2010年安全師生產(chǎn)技術(shù)輔導(dǎo):礦井通風(fēng)系統(tǒng)及其安全要求

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礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由向井下各作業(yè)地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的通風(fēng)網(wǎng)路和通風(fēng)動力以及通風(fēng)控制設(shè)施等構(gòu)成的工程體系。礦井通風(fēng)系統(tǒng)與井下各作業(yè)地點相聯(lián)系,對礦井通風(fēng)安全狀況具有全局性影響,是搞好礦井通風(fēng)防塵的基礎(chǔ)工程。無論新設(shè)計的礦井或生產(chǎn)礦井,都應(yīng)把建立和完善礦井通風(fēng)系統(tǒng),作為搞好安全生產(chǎn),保護(hù)礦工安全健康,提高勞動生產(chǎn)率的一項重要措施。礦井通風(fēng)系統(tǒng)按服務(wù)范圍分為統(tǒng)一通風(fēng)和分區(qū)通風(fēng);按進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井在井田范圍內(nèi)的布局分為中央式、對角式和中央對角混合式;按主扇的工作方式分為壓入式、抽出式和壓抽混合式。此外,階段通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、采區(qū)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)構(gòu)筑物,也是通風(fēng)系統(tǒng)的重要構(gòu)成要素。防止漏風(fēng),提高有效風(fēng)量率,是礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理的重要內(nèi)容。
    (1)統(tǒng)一通風(fēng)和分區(qū)通風(fēng)
    一個礦井構(gòu)成一個整體的通風(fēng)系統(tǒng)稱為統(tǒng)一通風(fēng);劃分為若干個獨立的通風(fēng)系統(tǒng),風(fēng)流互不干擾,稱為分區(qū)通風(fēng)。擬訂礦井通風(fēng)系統(tǒng)時,首先應(yīng)考慮采用統(tǒng)一通風(fēng)還是分區(qū)通風(fēng)。
    我國金屬礦山采用統(tǒng)一通風(fēng)的較多。統(tǒng)一通風(fēng),進(jìn)排風(fēng)比較集中,便于管理。開采范圍不大的礦井,特別是深礦井,采用全礦統(tǒng)一通風(fēng)比較合理。
    分區(qū)通風(fēng)具有風(fēng)短路、阻力小、網(wǎng)路簡單、風(fēng)流易于控制等特點。因此,在一些礦體埋藏較淺且分散的礦山或礦井開采淺部礦體的時期,得到了廣泛的應(yīng)用。但是,由于分區(qū)通風(fēng)需要具備較多的進(jìn)排風(fēng)井,它的推廣使用就受到一定的限制。
    是否適合分區(qū)通風(fēng),主要看開鑿?fù)ㄟ_(dá)地表的通風(fēng)井巷工程量的大小或有無現(xiàn)成的其他井巷可供利用。一般說來,在下述條件下,采用分區(qū)通風(fēng)比較有利:礦體埋藏較淺切分散,開鑿?fù)ㄟ_(dá)地表的通風(fēng)井巷工程量較小,或有現(xiàn)成的井巷可供利用;礦體埋藏較淺,走向長,產(chǎn)量大,若構(gòu)成一個通風(fēng)系統(tǒng),風(fēng)路長,漏風(fēng)大,網(wǎng)路復(fù)雜,風(fēng)量調(diào)節(jié)困難;開采圍巖或礦石有自然發(fā)火危險的規(guī)模較大的礦井。
    (2)進(jìn)風(fēng)井與回風(fēng)井的布局
    每一通風(fēng)系統(tǒng)至少有一個可靠的進(jìn)風(fēng)井和一個可靠的回風(fēng)井。在一般情況下,均以罐籠提升井兼做進(jìn)風(fēng)井,箕斗井和箕斗、罐籠混合井則不做進(jìn)風(fēng)井。這是因為,裝卸礦過程中產(chǎn)生大量粉塵能造成風(fēng)流污染的緣故。排風(fēng)井通常均為專用,因為排風(fēng)風(fēng)流中含有大量有毒氣體和粉塵。
    按進(jìn)風(fēng)井和排風(fēng)井的相對位置,可分為中央式、對角式和中央對角混合式三類不同的布置形式:中央式,是進(jìn)風(fēng)井與排風(fēng)井均位于井田走向的中央,風(fēng)流在井下的流動路線呈折返式;對角式,是進(jìn)風(fēng)井在礦體一翼,排風(fēng)井在礦體另一翼,或者進(jìn)風(fēng)井在礦體中央,排風(fēng)井在兩翼,風(fēng)流在井下的流動路線呈直線式;中央對角混合式,當(dāng)?shù)V體走向長,開采范圍廣,采用中央式開拓,可在井田中部布置進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井,用于解決中部礦體開采時通風(fēng);同時在礦井兩翼另開掘回風(fēng)井,解決邊遠(yuǎn)礦體開采時的通風(fēng)。
    由于礦體賦存條件復(fù)雜,開拓、開采方式多種多樣,在礦井設(shè)計和生產(chǎn)實踐中,要結(jié)合各礦具體條件,因地制宜,靈活運用,而不要受上述類別的局限。
    (3)主扇工作方式與安裝地點
    主扇工作方式有三種:壓入式、抽出式和壓抽混合式。不同的通風(fēng)方式,一方面使礦井空氣處于不同的受壓狀態(tài),另一方面在整個通風(fēng)線路上形成了不同的形式的壓力分布狀態(tài),從而在風(fēng)量、風(fēng)質(zhì)和受自然風(fēng)流干擾的程度上,出現(xiàn)了不同的通風(fēng)效果。
    ●壓入式
    整個通風(fēng)系統(tǒng)在壓入式主扇作用下,形成高于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱恼龎籂顟B(tài)。在進(jìn)風(fēng)段,由于風(fēng)量集中,造成較高的壓力梯度,外部漏風(fēng)較大。在需風(fēng)段和回風(fēng)段,由于風(fēng)路多,風(fēng)流分散,壓力梯度較小,而受自然風(fēng)流的干擾而發(fā)生風(fēng)流反向。壓入式通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)門等風(fēng)流控制設(shè)施均安設(shè)在進(jìn)風(fēng)段,由于運輸、行人頻繁,不易管理,漏風(fēng)大。由專用進(jìn)風(fēng)井壓入式通風(fēng),風(fēng)流不受污染,風(fēng)質(zhì)好,主提升井處于回風(fēng)狀態(tài)(漏風(fēng)),對寒冷地區(qū)冬季提升井防凍有利。
    ●抽出式
    整個通風(fēng)系統(tǒng)在抽出式主扇的作用下,形成低于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱呢?fù)壓狀態(tài)?;仫L(fēng)段風(fēng)量集中,有較高的壓力梯度;在進(jìn)風(fēng)段和需風(fēng)段,由于風(fēng)流分散,壓力梯度較小?;仫L(fēng)段壓力梯度高,使作業(yè)面的污濁風(fēng)流迅速向回風(fēng)道集中,煙塵不易向其他巷道擴(kuò)散,排出速度快。此外,由于風(fēng)流調(diào)控設(shè)施均安裝于回風(fēng)道中,不妨礙運輸、行人,管理方便,控制可靠。抽出式通風(fēng)使主要提升井處于進(jìn)風(fēng)狀態(tài),風(fēng)流易受污染。寒冷地區(qū)的礦山還應(yīng)考慮冬季提升井防凍。一般來說,只要能夠維護(hù)一個完整的回風(fēng)系統(tǒng),使之在回采過程中不致遭到破壞,采用抽出式通風(fēng)比較有利。我國金屬礦山大部分采用抽出式通風(fēng)。
    ●壓抽混合式
    在進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段均利用主扇控制風(fēng)流,使整個通風(fēng)系統(tǒng)在較高的壓力梯度作用下,驅(qū)使風(fēng)流沿指定路線流動,故排煙快,漏風(fēng)少,也不易受自然風(fēng)流干擾而造成風(fēng)流反向。這種通風(fēng)方式兼壓入式和抽出式兩種通風(fēng)方式的優(yōu)點,是提高礦井通風(fēng)效果的重要途徑。當(dāng)然,壓抽混合式通風(fēng)所需通風(fēng)設(shè)備多,管理較復(fù)雜。
    ●多級機站通風(fēng)
    這是一種由幾級進(jìn)風(fēng)機站以接力方式將新鮮空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)井巷壓送到作業(yè)區(qū),再由幾級回風(fēng)機站將作業(yè)時形成的污濁空氣經(jīng)回風(fēng)井巷排出礦井的通風(fēng)系統(tǒng)。其通風(fēng)方式屬壓抽混合式。由于此系統(tǒng)在進(jìn)風(fēng)段、需風(fēng)段和回風(fēng)段均設(shè)有扇風(fēng)機,對全系統(tǒng)施行均壓通風(fēng),能有效地控制漏風(fēng),節(jié)省通風(fēng)能耗,風(fēng)量調(diào)節(jié)也比較靈活。單所需通風(fēng)設(shè)備較多,管理較復(fù)雜。
    主扇可安裝在地表,也可安裝在井下,一般多安裝在地表。安裝在地表的主要優(yōu)點:安裝、檢修、維護(hù)管理比較方便;井下發(fā)生災(zāi)變事故時,扇風(fēng)機不易受到損害,便于采取停風(fēng)、反風(fēng)或控制風(fēng)量等應(yīng)急措施。其缺點:井口密閉、反風(fēng)裝置和風(fēng)硐的漏風(fēng)較大;當(dāng)?shù)V井較深,工作面距主扇較遠(yuǎn)時,沿途漏風(fēng)大;在地形條件復(fù)雜的情況下,安裝、建筑費用較高。主扇安裝在地下的優(yōu)點:主扇裝置漏風(fēng)少;扇風(fēng)機靠近作業(yè)區(qū),沿途漏風(fēng)也少;可利用較多井巷進(jìn)風(fēng)或回風(fēng),降低通風(fēng)阻力;密閉工程量較少。其缺點:安裝、檢修和管理不方便;易因井下災(zāi)害而遭到破壞。
    (4)階段通風(fēng)、采場通風(fēng)及通風(fēng)構(gòu)筑物
    ●階段通風(fēng)
    金屬礦山通常多階段同時作業(yè)。為使各階段作業(yè)面都能從進(jìn)風(fēng)井得倒新鮮風(fēng)流,并將所排出的污風(fēng)送到回風(fēng)井,各作業(yè)面的風(fēng)流應(yīng)互不串聯(lián),就必須對各階段的的進(jìn)、回風(fēng)巷道統(tǒng)一安排,構(gòu)成一定型式的階段通風(fēng)網(wǎng)路。階段通風(fēng)網(wǎng)路由階段進(jìn)風(fēng)道、階段回風(fēng)道、礦井總回風(fēng)道和集中回風(fēng)天井等巷道聯(lián)結(jié)而成。
    采場通風(fēng)
    合理的采場通風(fēng)網(wǎng)路和通風(fēng)方法,是保證整個通風(fēng)系統(tǒng)發(fā)揮有效通風(fēng)作用的最終環(huán)節(jié),是整個通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分。按各種采礦方法的結(jié)構(gòu)特點,回采作業(yè)面的通風(fēng)可歸納為:無出礦水平的巷道型或硐室型采場的通風(fēng);有出礦水平的采場的通風(fēng);無底柱分段崩落采礦法的通風(fēng)。
    ●礦井通風(fēng)構(gòu)筑物
    礦井通風(fēng)構(gòu)筑物是礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的風(fēng)流調(diào)控設(shè)施,用以保證風(fēng)流按生產(chǎn)需要的路線流動。凡用于引導(dǎo)風(fēng)流、遮段風(fēng)流和調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝置,統(tǒng)稱為通風(fēng)構(gòu)筑物。合理地安設(shè)通風(fēng)構(gòu)筑物,并使其通常處于完好狀態(tài),是礦井通風(fēng)技術(shù)管理的一項重要任務(wù)。通風(fēng)構(gòu)筑物可分為兩大類:一類是通過風(fēng)流的構(gòu)筑物,包括主扇、風(fēng)硐、反風(fēng)裝置、風(fēng)橋、導(dǎo)風(fēng)板、調(diào)節(jié)風(fēng)窗和風(fēng)障;另一類是遮斷風(fēng)流的構(gòu)筑物,包括擋風(fēng)墻和風(fēng)門等。
    (5)通風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)及有效風(fēng)量
    ●漏風(fēng)地點及漏風(fēng)原因
    一般而言,有漏風(fēng)通道存在,并在漏風(fēng)通道兩端有壓差時,就可產(chǎn)生漏風(fēng)。金屬礦山的主要漏風(fēng)地點和產(chǎn)生漏風(fēng)的原因如下:抽出式通風(fēng)的礦井,通過地表塌陷區(qū)及采空區(qū)直接漏入回風(fēng)道的短路風(fēng)流有時可達(dá)很高的數(shù)值。造成這種漏風(fēng)的原因,首先是由于開采上缺乏統(tǒng)籌安排,過早地形成地表塌陷區(qū);在回風(fēng)道的上部沒有保留必要的隔離礦柱;同時也由于對地表塌陷區(qū)和采空區(qū)未及時充填或隔離。壓入式通風(fēng)的礦井,通過井底車場的短路漏風(fēng)量也很高。這種漏風(fēng)常常是由于井底車場風(fēng)門不嚴(yán)密或風(fēng)門完全失效所致。作業(yè)面分散,廢舊巷道不能及時封閉,造成風(fēng)流浪費。井口封閉、反風(fēng)裝置、井下風(fēng)門、風(fēng)橋、擋風(fēng)墻等通風(fēng)構(gòu)筑物不嚴(yán)密,也能造成較大的漏風(fēng)。
    ●減少漏風(fēng),提高有效風(fēng)量途徑
    礦井開拓、開采順序、采礦方法等因素對礦井漏風(fēng)有很大影響。對角式通風(fēng)系統(tǒng),由于進(jìn)風(fēng)井和排風(fēng)井相距較遠(yuǎn),風(fēng)流直向流動,壓差較小,比中央并列式通風(fēng)系統(tǒng)漏風(fēng)小。后退式開采順序,采空區(qū)由兩翼向中央發(fā)展,對減少漏風(fēng)和防止風(fēng)流串聯(lián)有利。充填采礦法比其他采礦法漏風(fēng)少。在巷道布置上,主要運輸?shù)篮屯L(fēng)巷道布置在脈外,使其在開采過程中不致過早遭到破壞,對維護(hù)正常的通風(fēng)系統(tǒng),減少漏風(fēng)有利。
    抽出式通風(fēng)的礦井,應(yīng)特別注意地表塌陷區(qū)和采空區(qū)的漏風(fēng)。從采礦設(shè)計和生產(chǎn)管理上,應(yīng)盡量避免過早地形成地表塌陷區(qū),已形成塌陷區(qū)的礦井,在回風(fēng)道上部應(yīng)保留礦柱,并應(yīng)充填采空區(qū)或密閉天井口。壓入式通風(fēng)的礦井,應(yīng)注意防止進(jìn)風(fēng)井底車場的漏風(fēng)。在進(jìn)風(fēng)井與提升井之間至少要建立兩道可靠的自動風(fēng)門。有些礦井在各階段進(jìn)風(fēng)穿脈巷道口試用導(dǎo)風(fēng)板或空氣幕引導(dǎo)風(fēng)流,防止井底車場漏風(fēng)。有些礦山由進(jìn)風(fēng)井開鑿專用進(jìn)風(fēng)平巷,避開運輸系統(tǒng),直接將新鮮風(fēng)流送到各采區(qū),也可減少井底車場漏風(fēng)。
    提高通風(fēng)構(gòu)筑物的質(zhì)量、加強密閉性是防止漏風(fēng)的基本措施。擋風(fēng)墻與風(fēng)門的面積應(yīng)盡量小些,擋風(fēng)墻四周與巖壁接觸處要用混凝土抹縫。門板用雙層木板,中間夾油紙或其他致密材料。鐵門板四周焊縫要嚴(yán),門框邊緣要釘膠皮或麻布,風(fēng)門下邊要掛膠皮簾并設(shè)置門坎,保持嚴(yán)密。
    降低風(fēng)阻、平衡風(fēng)壓也是減少漏風(fēng)的重要措施。漏風(fēng)風(fēng)路兩端壓差的大小,主要決定于并聯(lián)的用風(fēng)地點的通風(fēng)阻力。降低用風(fēng)地點風(fēng)阻,使兩端壓差減小,可降低漏風(fēng)風(fēng)路兩端的壓差,也能減少漏風(fēng)。在選擇風(fēng)量調(diào)節(jié)方法時,降阻調(diào)節(jié)法對減少漏風(fēng)更為有利。采用壓抽混合式通風(fēng)和多級站通風(fēng),可使礦井風(fēng)壓趨于平衡,并在生產(chǎn)區(qū)段形成零壓區(qū),對防止漏風(fēng),提高有效風(fēng)量十分有