有循环风和漏风时压入式通风巷道中沼气浓度分布规律的探讨.pdf

有循环风和漏风时压入式通风巷道 中沼气浓度分布规律的探讨 淮南矿业学院采矿系马逸吟 据统计 , 在我国煤矿瓦斯瀑炸事故总次 数中 , 巷道掘进 时发生爆炸的次数高达了。拓 以上 , 其发生 的原 因多与通风 管理不 善 , 存在 大量循环风和漏风等因素有关 。 分析讨论循 环风和漏风对 巷道风流巾沼气浓度的影 响 , 认识 在压入式 通风 时 , 在有无循环风和漏风 的不同条件下沼气浓 变分 布 的规津 , 采取有 效的防范措施 , 对提高煤矿生产的安全性有 重要的现 实意义 。 设煤巷掘进时每米巷 道 的沼气涌 出 量 。‘ 州 , 沿程变 化 如图中 曲线 ,。 ‘一二 所示工作面沼气涌出量已 考虑在内 , 则在离工作面米长度内涌出的 沼气量 ‘一“ 。 可丧示为 是有 、 无循环风和漏风 各种不同条件下沼气 分 布情况对比峋 葵础 。 如 图所示 , 无循环风和漏风时贯穿 风 量 。 , 送 迸巨作而灼 风量等于局 扇 风量衡且掘进醛道 中沿 程风量不变 , 即 夏 二 , 如国 ￡ 中曲线所示 。 风筒出口风流冲乙公作而 沼气后 , 从巷 道排出过程中 , 山于漪程踌嗒 面上沼气涌 出 , 使 风流携带的沼气量 ‘ 逐渐增加 , 在巷 道日皿断面处达到 最大值 , 如图中 一曲线所示 。 巷道 中离〔作函沁处 , 断面上的沼气 浓 度为 一八 九 通一 丁一 。 一 一工 在掘进巷 道全长内涌出 的 沼气总 量 ‘ 、 为 「 阅 ‘”” 。 ”‘ ’ ‘ 采用压入式通风 时 , 按有无循环风和漏 风 , 可能 有四种情况 、 无循环风和漏风 图 , 、 有循环风 , 但无漏风图 , 、 无循环风 , 但 有漏风图 、 有循环风和又有漏风图 。 下 面 针对四种情况 , 分别讨论其沼气浓度与风址 分布 。 一 、 无循环风和 漏风 无循环风 和漏风 时的沼气浓度分 布规不卜 式 中 ‘ 一一离工于扣自米长度内涌出 飞勺 字召气量 ,。 断面班离工作面距离 , 为当时的掘进 巷道全沃 , 该处巷道出「处的 沼气浓度为 。“‘ 盖 生工, 岸 士。 又 买丈不卜 ‘ 一一训进巷 互全长上的沼气涌 出总量 , 。 在 压 入 又 通风无循环 风 , 无 漏 而 , 一 丁 , 风 时 , 它 等于 ‘ 兀断 面上 风 流所携沼气量 。 ‘ 〔 “ 入工作而 。 故第二次换气时 , 循环风带入 工 作面之沼气量为 八 又, 使第二次换气 后班断面 沼气浓度 萝为 由式可得巷 道各断而的沼气浓度值 , 如图曲线所 示 。 户 , 。 ,、 」、一卜人 。义 万 且一 八 一一 弋之 二 日 一 日 第三次换气后皿断面 沼气浓度为 丁 万号 。义 哥 犷 川 〕 日 贾 二 一 卜日弓 一 日 蔺 二 口甲 第 。次 换气后, 皿断而沼气浓度为贾。 〕皿 。 一卜 日日 “ 一 日 一 百 在 日时 , 上戈括瓜中的数列 为递戒 等比级 数 , ‘仑是 比敛的 。 当 一, 。时 。 其泳和为 日舀︸已 卜 写 幻 二 、 有循环风 , 无漏风 弓二 了 如图 , 因 员穿风流量 。 小丁而 发生价环风 。 设循环风量为么 。, 它与局书 风 量之比称为循环率 , 用符号 日 表示 日 。 , 日 贯穿风量 ,。 一 △ 。 一 日 掘进巷 巡内各断面风最与无循环 风 、 无漏风 时相同 , 均等于 , 如图山浅所小 。 设贯穿 风流入风下含沼气 , 侮米掘进巷 道沼气涌于量 。、‘如 图 曲线所示 。 整个屈进巷道容积为 , 它换气一次所 击时间为士 ,, , 经过第一次换气后 , 倔进巷道「 皿断面 处风流沼气浓度为 一月 所以 , 经过无穷多 次 换气听 , 一击道 出日 断面班的沼气浓度 盆二为 贾沈 贾里 一 目 一 日 、 或 哥 二 卜 兄 一 人 。 工 王礴。 又 互 、 玩 一一无循环风 、 无漏风时皿断而处 沼气浓度 。 循环风将 携此浓 度之沼 气通过局扇进 同理 , 经过无 穷多次换气听 , 在 无漏 风 时 , 循不风使尾进 巷道 各断面 通 过的沼气量 工月二 比无听环风 ’卜 士 喊加了入 。 互。 , 即 ‘ 忿 十八 。义 二 故这 时沿 程通过勺沼气童如图州线所 示 , 它可山 抽炎向平移八 。又 而 得 。 这时浩程通 过的沼 几量和浓女进入 路定 状态 汽 吐断 而的沼气最 般大 , 为 产 〕否 , 的 二 人 。火 〕。 丁 土一尸 ‘ 八 达 到上述稳定状态 后 , 杯环风带人风机 的沼 气量 为一常量为 。、 下 。 它使 风万 内风流沼气浓度 为常量 。 。 八 。 皿二 、 日 切 一柑 罕叮 工‘寸止卞泞汀 日 比改 筑 工 泛迎 瓦卜曰曰旧曰曰曰曰曰曰曰 一户,卜 丫 ‘ ︸‘ 倪, 二 征 。 〔飞 。, 之 ,气 一 子 一 ‘‘ 二 , ’ , 一 ’’ 川川 已 扩︸ 云 图 一只机入厂断面一风筒出口断面 卜 掘进 巷道日一贯穿巷道 进 风端的妙断而 一贯穿巷道进风端 的妊断面一风机工作风量 或 。二 日 一 日 ‘ 日 一 日 这 时巷道各断面之沼气浓度为 尹 图 曲线 , 且 ,二 。 。 各断面的沼气 浓度均比无循环风时高出 。 值 。图 曲线 可 由曲线向上平移而粉 。 断面仍是掘进巷道中浓度 最 高的断 面 。 共浓度 ‘ 为, 乞二公兰一一一 二。 、 二 一 只舀 丁 一 ,护一 ‘月 旦 日 口 。 一一 日日 多多月月 会一 卫、 气 。 ︵ 袄 图 一沿程风量分布一沿程风 几携书片召 一 谈 一沿程沼 气浓度分布 一无循环风 , 无偏风 一无箱环风 , 有漏风 一有 循环风无品义 右循 抓风 , 又有漏凤 日 , 二 一 一 日 以上讨论表明 , 在 循环书 侣 土的 条件 下 , 循环风使各断而沼气浓度 的升高是有一 定限度的 。 这时的通风效果与无拓环风 、 但 有效风 量黄 盯 吐 一 由 一八 。 时 的忙祝相当 。 如令。 一 日 , 则 二小 生 , 巾 二 如循环率 日增大 , 口贾 即 互伏 将增 大日、至时 , 有效风量 工一内 、 。 , 巷 道中的沼气浓度将随着循环时沉的延长而 不 断上升 , 使掘进巷道中爪空气具有效炸或窒 息危险 。 漏 风沿长度 均匀分布 , 则 侮米 风简漏风量为 二 , 。八 风筒全长可分 为两段 。 即贯穿巷道内风筒 一长 和掘进 巷道内风筒长 , 而 卜 , 两 段风筒的 漏风量相应地分别 为 又 和 又 ’已们和局扇风量 之比分别为 , 和 县 又 , 总漏风量 为 火 这 时各断面风量如图中的 曲线所 示 。 工 作面风最即风筒出口风量 , 一 或 ,二 一一 巷道「风量 , 百 一 从 断面到断面 , 风筒 风 量还 渐增 大 , 而几 一与各断而 匕巷 道 的风量相 等 方 向不 同 , 以 ‘ 丧示离〔作而米处的 风量 , 则 , 工一 工丁 一 一, 式中 、一一局祠到 断而 间风筒的漏风 量 与风机风量之比 , 一 产 一一的关系曲线脚图曲线九 各断而 通过 的尸气圣与无漏风 、 无征环 风时和同见图曲浅生 ,‘二。 〔 二 夕 巷道内的沼 气 浓度为 。二 户 二 , “ , 一 几 二 一一 二 产 〔千 一 屯 二 创 一 熟 三 , 天循环风 , 有漏风 ,’人 这时各颧可处晒过风量受摒风分布的 影 响 。 设风筒总长度为 , 总漏风量为, 。 、, 尹 已, 一 劝 厂 即在有漏风时 , 各断面 沼气浓度 “ 二比无漏 风时高 , 为无漏风时沼气浓度的 户 二一 “‘” 一‘ ’砂 一 倍 , 它的 规律与二有循环风 , 无漏风 ’时 ,二 〔见式的规律是不同的 。 , , 全 合 程 变化值见 图曲线 。 漏 风使巷 道各 断面浓度比较趋于一致 。 也 就是说 , 漏风使 掘进巷 道内其它断面浓度 提高 , 趋近于断面 的浓度 。 漏风严重时 , 局部可高于断面兀 的浓度 。 四 、 有循环 风 , 又有漏 风 当漏风条件与三所述 相同时 , 掘进巷 道 中各断面风量’ 二也与三相同, 可按式 金算 。 如图曲线所示 。 断面风量为 流 向局扇 的循环 风最 △ ,。。 流入风机的循环风量仑 。 则为△ 产 。和 段的漏风量 , 之 和 , 即么 。尸。, 故贯穿风置为 ,。 一八 ,。 一 一 △ 。一 一 么 。或 ,。二 日 , 即式 逆 △ ,。二 △ 。一 日 一 。 当 流入的贯穿 风流 中不 含沼气时 , 掘进 巷道第一次换气后 , 流出断面万和流入断而 万的沼气浓度相 等 , 同为’到 , 且 , 一 互 守 工一 一八 一 由断面正返回局扇的招气最 为么 尹。义 , , ‘之使 第二次换毛时风筒内的沼气浓 度升高为 八 ,。火, , 日一 ,, , 第二次换气时 , 由于段 的 漏风 , 被 抓 环风带入巷道 的沼气见 为 八 ,。, 一 一一 , 义 日一 工 一丁 丈 ‘ 蓝 二 第二次换 气后 , 从断面 兀流出的 沼气量 为 下 工 一 工 互上 一 交 , 又 将述流出 的沼气吸除以 互, 即得第 二次换气后流出断而下的沼气浓度 尹贾 匕 一 曰 汉 工 、, 日 日一 当日 , 时 , 返回局扇之沼气量为零 。 即八 产 。 为负值 , 虽有八 。循环, 其效果与 无循环风日二 。 时一样 。 同样 , 可 推 得第三次 换气后从断 面件流 出的不气浓度为, , 。二旦塑 兰二邢日一 」士兰, , 一 断面的沼气浓 一 〔 一 交、 一卜 日 〕 ‘ ,, 随着循环次数的增加 , 度逐渐上 升 。 将式代入万亡 亨月 依次类推 , 可 得第次换气后断面兀的 沼气浓度为 , 。 , 一 ,、 共 一 。 一 ,、 一 ‘ ,一 宁 火 , , 日 一 , 当 一卜 时 , 厂 二卿里 卜一 日 厂 , 知 断面浓度 升 到此值后 , 即稳定而 一 、再 继续上升 。 所以在 有括环风漏风的条 件 下 , 在长时间通风厉 , 兀断面的沼气浓度稳 定在 产 叻 其它 断 面也齐稳定在其 相应 值 , 其通 风效果 相当丁没 有循 环 风和漏 风 , 但是风量为 一 肖 一 工 , 一 ,一 日 又 二 甲 。义 其中丫 。 一 氏 十 ,一 日 , 一 口户 、 式甲 甲 。 一一为有循环风和漏风 时灼有效风 ‘ 虽 率 。 当又 二 。「寸 丈 之变成式连 , 甲 杏 ￡ 。 由式可见 , 当为定值时 , 宙 与日成 线性关系 , 如图所示 。 式可 改写为 甲 一 日日一 , 日 故在时甲有最小值甲 甲 。 , 一 日图曲线 息 ’ 曲线 曲线 甲 二一 , , ,二 一 粤 水 咬 、、、 峋 凡 二 今一 泛 , 一 由儿可见 , 这 时 段风筒的漏风对 稀释 沼屯起到一 定的作用 。 升子 式对丈求异 , 可得 气 参数如下 、 循环风带入 风机的沼气量为一常 量 , ‘臼等于 黔 日一 “甲。 找圣 、 ,。, 二 日 一 一 仁 刁气 一 目 伙 , ‘ 恢在 斟 二 时甲有最大喊甲 。二 这 时乃 二 , 又 、 风筒内风流沼气浓度 为一常量 , 以 产 。 表示之 , 则 、 。,一,。二 一 巴 么 图 ,曲线 ,。 △ ,。, 为 左 所以在日时 , 从, 值在 图 吐曲线 、 所包含的范 困内变 化 , 曲线的左下方是 不可能有的悄况口丁日的条件矛盾 。 在达 七述稳定状态后 , 掘迸 亡厄的沼示之 一硬 互二 乖 黔龚 、 通过备断面 之 沼气最以 ” 名 表 夕 、 、七‘ 。 ‘, ,。二 一 一 日一 ,‘ 一 日 一 口 即这 时各断面通过的沼气量比无循环风 和漏 风时遭加了 , 其增加的量为 , 二 盛 一 各断而沼气浓度 为 ,、, 按式 、 计算 一人 日一 , ‘ 二 而几 二百刀丈而 、 巷道内各断面 的沼气浓度 表示 , 则 以 , ,产 ‘ ‘ 二 。。二 一 产鲁 ‘ ,, , 一 , , 。 , 一奋 汤, 一 十七 一【 、 或 , ,产 ,。 即各断而 沼气浓度比有漏风 无循环风时增大 ,。。 如图曲线所 示 。 对于断面 江 , 可得 扩,“‘。二 一 ‘ 一 ,。 对干断而 ,护,二, , 计算结果列 于附表第四行日时 、 第 五行日 。 时 , 示于图曲浅 、 、 有漏风 , 无循环风印 。, ‘ “ 各断面 沼气浓度为 , , 按式 、 计算 , 一长 。 一 一 计算结果列于附表第六行 , 示于图曲线 。 、 有漏风和又 有循环风 。二“ , 日 些目 、 飞 已︶工公 口 洲 门 ﹃ 生 岁弓飞言 厂 ︸ 五 、 算例 某煤巷掘进长度为 , 单位长度沼 气涌出量 ‘ 及离工作面米 范 围内的 总涌出量 」 ‘ 如图所示 。巷 道 全长的 沼气涌出总量为丫 。 风筒出 口离工作 面 距 离 掘进巷道内风筒长 二 的 , 贯穿巷 道 内风 筒长 。 局扇工 作 风量 。 计算不同条件下巷 道各断面上的 沼气 浓度 。 、 无循环风无漏 风日 二 ,, 一 , 各断面沼气浓度按式计算 , 川几 川 少 一一 一 欲︸ 吕 切 ‘ 丁 ‘ , , 二 丛七广一 ,‘ 计算结果列于附表第三行 , 示于图曲线 。 、 有循环 风 , 无漏风 ‘ 叭日 及日二 水门 图 、黑 各断面沼气浓度以 脚 表示 , 按式 及 乙 宝卜算 ,尸 ’ ,日 一 , 一 , 一 日 计算结果列于附表第七行 , 示于图曲线 。 计算结果表 离工作面距离 】】一 一 ‘“ ’ ‘。,“ ‘‘。 ‘沼“ 。 ‘ 卜 ’ 通风条件 序‘八 月口八咬 怪﹄匕臼由 ,印 无循环 风和漏风 一 无漏 风 , 有循环 风日一 日一 无哈环风有漏风日 一 有循环风有漏风日 汇 二 耳 ’ 舀了幼 马 飞 综上所述 , 可见在瓦斯涌出巷道掘进 时 , 控 剑循环风 、 减少漏 风是加强通 风管 理 , 防止沼气爆炸事故的重要借施 。 在 生产实践中 , 造成循环风的原 因之一 是局扇位置太靠近巷道口图中工的长度 不够 , 造成短 路循环风 。 这一危害已为较 多态熟知而予以防止 。 更常见的原 因有下 列几种 , 应多加注 意 、 贯穿风流全风压供风量不足 , 选用 的局扇型号 偏大 , 局扇二作风量过大 , 。, 、 按 长巷掘进通风要求选用的局扇 , 在巷道掘进初 胡工作时未增阻调小风量 , 可能导致 。, 、 风氯在使用过惶中 , 接 头处脱开 , 使局扇工作风阻减小而 风量增大 , 导致 。, 、 多风叽间隔 串联时 , 风机的风简 脱节造成短路循环风 。 小 全卜釜小少全户卜奎卜护少户户备奎奎奎小如 知小补 补补奎知补小知蚤 补奎小奎令卜小知 上接页 营煤广要提取一定的堆检费和乡 填煤矿要从 利润留戈中提取一定比例的资金作为安全 技 措 费用 , 定出安全凋整规划 。 安全词整 的重 点要放到 防止和控制瓦斯 、煤尘、 水 、 火等重 大事 故 的发生上 。 乡镇煤矿要坚决做 到五消 灭 , 今 丰要作一个会战 来打 。 同时下力量派 好基础工作 , 地方国营煤矿抓好个标准 化矿井建设 。 乡滇煤矿要淮广山东 的经验 , 搞正规生产 、 文明生产和 安全生产 , 要加强 安全培洲 , 要 为每个矿培洲至名矿长和 一批采掘队长及主要工种人员 , 为煤矿 安全 生产创 造条件 , 打好基础 。 本期文章简介 回采工作面下行通风 时沼气涌 出和 分布规律 的研究一一高建良 、 石琴谱 、 胡卫民 、 杨运 良 , 煤矿安全 ,, 沁 , 一 本文通过 理论分析 、 模型实 验和现场 上 、 下行风对比实验 研究了下行风 时采面沼 气分布和采空区沼气涌出规律 。 并在模型中 测定了顶板沼气层的自由流动速度和下 行风 时防止顶板沼气层倒 流所 需的极限风速 。 利 用电子计算机对模型实验数据进行了整理 。 实验结论和理论分析相吻合 。 在全面分析下 行风有关 资料的基础上 , 提出了其合理的使 用条件 。 矿井反风中的 瓦斯 变化规律一一卞伯绥 ,煤 矿安全 ,, 沁 , 一 本文 通过全国两次反风演习的的 数据测 定结果 。 证实了反 风中矿井瓦斯浓度下降的 客观规律 , 它完全不同于人们长期形 成的 “反风风量减少, 瓦斯浓度就必然升 ” 的 概念 。 并建议煤 矿安全规程中对反风风 量的规定做 适 当的修改 。 煤炭自燃早 期预 测预报指标气体的选 择一一 枣庄矿务局柴里煤矿 、 科技处 、 山东矿院 , 煤矿安全 ,, 沁 , 一 文中介绍了煤样加 温试验装 置及试验方 法 。 通过试验数据的整 理和对试验结果 的分 析认为自然发火早期预测预报的温度范围 在 ℃之 间比较合适乙烯可做为预 测预报火灾的理想指标气体同时 对 链 烷 比 、 一氧化碳指标气体也作了分析 。 矿 井复杂通 风 网路风盆讥节 法一一万之俊 , 煤矿安全 ,, 沁 , 万 介绍了复杂通风网路 风量调节法的三个 法则以及采 用以上法则应解决的个间题 。 最后例书了实例 。 此种风量调节法可应 少八 通风网路形式改变或不变的复杂通风网路 。 示踪方法在煤矿通风防灭火中的 应 用一一舒 祥泽 、 邢玉忠 、杨培元、赵炎华,煤矿安全 , , 沁 , 一 利用 。示踪气体检测密闭采空 区的漏 风通道在我国煤矿早已应用 。 本文介绍利用 。示踪气体检测金属 网上 采空 区的 漏风 状况 。该项试验是在 阳方口煤矿进行的 , 介绍 示踪剂 的释放和采样方法及样 品浓度分 析过程 。 并对试验结果 进行了分 析和讨论 。 关于单位体积不可压缩流体能 量 方程在 有分 支风路 中的 应用一一谢进 伸 , 煤矿安全 , ￡ , 沁 , 一 木文对冶金工业出版社出版的矿井 通 风与安全一书第三章第六节 的如下结论 ’ 日果巷 道有分支 , 沿流动方 向发生变化 , 就不能 用 单位体积流体的能 量 方程式 , 而应 该 采用全流量能量方程式 ” 提出异议 。 文中 应用流体力学的基本 原 理 , 论证 了单 位体积 不可 压缩流体能量方程式在有分支风路中不 仅可以直接应用而且 应用起来比全流量方程 还 简便 , 但其结果均相同 。 有循环风和漏 风时 压入式通风巷道中沼气浓 度分 布规律的探讨一一马逸吟 , 煤矿安 全 , , 纯 , 文中分四种悄况 、 无循环风 和漏风 , 、 有循环风 无漏风 , 、 无循环风有漏风 , 、 有循环风和漏风 , 对巷道中沼气浓度与 风量分布分别进行了讨论 。 并有算例解算 。 电子计算机解算矿井通风网路非对 角风道 出 现负值 时的 分 析 与处理一一谭允祯 , 烘矿 安 全 ,, 沁 , 对应用电子计算机解算矿井通风 网路负 值出现的规律和原 因进行了分析 , 归结为 种情况 、扇风机 的能力不足,、固定风里 下转页