响进风路线上冬暧夏凉《规程》第102条，采掘工作面气温不得超过26℃；机电硐室气温不得超过30℃2、湿度（1）绝对湿度fa（g/m3）（2）相对湿度=100fa/fs，%当=0时为干空气；当=100%时为饱和空气；＜30%时蒸发过快，干燥；=80%~100%时蒸发困难，潮湿井下进风路线冬干夏湿，回风路线常年潮湿一般认为=50%~60%为适宜根据干球温度和干、湿球温度的差值可查出相对湿度例：Q1=1000m3/min，t干1=22℃，t湿1=21℃，1=91%，fs1=19.3g/m3fa1=91%×19.3=17.56g/m3Q2=1100m3/min，t干2=14℃，t湿2=14℃，2=100%，fs2=12g/m3fa2=100%×12=12g/m3fa1＞fa2W=W1-W2=Q1×fa1-Q2×fa2=1000×17.56-1100×12=4360g/min=4360×60×24=6.3t/d空气的密度：为单位体积气体具有的质量，Kg/m3。湿空气由干空气和水蒸气构成，其密度ρ为单位体积气体具有的质量，Kg/m3。t—湿空气的实测温度℃；Ps、P—饱和水蒸气的绝对压力、湿空气绝对静压，Pa。温度的测定规定：1、掘进工作面，应在工作面距迎头2米处的回风流中；2、长壁式工作面，回风巷距工作面10~15米的回风流中；3、机电硐室，硐室回风道口的回风流中；4、温度的测定点不应靠近人体、发热或致冷设备，至少距离0.5米;温度的测定时间，一般在8：00~16：00的时间内进行。第二章矿井通风第一节矿井通风的基本任务把地面空气不断送入井下，同时把污风排出井外的过程就是矿井通风矿井通风的基本任务：(1)供给井下充足的新风(2)排除或冲淡矿井中有毒有害气体和粉尘(3)创造良好的工作环境(4)提高矿井的抗灾能力巷道风流的划分：1、巷道风流的划分：有支架的巷道，距支架和巷底各为50mm的巷道空间内的风流；无支架（锚喷、砌碹）巷道距巷道顶、底、帮各为200mm的巷道空间内的风流。2、采煤工作面风流：距煤壁、顶、底各200mm(小于1m的薄煤层为100mm)和采空区的切顶线为界的采煤工作面工作区间的风流。3、采煤工作面回风流：距采煤工作面煤壁线10m以外的采煤工作面回风巷风流。4、掘进工作面风流：掘进工作面到风筒出口这一段巷道的风流。5、掘进工作面回风流：掘进工作面风筒出口回风侧巷道的风流。6、采掘工作面局部瓦斯积聚：采掘工作面风流范围以外，瓦斯浓度达到2%、其体积超过0.5m3空间的瓦斯积聚。7、某地点２０m（１０m）附近风流：指某地点上、下各２０m（１０m）风流。第二节矿井通风系统矿井通风系统是矿井通风方式、主要通风机的工作方法、通风网络和通风设施的总称一、通风方式通风方法是指主要通风机的工作方法，有抽出式、压入式、混合式。通风方式是指进风井与回风井筒的布置方式，有中央式（并列、分列）对角式（两翼、分区）区域式混合式网络是指：风流流经井巷的联接形式串联并联角联二、采煤工作面通风方式：1）U型后退式的优点是简单可靠、漏风小，缺点是上隅角瓦斯易超限。要加强瓦斯检测，使用风帘或其他通风设备防止瓦斯积聚超限。U型前进式系统的超前巷掘进时，其独头通风的长度较短；平巷的维护时间也较短；在巷旁支护好、漏风不大时，有一定优越性。此外，U型前进式采空区瓦斯不涌向工作面，而涌向回风平巷。但U型前进式比后退式采空区漏风大，工作面有效风量小，且对防治自然发火不利。2）Z型后退式采空区瓦斯不涌人工作面而涌向回风平巷。Z型前进式的采空区瓦斯则涌向工作面，特别是上隅角瓦斯浓度大。通风系统结构简单，能消除工作面上隅角的瓦斯积聚。缺点是通风能力受限制。在工作面和采空区瓦斯涌出量大时，必须增加通风巷道，增大其通风能力，形成Y型、双Z型、W型、H型等较为复杂的工作面通风系统。Y型系统工作面两端煤体中的巷道均进风。其中一条在越过工作面后成为回风道，通向采区边界的回风上山；如是单翼采区，则通向相邻采区的回风上山。3）W型系统用于高瓦斯的长工作面或双工作面。由中间及下部平巷进风，上部平巷回风时，上、下段工作面均为上行风；但其上段风速高，对防尘不利；上隅角瓦斯可能超限。所以在瓦斯涌出量很大时，常采用上、下平巷进风，中间平巷回风；或者反之，由中间巷进风，上、下平巷回风，以增加风量，提高产量。W型系统的工作面风量可比U型大1倍，风流在工作面的流动距离短，温升小，有利于高温工作面降温。W型前进式系统巷道维护在采空区，漏风大，采空区涌出的瓦斯量也大。W型后退式是高瓦斯综采面通风的重要形式。三、矿井反风反风是一种主要针对矿井进风段火灾的通风抗灾技术。《煤矿安全规程》规定：生产矿井的主要通风机必须装有反风设施，并能在10分钟以内改变巷道内的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供风量不得小于正常供风量的40%。矿井每季度应至少检查一次反风设施，每年应进行一次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行一次反风演习。四、矿井通风的基本知识1．压力空气分子不停地热运动和地球引力的作用，使空气具有对外作功的能力，或对物体表面及器壁呈现压力，即为空气压力，又称大气压力Po压力单位为Pa、mmH2O、bar、atm1mmH2O=9.80665Pa1bar=105Pa1atm=101324.96Pa1Pa=1N/m21mmHg=13.6mmH2O使空气沿井下巷道产生流动的空气压力差称为矿井通风压力。井下空气压力低于当地的大气压力叫负压力，反之叫正压力。（1）静压：空气的分子无时无刻不在作无秩序的热运动对器壁所呈现的压力。静压特点a.无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力；b.风流中任一点的静压各向同值，且垂直于作用面；c.风流静压的大小（可以用仪表测量）反映了单位体积风流所具有的能够对外作功的静压能的多少。如说风流的压力为101332Pa，则指风流1m3具有101332J的静压能。（2）位压物体在地球重力场中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一种能量叫重力位能，简称位能位能的特点a.位能是相对某一基准面而具有的能量，它随所选基准面的变化而变化。但位能差为定值。b.位能是一种潜在的能量，它在本处对外无力的效应，即不呈现压力，故不能象静压那样用仪表进行直接测量。c.位能和静压可以相互转化，在进行能量转化时遵循能量守恒定律。（3）动压当空气流动时所显现的压力叫动压或称速压，用符号hv表示，单位Pa。动压的计算单位体积空气所具有的动能为：Evi＝ri×V2×0.5式中：ri－－I点的空气密度，Kg/m3；v－－I点的空气流速，m/s。动压的特点a.只有作定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。b.动压总是大于零。垂直流动方向的作用面所承受的动压最大（即流动方向上的动压真值）；当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于动压真值。c.在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等，所以其动压值不等。d.某断面动压即为该断面平均风速（４）全压风道中任一点风流，在其流动方向上同时存在静压和动压，两者之和称之为该点风流的全压，即：全压＝静压＋动压。由于静压有绝对和相对之分，故全压也有绝对和相对之分。Ａ、绝对全压（Pti）Pti＝Pi＋hviB、相对全压（hti）hti＝hi＋hvi＝Pti－Poi说明：A、相对全压有正负之分；B、无论正压通还是负压通风，PtiPihti＞hi。（5）巷道风流的连续性当深度小于1000m时，其风流密度变化不大，可视为不可压缩流体。Q1=Q2S1×V1=S2×V2式中Q1、Q2—断面1、2的风量，m3/sS1、S2—断面1、2的面积，m2V1、V2—断面1、2的风速，m/s五．通风阻力当风流在井巷中流动时，井巷的周壁对风流表现为阻挡作用，称为通风阻力。摩擦阻力：井下风流沿井巷或管道流动时，由于空气的粘性产生