礦井通風新技術主講人:王增明（教授級高工)

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2023/2/41培訓改變2023/2/42礦井通風新技術一、礦井通風系統及其重要性二、礦井通風系統存在問題三、合理安全可靠的礦井通風系統四、礦井通風系統不穩定性分析2023/2/43一、礦井通風系統及重要性礦井通風：利用機械或自然通風為動力，使地面空氣進入井下，并在井巷中做定向和定量流動，最后將污濁空氣排出礦井的全過程。即必須源源不斷地將地面空氣輸送到井下各作業地點，以供給人員呼吸，并稀釋和排除井下各種有毒、有害氣體和礦塵，創造良好的礦內工作環境，保障井下作業人員的身體健康和勞動安全。2023/2/44一、礦井通風系統及重要性礦井通風系統的基本任務是：

（1）、供給井下足夠的新鮮空氣，滿足人員對氧氣的需要。（2）、沖淡井下有毒有害氣體和粉塵，保證安全生產。（3）、調節井下氣候，創造良好的工作環境。

“一通三防”，通風可防止瓦斯集聚、降低粉塵濃度、控制通風可以防治煤炭自燃、可降低溫度。要保證井下風流的“質”和“量”：量—數量滿足要求質----氣體粉塵濃度、溫度、風速等符合安全規程規定2023/2/45礦井通風系統：通風動力、通風網絡和通風構筑物的總稱。礦井通風方式：中央式、對角式、分區式、混合式主要通風機工作方式：抽出式和壓入式一、礦井通風系統及重要性2023/2/46瓦斯治理“十二字”方針：“先抽后采，以風定產，監測監控”“十六字”安全工作體系：“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”的煤礦安全工作體系。該體系明確將“通風可靠”作為煤礦災害防治工作的首要內容，科學地反映了通風在煤礦災害防治中的基礎作用。國務院辦公廳轉發發展改革委、安全監管總局關于進一步加強煤礦瓦斯防治工作若干意見的通知(國辦發〔2011〕26號)，要加強通風管理，確保系統可靠、風量充足，杜絕無風和微風作業。一、礦井通風系統及重要性2023/2/47一、礦井通風系統及重要性礦井通風系統可靠性：礦井通風系統在運行過程中保持其正常工作參數值的能力，以維持井巷中必須的滿足要求的風量供應。礦井通風系統穩定性：礦井通風系統某一局部出現變化致使各風道風向變化可能性及風量變化的幅度。穩定性指標：風網的穩定性、通風動力的穩定性、通風設施的穩定性。可靠性和穩定性的關系：兩者的概念不同；礦井通風系統可靠，必具備較高的穩定性(必要)，但礦井通風系統穩定不一定包含系統可靠的所有內容(不充分)?！巴L可靠”是煤礦安全的基礎，通風是基礎、瓦斯抽采是措施、安全監測監控是保證2023/2/48一、礦井通風系統及重要性構建安全可靠的通風系統是保障礦井安全生產、提高礦井抗災能力和防治煤礦重特大事故的一項標本兼治、重在治本的關鍵之策。礦井通風系統是礦井生產系統的重要組成部分。其合理與否，與礦井的穩產、高產，防災、抗災能力，經濟效益有重大關系，并產生長期影響。2023/2/49一、礦井通風系統及重要性安全可靠的通風系統的幾項原則通風系統簡單通風設施可靠分區通風礦井低負壓通風阻力分布合理通風機與通風網絡匹配具有抗災能力（避免下行通風）2023/2/410一、礦井通風系統及重要性2005年，全國煤礦共發生死亡事故3341起，死亡5986人，其中，在27起特大瓦斯爆炸事故中，停風引起的瓦斯積聚12起，占44.4%；風量不足引起的5起，占18.5%；通風系統混亂引起的8起，占29.6%；其他因素引起的2起，占7.5%。零星事故主要是個人違章及工作環境差造成的；重大瓦斯事故都是因通風系統有問題造成的。表現為：風量不足、不合理的串聯、通風設施多、風門敞開、角聯，一條上山既進風又回風2023/2/4112004年10月20日，河南新密市平陌鎮的鄭煤集團大平煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，148名礦工遇難。河南大平煤礦2005年2月14日，遼寧孫家灣煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，214人死亡。阜新孫家灣煤礦2009年2月33日，山西屯蘭煤礦發生特大瓦斯爆炸事故，78人死亡。山西屯蘭煤礦2023/2/412寸二煤礦C:\Users\wang\Documents\王增明最新\寸二煤礦案例.ppt興亞煤礦C:\Users\wang\Documents\王增明最新\內蒙古烏拉特前旗興亞煤炭有限責任公司.ppt四川煤礦C:\Users\wang\Documents\王增明最新\四川案例.dps2023/2/413二、礦井通風系統存在問題采區通風系統不合理通風系統風量不足抗災能力薄弱剃頭下山開采

多點同時作業

一巷多用缺少專用回風巷

超通風能力生產

風流短路

漏風嚴重

阻力分布不合理

串聯通風

通風系統常見問題通風設施不可靠

2023/2/414二、礦井通風系統存在問題1、通風系統復雜，通風設施多

1)多水平同時生產：撫順老虎臺礦有10個水平通風，6個水平生產。全礦通風構筑物495處（風門187處、風窗125處、密閉180處、風橋3處），交叉通風多，用風過于集中，巷道失修率高。

2)多煤層同時生產：某礦有37處風門和調節窗；角聯多

3)采掘比例失調，生產集中，多點同時作業

4)由于瓦斯治理工程，增加了通風系統復雜程度

2023/2/415二、通風系統存在問題

2、通風阻力高,阻力分布不合理通風系統阻力高：個別礦井系統阻力高達3000Pa。通風阻力分布：一般進風段阻力占總阻力25%、用風段阻力占總阻力45%、回風段阻力占總阻力30%為宜。據實測統計數據，我國大多數礦井回風段的通風阻力占總阻力的50%～70%?；仫L巷通風阻力過大的原因是：通風斷面小，巷道失修嚴重?；仫L段通風阻力過大，礦井的抗災能力弱，不利于災變氣體的排放，會因出現“阻塞效應”，使事故擴大。2023/2/4162023/2/417二、通風系統存在問題3、通風線路長蒲白局馬村礦東風井，L=58km。現在大型礦井通風路線達10km之多。4、通風設施不穩定1)通風設施設置不合理；2)通風設施質量差，漏風大，造成有效風量率低；3)通風設施數量多，管理困難；2023/2/4185、通風動力影響1)主要通風機主要通風機在駝峰區附近工作，耗電多，大馬拉小車、漏風多，風機陳舊、調風方法不妥，擴散器和風硐不合理，能力低，造成超能力生產等。2)井下局部通風機位置、能力高低與主要通風機提供能量不匹配，3)自然風壓影響大（進風井變為出風井，進風線路變為出風段）。4)井下輔助通風機--輔助通風機能力太大二、通風系統存在問題2023/2/419三、合理安全可靠的礦井通風系統一)、合理安全可靠的礦井通風系統1、合理安全可靠的礦井通風系統合理的通風系統必須是技術上先進合理、安全上穩定可靠、經濟效益好。合理的通風系統、主要通風機的安全經濟可靠運轉是搞好礦井安全生產和通風管理的基礎。以最小的阻力、最低的電耗，把足夠的新鮮風量送達用風地點，并具有較高的防災抗災能力。2023/2/420三、合理安全可靠的礦井通風系統2、合理安全的礦井通風系統合理礦井通風系統指標技術先進合理經濟合理穩定可靠礦井風量礦井風壓礦井風量供需比噸煤風量礦井等級孔礦井通風方式主要通風機功率主要通風機效率噸煤主要通風機電耗噸煤通風電耗風機運轉穩定性礦井抗災能力用風地點風流穩定性礦井合理通風系統評判指標層次圖噸煤通風電耗2023/2/4213、通風系統可靠的評價指標主要通風機總效率多風機運行穩定性通風網絡的復雜度采區的通風均衡度礦井回風段阻力比礦井開采集中度等積孔礦井通風總阻力風流逆轉危險度回風流瓦斯濃度風量供需綜合指數采區的通風設施數網絡結構合理系統簡單煤礦通風系統可靠性設施可靠風量風質達標抗災能力強三、合理安全可靠的礦井通風系統2023/2/422三、合理安全可靠的礦井通風系統二)、技術先進合理(1)合理通風系統應能適應綜采、綜掘、無煤柱開采和放頂煤采煤等新技術、新工藝的推廣和應用；(2)通風系統應切合實際，并具有較強的適應能力。(3)網絡結構合理，風網按需分風時的阻力接近于不加調節手段分風(有時稱為自然分風)時的阻力，即在生產礦井通風網絡中盡可能少用調手段；(4)主要通風機的特性與網絡特性相匹配，主要通風機運行的效率高。

2023/2/423三、合理安全可靠的礦井通風系統二)、技術先進合理(5)通風系統能保質保量地向用風地點供風，風流質量符合《規程》規定。(6)礦井、采區和工作面有完整和暢通的通風系統，有必要而可靠的通風設施；同時巷道失修率不大于6%；(7)掘進工作面通風系統中的局部通風機的布置合理，通風效果好。(8)所有井巷和用風地點的風速就不超過《規程》規定的值，設計風速不應大于0.8倍最大允許值。2023/2/424三、合理安全可靠的礦井通風系統三)、安全性通風系統的安全性，即具有防災和抗災能力。所謂防災能力是指不因通風系統不合理和不完善而導致災害事故發生，通風系統具有消除不安全因素和事故隱患的能力；所謂抗災能力是指礦井萬一發生某種災害事故，可以利用現有的通風系統加以控制，限制其擴大，使災害范圍縮小，減少損失。2023/2/425三、合理安全可靠的礦井通風系統三)、安全性高的防災抗災能力要求通風系統達到以下要求：(1)通風系統簡單、可靠和穩定性好(用風地點風向不變，風量變化幅度不太大)處于角聯巷道上的用風點，應有可靠的通風設施保證其風流穩定。(2)開采有自燃傾向煤層時，其通風系統應有利于預防自然發火；能避免平行異向的新、乏風流包圍采空區，防止采空區的漏風引起遺煤自燃發火。(3)有利于降低采掘工作面風流中的瓦斯和礦塵濃度，能防止瓦斯超限和瓦斯聚積(4)通風系統具有可調性，有可靠而靈活的礦井或采區反風設施。礦井或某采區萬一發生災害時，容易按要求控制和調度風流，防止災害擴大。(5)有利于降溫，能創造良好適宜的氣候條件。2023/2/426三、合理安全可靠的礦井通風系統四)、經濟合理礦井通風系統應在保證安全的條件下，力求經濟合理。影響礦井通風經濟指標的因素有：(1)主要通風機的購置、安裝和運行費用。要求選擇價格比較低、效率高、高效區寬、可調性好的主要通風機，(2)專用通風巷道的掘進和維護費用。要求專用通風巷道少，并采用經濟斷面。(3)礦井和局部風量調節方法的合理性。要求主要通風機運行的效率高、費用最低。(4)局部通風機運行費用。局部通風機是礦井通風系統的一個重要組成部分，其總功率與主要通風機幾乎平衡，在有些礦井中局部風機總功率甚至大于主要通風機功率，因此，局部通風機的選用不可忽視。2023/2/427三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行1、煤礦主要通風機安全經濟運行的涵義主要通風機安全經濟運行是一個相對概念，一般是指在給定的礦井開拓布局和通風系統下，保證礦井安全條件下，主要通風機電量達最小。2023/2/428三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行2、從開采、通風設計和生產管理等多方面、各個環節上著手進行

(1)要求地質部門勘探提供的設計資料可靠；(2)在開采設計時，要求采面布局和接替安排合理，生產過程中實行計劃均衡生產；(3)通風設計要求所決定的通風系統合理，風量、風壓參數計算準確，選擇的主要通風機效率高、高效區寬、調節性能好；(4)主要通風機運行過程中能及時而合理進行工況調節，使礦井阻力與主要通風機特性相匹配；(5)主要通風機安裝、維修符合質量標準，在運行過程中做到定期檢修維護，使之處于完好狀態。2023/2/429三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行3、煤礦主要通風機安全經濟運行的影響

風機特性---從主要通風機安全經濟運行角度出發，衡量風機性能好壞的指標，一是最高效率值；二是高效區范圍大??；三是性能可調性。風機型號生產廠家可調性反風裝置主要技術參數GAF上海風機廠好反轉反風靜壓效率85%BDK系列燕京、湖南較好反轉反風靜壓效率85%KZS系列山東維坊不可調反轉反風靜壓效率85%2K系列沈陽不可調反轉反風全壓效率90%K4系列沈陽不可調反風道反風全壓效率90%G4系列沈陽不可調反風道反風全壓效率90%GVI德國TCT公司好調葉片反風靜壓效率85%ANN英國豪頓公司好調葉片反風全壓效率90%2023/2/430三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

3、煤礦主要通風機安全經濟運行的影響因素注意實際運行特性與出廠特性的差異當前工況點2023/2/431三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

3、煤礦主要通風機安全經濟運行的影響因素(4)主要通風機運行壓力高某礦1998年西風井風機負壓在3590～3899Pa之間，負壓高，井口風門兩側壓力大、外部漏風大，風門開啟困難，給生產運輸和通風管理帶來困難;(5)主要通風機與電機不匹配某礦1998年西風井風機，初期所需電機功率為529kw左右。而西風井所配風機額定功率為1600kw，西風井電機功率與風機輸出功率不匹配、造成“大馬拉小車”。

;2023/2/432三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

3、煤礦主要通風機安全經濟運行的影響因素(6)工況點合理位置工況點位置決定風機的實際運行效率，并反映風機與風網的匹配性。任何高效風機的高效區總有一定的范圍，高效區范圍之外還存在較大范圍的低效區，如果工況點位置處于低效區內，再高效的風機也是低效運行。例如某礦西風機開始運行效率非常低。某礦安裝的K4-73風機，雖然銘牌上全壓效率達99%，但實際運行僅有30%～50%。2023/2/433三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

3、煤礦主要通風機安全經濟運行的影響因素工況點不合理主要原因：(A)選用風機時余量過多，風機能力超過實際需要。(B)通風設計的基礎資料不準確(如瓦斯涌出量預測偏大等種種原因)，使礦井需風量或風壓計算過高，造成風機能力過大，工況點與設計值相差較大。某礦設計總風量6780m3/min，東風井2130Pa，西風井1490Pa，實際使用時，Q=6130m3/min，東風井H=950Pa，西風井H=850Pa

(C)礦井通風阻力在主要通風機服務期內變化較大，風機調節性能差，不適應礦井通風阻力的變化。某礦設計有東西兩個風井，均安裝G4-73-01-NO28風機，1990年投產，需風12000m3/min，礦井通風阻力為2400Pa，只運行一個風機，其能力仍有富余，不得不用閘門調節，閘門產生阻力約4000Pa2023/2/434三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

3、煤礦主要通風機安全經濟運行的影響因素(D)國家風機產品系列存在問題，便使得用戶難以選擇風量和風壓均合適的風機。(E)風峒結構不合理造成入口風流不穩定。風峒阻力大。一般礦井此項阻力在200～300Pa，有的達500～800Pa。雞西礦務局統計風峒阻力一般為300～700Pa

；淮南新莊孜礦4個風峒阻力進行測定的結果顯示阻力大于200Pa的占50%?；液V風峒阻力218Pa，造成風峒阻力大的原因是其結構和尺寸設計不合理，施工質量差。轉彎不圓滑、斷面突然變化、有的斷面小，長度大。例如淮北蘆嶺礦中央風井風峒長約60m，阻力損失約800Pa。2023/2/435三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

3、煤礦主要通風機安全經濟運行的影響因素(7)調節方法不合理對于采用離心式風機的礦井，當受地質構造、瓦斯涌出量變化等因素影響，實際生產安排與設計有較大的出入，造成工況點與設計值相差較大時，往往采用不經濟的調節方法。有些礦井選用的主要通風機能力過大，不能正確估計生產的遞增幅度，生產波動、風量偏大時，想增加調節設施，但又怕影響生產和花費資金，只好較長時間地采用增阻調節。(8)礦井外部漏風礦井外部漏風一般礦井占10%左右，有的高達15%～20%。外部漏風所占的比例即等于其無益功耗所占的比例。2023/2/436三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

4、實現主要通風機安全經濟運行的對策與措施一是確定通風系統；二是選擇風機。(1)、礦井通風系統應設計合理，并符合實際A、實際生產布局應盡量按設計進行安排B、風量計算和分配應符合實際例如，某礦在設計初期時參照相鄰礦開采C13煤層組的瓦斯涌出量與含量的關系，預測-530m水平的瓦斯涌出量為10.59m3/t，全礦配風350m3/s，主要回風道斷面按此設計，而開采的實踐表明，一水平瓦斯涌出量為24.79m3/t，全礦風量560m3/s，造成投產后因通風能力不足而使生產能力受到限制。2023/2/437三、合理安全可靠的礦井通風系統

五)、主要通風機安全可靠經濟運行

4、實現主要通風機安全經濟運行的對策與措施(2)、合理選擇風機A、準確預算風機服務年限內的最大和最小的工作壓力B、選擇性能優良的風機和電機

(3)、優化工況調節方法

選擇風機調節方案時應考慮的條件是：(a)

調節量與調節期長短；(b)

調節效果；(c)

調節設施的投資與回收期；(d)

調節的可靠性；(e)調節設施易于維護。2023/2/438三、合理安全可靠的礦井通風系統六)、礦井網絡結構合理性通風網絡結構是指巷道之間互相連接的形式。通風網絡結構合理性在網路參數(包括分支數及其各分支的井巷風阻)和總供風量相同條件下，礦井通風阻力和總風阻小的網路即為結構合理；反之則不合理。2023/2/439三、合理安全可靠的礦井通風系統工況點自然分風固定分風a(2)b(2)a(1)b(1)Q70.165.864.164.3H1366132415861385R0.02780.03060.03860.0335不同網路結構和配風時的解算結果表六)、網絡結構合理性雖然兩個網路中各分支的風阻參數、用風地點配風量和礦井的總風量相同，但由于其分支排列結構不同，礦井的總阻力和總風阻不相等，網路b比a的總阻力降低了200Pa。由此可見，礦井通風系統的網絡結構對其總阻力、總風阻有重要影響。2023/2/440三、合理安全可靠的礦井通風系統

六)、網絡結構合理性網絡合理性系數K自然分風壓力HN是指采煤工作面按自然分風解算，其余所有的用風地點都按實際需風量進行網絡解算，所得到風機壓力。按需分風壓力H是指除通風最困難的工作面外，其余的用風地點都按實際需風量進行網絡解算，得到的風機壓力。單一風機通風系統K值應在1以下。K值越大，說明調節量越小，網絡結構較合理，反之亦然。一般要求K＞0.85。如果K＜0.6，則在采掘布局上加以注意和改進。2023/2/441三、合理安全可靠的礦井通風系統

七)、礦井最大阻力路線1)最大阻力路線在生產礦井的通風系統中，其最大阻力路線是從進風井口經過用風地點(采煤工作面)到回風井口的所有風流路線中沒有安設增阻設施的一條風流路線。2)確定最大阻力路線的意義(1)最大通風阻力路線上的阻力分布是降低礦井的通風阻力依據(2)最大通風阻力路線上的總阻力是通風設計時選擇主要通風機的重要技術參數(3)生產礦井，最大通風阻力路線上的總阻力是非最大通風阻力路線上采取增阻調節的依據。2023/2/442三、合理安全可靠的礦井通風系統

七)、最大阻力路線3)、生產礦井最大阻力路線的確定方法(1)繪制通風系統網絡圖；(2)找出各用風地點(采煤工作面)所在的通路，沒有安設調節窗的用風地點所在的通路即為最大阻力路線(關鍵阻力路線)(3)如果所有的通路上都安設有調節窗，則說明至少有一條通路上的調節設施是不合理的。(4)最大阻力路線在礦井中的位置不是一成不變的。它隨著生產布局的變化、需風量的變化和網絡結構的變化及其某些分支的通風參數變化而變化。2023/2/443三、合理安全可靠的礦井通風系統

七)、最大阻力路線4)、降低礦井通風阻力的原則(1)把好通風設計和生產布局(采掘接替)關，合理安排采掘接替和配風，優選通風巷道斷面，以形成一個各通路阻力均衡、關鍵路線流程短、井巷風阻小的網絡結構；(2)主要通風機能力與網路特性相匹配，避免用增阻法調節礦井總風量；(3)加強科學管理，避免在關鍵阻力路線上增加不必要的風阻；(4)有針對性地采取一些降低關鍵路線上阻力的措施。

2023/2/444三、合理安全可靠的礦井通風系統

七)、最大阻力路線73～74測段降阻，最明顯，礦上將73～74段進行擴斷面(由8～9m2擴到12m2)，整個礦井阻力降了300Pa?？傋枇τ?200Pa降到4900Pa2005年某礦中央通風系統的最大阻力路線為：從副井－→西大巷－→西三大巷－→西三石門車場－→13煤軌道下山－→2622（3）工作面－→13煤回風下山－→西三回風巷－→西三總回風道－→西翼總回風道－→中央風井。2023/2/445四、礦井通風系統不穩定性分析

1、風流不穩定性1)礦井通風系統穩定性：礦井通風系統某一局部出現變化致使各風道風向變化可能性及風量變化的幅度。2)穩定性指標：風網的穩定性、通風動力的穩定性、通風設施的穩定性。3)風流不穩定的表現：風流方向發生變化；風量大小變化幅度超過允許范圍。4)風流不穩定現象的分類

(1)、正常生產時期的風流不穩定由于通風動力引起的風流不穩定由于通風網路引起的風流不穩定

(2)災變時期的風流不穩定 風流不穩定是煤礦事故的導因之一： 可導致瓦斯超限或風溫升高，甚至引起瓦斯煤塵爆炸。2023/2/446四、礦井通風系統不穩定性分析

2、正常生產時期的風流不穩定1)由于通風動力引起的風流不穩定

A、主要通風機工作不穩定引起的在駝峰區附近工作，風機的喘振，有的礦甚至出現風機“飛動”

；多風機相互干擾，相互“搶風”B、井下輔助通風機對風流穩定性的影響輔扇對主扇的影響；輔扇能力太大引起并聯分支風量不足、反向或停滯；輔扇附近進風主巷中風門的啟閉；主扇、輔扇停電停轉C、井下局部通風機影響D、自然風壓引起的

2023/2/447四、礦井通風系統不穩定性分析

2、正常生產時期的風流不穩定2)由于通風網路引起的風流不穩定

A、風流短路造成的風流劇烈波動包括風門的開閉；防爆門的開閉對風流影響。B、角聯網路多對角分支風流不穩定

213456４1２３１２３４５2023/2/448角聯分支分析--應用分析軟件對礦角聯進行分析：全礦井