《礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課件

《礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)課程保障礦工安全與生產(chǎn)效率的關(guān)鍵技術(shù)課程概述課程目標(biāo)掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本理論適用對(duì)象采礦工程專業(yè)學(xué)生及從業(yè)人員學(xué)時(shí)安排理論48學(xué)時(shí)，實(shí)踐24學(xué)時(shí)考核方式課程設(shè)計(jì)60%，期末考試40%第一章：礦井通風(fēng)系統(tǒng)概述1基本概念通風(fēng)系統(tǒng)定義與基礎(chǔ)術(shù)語(yǔ)2系統(tǒng)組成主要部件與功能分析3分類方法不同類型通風(fēng)系統(tǒng)比較4發(fā)展歷史技術(shù)進(jìn)步與重要里程碑1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的定義和作用定義用于控制礦井空氣流動(dòng)的工程系統(tǒng)主要作用稀釋有害氣體控制粉塵濃度調(diào)節(jié)井下溫度安全意義防止瓦斯積聚和爆炸事故生產(chǎn)效益提高工作環(huán)境質(zhì)量和生產(chǎn)效率1.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)的組成部分主通風(fēng)機(jī)提供主要?jiǎng)恿υ赐L(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)流通道系統(tǒng)通風(fēng)構(gòu)筑物風(fēng)門、風(fēng)橋、密閉等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)氣體、風(fēng)速等監(jiān)測(cè)裝置輔助通風(fēng)設(shè)備局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒1.3礦井通風(fēng)系統(tǒng)的分類按通風(fēng)方式分類抽出式通風(fēng)壓入式通風(fēng)混合式通風(fēng)按通風(fēng)機(jī)位置分類中央式通風(fēng)分區(qū)式通風(fēng)聯(lián)合式通風(fēng)按通風(fēng)動(dòng)力分類機(jī)械通風(fēng)自然通風(fēng)復(fù)合通風(fēng)1.4礦井通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展歷史1早期階段利用自然通風(fēng)和簡(jiǎn)易風(fēng)門2機(jī)械通風(fēng)階段蒸汽動(dòng)力風(fēng)機(jī)的應(yīng)用3電氣化階段電力通風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用4現(xiàn)代化階段計(jì)算機(jī)控制與智能化管理第二章：礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)目標(biāo)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家安全規(guī)程和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程從需求分析到詳細(xì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分析地質(zhì)、瓦斯等數(shù)據(jù)收集與處理2.1礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和原則安全可靠確保安全工作環(huán)境經(jīng)濟(jì)合理降低能耗和運(yùn)行成本系統(tǒng)穩(wěn)定抵抗外部干擾能力強(qiáng)便于管理操作簡(jiǎn)便，維護(hù)方便2.2礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家法規(guī)《煤礦安全規(guī)程》嚴(yán)格執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煤礦通風(fēng)技術(shù)規(guī)范》作為指導(dǎo)企業(yè)規(guī)范結(jié)合礦井特點(diǎn)制定具體標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際參考借鑒國(guó)際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)2.3礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本流程數(shù)據(jù)收集地質(zhì)、生產(chǎn)、環(huán)境等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方案制定多方案比較與優(yōu)化計(jì)算與分析風(fēng)量、阻力等技術(shù)參數(shù)確定設(shè)備選型通風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)備選擇圖紙繪制形成完整設(shè)計(jì)文件2.4礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)收集和分析數(shù)據(jù)類型主要內(nèi)容收集方法地質(zhì)數(shù)據(jù)煤層瓦斯含量、巖層性質(zhì)鉆探取樣、實(shí)驗(yàn)室分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)采掘工作面布置、產(chǎn)量計(jì)劃生產(chǎn)規(guī)劃文件環(huán)境數(shù)據(jù)溫度、濕度、氣壓條件現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、氣象資料歷史數(shù)據(jù)既有通風(fēng)系統(tǒng)性能參數(shù)運(yùn)行記錄、測(cè)風(fēng)記錄第三章：礦井風(fēng)量計(jì)算總風(fēng)量概念礦井所需風(fēng)量總和各點(diǎn)風(fēng)量計(jì)算工作面、掘進(jìn)面等用風(fēng)量漏風(fēng)量估算系統(tǒng)各部分漏風(fēng)情況總風(fēng)量確定綜合確定最終設(shè)計(jì)風(fēng)量3.1礦井總風(fēng)量的概念礦井總風(fēng)量定義單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)出礦井的空氣總量計(jì)量單位立方米/秒（m3/s）影響因素瓦斯涌出量人員數(shù)量設(shè)備發(fā)熱量計(jì)算原則以最不利條件為基準(zhǔn)3.2礦井各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量計(jì)算方法3.3礦井漏風(fēng)量的估算漏風(fēng)源識(shí)別定位主要漏風(fēng)點(diǎn)漏風(fēng)量測(cè)定測(cè)量各點(diǎn)漏風(fēng)情況漏風(fēng)率計(jì)算計(jì)算系統(tǒng)總漏風(fēng)率漏風(fēng)治理采取措施減少漏風(fēng)3.4礦井總風(fēng)量的確定1.2倍安全系數(shù)考慮各種不確定因素15%漏風(fēng)率新建礦井典型漏風(fēng)率30%備用量為擴(kuò)產(chǎn)預(yù)留的風(fēng)量第四章：礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基本概念系統(tǒng)組成和運(yùn)行原理網(wǎng)絡(luò)圖繪制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表示方法網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化等效替代和歸并技術(shù)計(jì)算方法風(fēng)量分配和壓力平衡4.1礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本概念通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)定義由節(jié)點(diǎn)和邊組成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)類型分支節(jié)點(diǎn)匯合節(jié)點(diǎn)源匯節(jié)點(diǎn)邊的特性阻力特性風(fēng)量容量方向性網(wǎng)絡(luò)規(guī)律基于基爾霍夫定律4.2礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制收集巷道資料巷道長(zhǎng)度、斷面、支護(hù)形式確定節(jié)點(diǎn)位置巷道交叉點(diǎn)、分支點(diǎn)等繪制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)注參數(shù)信息標(biāo)注阻力、風(fēng)量等數(shù)據(jù)4.3礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方法串聯(lián)簡(jiǎn)化合并同一通路上的巷道并聯(lián)簡(jiǎn)化合并連接相同節(jié)點(diǎn)的多條支路星-三角變換復(fù)雜結(jié)構(gòu)的等效替代次要支路刪除忽略影響小的通路4.4礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方法哈代-克洛斯法經(jīng)典迭代計(jì)算方法按網(wǎng)孔調(diào)整收斂性好節(jié)點(diǎn)法基于節(jié)點(diǎn)方程組適合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計(jì)算量大線性規(guī)劃法優(yōu)化求解思路可設(shè)置約束條件找最優(yōu)解第五章：礦井通風(fēng)阻力計(jì)算阻力概念氣流運(yùn)動(dòng)的阻礙因素1阻力分類沿程阻力和局部阻力2巷道阻力各類巷道具體計(jì)算3總阻力系統(tǒng)整體阻力確定45.1礦井通風(fēng)阻力的概念和分類通風(fēng)阻力定義空氣流動(dòng)時(shí)所受到的阻礙阻力單位帕斯卡（Pa）或毫米水柱沿程阻力氣流與巷道壁面摩擦產(chǎn)生局部阻力氣流流經(jīng)斷面變化處產(chǎn)生5.2局部阻力系數(shù)的確定方法5.3礦井各類巷道阻力的計(jì)算巷道類型摩擦系數(shù)λ計(jì)算公式光滑巷道0.015-0.020R=λ·L·P/3S普通巷道0.020-0.025R=λ·L·P/3S粗糙巷道0.025-0.035R=λ·L·P/3S支架巷道0.035-0.050R=λ·L·P/3S5.4礦井總阻力的計(jì)算60%沿程阻力占總阻力主要部分30%局部阻力各種構(gòu)筑物產(chǎn)生10%其他阻力設(shè)備、物料等額外阻力第六章：主要通風(fēng)機(jī)的選擇與安裝通風(fēng)機(jī)類型軸流式、離心式等選擇原則效率、可靠性、適應(yīng)性性能曲線風(fēng)量、風(fēng)壓關(guān)系圖安裝位置地面、井下最佳布置6.1主要通風(fēng)機(jī)的類型和特點(diǎn)軸流式通風(fēng)機(jī)大風(fēng)量特性風(fēng)壓適中效率高噪聲較大離心式通風(fēng)機(jī)高風(fēng)壓特性風(fēng)量較小穩(wěn)定性好體積大混流式通風(fēng)機(jī)綜合性能好適應(yīng)性強(qiáng)復(fù)雜程度高維護(hù)難度大6.2主要通風(fēng)機(jī)的選擇原則安全可靠防爆、耐用性節(jié)能高效高效率、低能耗適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)工況變化經(jīng)濟(jì)合理投資與運(yùn)行成本6.3主要通風(fēng)機(jī)的性能曲線風(fēng)量(m3/s)風(fēng)壓(Pa)效率(%)6.4主要通風(fēng)機(jī)的安裝位置和方式地面安裝便于維護(hù)，遠(yuǎn)離爆炸危險(xiǎn)井下安裝分區(qū)通風(fēng)，降低總阻力雙機(jī)安裝備用保障，維修不停風(fēng)第七章：輔助通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1輔助通風(fēng)概念掘進(jìn)工作面專用通風(fēng)系統(tǒng)2局部通風(fēng)機(jī)選擇根據(jù)風(fēng)量需求和供風(fēng)距離3風(fēng)筒設(shè)計(jì)布置材質(zhì)、規(guī)格和安裝方式4監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)確保安全穩(wěn)定運(yùn)行7.1輔助通風(fēng)的概念和應(yīng)用場(chǎng)景輔助通風(fēng)定義不與主要通風(fēng)系統(tǒng)直接相通的局部通風(fēng)主要應(yīng)用場(chǎng)景掘進(jìn)工作面獨(dú)立硐室臨時(shí)采掘作業(yè)點(diǎn)通風(fēng)方式分類壓入式抽出式混合式設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)確保盲巷工作面充足新風(fēng)供應(yīng)7.2局部通風(fēng)機(jī)的選擇通風(fēng)機(jī)型號(hào)風(fēng)量(m3/s)全壓(Pa)適用場(chǎng)景JK-585-81500-2500小斷面掘進(jìn)FBD-No.58-122000-3000中等掘進(jìn)面FBD-No.812-203000-4000大斷面掘進(jìn)FBCD-No.1020-304000-5000超大斷面或長(zhǎng)距離7.3風(fēng)筒的設(shè)計(jì)和布置風(fēng)筒材質(zhì)選擇帆布風(fēng)筒塑料風(fēng)筒金屬風(fēng)筒復(fù)合材料風(fēng)筒風(fēng)筒直徑確定根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)速常用直徑：400-1000mm風(fēng)筒布置方式吊掛式支架式組合式7.4輔助通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)控風(fēng)速監(jiān)測(cè)確保最低風(fēng)速達(dá)標(biāo)溫度監(jiān)測(cè)防止工作面過(guò)熱氣體濃度監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控有害氣體聯(lián)鎖控制超限自動(dòng)斷電第八章：通風(fēng)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)風(fēng)門設(shè)計(jì)控制氣流方向的關(guān)鍵構(gòu)筑物風(fēng)橋設(shè)計(jì)解決通風(fēng)線路交叉沖突密閉設(shè)計(jì)隔絕廢棄區(qū)域的重要手段8.1風(fēng)門的設(shè)計(jì)和布置風(fēng)門類型單層風(fēng)門雙層風(fēng)門自動(dòng)風(fēng)門防爆風(fēng)門風(fēng)門材料木質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料風(fēng)門布置原則最小氣流干擾便于人員和設(shè)備通行安全可靠8.2風(fēng)橋的設(shè)計(jì)和布置風(fēng)橋定義解決兩個(gè)獨(dú)立氣流交叉的構(gòu)筑物風(fēng)橋類型上下式風(fēng)橋拱形風(fēng)橋箱形風(fēng)橋設(shè)計(jì)考慮因素?cái)嗝娉叽鐝?qiáng)度要求密封性能施工要點(diǎn)確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)固和氣密性8.3密閉的設(shè)計(jì)和構(gòu)造密閉分類臨時(shí)密閉永久密閉防爆密閉防水密閉密閉材料砌塊密閉澆筑密閉充填密閉復(fù)合密閉密閉構(gòu)造要求氣密性強(qiáng)度耐久性抗爆性8.4其他通風(fēng)構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)風(fēng)量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)支路風(fēng)量的可調(diào)節(jié)構(gòu)筑物風(fēng)流分配裝置將主風(fēng)流分配到各支路導(dǎo)流墻引導(dǎo)氣流方向的墻體結(jié)構(gòu)防火墻隔離火區(qū)與正常區(qū)域第九章：礦井通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制調(diào)節(jié)目的保持穩(wěn)定可靠的通風(fēng)狀態(tài)1風(fēng)量調(diào)節(jié)滿足各區(qū)域風(fēng)量需求2風(fēng)壓調(diào)節(jié)維持正確的壓力分布3自動(dòng)控制智能化管理通風(fēng)系統(tǒng)49.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的目的和方法安全保障確保各區(qū)域安全濃度均衡分配合理分配風(fēng)量資源適應(yīng)變化應(yīng)對(duì)生產(chǎn)布局調(diào)整節(jié)能降耗降低通風(fēng)能耗9.2風(fēng)量調(diào)節(jié)技術(shù)風(fēng)量調(diào)節(jié)器法通過(guò)調(diào)節(jié)器改變通路阻力變頻調(diào)速法改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整風(fēng)量風(fēng)門調(diào)節(jié)法調(diào)整風(fēng)門開(kāi)度控制風(fēng)量9.3風(fēng)壓調(diào)節(jié)技術(shù)主風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)變頻調(diào)速葉片角度調(diào)節(jié)導(dǎo)葉調(diào)節(jié)局部風(fēng)壓調(diào)節(jié)輔助風(fēng)機(jī)配置氣墊調(diào)節(jié)局部構(gòu)筑物調(diào)整季節(jié)性調(diào)整冬夏季轉(zhuǎn)換自然通風(fēng)利用氣壓差調(diào)整9.4自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用傳感檢測(cè)風(fēng)速、氣體、壓力等數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理中央控制系統(tǒng)分析自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行設(shè)備自動(dòng)響應(yīng)人機(jī)交互監(jiān)控顯示和遠(yuǎn)程控制第十章：特殊條件下的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)高瓦斯礦井瓦斯?jié)舛雀叩奶厥馔L(fēng)要求熱害礦井高溫環(huán)境下的通風(fēng)降溫沖擊地壓礦井地壓活動(dòng)頻繁區(qū)域通風(fēng)深部開(kāi)采礦井深部高溫高壓環(huán)境通風(fēng)10.1高瓦斯礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)瓦斯等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)按絕對(duì)瓦斯涌出量確定礦井瓦斯等級(jí)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)增大風(fēng)量合理分配控制風(fēng)速瓦斯抽采結(jié)合通風(fēng)與瓦斯抽采綜合治理安全監(jiān)控全面監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)10.2熱害礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)巖石溫度(°C)工作面溫度(°C)10.3沖擊地壓礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)危險(xiǎn)區(qū)識(shí)別地質(zhì)勘探確定沖擊地壓危險(xiǎn)區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)布局避開(kāi)應(yīng)力集中區(qū)加強(qiáng)巷道支護(hù)確保通風(fēng)巷道穩(wěn)定性應(yīng)急通風(fēng)設(shè)計(jì)事故后快速恢復(fù)通風(fēng)10.4深部開(kāi)采礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)深部開(kāi)采特點(diǎn)高溫高壓瓦斯涌出大巷道穩(wěn)定性差通風(fēng)阻力大通風(fēng)技術(shù)方案多級(jí)通風(fēng)分區(qū)供風(fēng)負(fù)壓控制制冷降溫設(shè)備選型要點(diǎn)高壓大功率風(fēng)機(jī)耐高溫材料制冷系統(tǒng)第十一章：礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全管理管理制度建立完善的通風(fēng)安全制度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控通風(fēng)參數(shù)事故預(yù)防識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)并采取預(yù)防措施應(yīng)急預(yù)案制定通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)急措施11.1通風(fēng)安全管理制度1管理機(jī)構(gòu)設(shè)置設(shè)立專職通風(fēng)管理機(jī)構(gòu)2人員職責(zé)劃分明確各級(jí)人員通風(fēng)管理職責(zé)3操作規(guī)程制定制定通風(fēng)設(shè)備操作規(guī)程4檢查考核制度定期檢查評(píng)估通風(fēng)狀況11.2通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用11.3通風(fēng)事故的預(yù)防與處理風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別定期排查隱患預(yù)警機(jī)制建立多級(jí)預(yù)警體系防范措施制定防范技術(shù)措施應(yīng)急處置快速反應(yīng)和處理機(jī)制11.4通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案事故類型分析瓦斯、火災(zāi)、供電中斷等應(yīng)急響應(yīng)程序分級(jí)響應(yīng)和處理流程人員職責(zé)分工明確應(yīng)