山东省煤矿通风现状分析与对策.ppt

山东省煤矿通风现状分析与对策,山东省煤炭技术服务有限公司刘福广,提出并部署构建“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合治理“十六字”工作体系，是新一届政府对煤矿安全生产、煤炭工业发展的高度重视和重大战略决策部署，也是新一届国家安全监管总局党组以改革创新、与时俱进精神致力于煤矿瓦斯综合治理工作的新要求、新思路。按照这一决策部署和工作思路，强力推进“十六字”工作体系建设，必将实现煤矿瓦斯综合治理工作新的发展和质的飞跃。,山东省煤炭技术服务有限公司近年来针对全省煤矿通风的各种问题，每年进行几十对矿井的通风网络、通风机检测，并取得了大量的煤矿通风技术数据和资料，对照矿井通风管理制度、作业规程及有关通风报表，通过对此数据和资料的分析，可以看出,１.煤矿通风设备状况有所改善，主通风机能力有所提高；2.矿井通风网络比较稳定，矿井风量与系统阻力基本匹配；３.矿井需风量计算基本合理，各用风地点配风量基本符合要求；４.省属煤矿管理机构及管理人员配备较齐全，管理人员业务水平较高，责任心较强，“一通三防”管理工作到位；市县属矿相对较差，存在一些问题。,一、技术层面分析,1.矿井通风方式2.矿井主通风机3.矿井通风网络4.通风设施5.局部通风,矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一。在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面空气输送到井下各个作业地点，以供给人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害气体和矿尘，创造良好的矿内工作环境，保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。因此，矿井通风的首要任务就是要保证矿井空气的质量符合要求。矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的进回风井的布置方式，主要通风机的工作方法，通风网络和风流控制设施的总称。,通风系统合理性,①通风系统合理性②风流不稳定因素,①通风系统合理性矿井通风系统是否合理，对矿井的通风状况好坏和能否保障矿井安全生产具有重大作用，同时通风系统是否合理也直接影响矿井的经济效益。因此，稳定可靠的矿井通风系统是实现矿井安全生产的基本保证。,②风流不稳定因素,影响矿井通风系统的稳定性因素主要有主要通风机的台数、种类、相对位置、性能以及矿井自然风压的大小、通风网路的结构形式、通风设施的设置位置等因素。矿井通风系统中的风流不稳定现象可分为正常生产时期的不稳定现象和矿井灾变时期的风流不稳定现象。正常时期风流不稳定又可分为由于通风动力工作不稳定和由于通风网路引起的不稳定两种情况。,通风动力工作不稳定主要表现在主要通风机的工况点进入不稳定工作区域，风机出现喘振或多风机互相干扰引起的主要通风机不稳定运行。如淮南谢三矿、淮北袁庄矿大庄风井、义马跃进矿等不少矿井发生过类似现象。井下辅助通风机和矿井自然风压都对风流的稳定性有着直接影响。,由通风网路引起的风流不稳定主要表现在通风网路中风流短路造成的风流剧烈波动，由于通风管理状况不佳，同一处的风门道数不足或两道风门间的间距不够、井下人员通过风门时不能及时关闭、风门被矿车撞坏未能及时维修等都会造成风流短路，导致用风地点风量骤减、甚至无风。,通风网路不稳定案例,1980年12月8日18时02分，徐州矿务局韩桥煤矿夏桥井由于通风系统不合理，风门的位置选择不当，难以管理，造成风流不稳定，致使1704工作面的风量无法保证，加之改变通风设施，没有遵循先建好新的再拆除原有的施工程序。致使风流短路，使工作面风速由1.29m/s降到0.52m/s，气温升高，大量煤尘滞于工作面空气中，沉积在工作面上，违章放炮发生煤尘爆炸事故、死亡55人。,角联不稳定案例,除此之外，角联通风网路中对角分支风流不稳定，对煤矿安全生产也会带来威胁。如1987年12月9日徽淮南矿务局潘集一矿在排放瓦斯过程中发生的瓦斯爆炸事故，造成45人死亡，10人受伤，经济损失200万元，就是高浓度瓦斯进入正常通风时，角联的巷道中造成的。,灾变时期风流不稳定的主要表现有因发生爆炸，摧毁了通风构筑物、甚至破坏了主要通风机而造成风流的紊乱和爆炸产物（CO2、CO、烟雾）的漫延，导致人员伤亡和生产停顿，因火风压的作用，造成某些地点的风流停滞或反向；火灾烧坏风门，造成风流短路，发生煤和瓦斯突出破坏通风系统等。,通风系统不稳定案例,1990年4月七台河矿务局桃山煤矿，该矿原设计能力为75万吨，改造后，年生产能力达105万吨。矿井通风系统为集中入风分区排风，主要通风机总装机容量为1615kW，全矿井总入风量为13100m3/min，总排风量为14350m3/min。矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井，煤尘爆炸指数为35％40％，属有煤尘爆炸危险矿井。由于巷道布置不合理，造成通风系统的可靠性差，通风系统不稳定，导致风流紊乱，瓦斯积聚，井下杂散电流引起瓦斯爆炸事故的发生，造成33人死亡，11人受伤，直接经济损失48万元。,1．矿井通风方式,⑴中央式176对，占82.2⑵对角式13对，占6.1⑶混合式25对，占11.7,进、回风井大致位于井田走向中央。根据出风井沿煤层倾斜方向位置的不同又分为中央并列式和中央边界式两种类型。中央式通风风流在井下的流动路线是折返式的，因而风路长，通风阻力大，边远采区可能因此造成风量不足，通过中央采区采空区的漏风较大。山东省现在中央并列式通风方式矿井156对，占全部矿井的72.9；中央边界式通风方式矿井20对，占全部矿井的9.3；中央式通风方式矿井共占矿井总数的82.2。,⑴中央式,我省现在大多数矿井由于初期投资等原因，采用的中央并列式回风，经过十几年的运转，现在已经不适安全生产的需要，采场距离逐渐加大，矿井通风阻力偏大，造成安全和经济的双亏。,⑵对角式,进风井位于井田中央，出风井分别位于井田沿走向的两翼上。根据出风井沿走向位置的不同，又分为两翼对角式和分区对角式两种。对角式通风风流在井下的流动路线较短，通风阻力和漏风都比较小，采区之间风阻比较均衡，便于按需要控制风量分配，矿井所需总风压也比较稳定；工业广场不受回风的污染和抽出式主要通风机的噪音的危害。山东省现在对角式通风方式矿井13对，占全部矿井的6.1。,⑶混合式,两种或两种以上的通风方式综合应用的通风方式称为混合式通风方式。它兼备各种通风方式的特点。混合式通风方式大多用于老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。山东省现在混合式通风方式矿井25对，占全部矿井的11.7。,２．矿井主通风机,（1）矿井主要通风机分类（2）国际矿井风机使用（3）我省使用的矿井主通风机（4）现场测试中发现的问题,矿井主要通风机的工作方式有三种抽出式、压入式、压抽混合式。煤矿用主通风机就是向井下输送空气的设备，通常情况井下每采1t煤炭就要向井下输送4t～6t新鲜空气，矿井主通风机的电耗平均约占煤矿电耗的8～15，它是煤矿井下通风不可缺少的安全设备，也是矿井的关键设备。在通风设备的选择设计时，对其可靠性必须予以足够的重视。,矿井主通风机每时每刻都在运行，选择节电、低噪型通风机就显得非常重要。20世纪80年代后，由于采用了新技术、新工艺，通风机的效率提高了5～10，扩大了调节范围，提高变负荷条件下通风机的运行效率。,矿井主要通风机分类及特性改变搓施,（1）、分类①离心式通风机162台占34.62②轴流式通风机306台占65.38（2）、改变通风机特性曲线措施,①离心式通风机,离心式通风机的构造主要组成部件是叶轮、螺形机壳、扩散器、轴、前导器及吸风口。叶轮上有两个圆盘，圆盘之间装有20多块叶片。离心式通风机的优点是结构简单、维修方便、噪音小，并联工作稳定性好。但其体积大，一般不能与电动机直接相连，而且风量调节不方便，必须有反风道才能反风。它适用于矿井风阻变化较小，风量变化较大的矿井。,②轴流式通风机,轴流式通风机构造由通风机进风口、叶轮、主体风筒、扩散器和传动部分五大部分组成。轴流式通风机具有结构紧凑、体积小、重量轻、转速高，可直接与电动机相连，风量调节较为方便，反风措施较多等优点。其缺点是噪音大，构造复杂，检修困难，并联工作稳定性差。它一般运用于风压变化较大，风量变动较小的矿井。,（2）改变通风机特性曲线措施,离心式通风机Ⅰ改变通风机转速是改变离心式通风机特性曲线的主要方法。其具体做法是如果通风机和电动机之间是间接传动，可以改变传动比或改变电动机的转数；如果通风机和电动机是直接传动，则可改变电动机的转数或更换电动机；,离心式通风机Ⅱ装有前导器的离心式通风机，可以改变前导器叶片转角或前导器开孔的个数进行风量调节。风流经过前导器叶片后发生一定预旋，能在很小或没有冲角的情况下进入风机。,轴流式通风机Ⅰ轴流风机采用改变叶安装角度达到增减风量的目的。但要注意的是，防止因增大叶片安装角度而导致进入不稳定区运行。对于有些轴流式通风机还可以改变叶片数改变风机的特性；Ⅱ改变通风机转速。,（2）国际矿井风机使用,美国矿井用的通风机以轴流式通风机为主，因为其调节范围宽，加速性能、动态性能和运行效率优于离心式通风机。其叶轮最大直径达4.27m，最大功率7600kW，最高转速3600r／min，动叶单独可调。德国透平通风技术有限公司（TLT）生产的GAF系列轴流式通风机分别有卧式和立式布置，电动机有内置式和外置式，调节方式有停车动叶可调和液压动叶可调，叶轮最大直径达6.3m，运行效率在83～88，转子叶片用高强度铝合金制成，重量轻，防火防爆性能好。,（3）我省使用的矿井主通风机,①BD、BDK（FBCDZ）系列通风机②2K系列通风机③BK（FBCZ）系列风机④GAF系列通风机⑤G473、472系列离心式通风机,风机类型统计表,（3）我省使用的矿井主通风机,目前，我省煤矿使用的主要通风机种类繁多，性能参差不齐。由于多种原因，20世纪60年代生产的70B2系列通风机还在个别煤矿使用，给矿井安全生产及经济效益带来不利的影响。近几年随着煤矿经济形势的好转，以及国家对煤矿安全技改资金投入的增大，不少矿务局开始新建接替矿井以及对现有生产矿井主要通风机进行改造，使得通风机更新进入了一个相对的高峰期。,我省矿井使用矿用通风机有轴流、离心式两种。近年来，不断出现了新型高效率的轴流通风机，如GAF、BD（K）等轴流通风机，最高静压效率达86，已被矿井广泛使用。现在省内使用的BD（K）对旋式主通风机呈增长的趋势，最大直径达3.6m，最高效率75～86，而实际运行效率为50～78。,目前，在用的矿井轴流通风机和离心通风机经检测数据统计运行效率低于40的占20左右，这部分通风机主要是老式的70B2型和老式的G系列离心式通风机；还有一部分是选型不当，高效通风机低效运行；还有的是由于变频和调速所致；极少数是通风机技术的限制，如个别矿的低压大流量通风机。通风机运行效率高于70的不足10。,选型不当的原因主要是考虑的储备系数太大，有的考虑了20年甚至30年以上的开采需要，贪大、贪图一劳永逸，与日新月异的科技不相适应，如20世纪80年代以前的主通风机及驱动电动机大部分已进入了淘汰产品的范围；其次设计人员无法准确把握现场的要求，用户对自己的需求留多大的富余空间合适也存在诸多的不可预测性因素。此外2K56、2K58、2K60、KZS等系列主要通风机受加工工艺和生产成本的限制，一个模子多用也是导致低效的原因。,现在，被广泛推广使用的BD、BDK（FBCDZ）系列通风机具有传动损耗小，压力高、高效范围较宽、效率也较高的特点。但也存在着单级运行效率低的缺点。,我省煤矿在用的主要通风机，以下几个系列的使用占全部风机90以上。BDK系列主要通风机共191台，占全部主要通风机的40.81；4-72系列107台，占全部的22.86；G4系列55台，占全部的11.75；2K（1K、KZS）系列47台，占全部的10.04；BK系列40台，占全部的8.55;GAF系列22台，占全部的4.70;;HDR系列4台，占全部的0.86;70B2系列2台，占全部的0.43;轴流式通风机占全部通风机的65.38。,①BD、BDK（FBCDZ）系列通风机,BD、BDK（FBCDZ）系列通风机近年来发展很快，生产厂家也较多，主要有湘潭平安、南阳、燕京、山西安瑞、我省的淄博等厂家，该系列通风机最大已经生产到了4.0m。该风机采用双级双电动机驱动结构，两级叶轮相对并反向旋转，其结构相当于两台轴流通风机对接在一起串联工作，因此被广泛称之为对旋通风机。,由于这种结构可省去中间及后置固定导叶，且涡流损失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、效率也较高的特点。厂家提供的通风机最大静压效率可达86，现场实测其装置静压效率可达77。该系列通风机除了可在较大范围内调整叶片角度外，还可对前后级安装角度进行适当组合，并可单级运行，因此可调范围更宽。但实测结果表明单级运行时通风机的效率太低，仅有50左右，不宜长期使用。此外，由于该系列通风机结构的整体性和密闭性均较好，且可以实现反转反风，使用该系列通风机可以不建通风机房，不用反风道，具有基建工期短、节省基建费用等优越性，适合于要求尽快投产的新建风井。,②2K系列通风机,2K系列轴流通风机按轮毂比不同分为2K56、1K58、2K58、2K60和KZS等几个系列，主要由沈阳鼓风机厂、沈阳风机厂和吉林鼓风机厂生产。叶轮直径从1.2m～3.6m，可满足不同大小矿井的需要。该系列通风机均为单、双级叶轮，机翼为扭曲叶片，叶片角度可在较大范围内进行有级（1K58、2K58、KZS）或无级（2K56、2K60）调节，且均可直接反转反风。这是我省煤矿目前用量较大、较多的一类通风机。,该通风机能够满足矿井对通风机低压力、大风量的需要，刹车、测温、测震基座等附属装置也较为齐全。现场实测表明其静压效率最高可达70，但气动噪声大。该系列通风机除适用于新建和改扩建矿井外，由于其外形与我国较早使用的70B2和2BY型轴流通风机相近，更适用于对这类通风机的改造，可较大幅度的节约改造费用，缩短改造时间。但现在我省新建矿井已经不使用此类风机，原因是通风机房和扩散塔建筑施工量大，风机噪声大。,③BK（FBCZ）系列风机,FBCZ系列原BK系列风机是结合中小型煤矿的通风网络参数研制的煤矿防爆轴流通风机，具有高效、节能、低噪声的优点。采用电动机与叶轮直联的风机结构，改变了当前煤矿抽出式轴流通风及全部采用皮带传动或长轴传动的复杂结构，利于运行和维修。该系列风机为单级工作轮结构，风机与扩散器中间设置后导叶，以提高静压效率。,风机可反转反风，其反风量可达正风量的65～85，不必另设反风道，具有节约基建投资和反风速度快的优点。叶轮的叶片安装角度可调整，可根据生产的要求来调整叶片角度，但是调节幅度不大。现在主要在我省淄博、章丘、泰安、枣庄等小型煤矿适用，随着我省矿井开采深度的逐步加大，通风路线的逐步加长。该种类型的风机需求量逐年减少。,④GAF系列通风机,GAF系列通风机是在引进国外技术的基础上，结合国内的实际情况加以改型改造的轴流通风机。该通风机具有风量风压调节范围宽、静压效率高、叶片角度调节自动化程度高等优点，尤其是采用液压调节和涡轮涡杆同步调节装置调整叶片的通风机，改变叶片运行角度非常容易，特别适用于需要经常改变运行工况的矿井使用。,此外，GAF系列通风机的叶轮直径、轮毂比分档较多，再加上叶片数和转速等的变化，可形成上千种基本型号，上万种标准产品，为用户根据技术参数和使用要求进行量体裁衣式的选型提供了方便。由于叶片角度调整方便，这类通风机可通过改变风叶角度实现通风机反风，既不需要反风道，也不需要通风机反转控制装置，且反风量也满足规程要求。,我省此类风机的使用分别是淄博矿业集团有限责任公司的许厂煤矿、岱庄煤矿、岭子煤矿一号井，山东泰山能源有限责任公司协庄煤矿、翟镇煤矿，兖州煤业股份有限公司济宁二号煤矿、济宁三号煤矿，龙口煤电有限公司北皂煤矿。现场性能鉴定的状况良好，但是此类风机购置费用及机房建设稍大，一般矿井难以实施。,⑤G473、472系列离心式通风机,我省矿井使用的离心式通风机主要就是这两个系列，生产厂家较多。G473系列离心式通风机最初是为锅炉通风（引风）设计的，后来被引用到矿井通风中并拥有一定的市场占有量。该系列离心式通风机的特点是特性曲线较平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高。启动时关闭调节门（也叫前导器），具有启动功率较小，启动容易的特点。运行时调节门可在0～70范围内调节，用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电动机来改变其运行工况，适应性较好。,472系列通风机的特性曲线较平缓，运行噪声较小，效率高，适用于通风阻力不是太大的中小型矿井。由于机型小，配置电动机的容量也小，一般配用380V电压的电动机，特别适用于无高压（6000V）供电的矿井使用。对初、后期风压变化大的矿井，离心通风机的调节性能差。随着我省矿井开采深度的逐步加大，通风路线的逐步加长。我省煤矿中使用该系列通风机越来越少。,（4）现场测试中发现的问题,①矿井选用风机时未进行优化设计，按照附近矿井的经验选取造成系统不匹配，个别技术改造矿井仅仅按照设计部门的要求，选择了主要通风机，但对井下通风网络，特别是巷道的断面没有改造，造成风机处于“小马拉大车”的现象；新建矿井设计能力低，但是按照大装备机型配置，造成风机总是处于“大马拉小车”的后果；,②个别矿井不能很好的处理通风网络与矿井主要通风机的匹配关系，片面追求风量而不考虑通风网络的通过能力；如枣庄某地方煤矿仅仅以为换大风机就能万事大吉，而不对矿井进回风巷的通风断面进行扩修，选用2315kW的FBCDZ对旋轴流式主要通风运转后，矿井负压达到4000多Pa,他们通风负责人竟然有以后通风路线再延伸更换4级对旋风机的想法；,③负责矿井主要通风运转的人员，不知轴流式通风机有喘振的特性，还是以老的看法看待新型的通风机；由于矿井通风网络的原因造成主要通风机在不平稳的状态下运转，在我们的现场检测过程中已经发现有七、八处矿井存在这样的状况；,④轴流式通风机的喘振,④轴流式通风机的喘振,图1是典型的轴流风机的性能曲线，其特点存在凸出的峰值点K，当风机输出的风量与系统所需的风量相当且等于QK时，风机的压力达到最大值，大于或小于这一风量时风机的压力就会下降，通常把K点称为风机稳定工作的极限点。当风机在K点右侧（如A点）工作时，风机的工作状态能够自动地适应系统的变化，始终稳定地工作。通常称K点右侧的区域为风机的稳定工作区。,如果系统因某种原因（巷道断面变窄、风门开启度减小）导致阻力升高，工况点越过K点后移至E点，此时风机产生的压力时高时低，流量时正时负，系统内气体的压力和流量发生很大的波动，由于流量波动而产生的气流猛烈撞击，会使风机产生强烈的振动，同时噪音剧增，这种不稳定的现象被称为喘振。通常称K点左侧的区域为风机不稳定工作区。,但是，并不是风机工作在不稳定工作区时必然发生喘振。例如，在特性曲线峰值左侧的曲线上升段较平坦，运行工况点离峰值点较近，系统特性曲线的斜率较小，且系统中干扰能量较小，压力波动不大时，虽不稳定，但不至于发生喘振。只有当风机特性曲线峰值左侧的曲线段较陡，运行工况点离峰值点较远（离零流量点较近）时，风机才开始发生喘振。,轴流风机在喘振区域长时间运行，将导致叶片断裂；并且，叶轮的机械部件也可能损坏（英国和德国等风机制造公司明确规定，轴流式风机在喘振区内累积运行时间不能超过15min，否则要更换叶片）。若不及时采取有效措施制止，会造成机毁房塌的后果，我国淮北袁庄矿大庄风井、淮南谢三矿18系统风井、义马跃进矿西风井、南桐一井等煤矿都发生过这类现象。因此，轴流风机运行中，必须防止风机喘振现象发生。,⑤矿井对旋主要通风机单级运转，如枣庄一地方煤矿未考虑实际情况，购买大型对旋轴流式风机，造成双级运转风量偏大，单极运转风机喘振，而自己毫无所知；,⑥矿井主要通风机低频运转状况，按照经验电动机运转频率应不低于35Hz。枣庄市个别新建矿井设计选用风机较大，现在风机频率大约在3０Hz左右的运转状态，由于电机不是变频电机，电机转速低输出扭矩大，发热量大又不能及时排出，将会造成电机损坏。,3.矿井通风网络,⑴降低井巷摩擦阻力措施⑵降低局部阻力措施⑶通风网络现状和存在问题,矿井通风网络,矿井风流按照生产要求在巷道中流动时，风流分岔、汇合线路的结构形式，叫做矿井通风网络。矿井通风网络有串联网络、并联网络和角联网络三种基本联接形式。,串联网络是指两条或两条以上的巷道首尾相接在一起的通风网络；并联网络是指两条或两条以上的通风巷道，在某一点分开，另一点汇合，中间没有交叉的通风网络；角联网络是指在并联的两条风路之间，还有一条或数条风路连通的网络。,当空气沿井巷运动时，由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力，它是造成风流能量损失的原因。井巷通风阻力可分为两类摩擦阻力也称沿程阻力和局部阻力。,风流在井巷中做沿程流动时，由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力也叫沿程阻力。在风流运动过程中，由于井巷断面、方向变化以及分岔或汇合等原因，使气流流动均匀性在局部地区受到影响而破坏，从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等，造成风流的能量损失，这种阻力称为局部阻力。,降低矿井通风阻力，对保证矿井安全生产和提高经济效益都具有重要意义。无论是矿井通风设计还是生产矿井通风技术管理工作，都要做到尽可能地降低矿井通风阻力。,应该强调的是，由于矿井通风系统的阻力等于该系统最大阻力路线上的各分支的摩擦阻力和局部阻力之和，因此，降阻之前必须首先确定通风系统的最大阻力路线，通过阻力测定调查最大阻力路线上阻力分布，找出阻力超常的分支，对其实施降低摩擦阻力和局部阻力措施。如果不在最大阻力路线上降阻是无效的，有时甚至是有害的。摩擦阻力是矿井通风阻力的主要组成部分，因此要以降低井巷摩擦阻力为重点，同时注意降低某些风量大的井巷的局部阻力。,⑴降低井巷摩擦阻力措施,①减小摩擦阻力系数α②保证有足够大的井巷断面③选用周长较小的井巷④减少巷道长度⑤避免巷道内风量过于集中,①减小摩擦阻力系数α,在矿井设计时尽量选用α值较小的支护方式，施工时要注意保证施工质量，尽可能使井巷壁面平整光滑。砌碹巷道的α值一般只有支架巷道的30～40，因此，对于服务年限长的主要井巷，应尽可能采用砌碹支护方式。锚喷支护的巷道，应尽量采用光爆工艺，使巷壁的凹凸度不大于5Omm。对于支架巷道，也要尽可能使支架整齐，必要时用背板等背好帮顶。,②保证有足够大的井巷断面,在其他参数不变时，井巷断面扩大33，Rf值可减少50，井巷通过风量一定时，其通风阻力和能耗可减少一半。断面增大将增加基建投资，但要同时考虑长期节电的经济效益。从总经济效益考虑的井巷合理断面称为经济断面。在通风设计时应尽量采用经济断面。在生产矿井改善通风系统时，对于主风流线路上的高风阻区段，常采用这种措施。例如把某段总回风道断面小阻力大的卡脖子地段的断面扩大，必要时甚至开掘并联巷道。,③选用周长较小的井巷,在井巷断面相同的条件下，圆形断面的周长最小，拱形断面次之，矩形、梯形断面的周长较大。因此，立井井筒采用圆形断面，斜井、石门、大巷等主要井巷要采用拱形断面，次要巷道以及采区内服务时间不长的巷道才采用梯形断面。,④减少巷道长度因巷道的摩擦阻力和巷道长度成正比，故在进行通风系统设计和改善通风系统时，在满足开采需要的前提下，要尽可能缩短风路的长度。⑤避免巷道内风量过于集中巷道的摩擦阻力与风量的平方成正比，巷道内风量过于集中时，摩擦阻力就会大大增加。因此，要尽可能使矿井的总进风早分开，使矿井的总回风晚汇合。,⑵降低局部阻力措施,局部阻力与局部阻力系数值成正比，与断面的平方成反比。因此，为降低局部阻力，应尽量避免井巷断面的突然扩大或突然缩小，断面大小悬殊的井巷，其连接处断面应逐渐变化。尽可能避免井巷直角转弯，在转弯处的内侧和外侧要做成圆弧形，有一定的曲率半径，必要时可在转弯处设置导风板。主要巷道内不得随意停放车辆、堆积木料等，巷内堆积物要及时清除或排列整齐，尽量少堵塞井巷断面。要加强矿井总回风道的维护和管理，对冒顶、片帮和积水处要及时处理。,矿井通风阻力要求,⑶通风网络现状和存在问题,①矿井通风阻力匹配问题②通风阻力分布问题,①矿井通风阻力匹配问题,根据今年通风资料，全省正常生产的矿井（不包括基建煤矿），全省208对煤矿，其中不符合AQ1028-2006通风阻力要求的矿井有52对，占25；矿业集团公司10对，占全部矿业集团公司矿井的21.7；国有地方煤矿42对，占全部国有地方矿井的26.0。,②通风阻力分布问题,Ⅰ矿井在设计或改造期间未进行通风网络解算，随着矿井开采范围的增大，通风线路越来越长，原有的进、回风巷道断面相对变小，与现有的通风系统不配套；有的回风巷道兼做运输巷，致使巷道有效断面相对缩小，回风巷杂物多、冒落矸石清理不及时，造成回风巷阻力大。2008年通风能力省属煤矿共抽检矿井7对，其中回风巷通风阻力占系统总阻力40以上的矿井5对，占抽测矿井总数的71。如一煤矿矿井通风阻力为1802.3Pa，矿井回风段阻力1250.7Pa，占总阻力的69.4％，主要原因是回风段多为皮带巷，占用断面较大，致使回风断面小。,Ⅱ矿井开拓掘进前未对风量进行详细计算，致使巷道断面小，风量大，造成风速超过规程规定的矿井2对，占抽测矿井总数的28.6。某矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，副井进风，主井回风，矿井总进风量为2805m3/min，总排风量3264m3/min，等积孔为1.67m2，通风机房水柱计读数为1690Pa。矿井一采轨道巷风速为6.9m/s。,某矿井通风方式为混合式通风方法为抽出式。副井进风，中央风井和南风井回风。矿井总回风量12405m3/min、等积孔为5.93m2，其中中央风井回7415m3/min、负压为2030pa、等积孔3.29m2；南风井回4990m3/min、负压为1350pa、等积孔2.72m2。北总回风上山和北总回风巷局部风速达到8.8m/s；,4.通风设施,⑴风门⑵风桥⑶密闭⑷导风板,4.通风设施,矿井通风系统，除了有结构合理的通风网络和能力适当的通风机外，还要在网络中的适当位置安设隔断、引导和控制风流的设施和装置，以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为通风构筑物。矿井通风构筑物可分为两大类一类是通过风流的构筑物，包括主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板、调节风窗和风障；另一类是遮断风流的构筑物，包括风墙和风门等。,⑴风门,在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方，可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输道上，则应构筑自动风门。现在我省使用的自动风门主要有碰撞式自动风门、气动或水动风门以及电动风门。,⑵风桥,当通风系统中进风巷和回风巷水平交叉时，为使进风与回风相互隔开，需要构筑风桥。风桥按照结构不同分为绕道式风桥、混凝土风桥和铁筒风桥，为使风流通畅、加强通风安全，现在我省已经不再建议使用风桥这种通风构筑物，我省也仅仅在一些小型煤矿存在风桥。,⑶密闭,密闭是隔断风流的构筑物。设置在需隔断风流、也不需要通车行人的巷道中。密闭的结构随服务年限的不同分为临时密闭和永久密闭。,⑷导风板,①引风导风板②降阻导风板③汇流导风板,①引风导风板,压入式通风的矿井，为防止井底车场漏风，在入风石门与巷道交叉处，安设引导风流的导风板，利用风流动压的方向性，改变风流分配状况，提高矿井有效风量率。,②降阻导风板在通过风量较大的巷道直角转弯处，为降低通风阻力，可用铁板制成机翼形或普通弧形导风板，减少风流冲击的能量损失。③汇流导风板在三岔口巷道中，当两股风流对头相遇回合在一起时，可安设导风板，减少风流相遇时的冲击能量损失。,⑸存在问题,①通风设施造成有效风量方面②通风设施方面,①通风设施造成有效风量方面,Ⅰ采掘地点风量不足，如某矿井矿井通风方式为中央边界式，通风方法为抽出式。主、副井进风，东风井回风，矿井现生产布置2个采煤工作面，6个掘进工作面，通风阻力为2119Pa，矿井总排风量为2479m3/min。由于矿井西下山调节风窗安设不合理，造成风流从西下山直接流走，41015掘进工作面风量不足，计算所需风量为234m3/min,实测风量为150m3/min。矿井用风地点不足主要集中在通风阻力较高、通风机能力偏小、通风设施混乱的矿井深部。2008年通风能力核定地方煤矿共抽检9对矿井，其中风量不能满足要求的矿井2对，占抽检矿井的22。,Ⅱ巷道断面大，风量小，风速达不到规定要求或出现微风现象。如某煤矿矿井通风方式为中央并列式，通风方法为抽出式，主斜井进风兼提升，副斜井回风。矿井总进风量为2277m3/min，总回风量2407m3/min，总排风量2495m3/min，矿井等积孔为1.55m2，通风机房水柱计读数为1100Pa，2个采煤工作面，4个掘进工作面。713运输巷架空线机车巷道，风速为0.30m/s,达不到1m/s无瓦斯0.5m/s的要求,91102回风巷微风,达不到0.25m/s要求。,②通风设施方面,一是矿井风硐风门密封不严，特别是提升兼回风的矿井，主井塔密封不严，外部漏风率高；二是进、回风巷之间的风门质量差、安装不合理，漏风大；三是风硐距离短。某矿业集团煤矿，主井回风兼提升，矿井总回风量2904m3/min，矿井总排风量4767m3/min，外部漏风量达1863m3/min，外部漏风率39；某煤矿主井回风兼提升，矿井总回风量3068m3/min，风机排风量4177m3/min，矿井外部漏风量1108m3/min，矿井外部漏风率26.5,矿井有效风量率58.2。,5.局部通风,①局部通风机②风筒,①局部通风机,局部通风机服务于掘进中的独头巷道，安设在该巷道口的新鲜风流中。建井时期井下的主要工程是凿井和掘进巷道，局部通风机是掘进通风的主要设备之一。局部通风机也有轴流式和离心式两种。因轴流式具有体积小、使用安装方便和便于串联通风等优点，故掘进通风中普遍应用。因井下空间有限，井下掘进通风很少使用离心式局部通风机。,原先矿井常用的轴流式局部通风机有JBT系列、BKJ及YBT系列。JBT系列已属淘汰产品，但是还有为数不少的小煤矿使用。现在我省矿井常用的为对旋轴流式局部通风机，其特点是噪声较低，效率较高，且高效区宽，可采用单极或双级运转。主要有DSP、BDJ、FBD系列。,②风筒,风筒是掘进通风中最常用的导风装置。对风筒的基本要求是漏风少、阻力小、使用方便、经济、安全、耐用。风筒分为刚性风筒和柔性风筒两大类。刚性风筒有铁风筒和玻璃钢风筒，柔性风筒有纤维质的浸胶风筒（简称胶质风筒）、人造革风筒和塑料风筒。,铁风筒笨重，体积大，储存、搬运、安装都不方便。由于它坚固耐用且适应性强，在竖井井筒掘进中应用较广。柔性风筒具有轻便、可伸缩、接头少、拆装搬运都较方便等优点。平巷及倾斜巷道掘进又多采用压入式通风，所以柔性风筒被普遍应用。柔性风筒的缺点主要是易破损，且只适用于压入式通风。,我省的煤矿安全走在全国的前列，但是风筒的使用却不容乐观。由于大部分煤矿把风筒的损耗记入掘进成本，而这个成本又直接由工人工资挂钩，造成很多煤矿怕打坏风筒在放炮时摘掉迎头风筒，造成很多安全隐患；我省的很多小型煤矿存在自己缝制风筒的情况，这样的风筒既无煤矿安全标志又无产品合格证，对矿井通风安全留下了比较大的隐患。,个别矿井追求价格便宜，购买一节400mm的风筒价格仅为200元左右，这样的风筒无论在质量还是产品性能上都不能保证，特别是阻燃和抗静电性，非阻燃抗静电风筒为高分子聚合物，其显著特点是具有易燃性，并容易产生静电。一旦风筒燃烧，会产生大量有毒有害气体，烧毁设施设备，并可能引起瓦斯煤尘爆炸，造成重大损失，非阻燃抗静电风筒产生的静电具有很高的电压和较大的能量，如果一次全部释放，也足以引起瓦斯煤尘爆炸，由于非阻燃抗静电风筒不具有阻燃抗静电性能，诱发的重特大火灾事故曾频频发生，风筒与输送带、电缆并称矿井“三条火龙“。,在这种形势下，山东鼎诺矿产品发展有限公司与杜邦公司联合生产的鼎诺牌柔性塑料涂覆布抗冲击正压风筒是矿井进行局部通风风筒的更新换代产品，该风筒采用高强度合成纤维作为骨架材料，具有抗炮崩性能强、供风效果好、不易破损、风阻小、漏风率低、阻燃、抗静电等特点，特别适用于岩巷及半煤岩巷掘进工作面；该风筒重量轻、易转弯、运输贮存方便（能折叠），减轻了井下工人搬运过程中的劳动强度；同时，该风筒使用周期长，寿命是传统风筒的60-120倍，价格仅是传统风筒的10倍左右，通过试用发现能够有效地降低掘进费用、保证掘进通风安全，提高矿井经济效益。,二、管理层面分析,1.通风人员现状2.管理现状3.管理人员职责,1.通风人员现状,矿井通风工作作为煤矿生产中一个技术性极强的工作，对管理、技术人员的技术业务素质有着更高的要求。但近年来，国有重点煤矿通风专业管理、技术人员整体素质不断下降。这几年随着精减机构，人员不足，有的通风处只有2个人，没力量专门对采区设计、一通三防技术问题进行分析，导致一通三防技术工作淡化，在治理瓦斯、火灾等问题时技术措施不准确。,主要表现为近年来分配的大中专生不断减少，矿井从事通风工作的专业技术人员不能满足需要，通风专业管理人员结构构成比例中，专业技术人员的比例下降。个别集团公司，自一九九五年后，就未能引进一名通风专业本科毕业生。大部分矿井通风技术人员数量不能满足需要，个别矿井甚至仅有一名通风技术人员。通风专业管理人员结构构成比例中，专业技术人员的比例仅为25％左右。,2.管理现状,①个别矿井制定的需风量计算细则不详细不具体，具体表现在Ⅰ掘进巷道没有根据实际供风距离实测局部通风机的吸风量，致使风筒出口的风量不能满足要求；Ⅱ矿井没有对矿井内部漏风和配风不均匀系数进行测算，需风量计算采用的温度调整系数、长度调整系数，高度调整系数选取不合理；Ⅲ大多数矿井风硐需风量计算取经验值，特别是机电硐室、火药库未按公式计算。,②个别矿井有效风量率计算公式使用不正确，实际公式为有效风量/总进风量，多数矿井采用的是有效风量/总排风量。未按照AQ1028-2006煤矿井工开采通风技术条件行业安全标准进行计算。③个别矿井由于风量紧张，计算矿井需要风量时人为将局部通风机吸风量算小，造成掘进工作面存在局部通风机喝循环风的隐患；,④个别矿井通风管理人员盲目听从领导指示，不按照正常的配风要求对矿井各用风地点配风，仅仅靠以前所谓的经验，造成机电硐室温度超标，对设备安全运行造成很大危害。,⑤技术措施不正确，如有的矿井对瓦斯超限技术措施，竟然是先查明瓦斯超限的原因进行处理，正确的的处理措施应为立即断电撤人，然后是查明瓦斯超限的原因。⑥对通风设备使用不熟练，甚至通风设备就是一种摆设，通风装备，仪器仪表不能充分发挥作用。,3.管理人员职责,⑴贯彻落实国家的安全生产方针、政策、法规、法令、标准和条例；⑵研究掌握本矿区井各种不安全因素的特性、成因和事故发生的规律，并在此基础上制定和采取行之有效的技术和管理措施，以消除不利于安全的种种隐患；⑶运用行政和经济手段，充分发挥人的主观能动作用，保证法规落实，措施到位，预防事故发生。,三、解决对策,1.加强技术力量的培训力度，提高通风管理技术人员的素质2.对通风系统不合理的矿井进行专项技术改造3.积极推广使用新产品新技术4.制度措施的不断更新完善5.决心和态度决定了完善合理的通风系统,提高各级管理、技术人员的专业技术水平,通风工作是一项技术性极强的工作，对各级管理、技术人员的专业技术素质有着极高的要求。针对现场管理中发现的各种问题及时制订合理的方案、措施，是解决问题搞好通风工作的基础，管理及技术人员专业技术水平低下，也就不能保证方案的合理性和可靠性，从而，延误解决问题的时机，甚至使事故进一步扩大，给企业造成不应有的经济损失。,提高各级通风专业管理、技术人员的管理水平,通风工作既是一项技术工作，更是一项管理工作。这表现在要搞好通风工作首先要有严格的制度、严密措施、合理的方案。这就需要各级管理通风专业管理、技术人员具有极高的专业技术水平。而各种制度、措施、方案需要有合理的组织、调度，才能得到真正的贯彻、落实，