1、情境七 采煤工作面通風(fēng)1 采煤工作面通風(fēng)方式選擇2 采煤工作面通風(fēng)管理主要內(nèi)容1任務(wù)1 采煤工作面通風(fēng)方式選擇 在生產(chǎn)過程中，工作面煤壁會(huì)散放瓦斯，與其相鄰的采空區(qū)也會(huì)涌出各種有害氣體。空氣流經(jīng)采場(chǎng)后，不僅氣體組份會(huì)產(chǎn)生變化，而且溫度、濕度、壓力也會(huì)發(fā)生變化，并會(huì)混入礦塵。27.1 采場(chǎng)需風(fēng)量計(jì)算 生產(chǎn)礦井需要的風(fēng)量是根據(jù)各用風(fēng)地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量來進(jìn)行計(jì)算的。采場(chǎng)供風(fēng)量的大小應(yīng)滿足表7-1的要求。 因此，采場(chǎng)供風(fēng)量的大小應(yīng)按表7-1的要求分項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算，并取其中最大值。 1）按瓦斯涌出量計(jì)算 2）按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算 3）按使用炸藥量計(jì)算 4）按工作人員數(shù)量計(jì)算 5）按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算3表7-1 采

2、場(chǎng)供風(fēng)量的基本要求4 1）按瓦斯涌出量計(jì)算 （7-1）式中：Qwi第i個(gè)采煤工作面需要風(fēng)量，m3/min； Qgwi第i個(gè)采煤工作面瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min； kgwi第i個(gè)采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，通常機(jī)采工作面取kgwi=1.21.6，炮采工作面取kgwi=1.42.0，水采工作面取kgwi=2.03.0。52）按工作面進(jìn)風(fēng)流溫度計(jì)算：采煤工作面應(yīng)有良好的氣候條件。其進(jìn)風(fēng)流溫度可根據(jù)風(fēng)流溫度預(yù)測(cè)方法進(jìn)行計(jì)算。其氣溫與風(fēng)速應(yīng)符合表7-2的要求：采煤工作面的需要風(fēng)量按下式計(jì)算： （7-2） 式中：vwi第i個(gè)采煤工作面的風(fēng)速，按其進(jìn)風(fēng)流溫度從表7-2中??；m/s； Swi第

3、i個(gè)采煤工作面有效通風(fēng)斷面，取最大和最小控頂時(shí)有效斷面的平均值，m2； kwi第i個(gè)工作面的長(zhǎng)度系風(fēng)量數(shù)，按表7-3選取。6表7-2 采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫、風(fēng)速對(duì)應(yīng)表 采煤工作面進(jìn)風(fēng)流氣溫采煤工作面風(fēng)速 m/s150.30.515180.50.818200.81.020231.01.523261.51.87表7-3 采煤工作面長(zhǎng)度風(fēng)量系數(shù)表采煤工作面長(zhǎng)度m工作面長(zhǎng)度風(fēng)量系數(shù)1801.31.48 3）按使用炸藥量計(jì)算 （7-3）式中：25每使用1kg炸藥的供風(fēng)量，m3/min； 第i個(gè)采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg。 4）按工作人員數(shù)量計(jì)算： （7-4）式中：4每人每分鐘應(yīng)供給的最低風(fēng)

4、量，m3/min nwi第i 個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù),個(gè)。95.按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算 按最低風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最小風(fēng)量： （7-5） 按最高風(fēng)速驗(yàn)算各個(gè)采煤工作面的最大風(fēng)量： （7-6）107.2 采煤工作面的通風(fēng)方式選擇 采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)是由采煤工作面的瓦斯、溫度、煤層自然發(fā)火及采煤方法等所確定的，我國(guó)大部分礦井多采用長(zhǎng)壁后退式采煤法。 根據(jù)采煤工作面進(jìn)回風(fēng)巷的布置方式和數(shù)量，可將長(zhǎng)壁式采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)分為：U、Z、H、Y、雙Z和W等類型，11 7.2.1 U型與型工作面通風(fēng)系統(tǒng) 工作面通風(fēng)系統(tǒng)只有一條進(jìn)風(fēng)巷道和一條回風(fēng)巷道。我國(guó)大多數(shù)礦井采用U型后退式通風(fēng)系統(tǒng)。圖7.1 U形

5、通風(fēng)系統(tǒng)圖（）U型后退式通風(fēng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，巷道施工維修量小，工作面漏風(fēng)小，風(fēng)流穩(wěn)定，易于管理等。缺點(diǎn)是在工作面上隅角附近瓦斯易超限，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)，掘進(jìn)工作量大。（）U型前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是工作面維護(hù)量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)的問題，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，而是涌向回風(fēng)平巷。缺點(diǎn)是工作面采空區(qū)漏風(fēng)大。122）型通風(fēng)系統(tǒng)（1）型后退式通風(fēng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是采空區(qū)瓦斯不會(huì)涌入工作面，而是涌向回風(fēng)巷，工作面采空區(qū)回風(fēng)側(cè)能用鉆孔抽放瓦斯，但不能在進(jìn)風(fēng)側(cè)抽放瓦斯。（2）型前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)，工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)可以抽放瓦斯，但采空區(qū)的瓦斯易涌向工作面，特別是上隅角，回風(fēng)側(cè)不

6、能抽放瓦斯。Z型通風(fēng)系統(tǒng)的采空區(qū)的漏風(fēng)，介于型后退式和型前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)之間，且該通風(fēng)系統(tǒng)需沿空支護(hù)巷道和控制采空區(qū)的漏風(fēng)，其難度較大。圖7.2 Z形通風(fēng)系統(tǒng) 13 7.2.2 Y型、W型及雙Z型通風(fēng)系統(tǒng) 這三種通風(fēng)系統(tǒng)均為兩進(jìn)一回或一進(jìn)兩回的采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)。 1）Y型通風(fēng)系統(tǒng) 根據(jù)進(jìn)、回風(fēng)巷的數(shù)量和位置不同，型通風(fēng)系統(tǒng)可以有多種不同的方式。生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用較多的是在回風(fēng)側(cè)加入附加的新鮮風(fēng)流，與工作面回風(fēng)匯合后從采空區(qū)側(cè)流出的通風(fēng)系統(tǒng)。型通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)使回風(fēng)道的風(fēng)量加大，但上隅角及回風(fēng)道的瓦斯不易超限，并可以在上部進(jìn)風(fēng)側(cè)抽放瓦斯。圖7.3 Y形通風(fēng)系統(tǒng)142）W型通風(fēng)系統(tǒng)（1）后退式W型通風(fēng)系統(tǒng)：

7、用于高瓦斯的長(zhǎng)工作面或雙工作面。（2）前進(jìn)式型通風(fēng)系統(tǒng)：巷道維護(hù)在采空區(qū)內(nèi)，巷道維護(hù)困難，漏風(fēng)大，采空區(qū)的瓦斯也大。圖7.4 W形通風(fēng)系統(tǒng)157.2.3雙Z型通風(fēng)系統(tǒng)其中間巷與上、下平巷分別在工作面的兩側(cè)。（1）后退式雙型通風(fēng)系統(tǒng)：上、下進(jìn)風(fēng)巷布置在煤體中，漏風(fēng)攜出的瓦斯不進(jìn)入工作面，比較安全。（2）前進(jìn)式雙型通風(fēng)系統(tǒng)：上、下進(jìn)風(fēng)巷維護(hù)在采空區(qū)中，漏風(fēng)攜出的瓦斯可能使工作面的瓦斯超限。 圖7.5 雙Z形通風(fēng)系統(tǒng)167.2.4 H型通風(fēng)系統(tǒng)在H型通風(fēng)系統(tǒng)中，有兩進(jìn)兩回通風(fēng)系統(tǒng)和三進(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)。如圖7.6所示。其特點(diǎn)是：工作面風(fēng)量大，采空區(qū)的瓦斯不涌向工作面，氣候條件好，增加了工作面的安全出口，

8、工作面機(jī)電設(shè)備都在新鮮風(fēng)流中，通風(fēng)阻力小，在采空區(qū)的回風(fēng)巷中可以抽放瓦斯，易控制上隅角瓦斯。但沿空護(hù)巷困難；由于有附加巷道，可能影響通風(fēng)的穩(wěn)定性，管理復(fù)雜。圖7.6 H形通風(fēng)系統(tǒng) 當(dāng)工作面和采空區(qū)的瓦斯涌出量都較大，在進(jìn)風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)都需增加風(fēng)量稀釋工作面瓦斯時(shí)，可考慮采用H型通風(fēng)系統(tǒng)。177.3 采煤工作面上行通風(fēng)與下行通風(fēng)的分析 上行通風(fēng)與下行通風(fēng)是指進(jìn)風(fēng)流方向與采煤工作面的關(guān)系而言。當(dāng)風(fēng)流沿采煤工作面由下向上流動(dòng)的通風(fēng)方式，稱為上行通風(fēng)。當(dāng)風(fēng)流沿采煤工作面由上向下流動(dòng)的通風(fēng)方式，稱為下行通風(fēng)。風(fēng)流方向與煤炭運(yùn)輸方向一致時(shí)稱為同向通風(fēng)，否則為逆向通風(fēng)。 圖14-7 采煤工作面上行風(fēng)與下行風(fēng)1

9、8（一）上行通風(fēng)上行通風(fēng)的主要優(yōu)點(diǎn)：采煤工作面和回風(fēng)巷道風(fēng)流中的瓦斯以及從煤壁及采落的煤炭中不斷放出的瓦斯，由于其比重小，有一定的上浮力，瓦斯自然流動(dòng)的方向和通風(fēng)方向一致，有利于較快地降低工作面的瓦斯?jié)舛龋乐乖诘惋L(fēng)速地點(diǎn)造成瓦斯局部積聚。上行通風(fēng)的主要缺點(diǎn)：采煤工作面為逆向通風(fēng)，容易引起煤塵飛揚(yáng)，增加了采煤工作面風(fēng)流中的煤塵濃度；煤炭在運(yùn)輸過程中放出的瓦斯，又隨風(fēng)流帶到采煤工作面，增加了采煤工作面的瓦斯?jié)舛?；運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的熱量隨進(jìn)風(fēng)流散發(fā)到采煤工作面，使工作面氣溫升高。19（二）下行通風(fēng)下行通風(fēng)的主要的優(yōu)點(diǎn)：采煤工作面進(jìn)風(fēng)流中煤塵濃度較小，這是因?yàn)楣ぷ髅鎯?nèi)為同向通風(fēng)，降低了吹起煤塵的

10、能力；采煤工作面的氣溫可以降低，這是因?yàn)轱L(fēng)流進(jìn)入工作面的路線較短，風(fēng)流與地溫?zé)峤粨Q作用較小，而且工作面運(yùn)輸平巷內(nèi)的機(jī)械發(fā)熱量不會(huì)帶入工作面；不易出現(xiàn)瓦斯局部積聚，因?yàn)轱L(fēng)流方向與瓦斯輕浮向上的方向相反，當(dāng)風(fēng)流保持足夠的風(fēng)速時(shí)，就能夠?qū)ο蛏陷p浮的瓦斯具有較強(qiáng)的擾動(dòng)、混合能力，使瓦斯局部積聚難以產(chǎn)生，而且煤炭在運(yùn)輸過程中放出的瓦斯不會(huì)帶入工作面。下行通風(fēng)的主要缺點(diǎn)：工作面運(yùn)輸平巷中設(shè)備處在回風(fēng)流中；一旦工作面發(fā)生火災(zāi)時(shí)控制火勢(shì)比較困難；當(dāng)發(fā)生煤與瓦斯突出事故時(shí)，下行通風(fēng)極易引起大量的瓦斯逆流而進(jìn)入上部進(jìn)風(fēng)水平，擴(kuò)大突出的涉及范圍。 207.3.3 采煤工作面通風(fēng)方式選擇（1）回采工作面通風(fēng)方式由采區(qū)

11、瓦斯、粉塵、氣溫以及自然發(fā)火傾向等因素決定。（2）U形后退式通風(fēng)漏風(fēng)小，上角易瓦斯積聚，適用于瓦斯涌出量不大的煤層；U形前進(jìn)式通風(fēng)漏風(fēng)大，不適用于自然發(fā)火煤層。（3） W形通風(fēng)采準(zhǔn)巷道的開掘和維護(hù)量少；風(fēng)阻小，漏風(fēng)量少，易于防火；中間及上下平巷可布置鉆孔，利于煤層注水和抽放瓦斯。適用于高瓦斯、易自燃的煤層。（4） Y形通風(fēng)上角不易積聚瓦斯，且其上下兩端處于進(jìn)風(fēng)流中、可布置抽放鉆孔；采空區(qū)漏風(fēng)多，易引起采空區(qū)煤炭自燃。適用于瓦斯涌出量大、發(fā)火不嚴(yán)重的煤層。21（5）Z形通風(fēng)方式前進(jìn)式上角易積聚瓦斯，不適用于瓦斯涌出大的工作面；后退式當(dāng)采空區(qū)的瓦斯涌出量很大時(shí)，其回風(fēng)巷中會(huì)出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。Z形通

12、風(fēng)采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)大，易引起煤炭自燃，不適用于發(fā)火嚴(yán)重的工作面。（6）U+L形通風(fēng)方式即U形通風(fēng)尾巷的通風(fēng)方式，俗稱尾巷通風(fēng)方式。風(fēng)流通過上隅角經(jīng)聯(lián)絡(luò)橫巷進(jìn)人上部回風(fēng)巷，上角不易瓦斯積聚，但是大部分瓦斯涌向尾巷，易發(fā)生瓦斯事故，因此尾巷不得兼作其他用途，不得敷設(shè)電纜、金屬管道，并須設(shè)柵欄、安裝安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。適用于瓦斯涌出量大的工作面。 （7）有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。22經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)分析，證明采煤工作面采用下行通風(fēng)對(duì)工作面的煤塵抑制，特別是對(duì)急傾斜煤層采煤工作面的煤塵抑制是很有利的；同時(shí)對(duì)防止采煤工作面頂板瓦斯的成層積聚和采空區(qū)的漏風(fēng)以及抑制煤

13、炭自燃也都是有利的。規(guī)程規(guī)定:有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的采煤工作面不得采用下行通風(fēng)。23任務(wù)2 采煤工作面通風(fēng)管理 （1）裝有礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的機(jī)械化采煤工作面、水采和煤層厚度小于0.8m的保護(hù)層的采煤工作面，經(jīng)抽放瓦斯（抽放率25以上）和增加風(fēng)量已達(dá)到最高允許風(fēng)速后，其回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛热圆荒芙档偷?.0以下時(shí)，回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯最高允許濃度為1.5 % ，但應(yīng)符合下列要求： a）工作面的風(fēng)流控制必須可靠。 b）必須保持通風(fēng)巷的設(shè)計(jì)斷面。 c）必須配有專職瓦斯檢查工。 24（2）回采工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0 時(shí)，必須停止用電鉆鉆眼；爆破地點(diǎn)附近20m 以內(nèi)風(fēng)流

14、中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0時(shí)，嚴(yán)禁爆破。（3）回采工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中、電動(dòng)機(jī)或其開關(guān)安設(shè)地點(diǎn)附近20m 以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5時(shí)，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進(jìn)行處理。（4）回采工作面及其他巷道內(nèi)，體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2.0 時(shí)，附近20m內(nèi)必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理。（5）回采工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度達(dá)到1.5時(shí)，必須停止工作，撤出人員，查明原因，制定措施，進(jìn)行處理。25（6）采煤工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于或等于20m3/ min 、進(jìn)回風(fēng)巷道凈斷面8m2以上，經(jīng)抽放瓦斯（抽放率25以上）和增大風(fēng)量已達(dá)到本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最高允許風(fēng)速后，其回風(fēng)巷

15、風(fēng)流中瓦斯?jié)舛热圆环媳緲?biāo)準(zhǔn)規(guī)定時(shí)，由企業(yè)主要負(fù)責(zé)人審批后，可采用專用排瓦斯巷，但該巷回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^2.5% ，并遵守下列規(guī)定： a）工作面風(fēng)流控制必須可靠。 b）專用排瓦斯巷內(nèi)不得進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)和設(shè)置電氣設(shè)備；進(jìn)行巷道維修工作時(shí)，瓦斯?jié)舛缺仨毜陀?.5。 c）專用排瓦斯巷內(nèi)風(fēng)速不得低于0.5m / s 。 d）專用排瓦斯巷內(nèi)必須用不燃性材料支護(hù)，并應(yīng)有防止產(chǎn)生靜電、摩擦和撞擊火花的安全措施。 e）專用排瓦斯巷必須貫穿整個(gè)工作面推進(jìn)長(zhǎng)度且不得留有盲巷。 f）專用排瓦斯巷內(nèi)必須安設(shè)甲烷傳感器，甲烷傳感器應(yīng)懸掛在距專用排瓦斯巷回風(fēng)口15m處，當(dāng)甲烷濃度達(dá)到2.5時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)并切斷工作面電源，工作面必須停止工作，進(jìn)行處理。 g）煤層的自燃傾向性為不易