矿井通风基本概念

1、1) 矿井通风系统：矿井通风系统是是生产矿井的主要组成部分。是向井下各作业地点供给 新鲜空气，排出污浊空气的通风通风网络、通风设备和通风控制设施的总称；是向井下 各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施等构成 的工程体系。矿井通风系统由进风、用风、排风三大部分组成。 根据瓦斯、煤层自燃和高温等影响矿井生产安全的主要因素对矿井通风系统的要求，为 了便于管理、设计和检查，把矿井通风系统分为一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防 火及降温型、排放瓦斯及降温型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型几种， 依次 为 1-8 八个等级。矿井通风方式有串联通风和并连通风两种

2、。按进回风巷在井田位置不同，通风系统分为中央式 、 对角式 、 分区式 和 混 合式。中央式 ：进、回风井均位于井田中央。根据进、回风井沿倾斜方向相对位置不同，又分 为中央并列式和中央边界式(中央分列式) 。对角式：进、回风分别位于井田的两翼。两翼对角式：进风井位于井田中央，回风井位 于井田两翼(沿倾斜方向的浅部) ，称为两翼对角式，进、回风分别位于井田的两翼称为单 翼对角式。分区对角式：进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个不深的小回风井， 无总回风巷。分区域式 : 在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。 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

3、混合式，中央并列与两翼 对角混合式等等。2) 自然风压形成原因 由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，使得进、回风井的气 温出现差异，回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的 空气压力不相等，其压差就是自然风压。3) 自然通风是在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。4) 井筒泛指立井和斜井，也包括暗井。通常由井颈、井身和井窝组成。采矿、修建长隧道 和地下铁道时开凿的联系地面和地下巷道的通道。5) 井筒的分类：6) 根据井田开拓方式的不同，井筒分为立井、斜井和平硐。7) 立井井筒按其用途又分为主井、副井、混合井和风井。 主井是专门用作提升煤炭的井筒， 在大、 中型矿

4、井中， 提升煤炭的容器多采用箕 斗，所以主井又常称作箕斗井。 副井是用作升降人员、材料、设备和提升矸石的井筒，并常兼作入风井，由于副 井采用的提升容器是罐笼，所以副井又称为罐笼井。 在同一个井筒安设有箕斗和罐笼两种提升容器时，该井筒称为混合井，它主要用 于小型矿井和老矿井改扩建的延深井。 风井尽管有时也安设有提升没备，该井筒仍然按其主要用途命名为风井。8) 暗井：不直接通达地面的立井或斜井。地下采矿时，装有提升设备而无直通地面出口的 垂直或倾斜的通道。也叫“盲井” 。9) 什么是两级压入？四级机战通风系统？开采中段？放矿作业？巷道风阻？主扇周围的 漏风？通风构筑物？角联风路？风阻和阻力的关系？

5、10) “三专”指井工开采的矿井井下对局部通风机供电采用专用变压器、专用开关、 专用线 路，以确保供电相对稳定，保证停头不停风的原则。“两闭锁”指掘进工作面瓦斯电闭锁和风电闭锁。 其中瓦斯电闭锁是指当掘进工作面瓦斯浓 度超限时， 声光报警并自动切断工作面迎头被控设备电源； 风电闭锁是指当局部主通风机停 止运转或风筒风量低于规定值时， 自动切断掘进工作面 (除备用风机电源外的) 所有设备电 源。简要的就是指：三专即：专用变压器，专用线路，专用开关。两闭锁即：风电闭锁，瓦斯电 闭锁10）矿井漏风率？11）回采工作面：在煤层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或

6、简称为采场。赋存在煤层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层，位于煤层下方的岩层称为底板。一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。它通常由具有一定稳定性且易于随工作回术 放顶而垮落的页岩，砂页岩或粉砂岩等岩层组成。12）放顶：通过移架或回柱缩小工作空间宽度使采空区悬露顶板及时垮落的工序。13）煤壁：直接进行采掘的煤层暴露面。14）壁式采煤法：壁式采煤法，回采工作面长度较长；工作面两端有可供运输、 通风和行人的巷道；回采工作面向前推进时，必须不断支护；采空区要随工作面推进按一定方 法及时处理；回采工作面煤的运输方向与工作面煤壁平行。15）壁式采煤法 wall mi ning met

7、hod，壁式采煤法有多种分类。按煤层厚薄不同，薄及中厚煤层，通常按煤层全厚一次开采，称整层（单一）开采；厚煤层，一般分为若干中等厚度的分层进行开采，称分层开采。按工作面推进方向不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。在分层开采中，由于分层的回采顺序和顶 板管理方法不同，可分为下行垮落法和上行充填法等。在中国，开采倾斜和缓倾 斜煤层时常用单一（整层）走向长壁采煤法、单一（整层）倾斜长壁采煤法、倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法、倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法、倾斜分层走 向长壁上行充填采煤法和倾斜分层V型倾斜长壁充填采煤法和开采坚硬顶板煤层 的刀柱采煤法等。开采急倾斜煤层时，有水平分层采煤法、倒

8、台阶采煤法、仓贮 采煤法和掩护支架采煤法，这些都属于壁式采煤法。20世纪初，刮板输送机开始使用，壁式采煤法随之有很大发展，目前已成为各国的主要采煤方法。除美国和 澳大利亚等国外，在联、英国、联邦德国、波兰等国壁式采煤法占矿井总产量的90%;中国煤矿自 50年代开始采用壁式采煤法，1980年占统配煤矿总产量的90%左右，随着采煤机械化程度不断提高，壁式采煤法的使用围将日益扩大16）单一走向长壁采煤法。也称整层走向长壁采煤法，特点是回采工作面沿煤层倾斜方向布置， 沿走向方向推进 ；工作面长度较长,一般为100150m,短的有30 40m,长的超过 200m。在回采工作面的上方和下方沿走向分别布置回

9、风平巷和运 输平巷，构成回采工作面和采区巷道之间的通风、运输和行人的通道。根据煤回采工艺不同，每一循环的推进度一般为0.61.2m （图1）。通常在回风平巷铺设轨道，用矿车或平板车运送材料和设备；运输平巷用带式输送机、刮板输送机或 矿车运送煤炭。回风平巷和运输平巷采用单巷布置，也有采用双巷布置的。回采 工作面的推进方向有两种：后退式，由采区边界向采区上山（或石门）推进； 前进式，由采区上山（或石门）向采区边界推进。中国各矿区大都采用后退式 回采。在综采采区，为减少综采设备的长距离搬移，有的采用混合式，即上区段 回采工作面用前进式回采至采区边界后，将综采设备搬移至下区段边界的开切眼 中，用后退式

10、回采。壁式采煤法目前，在走向长壁采煤法的回采工作面中，炮采、机采和综采均有使用。中国随着采煤机械化程度的提高，近期回采工作面的平均长度已在100m左右，工作面月平均产量炮采为1万吨左右，机采为 1.5万吨左右，综采为 3.5万吨左右。此法主要适用于缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层。倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法开采缓倾斜厚煤层时，需将煤层按倾斜方向划分为若干分层，每个分层的厚度在炮采和普采工作面为1.82.4m,在综采工作面可达3.5m左右，各分层由上而下利用全部垮落法依次逐层开采。顶分层的回采与单一中厚煤层回采相同，回采以下各分层时，由于其顶板是上一分层回采时冒落的破 碎岩块，管理上困难极大。过去

11、曾采用分层间留煤皮的方法解决，但煤炭损失大， 自燃发火严重，后来逐步改用木板、金属网、竹笆或荆笆等人工假顶。煤层顶板为 页岩或含泥质成分较高的岩石时，向采空区注水或灌注泥浆，有的在冒落岩石中加 固结剂，在上覆岩层的压力作用下，使其结合成一个整体，成为再生顶板，供下一 分层使用。在铺设人工假顶时进行注水或注浆，效果更好。金属网分单层网和双层 网两种。开采两个分层时铺荆笆、竹笆或单层网；开采三个以上分层时铺双层网。因金属网假顶成本高，中国现时采用荆笆、竹笆假顶较多。金属网假顶的铺设方法 有底网和顶网两种。目前不少矿区已将铺底网改为铺顶网，分层顶板破碎或有伪顶 难于管理时，铺顶网优点更多。本法的巷道

12、有分层布置和联合布置两种。分层布置是将每一个分层作为一个中厚煤层看待，各有独立的巷道系统，通常是分层分采。联合布置，除每分层都有为本 层服务的分层平巷外，还有为各分层共用的平巷和上山、下山。在共用巷道与分层 巷道之间用平巷、斜巷或立眼联系（见矿山井巷）。为便于维护，应将共用巷道布置在受采动影响较小的煤层底板岩石中（图2）。上下分层工作面可同时回采，其超前距离取决于上分层回采后顶板岩层垮落状况，一般为80200m,但下分层工作面必须在上分层采空区岩层活动已经稳定后方可回采。为了提高厚煤层开采的经济 效益，目前许多国家正在发展增大采高、减少分层数目的新工艺。设计和使用大采 高的自移式液压支架和采煤

13、机，煤层采高可达3.55.0m。此外，还有将特厚煤层分为两个分层：开采顶分层时，铺金属网假顶，开采底分层的同时回收网下顶煤。壁式采煤法倾斜分层走向长壁上行充填采煤法各分层自底至顶用充填法依次逐层开采，上分层的回采工作在下分层的充填体上进行。如用水砂充填管理顶板，回采工艺复杂 化，因为增加了充填工序；在巷道布置上增加了输砂、疏干系统和泥砂沉淀装置。因此，水砂充填工作面除落煤、装煤、运煤和支护等工序与一般垮落法相同外，还 有疏导和沉淀充填废水等临时构筑物。充填采区的巷道布置，应合理解决运料与输 砂、运煤与疏干的关系问题，方能保证正常生产。充填采煤法工序复杂，增加一套 充填设备，成本高，投资大，效率

14、低；但有利于防止井下自燃发火和煤尘爆炸，有 效地减少围岩移动和地表沉陷，是建筑物下采煤、铁路下采煤和水体下采煤的有效方法之一。中国、鹤岗等矿区曾广泛采用本法。近年来，由于扩大了垮落法的使 用围，充填法的百分比逐渐减少，但不能采用垮落法的倾角为5°25°的厚煤层，仍多采用本法。倾斜长壁采煤法回采工艺与走向长壁采煤法基本相似，不同点是回采工作面沿走向布置，沿壁式采煤法（三）倾斜推进。即在井田围，沿煤层走向布置主水平大巷，在大巷两侧沿倾斜向上山或下山方向掘进工作面的运输斜巷和回风斜巷,掘至采区边界后，掘进开切眼使两斜巷连通。在开切眼和巷道安装设备，沿煤层倾斜方向，用仰斜或俯斜方式

15、采煤。用本法开采单一薄层及中厚煤层，巷道布置十分简单（图3 ）。回采工作面有成对布置的，也有按单一工作面布置的。每个工作面长150200m或更长。工作面沿倾斜的推进长度即运输斜巷和回风斜巷长度，可达10001500m。在运输斜巷中铺设可伸缩带式输送机，回风斜巷中铺设轨道，用无极绳绞车或单轨吊车运送设备和材料。在厚煤 层中采用本法时，由于掘进和维护长距离的分层回采斜巷比较困难，维护费用高，故需在煤层底板岩石中布置供各分层共用的集中巷，每隔150200m开掘联络巷道，与分层回采斜巷相连接。各分层的回采斜巷可逐段超前于工作面掘进，并随采随废。各分层工作面回采顺序，可在保持一定错距的条件下，上下分层同

16、时回采，也可在上分层工作面采至边界后再采下部分层，以利形成再生顶板。壁式采煤法倾斜长壁工作面按推进方向分仰斜开采和俯斜开采两种。如煤质较硬或顶板淋水较大，一般宜用仰斜开采；如煤层厚度大，煤质松软容易片帮，宜用俯斜开采。回采工作面一般应朝大巷方向推进，即水平大巷上方的煤层用俯斜方式开采，水平大巷下方的煤层用仰斜方式开采，以利于工作面通风和巷道维护。在地质条件适宜的矿井中，本法与走向长壁采煤法相比，优点是：巷道布置简单，巷道掘进和维护费用低，投产快。据联矿井对比资料，在相同的矿山地质条件下，倾斜长壁开采比走向长壁开采的巷道长度减少1020 %，大型矿井的建设工期可缩短12年。运输系统和通风系统均较

17、简单，回采工作面技术经济效果好。易于实现等长工作面，减少了由于工作面长度变化而增加拆装自移式液压支架和接长或缩短输送机的工序。本法的缺点是倾斜巷道距离长，使辅助运输和行人比较困难。中国自70年代开始推广使用。适用于倾角12°以下的煤层，机采和炮采可扩大应用于开采15°18°的煤层。国外采用俯斜综采工作面开采倾角为33。的煤层已获成功。倾斜分层倾斜长壁V型工作面上行充填采煤法工作面沿走向布置，Is 遑曲批訂 3黒用IT艮雜道1 E95® 1 A壁式采煤法（四）沿倾斜向上推进；为便于工作面的通风、运输和充填工作，自开切眼开始回采后，将工作面逐步调整成两端高、

18、中间低的伪倾斜（8。12° ）。整个工作面由两个伪倾斜工作面组成，形成V型。随着分层工作面沿倾斜向上推进，在充填体中逐渐维护出一条分层溜道，以便溜煤、进风和流水。为了不使工作面与溜煤道相交处顶板的悬露面积太大而难于维护，V型两侧工作面始终保持56m的错距。回采工作面从运输水平向上推进直到回风水平为止（图4） oV型工作面目前仍用打眼放炮落煤，小型输送机运煤。落煤中的50 % ,自行装入输送机，其余用人力装载。工作面支护用带帽木柱或棚子。 采区走向长度通常为320400m。沿走向可布置 45个V型工作面,每个长度为 80100m,每翼长4050m。与走向长壁充填法相比，优点是：充填准备

19、 工作简单，工作量少，充填事故少，采区产量较高；缺点是：目前尚未实现机械化，工作面容易片帮，巷道系统复杂，通风路线曲折，容易聚集瓦斯。本法适用于倾角20°45°的特厚煤层，或地质构造复杂，走向断层较多的煤层。倒台阶采煤法用于急倾斜薄煤层的一种走向长壁采煤法，其采区巷道布置与走向长壁采煤壁式采煤法（五）法基本相同。由于倾角大，为了安全，采区上山由34个上山眼组成，分别用于溜煤、溜矸石、运料、通风和行人。急倾斜工作面用风镐落煤时，为适应多台风镐同时安全作业而布置成倒台阶方式。倒台阶工作面全长通常为4050m,有时可达100m。一个台阶长度为 1020m,台檐宽为23m。最下部的

20、台阶溜放煤块，兼作通 风及安全出口用。其台檐宽度应加大到46m。工作面支架既用于维护顶底板，又作为工人操作的脚手架，必须牢固。为操作安全，还应设置护身板、脚手板及溜煤 板。顶板管理一般用全部垮落法。为开采近距煤层，可用矸石充填，以消除上下层的采动影响。本法巷道布置简单，对地质变化适应性强，回采率 较高；但回采工序多，劳动条件差，顶板管理困难，不安全，坑木消耗大，煤尘大。主要用于开采煤 质松软的急倾斜较薄煤层，现正逐步被掩护支架采煤法代替。仓贮采煤法在区段（或阶段）沿走向划分成若干个仓房，房用爆破法回采。采落的煤大部分贮在仓，临时支护顶底板。整个仓房采完后，再把贮存的煤全部放出（图5）。本法与留

21、矿法相同（见 空场采矿法）。为了平衡出煤，应同时配备工作仓、贮煤仓、放煤仓和准备仓。仓房的形状一般为倾斜条带和伪斜条带等。仓房工作面沿走向布置，仰斜推进。仓房间多用煤柱隔离。为降低煤柱损失并减少掘进工作量，也可用密集支柱护仓。区段高度和仓房尺寸主要根据顶板稳定情况和工作面推进速度等因素确定。区段高度一般为 4060m,仓房宽度为1530m。本法工序简单， 易于操作， 劳动强度较低，效率较高，坑木损耗少；但回采率低，煤质差，难于实现机械化。本法只适用于顶底板坚固，煤层倾角在45°以上，煤层厚4m以下，煤质坚硬，节理不发育，不易自燃 ，瓦斯含量低，淋水小等条件。水平分层采煤法把急倾斜厚煤

22、层沿水平方向分成若干23m厚的分层,由上而下依次开采。在每个壁式采煤法（六）分层布置回采工作面和分层平巷，采区巷道可按双翼或单翼布置。区段高度一般为1530叶 回采工作面长度就是煤层的水平厚度，工作面沿走向推进。煤层水平厚度小于8m时,仅需在分层底板掘一条分层平巷；大于8m时,应在顶板位置再掘一条分层平巷，两条分层平巷间，沿走向每隔1518m用煤门贯通。回采时要经常保持23个溜煤眼与分层工作面相通。上下分层工作面的超前距离应保持1530m,同时生产的工作面可达 57个。工作面用风镐或爆破法落煤，人力装煤，工作面较长时应安设刮板输送机。用木支架或金属支柱配合铰接顶梁支护。分层间可铺设假顶。用全

23、部垮落法处理采空区。本法能适应煤层厚度和倾角的变化，回采率高；但巷道布置 复杂，产量低，掘进量大，通风、运料困难，回采工序多，劳动强度大，机械化程 度低。厚度大于 4m的急倾斜煤层可用本法，但目前已逐步被其他方法代替。斜切分层采煤法巷道布置和回采工艺与水平分层采煤法基本相同，不同的是分层面与水平面成25°30°交角。通常分层面向底板倾斜。本法简化了工作面的装煤和运煤工序，改善了劳动条件，在煤层倾角和厚度比较稳定的情况下，用本法比水平分层采煤法更有利。掩护支架采煤法在急倾斜煤层的回采工作面安装一种特殊支架（一般由钢梁和木料构成），把采空区与工作空间隔开，工人在支架掩护下进行回

24、采。长期以来，中国使用平板型掩护支架采煤法。在区段，沿走向划分成2030m的条带，在每个条带掘进4条相距6m的溜煤眼，将区段运输平巷和回风平巷贯通。在回风平巷预先扩巷并安装一个长24m、宽比煤层厚度小0.5m以的掩护支架。采落的煤经溜煤眼自溜到运输平巷，随着回采，掩护支架靠自重和上部垮落岩石的推力，沿倾斜自动向下移动，直到采完全部条带为止。最后拆除支架。本法的主要优点是：消除了回采过程中架设支架的繁重劳动，坑木消耗少。但巷道掘进的工程量大，煤尘大，劳动条件差。近年来为扩大本法的使用围，有的矿井对支架结构作了许多改进：如用于开采1.31.5m煤层的八字形钢梁；用于开采3.5m以上厚煤层的组合梁以

25、及在倾角45°65°,煤厚4m左右的条件下试验了型掩护支架和带腿的型掩护支架等，均取得了一定的效果。70年代，中国矿务局创造了伪倾斜柔性金属掩护支架采煤法（图6）。在距采区边界5m处掘两条上山眼，贯通平巷后，在回风平巷中扩巷并安装掩护支架。安装工作 进行15m后，逐步调斜掩护支架，使其与水平面成 25°30° ,然后在掩护支架下进行正常回采。随着工作面沿走向推进，要不断接长回风平巷中的掩护支架，同时在 工作面下端的顺槽拆除支架。采下的煤沿工作面铺设的搪瓷溜槽经溜煤眼溜到运输 平巷。掩护支架下可用风镐或爆破法落煤。支架随着出煤而逐渐下降，生产时应注 意调正

26、支架，使之处于正常位置。伪倾斜柔性掩护支架采煤法具有以下优点：工艺简单；劳动强度低；工人在掩护支架下工作比较安全；材料消耗少；与水平分层采 煤法相比，巷道掘进量可减少6070%,工作面月产量提高46 %。但由于支架结构还不完善，煤层厚度和倾角有变化时开采困难。本法的适用条件是：煤层赋存稳定，倾角大于60° ,煤层厚度 1.88.0m。中国开滦、等矿区，广泛使用本法。刀柱采煤法在采空区沿走向每隔2550m留宽5m左右、与工作面等长的煤柱，简称刀柱（见矿柱），用以支撑顶板，使其不致冒落。工作面至采后的最近刀柱间，用木支柱或 金属支柱支护。工作面转入下两个刀柱之间后，即回收前两刀柱间的支柱

27、。在顶板 不易冒落的煤层，可只在近工作面支护。要在工作面回采到留刀柱前把下一工作面 准备出来。本法的采区巷道布置见图7，其落煤、装运、通风、下料等其他工艺与单一走向长壁采煤法相同。本法用于不易冒落的坚硬顶板煤层，工作面长度 60120m。采高14m，最高可达 6叶 优点是：使用设备少，工序简单，适于炮采和机械装 煤，工效和产量较高，坑木消耗少，吨煤直接成本较低。缺点是：残留煤柱多、资源回收低；采近距煤层时，上层刀柱对下层煤开采造成强大集中压力，用刀柱重 叠开采下层时，刀柱越留越宽，在刀柱下开采困难大，往往会造成近距煤层整层丢 失；刀柱工作面较短，切割巷多，掘进率低；丢煤多，通风不好，易造成自燃

28、发火；随采空区的增大 ，会造成大面积悬空顶板的隐患，一旦来压，就会大面积塌顶，产生井下暴风的严重事故（见长壁工作面地压 ）。1）为了消除大面积顶板悬空的隐患，可在已采完煤的两刀柱间用深孔爆破法人 工强迫放顶，使采空区顶板沿刀柱切断，以防止大面积冒顶造成的灾害，目前，矿 区已采用强力支架、强制放顶等措施，逐步以长壁垮落采煤法代替本法。2）什么是扩散通风？利用空气中分子的自然扩散运动，对局部地点进行通风的方式。3）综采工作面煤矿井下装备综合机械化设备的回采工作面为综采工作面。条件是采煤设备为采煤机，工作面运输设备为可弯曲刮板输送机，工作面顶板支护采用液压支架，顺槽装备带式输送机。4）回采工作面在煤

29、层或矿床的开采过程中，一般把直接进行采煤或采有用矿物的工作空间称为回采工作面或简称为采场。赋存在煤层之上的岩层称为顶板或称为上覆岩层，位于煤层下方的岩层称为底板。一般把直接位于煤层上方的一层或几层性质相近的岩层称为直接顶。它通常由具有一定稳定性且易于随工作回术放顶而垮落的页岩，砂页岩或粉 砂岩等岩层组成。5）等积孔假定在无限空间有一薄壁，在薄壁上开一面积为A（ m2）的孔口。当孔口通过的风量等于矿井风量，而且孔口两侧的风压差等于矿井通风阻力时，则孔口面积A称为该矿井的等积孔。6）综采放顶煤放顶煤采煤法的实质，就是在厚煤层沿底部布置一个采高23 m的长壁工作面，用常规方法进行回采，并利用矿山压力的作用或辅以松动爆破等方法，使支架上方的顶煤 破碎成散体后， 由支架后方或上方的“放煤窗口” 放出，经由刮板输送机运出工作面。7）等积孔判断通风困难或者容易矿井等积孔 A=1.19/Rm;1.19QZh式中Rm矿井总风阻，m2。h