1、礦井通風系統優化第1頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五定義： 礦井通風系統是礦井生產系統的主要組成部分，是礦井通風方式、通風方法和通風網絡的總稱。礦井通風方式是指進風井(或平硐)和回風井(或平硐)的布置方式，即所謂中央式、對角式、區域式和混合式等；礦井通風方法是指產生通風動力的方法，有自然通風法和機械通風法（壓入式，抽出式）；礦井通風網絡是指井下各風路按各種形式聯接而成的網絡。 建立完整的礦井通風系統是礦井安全生產的基本保證。目前用通風方法排除井下瓦斯、粉塵和熱量的平均能力。第2頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五研究表明，礦井通風系統能：排除全礦井瓦

2、斯量的8090，排除回采工作面瓦斯望的7080，排除裝有抑塵裝置回采工作面的粉少量的：2030%排除深井回采作面熱量的6070。 在影響礦井安全的諸多因素中，瓦斯、高溫和有自燃煤層的礦井對礦井通風系統有不同的要求，合理的礦井通風系統應有利于排除礦井瓦斯、降低工作面的溫度和防止煤炭自燃。第3頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五第一節 通風系統的類型 隨著礦井開采深度的增大，礦井設計生產能力的增大，煤層的開采技術條件日趨復雜化，相應的礦井瓦斯涌出量也增大，巖層溫度也升高，礦井自然發火也越來越嚴重這就導致各礦井通風系統的差異也越來越大。為了使礦井通風系統與礦井開拓開采的條件相適應

3、，應對不同開拓開采條件的礦井的通風系統提出不同的要求。 根據瓦斯煤層自燃和高溫對礦井通風系統的要求和特點，為了便于管理、設計和檢查，可把礦井通風系統分為：一般型、降溫型、防火型、排放瓦斯型、防火及降溫型、排放瓦斯及降溫型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯與防火及降溫型礦井通風系統及其相應的級別，如表11所示。一、礦井通風系統的類型與級別第4頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五將礦井通風系統劃分為不同的類型和級別，具有以下優點 1)有利于礦井通風系統設計的規范化。 根據不同類型的礦井對通風系統的不同要求，規范。按設計規范的要求進行礦井通風系統設計，具體制定出每一類型礦井通風系統的設

4、計提高了礦井沒計的質量。第5頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五2)可使通風管理標準化。 礦井通風系統類型不同，通風管理酌標灌也有差異，根據每一類型礦井迎風系統類型的特點，制定出每一類型礦井通風系統具體的管理標準，即可使通風管理有的放矢。3)提高了礦井通風的管理質量。 根據礦井通風系統的不同類型，制定出了具體的管理標準，在進行通風質量檢查時，按照通風系統的不同類型分別對待，提高了4)可使礦井的開拓開采和礦井通風結為一體。在進行通風質量控查時通風檢查，首先要檢查的是礦井通風系統是否符合要求，然后才是檢查通風管管理是否符合質量標準。通風檢查把礦井的開拓、開采與通風檢查聯系在一起

5、，可健全礦工程技術人員和生產管理人員都重視起通風工作。5)增強了礦井的技災能力。 根據通風系統的類型確定相應的通風系統，并采取相應的管型措施及防止災害發生和擴大的方法，提高了礦井的抗災能力。第6頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 采區通風系統是礦井通風系統的核心，采區通風系統的結構決定著礦井通風系統中的最重要的參數和指標(如漏風量、穩定性程度等)，因此搞好采區通風是保證礦井安全生產的基礎。 采區通風包括采區進風、回風及工作面進、回風道的布置方式，采區通風路線的連接形式，采區內的通風設備和設施等基本內容。采區的進風與回風，一般由軌道上山和運輸上山來擔負，當采區生產能力大、產

6、量集中，瓦斯涌出量大，上，下多區段同時生產或采區有煤與瓦斯突出危險時，可增設專用的通風上山。二、工作面的通風系統第7頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 根據回采工作面進回風巷道的布置方式和數量，可將工作面通風系統的基本類型劃分為以下幾種：1U型與Z型通風系統第8頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五U型通風系統工作面通風系統只有條進風巷道和一條回風巷道。U型后退式通風系統在我國使用比較普遍。優點：結構簡單，巷道施工維修量小，工作面漏風小，風流穩定，易于管理等；缺點：上隅角瓦斯易越限，工作面進、回風巷要提前掘進，維護工作量大。 U型前進式通風系統：優點：巷

7、道的的掘進量小，不存在采掘工作面串聯通風問題，在巷旁支護好、漏風不大時，具有一定優越性。采用U型前進式通風系統的工作面，采空區瓦斯不涌向工作面，而是涌向回風順槽。第9頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五Z型通風系統Z型后退式通風系統的工作面的采空區瓦斯不會涌入工作面，而是涌向回風順槽，工作面采空區回風側能用鉆孔抽放頂底板瓦斯，但入風側不能抽放瓦斯；z列前進式通風系統的作面的入風側沿采空區能抽放瓦斯，采空區的瓦斯易涌向工作面，特別是上隅角，回風側不能抽放瓦斯。 Z型通風系統的采空區漏風，介于采用U型后退式和U型前進式通風系統之間。該通風系統需沿空支護巷道和控制經過來空區的漏風

8、，其難度較大。第10頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 這三種通風系統均為兩進一回或一進兩回的采煤工作面通風系統。該類型的通風系統如圖所示：2型、型及雙型通風系統第11頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五型通風系統 根據進、回風巷的數量和位置不同，型通風系統可以有多種不同的方式。生產實際中應用較多的是在回風側加入附加的新鮮風流，與工作面回風匯合后從采空區側流出的通風系統。型通風系統會使回風道的風量加大，但上隅角及回風道的瓦斯不易超限，并可以在上部進風側抽放瓦斯。型通風系統（）后退式型通風系統：用于高瓦斯的長工作面或雙工作面。該系統的進、回風平巷都布置在

9、煤體中，當由中間及下部平巷進風、上部平巷回風時，上、下段工作面均為上行通風，但上段工作面的風速高，對防塵不利，上隅角瓦斯可能超限，所以，瓦斯涌出量很大時，常采用上、下平巷進風，中間平巷回風的型通風系統，或者反之，采用由中間平巷進風，上、下平巷回風的通風系統以增加風量，提高產量。在中間平巷內布置鉆孔抽放瓦斯時，抽放鉆孔由于處于抽放區域的中心，因而抽放率比采用型通風系統的工作面提高了50%。（）前進式型通風系統：巷道維護在采空區內，巷道維護困難，漏風大，采空區的瓦斯也大。第12頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五3.雙型通風系統其中間巷與上、下平巷分別在工作面的兩側。（）后退式

10、雙型通風系統：上、下進風巷布置在煤體中，漏風攜出的瓦斯不進入工作面，比較安全。（）前進式雙型通風系統：上、下進風巷維護在采空區中，漏風攜出的瓦斯可能使工作面的瓦斯超限。第13頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五3型通風系統 在型通風系統中，有兩進兩回通風系統和三進一回通風系統。如圖 所示。優點：工作面風量大，采空區的瓦斯不涌向工作面，氣候條件好，增加了工作面的安全出口，工作面機電設備都在新鮮風流中，通風阻力小，在采空區的回風巷中可以抽放瓦斯，易控制上隅角的瓦斯。缺點：沿空護巷困難；由于有附加巷道，可能影響通風的穩定性，管理復雜。適用條件：當工作面和采空區的瓦斯涌出量都較大，

11、在進風側和回風側都需增加風量稀釋工作面瓦斯時，可考慮采用型通風系統。第14頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五幾種通風方式對比圖：第15頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五高瓦斯礦井工作面的通風系統應滿足以下要求：分源稀釋瓦斯。即按瓦斯涌出的不同來源，以不同的新鮮風流分別稀釋和排放；通風系統所確定的巷道布置，要有利于煤層瓦斯抽放和突出危險煤層的開采；應能排除上隅角高濃度瓦斯，防止瓦斯局部積聚；能為工作面創造良好的氣象條件。第二節 高瓦斯礦井的通風系統 高瓦斯礦井工作面有條件的應首先進行瓦斯抽放，同時應有一個利于稀釋和排放瓦斯的通風系統。高瓦斯礦井工作面的

12、瓦斯來源于開采煤層和鄰近層。實踐證明，來自開采層的瓦斯和工作面的通風系統關系不大，而鄰近層的瓦斯而用和工作面的通風系統關系十分密切。目前，我高瓦斯礦井工作面主實采用U型、U+L型、Y型及W型通風系統。第16頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 高瓦斯礦井工作面有條件的應首先進行瓦斯抽放，同時應有一個利于稀釋和排放瓦斯的通風系統。高瓦斯礦井工作面的瓦斯來源于開采煤層和鄰近層。實踐證明，來自開采層的瓦斯和工作面的通風系統關系不大，而鄰近層的瓦斯而用和工作面的通風系統關系十分密切。 目前，我高瓦斯礦井工作面主實采用U型、U+L型、Y型及W型通風系統。第17頁，共47頁，2022年

13、，5月20日，9點35分，星期五 一、高瓦斯工作面的通風系統 1U型通風系統 假設采空區無任何漏風，形成一源一匯流場，則其流場分布如圖所示。 從圖中可以看出，風流除沿工作面流動外，有一部分進入采空區而沿流線力向流動，這樣積存于采空區內的瓦斯即以對流擴散的形式與風流進行質量交換，由于流進采空區內的風流攜帶瓦斯從上隅角涌出，加之上隅角附近存在風流漩渦區，因而工作面上隅角易積累瓦斯。在工作面瓦斯涌出量不大的情況下，尚能維持正常生產。第18頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 如圖所示為某綜采采工作面采用U型通風系統時的等瓦斯濃度分布線。從圖中可以看出，采空區的瓦斯大部分上隅角附近

14、涌出，從而造成上隅角瓦斯濃度超限。第19頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五煤礦安全規程采區回風巷，采掘工作面回風巷風流中瓦斯濃度超過1.5%時，必須停止工作，撤出人員，進行處理。采用U型通風系統的工作而的所需風量應按下式計算：第20頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 為了解決高瓦斯工作面上隅角頻繁出現的沼氣超限問題，可采用U+L型通風系統。2U+L型(U型加排瓦斯尾巷)通風系統 該種通風系統其實質是使工作面的部分風流流向采空區方向、通過上隅角經聯絡檄巷進入尾巷，以改變采空區瓦斯在上隅角處的流動方向，使其不斷被稀釋，爾后經尾巷排出，同時進入采空區的風流

15、攜帶采空區內的部分瓦斯也經尾巷排出，以減少上隅角的瓦斯涌出量。此通風系統隊的主要問題是尾巷中存在高濃度瓦斯。第21頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五根據有關資料，采用U+L通風系統回采作面的所屬風量應按下式計算：由于工作面與尾巷聯絡巷之間的漏風通道屬角聯支路，因而隨著工作面的推進，上隅角及尾巷中的沼氣濃度是處于不穩定狀態的，在通風管理中應加強管理。第22頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五3 、Y型通風系統由于采用U+L型的通風系統的工作面的上隅角處的瓦斯是處于不穩定的狀態中，對于瓦斯涌出量較大的的綜采工作面，常會因瓦斯超限而停產，限制了生產的發展。但

16、高瓦斯礦井的綜采工作面可采用如圖所示的Y型通風系統。即主進風流通過工作面時稀釋本煤層的沼氣，利用在采空區中維護的回風巷，有控制向回風道漏風，使采空區的瓦斯立接進入回風巷，而副進風的作用在于驅散上限角的沼氣，并將回風巷的沼氣稀釋到安全濃度范圍內。第23頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五（1）用單獨風流稀釋采空區沼氣，消除了上隅角的高瓦斯積聚，是處理工作面瓦斯的一種經濟合理的方法；（2）采用分源稀釋，工作面的供風主要為稀釋開采層涌出的沼氣；（3）有兩條新鮮風流巷道，可供安置機電設備，改變了運輸巷道備擁擠的現象；（4）由于運輸道的瓦斯涌出和粉塵直接排到回風巷，可以減少工作面的瓦

17、斯和粉塵濃度，還有利于有害氣體的排放，提高了工作面的安全程度。Y型通風系統在解決高瓦斯工作面通風問題時特點：第24頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五采用Y型通風系統的工作面的所需風量可按下式計算：第25頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 回采工作面采用的“一進兩回”的U+L型通風系統，可改為“兩進一回”的Y型通風系統。如圖114所示，把原回風巷改為輔助進鳳巷，進風量少于主進風備把原尾巷改為回風巷，工作面瓦斯由主進風巷的風流沖淡輔助進風巷的風流與工作面風流在上限角處匯合，經沿空巷道進入回風巷(原尾巷)。主進風巷的配風量將以工作面涌出的瓦斯沖談到允許濃度

18、為宜輔助進風巷配風將以上、下鄰近層涌入采空區的瓦斯(除抽放瓦斯量)和采空區丟煤涌出瓦斯沖淡到使工作面回風流瓦斯在1%為宜，第26頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 工作面采用沿空留巷的Y型通風系統時，其工作面巷道是重復使用和置換位用的，這樣可達到少掘巷道，少留煤柱，安全、經濟、多采煤的目的。采用這種通風系統的采煤工作面的巷道是單、雙巷間隔布置，在通風用途上是重復置換使用的，如圖所示。二、采區工作面的整體布置第27頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 采區工作頂的整體郁置中，采用Y型通風系統的主要優點為： (1)通風系統簡單合理，便于管理； (2)上隅角

19、瓦斯濃度降低，流向安全 (3)剔除或縮短了沼氣尾巷這個易發事故點，在安全上更加合理可靠(4)巷道掘進量減少，縮短了工作面酌準備時間，加快了工作面投產；(5)避免了因上隅角或尾巷瓦斯越限的造成的停產，加快了回采速度，丟煤量減少，提高了回來率； (6)風壓、風量調節更加方便(7)降低了工作面系統內的通風總阻力。另外，若在抽放工藝上配以合理的布孔方式，抽放鄰近層的沼氣，其經濟效益也十分明顯。第28頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五第三節 自燃礦井的通風系統煤層白燃必須同時具備4個條件；即：1、煤炭具有自燃傾向性，并以破碎狀態存在；2、有漏風供氧條件；3、有積聚氧化熱的儲熱環境；

20、4、有足夠氧化儲熱的時間。除煤炭具有自燃傾向性，并以破碎狀態存在這一條件外；其他3條與礦井通風系統都有密切的關系。為此，自燃礦井的通風系統必須滿足以下條件；第29頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五1)根據兗州局的經驗，自燃礦井的主扇風壓不得超過1500Pa；（目前都超過了）2)開采自燃煤層的采區和回采工作面必須采用分區通風，并保持足夠的通風斷面采區和回采工作面進、回風兩端壓差不宜超過200Pa3)開采有自燃煤層的礦井中，風門、風窗等通風設施均應按防滅火的要求正確地勢位置，應避免增加采空區、煤柱裂隙、火區的漏風壓差，每種設施的壓差不宜超過100Pa；4)開采自然發火嚴重的采

21、區或工作而，應建立局部反風系統，5)礦井通風系統應有利于采空區和火區的調壓。自燃礦井的通風系統必須滿足以下條件；第30頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五一、漏風帶的劃分31 對于后”U”通風系統(一源一匯)的采空區，按漏風風速、采空區氧氣濃度、采空區遺煤溫升速度和遺煤發生自燃的可能性采空區可分為“三帶”。散熱帶（L1)：L1=5-20m,由于自由堆積，空隙漏風大，Q生Q散。窒息（不自燃）帶：漏風小，氧氣濃度低。第31頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五WL1L2劃分“三帶”的標準（指標）有三種： 采空區漏風風速VV0.9m/s為散熱帶；0.9V0.02

22、m/s為自燃帶；0.02m/s為自窒息帶。 采空區氧濃度（C）分布 認為C8%為窒息帶，C8%為自燃帶 采空區遺煤溫升速度 dt1/d為自燃帶第32頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 二、回采工作面的風量 實踐證明。適當降低風量，減少采空區漏風供氧條件，可抑制采空區和火源點的空氣流動，降低火源點的含氧量，達到防止煤炭自然發火的目的。 根據阻力定律h=RQ2，當風星減少時，礦井的負壓則按風量的平方降低，從而使采空區和火源點兩側壓差降低。（1）工作面的風顯要保證每人不得少于4m3/min，并貝滿足工作面的氣象條件及沖淡有害氣體的要求。（2）滿足回采工作面最低風速0.25ms的

23、要求。（3）采用低風量，在回風順槽設置雙道，以防止人員通過調節風門時，造成風量不穩定。第33頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五礦井風壓高，必然導致采區、采空區及密閉的進風、回風側的風壓差的增大這樣就會使得這些地點的漏風量也隨之增多，促使采空區煤的自燃。因此，礦井風壓值應選取合理。三、礦井風壓第34頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五四、通風系統 自燃發火的礦井的通風方式，應滿足低風壓、小漏風，發生火災時風流容易控制等要求。中央式通風方式風壓高、采空區漏風大，不利于防滅火，因此，自燃發火的礦井應采用兩翼對角式或分區對角式的通風方式為主。 (一)通風方式

24、采空區發生自然發火的主要原因之一是由于該地區存在著連續漏風，而采空區漏風量的大小又取決于密閉墻的質量、密閉墻兩側的總壓差和采空區漏風風阻，因而，為了預防采空區自燃，通常是在與采空區有聯系的巷道內建筑高質量的密閉墻。 相關資料介紹，最佳密閉墻的漏風風阻約60000NS2/m2。當其兩側的壓差為100Pa時，漏風量約為2.5m3min；當壓差為200Pa 時，漏風雖可達3.5m3min 。在沿空留蒼的條件下，盡管密閉墻體可以建筑得十分嚴密，但由于墻體四周仍為冒落后的松散巖體，其漏風量要大得多，因而當其它發火條件同時具備時， 上述漏風量即可釀成自燃火災。 自燃煤層的漏風系統應有利于減少采空區兩側的壓

25、差，具體系統應根據實際情況因地制宜設計，比較典型的通風系統有W型和D型通風系統。 (二)工作面通風系統第35頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五第36頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五第37頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 在一個多風并、多采區的礦井中，當一個采區發生火災時，突進行全礦井反風是一項非常復雜的工作，只要有某一點考慮不周，就會使事故擴大。但如果在采區發生事故時，進行局部反風，則不僅速度快，操作簡單，而且能及時地控制風流。無論是哪個區域，根據通風網絡的結構做些小工程，基本上都能實現局部反風，第38頁，共47頁，2022

26、年，5月20日，9點35分，星期五 (一)上(下)山的局部反風系統第39頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五第40頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 (一)工作面的局部反風系統第41頁，共47頁，2022年，5月20日，9點35分，星期五 對于自燃礦井，在進行礦井通風設計時，除應設計工作面的正常通風系統外，還應設計工作面和膠帶巷的局部反風系統。每個采區應有獨立的正常通風系統。 同時還要安裝好反風設施，以便在必要時形成采區的反風系統。若所有這些通風設施都能遠距離操控，正反風流風門的控制能互相閉鎖，就能及時而有效地控制風流方向，更有利于提高采區的抗災能力。由于局部反風后，工作面運輸巷在反風期間變成了回風道，因此必須安裝瓦斯自動報警斷電僅