矿井通风及灾变时期控风技术

1、矿井通风及灾变时期控风技术第一节 矿井通风概述一、矿井通风基本概念（一）矿井通风的目的供给矿井新鲜风量，冲淡并排出有毒、有害气体和矿尘，保证井下风流质量和数量符合国家安全卫生标准，创造安全、健康的工作环境，防止各种伤害和爆炸事故，保障井下人员身体健康和生命安全，保护国家资源和财产。利用机械或自然通风动力，使地面空气进入井下，并在井巷中作定向和定量地流动，最后排出矿井的全过程称为矿井通风。矿井通风的目的就是保证矿井空气的质量符合要求。其主要任务：一是要供给井下足够的新鲜空气，满足井下工作人员呼吸所必须的新鲜风量； 二是有效的稀释和排除矿井生产过程中产生的沼气及其他各种有毒有害气体，以达到允许的浓

2、度，保证矿井空气的清洁度，并有效防止瓦斯、煤尘爆炸及矿井火灾事故；三是给井下工作人员创造一个良好的工作环境，保证井下风流的质量（成分、温度和速度）和数量符合国家安全卫生标准，以保障井下人员身体健康和生命安全；四是全面提高矿井的防灾抗灾能力。在保证矿井安全生产技术中，矿井通风有着重要的意义，矿井通风工作的好坏，直接关系到矿井正常生产和职工的生命安全与身体健康。同时，矿井通风是矿井安全工作的基础，是煤矿生产中不可缺少的重要环节。（二）矿井大气表31 干空气的组成成分表气体成分按体积计按质量计氧气（O2）20.9023.10氮气（N2）78.1375.55二氧化碳（CO2）0.030.05氩气（Ar

3、）0.931.29其他气体0.010.01氧气(O2)氧气为无色、无味、无臭的气体，比重为1.1。它是一种非常活泼的元素，能与很多元素起氧化反应，能帮助物质燃烧和供人与动物呼吸，是空气中不可缺少的气体。当氧与其他元素化合时，一般是发生放热反应，放热量决定于参与反应物质和生成物质的量和成分，而与反应速度无关。当反应速度缓慢时，所放出的热量往往被周围物质所吸收，而无显著的热力变化现象。表32 人体输氧量与劳动强度的关系劳动强度呼吸空气量（L/min）氧气消耗量（L/min）休息6-150.20.4轻劳动20-250.6-1.0中度劳动30-401.2-2.6重劳动40-601.8-2.4极重劳动4

4、0-802.5-3.1氧气是维持人体正常生理机能所需要的气体,人体维持正常生命过程所需的氧气量，取决于人的体质、精神状态和劳动强度等。人体在休息时需氧量为0.25升分，工作和行走时为l-3升分。当空气中的氧气浓度降低时，人体就可能会产生不良的生理反应，出现种种不舒适的症状，严重时可能导致缺氧死亡。人体输氧量与劳动强度的关系如表32所示。矿井空气中氧浓度降低的主要原因有：1）、有机物及无机物（坑木、煤、岩石）氧化；2）、爆破工作；3）、井下火灾及瓦斯、煤尘爆炸4）、矿井中各种气体（瓦斯、二氧化碳及其他气体）的混入，使氧含量相对地降低；5）、人的呼吸。6）、煤炭自燃；7）、煤岩和生产过程中产生的各

5、种有害气体，也使空气中的氧浓度相对降低。我国的矿山安全规程规定，矿内空气中氧合量不得低于20。不同国家关于风流中氧气浓度的规定如表33所示。表33 不同国家关于风流中氧气浓度的规定国家或组织国际劳工局俄罗斯、德国美国、日本地点进风流工作地点行人巷道氧气浓度（）1920191、地面大气的组分：氧0.96、氮9、二氧化碳0.042、井下大气：煤岩涌出气体和可燃物氧化生成气体渗入，使矿井空气成分、浓度变化，矿井空气组分及其特性如表5-1所示：3、瓦斯煤岩层涌出气体总称，主要成分是甲烷。人们往往称甲烷为瓦斯，从严格定义来看，瓦斯不仅包括甲烷，还包括煤岩涌出气体，应注意两者的区别和联系。表5-1矿井空气

6、组分及其特性气体色、味、嗅相对密度水溶性毒理燃烧爆炸性来源氧无1.11微无无大气氮无0.97微无无大气、爆破二氧化碳微酸臭1.52易刺激无氧化、燃烧、涌出甲烷无0.55微无有煤岩涌出一氧化碳无0.97微剧毒有爆破、燃烧、爆炸二氧化氮红褐色1.57易剧毒无爆破硫化氢*臭鸡蛋1.19易剧毒有老空、涌出二氧化硫*硫磺味2.32易剧毒无涌出、含硫矿氧化、燃烧氢气无0.07微溶无有火区、充电氨气*氨水味0.6易剧毒无火灾、爆炸标有*的这些气体在煤矿安全规程最高允许浓度限时，能嗅出，人们能及时发现这些气体的存在。但对于甲烷、氢气、一氧化碳等有害气体，氮气、二氧化碳等窒息性气体和氧气须通过专门检测仪器或化验

7、才能了解他们对环境和人体的影响。因此，在通风不良的巷道必须注意检测氧气、二氧化碳的含量、避免发生窒息事故。（三）矿井通风系统1、定义：矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排除污浊空气的通风网络、通风动力和通风控制设施（通风构筑物）的总称。2、对矿井通风系统的基本要求安全可靠、技术可行和经济合理。其主要表现为系统简单、网络结构合理；能保质保量稳定可靠地向用风地点供风；主要通风机与网络特性相匹配，风机能高效、经济地运行；具有较高的防灾抗灾能力；有利于矿井实现机械化和自动化；通风费用少；符合有关规定。风速影响人体的对流散热和蒸发散热的效果。对流散热强度随风速而增大。当气温低于体温时，风速越大

8、，对流散热量也越大；当气温高于体温时，风速越大，对流散热量也越大，同时蒸发散热、散湿的效果也随风速的增大而增强。如有风的天气，晾衣服干得快就是这个道理。可见，矿井气候条件对人体热平衡的影响是一种综合的作用，各参数之间相互联系、相互影响。如人处在气温高、湿度大、风速小的高温潮湿环境中，这三者的散热效果都很差，这时由于人体散热太慢，体内产热量得不到及时散发，就会使人出现体温升高、心率加快、身体不舒服等症状，严重时可导致中暑、甚至死亡。相反，当人处在气温低、湿度小、风速大的低温干燥环境中，这三者的散热效果都很强，这时由于人体散热过快，就会使人体的体温降低，引起感冒或其他疾病。因此，调节和改善矿井气候

9、条件是矿井通风的基本任务之一。下面就矿井气候三因素进行简单的分析。矿井空气温度矿井空气的温度是影响气候条件的主要因素，温度过高或过低时，都会使人感到不舒适。最适宜的井下空气温度是1520。1.影响矿井空气温度的因素影响矿井空气温度的因素很多，而且也很复杂，主要有以下八个因素：1）岩层温度2）地面空气温度3）氧化生热4）水分蒸发吸热5）空气的压缩与膨胀6）地下水7）通风强度8）其他因素等井巷中的风速风速是指风流单位时间内流过的距离。井巷中的风速过高或过低都会影响工人的身体健康。风速过低时，汗水不易蒸发，人体多余热量不易散失掉，人就会感到闷热不舒服，同时瓦斯也容易积聚，风速过高时，容易使人感冒，矿

10、尘飞扬，对安全生产和工人的身体健康都不利。因此，规程第一百零一条规定了采掘工作面和各类井巷的最低、最高允许风速，见表36。表36 各类井巷的最低、最高允许风速井巷名称允许风速/ （ m/s ）最低最高无提升设备的风井和风硐15专为升降物料的井筒12风桥10升降人员和物料的井筒8主要进、回风巷8架线电机车巷道1.08运输机巷，采区进、回风巷0.256采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷0.254掘进中的岩巷0.154其它通风行人巷道0.153、矿井通风系统的类型及其适用条件11。1）、中央式：进回风井位于井田走向中央，风流在井下的流动路线是折返式。（1）中央并列式：A、进、回风井布置在井田中央工业

11、广场。B、特点：地面建筑和供电集中，便于管理，建井期较短，便于贯通，井筒延伸通风方便，但风流路径长，风阻较大，井底车场和进回风井间压差大，漏风大。C、适用条件：井田走向长度不大（小于4km），瓦斯及自燃不严重的矿井。（2）中央分列式：A、其进回风井沿井田倾斜方向相隔一段距离。回风井位于井田浅部边界沿走向的中央，不在工业广场内。B、特点：进回风井巷间的漏风通过中央采区的采空区，工业广场不受抽出式主要通风机噪音的影响。C、适用条件：与中央并列式相同。2）、两翼对角式：（1）进风井位于井田中央，回风井设在沿走向的两翼。（2）特点：通风路线较短，阻力和漏风较小，各采区间风阻较均衡，便于按需分风。工业广

12、场不受回风污染和抽出式主要风机噪音危害。（3）适用条件：井田走向长，产量高，需风量大，易自燃，有突出危险的矿井。3）、分区式：（1）进风井位于井田中央，开采井田浅部，在每采区掘一个小回风井与采区回风巷相通，不必掘总回风巷。开采井田深部，往往转变为两翼对角式。（2）特点：基本与两翼对角式相同，浅部开采不掘总回风巷，加快投产时间，但开采深部煤田时，通风方式需变化，对生产有一定干扰。（3）适用条件：同两翼对角式，且煤层赋存浅，要求投产期短的矿井。4、矿井主要通风机工作方式及其特点1）、压入式：（1）主要通风机设在入风井口，在压入式通风机作用下，矿井井巷大气处在高于当地大气压力的正压状态，矿井地面漏风

13、是从矿内漏向地面。（2）特点：A、井下巷道大气处于正压状态，有助于抑制煤壁和采空区瓦斯漏出。B、压入式通风使采空区自燃生成有害气体通过塌陷区向外漏出，减小对井下生产和人员安全的影响。C、压入式风机停止运转，井下巷道大气绝对静压下降，可能导致煤壁和采空区瓦斯涌出增大。D、自燃生成气体直接经营者塌陷区漏出,可能导致自燃隐患难以及时发现。E、火源具有指向供风方向蔓延特性,促进自燃向采煤工作面方向发展。F、压入式通风的进风区装设的控风设施对生产有干扰,控风设置易损坏,漏风较大,通风管理较困难。应用压入式通风的矿井不仅看到前二条的优点，还必须注意后五条缺点，并及时采取补救措施。2、抽出式：（1）主要通风

14、机设在回风井口,在抽出式通风机作用下,矿井井巷大气处在低于当地大气压力的负压状态,矿井地面漏风是从地面漏向矿内。（2）特点：其优缺点与压入式相反。另外,在矿井与小煤窑相通时,会把小窑积存的有害气体抽入矿井,同时,小窑发生事故也会对矿井造成威胁。3、压抽混合式：（1）主要通风机分别设置于进回风井口。主要用于压入、抽出互相转换的过渡期。（2）特点：因正压、负压均不大，漏风量较小。但通风管理复杂。按进、回风井在井田内的位置不同通风系统分为中央式、对角式、分区式及混合式数种。（一）中央式 进、回风井均位于井田走向中央，风流在井下的流动路线是折返式的，因而风路长，阻力大，而且边远采区与中央采区风阻相差悬

15、殊，当井田走向很长时这个问题更突出，边远采区可能因此风量不足，通过中央采区采空区的漏风则较大。按进、回风井沿倾斜方向相对位置的不同，它又可分为以下两种：1.中央并列式(图3-2) 进、回风井均布置在中央工业广场内，地面建筑和供电均集中布置，便于管理建井期限较短(便于贯通)，井筒延深时通风也较方便；但井底车场附近漏风大，要特别加强管理。图32 中央并列式通风系统图3-3 该通风方式适用于井田走向长度不大（小于4km）、瓦斯与自燃发火都不严重的矿井。另一种形式如图33所示回风井只开凿到回风水平、从而避免了运输繁忙的生产水平井底车场向回风井的漏风。图3-4 中央边界式通风系统2.中央边界式(图34)

16、 其进、回风井在沿倾斜方向上相隔一段距离。回风井通常位于井田浅部边界沿走向的中央，不在工业广场内。进、回风道间的漏风主要是通过中央采区的采空区。工业广场不受抽出式主要通风机噪音的影响。适用于井田走向长度不大，瓦斯与自燃发火比较严重的矿井。（二）对角式 进、回风井分别位于井田的两翼称为单翼对角式；进风井位于井田中央、回风井设在两翼，称为两翼对角式(图35)。风流在井下的流动路线是直向式的，因此路线较短，阻力和漏风较小，各采区间风阻比较均衡，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噪音的危害。矿井设计中一般用两翼对角式，部分煤矿由于地形的限制或者地

17、质条件变化、一翼的煤量缺失而形成单翼对角式。两翼对角式适用于井田走向长、产量高、所需风量大、易自燃、有煤与瓦斯突出危险的矿井。与中央式通风相比，对角式通风系统的安全出口较多，吨煤所需通风电耗较小，但管理相对分散，发生事故时反风较困难。图3-5 两翼对角式通风系统当井田范围和产量特别大时，也可采用间隔对角式。它的进、回风井沿走向间隔布置，这样可避免由一个井筒集中进风，通风路线较短。（三）分区式(或称分区对角式)开采井田的浅部时，在各采区分别开采不深的小回风井，就可不必开掘沿走向的总回风道；进风井通常位于井田走向的中央(图36及图37)。在开采转入深部后，往往转变成两翼对角式。 图3-6 分区抽出

18、式通风系统图3-7 分区压入式通风系统原煤炭工业部在总结矿井生产、建设的经验和借鉴国外先进技术的基础上，于1984年制定了关于改革矿井开拓布置的若干技术规定(试行)，作为今后大中型(年产90万t以上)办井新井建设，生产矿井技术改造和开拓延深的依据。规定指出，井田走向长或瓦斯含量大的新建或改扩建的240万t以上的大型矿井，宜采用分区开拓。分区通风、集中出煤、各分区应有独立的通风系统(进、回风井)；没有煤和瓦斯突出或无高温危害的矿井，初期般宜采用中央并列式或中央边界式通风；煤层赋存浅的矿井，可采取分区通风。分区开拓风井，既可改善通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期。选择井筒位置时主要考虑有

19、利于第一水平开采，兼顾其他水平，以缩短贯通距离，减少石门工程量，加快建井速度和减少第一水平的井下运输费。（四）混合式由上述诸种方式混合组成。例如中央分列与两翼对角混合式、中央并列与两翼对角混合式等。其特点是进、出风井的数量较多，通风能力大，布置较灵活，适应于井田范围大，地质和地表地形复杂，产量大、瓦斯涌出量大的矿井。淮南潘集矿区煤层埋藏深、温度高、瓦斯涌出量大，产量和风量大，其通风系统采用中央并列(风井只开凿到回风水平)与两翼对角混合式。（五）矿井通风方式的比较中央并列式的优点：初期开拓工程量小，投资少，投产快；地面建筑集中，便于管理。两个井筒集中布置，便于开掘，井筒延深工作方便，井筒安全煤柱

20、少，易于实现矿井反风。中央并列式的缺点：矿井通风路线是折返的，因此风路较长，阻力较大，而且风压不稳定，通风机效率低，电能消耗大；由于进、出风井距离太近，特别是井底漏风较大，容易造成风流短路；安全出口少。中央边界式的优缺点与中央并列式的优缺点相反。对角式的优缺点亦与中央并列式的优缺点相反。（六） 采场通风方式和回采巷道布置采场通风方式的选择与回采顺序、通风能力和巷道布置有关。特别是高瓦斯矿井、高温矿井需要风量大，通风方式是否合理成为影响工作面正常生产的重要因素。在这种情况下，对工作面通风应满足如下原则要求：1. 工作面有足够风量并符合规程要求，特别要防止工作面上隅角积聚瓦斯；2. 沿空留巷时的巷

21、旁应采取防漏风措施；3. 风流应尽量单向顺流，减少折返逆流，使系统简单，风路短；4. 根据通风要求进回风巷应有足够的断面和数目。5. 采场通风方式有U、Z、Y、H、W型等几种。见图3-8所示。1）U型通风图3-8 (a)在区段内后退回采方式中，这种通风方式具有风流系统简单、漏风小等优点，但风流线路长、变化大。当前进式回采用这种通风方式时，漏风量较大。这种通风方式，如果瓦斯不太大，工作面通风能满足要求，即可采用。目前，这种通风方式在我国用得比较普遍。2）Z型通风图3-8 (b)由于进风流与回风流的方向相同，所以也可称为顺流通风方式。当采区边界有回风上山时，采用这种通风方式配合沿空留巷可使区段内的

22、风流路线短且长度稳定，漏风量小，通风效果比U型方式好。图38 各种类型通风方式示意图（a）U型通风方式 （b）Z型通风方式 （c）Y型通风方式 （d）H型通风方式 （e）W型通风方式3）Y型通风图3-8 (c)当采煤工作面产量大和瓦斯涌出量大时，采用这种方式可以稀释回风流中的瓦斯。对于综采工作面，上下平巷均进新鲜风流有利于上下平巷安装机电设备，可防止工作面上隅角积聚瓦斯及保证足够的风量。这种方式也要求没有边界回风上山；当无边界上山、区段回风巷设在上平巷进风巷的上部(留设区段煤柱护巷)时，则称为偏Y型通风。4）H型通风图3-8 (d)与Y型通风的区别在于工作面两侧的区段运输、回风巷均进风或回风，

23、增加了风量，有利于进一步稀释瓦斯。这种方式通风系统较复杂，区段运输巷、回风巷均要先掘后留，掘进、维护工程量较大故较少采用。5）W型通风图3-8 (e)当采用对拉工作面时，可用上下平巷同时进风(或回风)和中间平巷回风(或进风)的方式。采用W型通风方式有利于满足上下工作面同采，实现集中生产的要求。这种通风方式的主要特点是不用设置第二条风道；若上下端平巷进风，在该巷中回撤、安装、维修采煤设备等有良好环境；同时，易于稀释工作面瓦斯、使上隅角瓦斯不易积聚，排炮烟、煤尘速度快。上述各种通风方式应根据工作面产量、风量要求等具体条件进行选择。三、矿井通风方法矿井通风方法根据风流获得的动力来源不同，可分为自然通

24、风和机械通风2种。图3-9 自然通风系统 1平硐 ； 2立井（一）自然通风利用自然因素产生的风压（即自然风压）作为通风动力，致使空气在井巷中流动的通风方法叫做自然通风。1.自然风压的产生在如图39所示的通风系统中，平硐与立井井口标高差为Z(m)，A、D在同一水平面上所受的大气压力相等。考察空气柱AB名和CD，当井筒内外空气温度、湿度等自然参数不相同时，则空气重度也不相同，因而使两空气柱的重量不等、造成两空气柱底部B、C两点所承受的压力不一样，产生压力差、从而促使空气流动。这种由自然因素产生的风压我们称之为自然风压。2.自然风压的特性 1)自然风压的大小和方向随季节气候变化而变化，风量不稳定，风

25、向也改变。对如图39所示的自然通风矿井：冬季，地面空气温度很低，空气重度较大、则空气柱CD比空气柱AB重，此时空气由平硐口C流向立井井底B，流经立井井筒AB排至地面。 夏季，与冬季相反，风流自立井井口A流向井底B，经由平硐排至地面。春秋季，地面空气温度与立井井筒内空气柱的平均气温相差不大，造成风量很少甚至出现井下风流停滞现象。在一些山区里，因昼夜的气温相差很大自然风流的方向昼夜之内都可能发生变化。2)机械通风矿井，自然风压仍然存在，其大小受进风量的影响而略有变化，即随进风量的增加而增大。如图39所示，若在立井井口安有通风机抽风，出风流的温度一般保持常年不变，而进风流的温度受地表温度的影响随季节

26、变化而变化。在冬季，当通风机吸入的风量越多，进风流温度就越低，则进、出风井的温度差越大，自然风压值也越大，即自然风压随风量的增加而增大。此时自然风压帮助通风机通风(其值定为正值)。在夏季，就自然风压本身而言，其值同样是随风量的增加而增大，但这时的自然风压是削弱通风机的通风能力(其值定为负值)。3)自然风压的大小随矿井开采深度的加深而增大。自然风压的大小按下式计算： （3-4） 式中：Z矿井开采深度，m； 进风井侧空气的平均密度，kg/m3； 出风井侧空气的平均密度，kg/m3； g重力加速度，m/s2。 上式说明了自然风压的大小与矿井开采深度的关系。 3.重视自然风压对机械通风矿井的影响。采用

27、机械通风的矿井，自然风压始终存在，并在各个时期内影响着矿井通风工作。对自然风压较大的深井，自然风压对矿井通风起着重要作用，而且它在全年内可能均为正值，但是对于某些深度不太大的矿井，夏季的自然风压可能变为负值，甚至会出现风流的反向，这在通风管理工作中应给予充分重视，特别是高瓦斯矿井尤应注意，否则，可能造成严重的后果。（二）机械通风利用通风机的运转给空气一定的能量，造成通风压力以克服矿井通风阻力，使地面空气不断地进入井下，沿着预定路线流动，然后将污风再排出井外的通风方法叫机械通风。虽然自然风压始终存在，但由于自然风压的大小和方向受地面空气温度等自然因素的影响，无法保证矿井通风系统的稳定可靠。所以，

28、规程第一百二十一条规定：“矿井必须采用机械通风。”机械通风使用的通风机，根据其构造不同可分为离心式通风机和轴流式通风机两类；按服务范围不同可分为主要通风机、辅助通风机和局部通风机。主要通风机是指安装在地面的并向全矿井、一冀或1个分区供风的通风机。辅助通风机是指当某分区通风阻力过大、主要通风机不能供给足够风量时，为了增加风量而在该分区使用的通风机。局部通风机是指向井下局部地点供风的通风机。根据矿井主要通风机的工作方式及安装地点又可以将矿井通风方法分为抽出式、压入式和抽压联合式3种。由于规程要求“矿井必须采用机械通风”，因此，矿井通风方法也可仅指主要通风机的工作方法。1.压入式 压入式通风是把主通

29、风机安装在进风井口附近，利用风硐使之与进风井筒连通。当主通风机运转时。经过通风机的空气获得能量，风硐内空气压力增大、使之与井下、出风井口形成压力差，促使空气沿着预定路线流动，经各用风场所后，从出风井排出。在压入式通风矿井中，井下任何一点的空气压力都大于井外同标高的大气压力，因此，压入式通风又称为正压通风。矿井地面漏风是从矿内漏向矿外。如图311所示，我国在第一个五年计划期间许多矿井的第一水平离地表较浅，小窑分布多，顶板冒落裂隙直通地表，瓦斯小，所以较多采用了压入式，使一部分污风连同小窑积存的有害气体通过塌陷区排出地表。随着开采深度的增加，塌陷区不再通达地表。在开采第二水平时，逐渐过渡成抽出式。

30、目前西南地区的一些新建矿井，如渡口矿区，由于尚在浅部，其三分之二的矿井皆采用压入式。它的缺点是：1)主要进风道需要安设风门，所以：给运输和行人带来不便；这些风门经常被损坏，很难维护；矿井进风路线上漏风较大，通风管理工作比较因难。2）当主通风机因故停止运转时，井下空气压力下降，破坏了巷道小的空气压力与煤岩裂隙及采空区内气压的相对平衡，有利于瓦斯从煤岩裂隙和采空区内向巷道(工作面)空间涌出，使巷道和工作面空气中的瓦斯浓度增加可能造成瓦斯积聚，威胁安全生产。一般认为压入式通风不宜在高瓦斯矿使用。对于这种观点，国内外多年来作了比较深入的探讨，通过实际观测，不少人认为，在停风后采空区的瓦斯涌出量与主要通

31、风机工作方式无明显的联系。但是在多主要通风机通风系统的压人式通风矿井、当其中某一主要通风机因故停转时，它所服务的巷道系统内空气压力下降，其它主要通风机服务的巷道系统风压如基本不变，则将改变某些采空区中风流的能势分布，促使采空区气体向停风区域涌出；可能导致停风区域巷道内瓦斯超限，或使巷道中的氧气浓度下降而低于规定值，严重时可使人员缺氧窒息。图310 抽出式通风图311 压入式通风压人式通风时，需在入风巷道与地面连通的处所设置密闭或风门，以防止漏风。但其中有些是交通要道，人员、车辆或提升容器来往频繁，风门易受损坏，漏风较大，通常管理困难。在冒落裂隙通达地表时压入式通风矿井采空区煤炭自燃生成的有害气

32、体通过塌陷区向外漏出，这是有利的一方面，但是自燃征兆也因而不易发现。因为漏风源附近很难检测到煤炭自燃初期生成的气体，有时要到出现明火时才发现自燃。但在矿井浅部开采时，由于地表有塌陷出现裂缝与井下沟通时，为避免用抽出式通风将塌陷区的有害气体吸入井下，可在矿井开采第一水平时采用压入式通风，当开采下水平时再改为抽出式通风。此外，当矿井火区比较严重，采用抽出式通风，易将火区中的有毒气体抽到巷道中，威胁安全时，可采用压入式通风。2.抽出式 主要通风机安设在回风井口。抽出式主要通风机的工作使整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从地面漏向矿内。当塌陷裂隙通向地表

33、废旧小窑时，如采用抽出式，会把小窑积存的有害气体抽到井下，同时使工作面的有效风量减小。如图310所示，抽出式通风是把主通风机安设在出风井口附近，利用风硐使之与出风井筒连通，出风井口安装防爆门。当主通风机运转时风硐内的空气稀薄、造成低于大气压的气压，使空气在大气压力作用下自进风井口进入井下，经过各用风地点后，从出风井排出。在抽出式通风矿井中，井下任何一点的空气压力都小于井外向标高的大气压力，因此，抽出式通风又称为负压通风。它的优点是：1)抽出式通风在主要进风道不需要安设风门，有利于运输和行人，使通风管理工作方便、容易。2)在瓦斯矿井中采用抽出式通风一般认为当主通风机一旦因故停止运转时，井下任何一

34、点的空气压力均会稍微自然升高，在短时间内可抑制采空区、巷道空顶内积聚的瓦斯向巷道或其他工作空间涌出，有利于矿井安全生产。因此，目前我国大部分矿井都采用抽出式通风。它的缺点是：在开采煤田的上部第一水平时，因地面往往塌陷严重，采用抽出式通风，会把大量污浊、有害气体吸入井下风道，使一部分风流短路，降低有效风量，容易引起煤炭自燃发火。3. 压抽混合式 在入风井口设一风机作压入式工作回风井口设一风机作抽出式工作，通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小，其缺点是使用的风机设备多，管理复杂，所以一般很少采用。当第一水平用压入式，在开

35、采第二水平改为抽出式时，过渡时期新旧水平同时生产，压入和抽出风机将同时工作。当过渡的准备工作不充分时，情况就更为复杂，如淮南李咀孜一矿，在由压入式改为抽出式的过渡期中，使用的风机多达八台，其中有些风机时开时停，前后历经三年才完成过渡。上述三种工作方式，主要通风机均安在地面。主要通风机安在地面的优点是安装、维修方便，在井下发生火灾或爆炸事故时，主要通风机不易损坏，而且便于根据处理灾变的需要，采取停风、反风或控制风量等措施。其缺点是主要通风机附近的井口密闭、反风装置等漏风较大应当注意。主要通风机安在井下只在建井时短期采用，用作临时主要通风机，通常功率较小。我国现行规程第一百二十一条规定：矿井主要通

36、风机必须安在地面。四、矿井通风网络矿井风流流经各个巷道和工作面，构成复杂的通风网路系统，简称风网。通常将风道的交汇点称为节点，两节点间的风道称为分支，两条或两条以上的分支形成的闭合回路称为回路或网孔。通风网路通常由众多的分支及回路所组成。在全矿井的风网中，风量分配有两种，一是按需分配，二是自然分配。前一种是根据井下各个用风地点的实际需要进行分配的方法，为了保证这种分配，必须采取一系列的控制措施，井下大部分风路中的风量(又名固定风量)都是用这种方法进行分配的。后一种是取决于风网中各风路的风阻比例关系，不加控制任风量自然地进行分配的方法，这种分配方法多半用于矿井的进风和回风风网中，但必须在保证井下

37、各个用风地点实现按需分配风量的前提下进行。按各分支联接形式的不同，可以分为串联、并联、简单角联和复杂联接等。风流在网路中流动时遵循风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。矿井风网的形式较多，在各种风网中，风流流动的客观规律，既有普通性，又有特殊性；既要遵循普遍规律，又要应用特殊规律。（一）风网的形式全矿井的风网形式比较复杂，其中往往包含以下一些基本形式：1.串联风路 由两条或两条以上的分支彼此首尾相联，中间没有分叉的线路叫做串联风路。如图3-12所示的串联风路，是由6条分支串联而成的。2.并联风网二条或二条以上的分支自空气能量相同的节点分开到能量相同的节点汇合，形成一个或几个网孔的总回路叫做并联

38、风网。简单并联风网只有一个网孔；复杂并联风网则有2个或3个以上网孔，例如，图313所示的复杂并联风网有4个网孔，即M52+14；又如在图314(A)中，因两进风井口的标高相同，两井口的大气压力相等，故可把这两井口看成是一个分风点，如图(B)所示，从1到2构成简单并联风网。但在因315(A)中，因进风平硐口l和进风井口2的标高不同，大气压力不相等，1和2两点就不能视为一点，风道l3和23构成敞开并联(图B)。后面将说明，若把敞开并联中产生的自然风压加入计算，便可用虚线把1和2点联起来(图C)，当作一个网孔来分析。图312 串联风路示意图 图313 并联风网示意图图 3-14图 3-153.角联风

39、网在简单并联风网的始节点和末节点之间有一条或几条风路贯通的风网叫做角联风网。贯通的分支习惯叫做对角分支。单角联风网只有一条对角分支，多角联风网则有两条或两条以上的对角分支。4.复杂联风网比上述几种形式更复杂的风网都叫复杂联风网，这类风网形式较多，不一一列举。（二）简单风网中风流的特殊规律简单风网是指串联风路和并联风网，它们除了遵循风量平衡定律、风压平衡定律及通风阻力定律等普遍规律外，还各有特点，各有其专用的特殊规律。1.串联风路（1）风量关系式根据风流的连续定律，知 （3-5）上式表明：串联风路的总风量等于各条分支的风量。（2）风压关系式 （3-6） 或写成 （3-7） 上式表明：串联风路的总

40、风压等于其中各条分支的风压之和。（3）风阻关系式根据通风阻力定律及串联风路风量关系式可知，串联风路的总风阻等于其中各条分支的风阻之和。即： （3-8）2.并联风网（1）风量关系式按风量平衡定律，n条分支组成并联风网时，其风量关系式为： （3-9） 上式表明：并联风网的总风量等于各条分支的风量之和。（2）风压关系式按风压平衡定律，得 （3-10）上式表明；并联风网的总风压等于各条分支的风压。（三）两种简单风网之间的比较1.经济性比较有两条分支分别构成并联风网和串联风路，当两分支的风阻相等，经计算及比较表明：并联风网的总风阻是串联风路的总风阻的18倍。有两条分支分别构成并联风网和串联风路，当总风量

41、相等时，并联风网的总风压是串联风路的总风压的18倍。由此充分说明并联风网比串联风路的通风经济性要优越得多。2.安全性比较并联风网中各风路都有独立的新鲜风流，而串联风路的后一工作面则要吃前一工作面的污风和炮烟，并联风网有利于风流的控制或风量的调节，容易做到按需分配风量，串联风路则无法做到，并联风网在某分支万一发生事故时，易于隔绝，不致影响其它风路，而串联风路则必然互相影响。经过以上比较，可以进一步理解规程强调实用分区通风(即并联通风)而严格限制串联通风的重要意义。（四）采区长壁工作面的通风方式和特点 1、一进一回的工作面通风系统（U型）1）、U型后退：工作面进、回风巷布置在煤体侧，在我国应用普遍

42、。（1）优点：系统简单、可靠、漏风小。（2）缺点：上隅角瓦斯易超限，巷道掘进提前量大。2）、U型前进：工作面进、回风巷布置在采空区侧。（1）优点：巷道掘进独头通风长度短，巷道掘进提前量小，采空区瓦斯不进入工作面。（2）缺点：漏风大，掘进对回采有干扰，进回风巷维护困难。3）、Z型后退：工作面进风巷布置在煤体侧，回风巷布置在采空区侧。（1）优点：采空区瓦斯不进入工作面。（2）缺点：漏风大，回风巷维护困难。4）、Z型前进：工作面进风巷布置在采空区侧，回风巷布置在煤体侧。（1）优点：巷道掘进提前量较小。（2）缺点：采空区瓦斯进入工作面，漏风大，进 风巷维护困难。2、两进一回或一进两回的工作面通风系统（

43、Y型、W型、双Z型）用于增加采区工作面的风量，减少上隅角瓦斯积聚。1）、Y型通风系统工作面两端巷道均进风，其中一条越过工作面后成为回风巷，通往采区边界的回风巷。2）、W型通风系统工作面两端及中部分别与位于采空区侧（前进式）或煤体侧（后退式）三条巷道相联，其中选择二条巷道进（回）风，一条巷道回（进）风。 3）、双Z型通风系统工作面两端与位于采空区侧（前进式）或煤体侧（后退式）的二条进风巷道相联，工作面中部与位于煤体侧（前进式）或采空区侧（后退式）的一条回风巷道相联。3、两进两回的工作面通风系统（H型系统）工作面两端分别与贯通煤体侧和采区侧的两条巷道相联，形成两条进风巷、两条回风巷的通风系统。其特

44、点是工作面风量大，减少采空区向工作面的瓦斯涌出量。双Z型和H型通风系如图5-5所示。 （五）采煤工作面接替（准备、搬家）由于正常工作程序打乱、工序多，人员多，是事故高发期，应预先作好计划安排、现场合理组织工作。（六）矿井供风标准2，31、目的：保证向矿井各用风地点输送足够数量的新鲜空气，用以稀释有毒有害气体，排除矿尘和保持良好的工作环境，确保矿井安全生产。2、供风标准：按下列要求分别计算并选取其中最大值1）、井下同时工作的最多人数乘以。2）、井下采煤、掘进、硐室和其它地点需风量的总和。各地点实际需风量，必须使该地点风流中瓦斯、二氧化碳、氢气和其它气体的浓度、风速以及温度、每人供风量符合煤矿安全

45、规程的有关规定。煤矿企业应根据具体条件，制定风量计算方法，至少每5年修订1次。（七）矿井通风管理的核心以风定产。国家煤矿安全监察局提出“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针。以风定产应含两个主要内容1：1、矿井及采煤工作面实际风量来核定产量变化。在我国一些煤矿存在矿井、采区或工作面供风不够的问题，其主要原因是：1）、矿井生产条件变化，如瓦斯涌出量预测值偏低，造成巷道断面偏小，主要通风机能力偏小、通风量偏小。另外，由于通风管理问题或进回风巷失修，断面减小均可能导致风阻增加，供风量偏小。2）、矿井产量增加，而通风能力受限。由于市场需求增加、煤价上涨、刺激矿井增加产量，但是通风能力没有相应增加。

46、2、具备合理的通风方式和通风系统人们绝不能认识只要供风量足够，就达到了“以风定产”要求。“以风定产”还有一个重要内容是保证合理的通风系统和通风方式。我国煤矿在这个方面存在的问题甚至比通风量不足问题更大。这是值得我们各矿管理、技术人员和煤矿安全监察人员警惕的。3、处理生产与通风关系的两原则1）、“通风为生产服务”的原则。这一点，大家都十分清楚，也是比较容易作到的。2）、“生产（含开拓、采掘设计、布置）必须遵循合理可靠通风的规律”的原则。这一点，在许多煤矿存在较大问题，往往只强调通风为生产服务，而忽视生产必须遵循合理通风规律的原则。因此，通风部门为保证供风，不得不违背合理通风规律增加巷道，使用大量

47、风门、密闭、调节风门、风桥甚至辅助通风机等设施。使通风系统复杂、可靠性降低、安全隐患增加，通风管理难度加大、抗灾能力减弱，一旦发生事故，救灾难度增大。因此，不遵循“合理可靠通风”的规律将埋下瓦斯爆炸、火灾和救灾等重大隐患。矿井风流流动状态（1）层流：风流呈层流状态时，各层质点互不混合，质点流动为直线或规则的平滑曲线，且与井巷轴线基本平行。采空区、封闭的火区，通风不良区域或微风区等局部区域内风流可能处于层流状态。风流呈层流流态，容易形成瓦斯层，在缓慢流动过程中瓦斯不易被稀释。（2）紊流：风流呈紊流状态时，风流质点的运动轨迹相互交错，非常紊乱，其速度、压力等参数在时间和空间上发生不规则脉动。矿井井

48、巷风流一般处于紊流状态。火区救灾时，注入惰气流态也是紊流状态。紊流态惰气进入火区，不可能很快与层流流态流动的瓦斯层混合，不断注入的惰气将在与瓦斯层部分混合的同时，象活塞一样，推动火区大气及瓦斯层运移，可能改变瓦斯层流向，而逆向进入火源，引起瓦斯爆炸。所以，注惰初期需注意瓦斯爆炸危险，人员需立即撤离。（3）过渡状态：风流处于层流与紊流之间的不稳定状态。矿井通风动力11（一）自然通风利用自然风压对矿井或井巷进行通风的方法。由于完全依靠自然风压进行通风的矿井安全性、稳定性和可靠性很差，煤矿安全规程规定，每一矿井都必须采用机械通风，不准采用自然通风。1、自然风压的产生：自然风压是矿井通风系统环路中，由

49、于空气柱质量不同产生的压力差称为自然通风压力。进、回风井温差越大，矿井越深，自然风压越大。冬季进风井风流温度低，回风井风流温度四季基本不变，所以，自然风压作用方向往往与机械风压方向相同，夏季进风井温度高，自然风压作用方向往往与机械风压方向相反。2、自然风压的利用和控制（1）根据自然风压随季节变化的规律，适时调整主要通风机，满足井下所需风量，又达到节能目的。（2）注意自然风压的不利影响，如自然风压作用方向与机械风压相反时的影响，注意个别边远区域因自然风压大于机械风压，出现风流反向、停滞和瓦斯积聚的可能，并及时采取应对措施。（二）矿井通风机的类型1、按其服务范围，可分为三种：（1）主要通风机：服务

50、于全矿或矿井的某一翼（或采区）。（2）辅助通风机：服务于矿井通风网络的某一分支（某一采区或采煤工作面）的风路，帮助主要通风机工作保证该分支所需风量。（3）局部通风机：服务于独头巷道掘进。2、按其构造和工作原理，可分为：（1）离心式通风机，我国使用的主要型号为472型、G473型和K473型等。（2）轴流式通风机，我国使用的主要型号为70B2型，2K60型、2K58型和GAF型等。（三）主要通风机的附属装置1、风硐连接主要通风机和井筒的一段巷道，用于引导风流。对于压入式通风矿井，风硐是将主要通风机排出的风流引入进风井筒；对于抽出式通风矿井，风硐将回风井筒中的风流导入主要通风机。风硐内通过的风量与

51、主要通风机的工作风量几乎相同。因风硐通过风量大，是矿井中通风阻力较大而风速最大的一段巷道。2、扩散器内接于主要通风机出口，外端与地表相通，具有一定长度，断面逐渐扩大的构筑物。用于降低主要通风机的出口动压，提高主要通风机的有效静压。扩散器的设计、构筑原则是阻力小，出口风速低。3、防爆门（防爆井盖）安装于装有主要通风机的回风井口，保护主要通风机在井下发生瓦斯煤尘时免受爆炸高压气浪破坏的设施。安装于回风立井井口的为防爆井盖，安装于回风斜井井口的为防爆门，当井下发生瓦斯煤尘爆炸时，防爆门（防爆井盖）即被爆炸高压气浪掀开，爆炸高压气浪直接冲入大气而不冲击主要通风机，使主要通风机受到保护。4、反风装置使本

52、矿井下风流反向的一种设施。用以防止矿井进风系统发生火灾时产生的有毒、有害气体进入作业地点、缩小灾害范围和配合井下灾变时期救灾反风需要，反风装置类型随主要通风机的类型和结构不同而异。（1）专用反风道反风，反风道与风硐内侧相联，由反风导向门控制风流流向实现反风。（2）主要通风机反转反风，当主要通风机为轴流式通风机时，将电动机电源任意相接线调换，使电动机改变转向，从而改变通风机动轮旋转方向，实现井下反风。（注意，离心式通风机反转，而风向不变）（3）利用备用主要通风机的风道反风，当两台轴式主要通风机并排布置时，保持工作的主要通风机正常运转，利用另一台备用风机的风道作为“反风道”而实现的。（4）调整动叶

53、安装角进行反风，对于设置动叶整体偏转装置的轴流式主要通风机通过将所有叶片同时偏转一定角度（大约120°）而不必改变动转向实现风流反风的一种设施。主要通风机启动注意事项（1）离心式风机：其轴功率N随风量Q增加而增大，只有在接近风流完全短路时，功率才略有下降。因此应注意：为保证风机机安全启动，避免因启动负荷过大而烧坏风机，离心式风机在启动时应将风峒中闸门全闭，待其达到正常工作转速后再将闸门逐浙打开，当供风量远大于需风量时，常利用闸门加阻减少工作风量，以节省电能。（2）轴流式风机：在叶片安装角不太大时，在其稳定工作段内，轴功率随Q增加而减少。所以，轴流式风机应在风阻最小时启动，以减少启动负

54、荷。增风调节：A、减少矿井风阻（降低矿井通风系统的阻力），技术措施为：实施并联通风、缩短风路、扩大巷道断面、减少巷壁摩擦风阻（更换支护类型）和减少局部阻力等。B、堵塞地面的外部漏风、矿井风阻增加、通风机供风量减少，但有效风量增加。减风调节：矿井风量过大，应进行减风调节（增阻调节增加矿井主要通风机工作风阻）。技术措施为：对于离心式风机，减小进风口闸门开口面积，增大矿井风阻。轴流式风机：改变叶片安装角，改变风流转速；离心式风机：改变前导器叶片转角，改变风机转速。局部通风矿井局部通风区域是瓦斯事故多发区，因为局部通风机安装在井下生产区域，环境条件复杂、供电条件多变，开停、跳闸、断电较频繁，易造成巷道停风、微风、风量不足，而引起巷道或局部区域瓦斯积聚。掘进巷道内环境条件复杂，电气设备防爆性能差，就容易出现瓦斯爆炸事故。局部通风机安装必须符合煤矿安全规程要求，风机安装地点到掘进巷道回风口之间巷道最低风速应符合煤矿安全规程规定，避免循环风和有害气体积聚。（一）局部通风的技术管理和主要安全措施1、保证工作面有足够的新鲜风量（1）不准随意停风和减少风量；（2）提高有效风量。A、减少通风构筑物和风筒漏风；B、降低风筒风阻，吊掛平直，选用大直径风筒，保障风筒完好。2、保证局部通风机连续