第七章礦井通風系統與通風設計2023/12/28第七章礦井通風系統與通風設計第一節礦井通風系統

礦井通風系統是向礦井各作業地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的通風網路、通風動力和通風控制設施的總稱。一、礦井通風系統的類型及其適用條件按進、回井在井田內的位置不同，通風系統可分為中央式、對角式、區域式及混合式。1、中央式進、回風井均位于井田走向中央。根據進、回風井的相對位置，又分為中央并列式和中央邊界式（中央分列式）。第七章礦井通風系統與通風設計2、對角式1）兩翼對角式進風井大致位于井田走向的中央，兩個回風井位于井田邊界的兩翼（沿傾斜方向的淺部），稱為兩翼對角式。2）分區對角式進風井位于井田走向的中央，在各采區開掘一個不深的小回風井，無總回風巷。第七章礦井通風系統與通風設計3、區域式在井田的每一個生產區域開鑿進、回風井，分別構成獨立的通風系統。如圖。4、混合式

由上述諸種方式混合組成。例如，中央分列與兩翼對角混合式，中央并列與兩翼對角混合式等等。第七章礦井通風系統與通風設計二、主要通風機的工作方式與安裝地點主要通風機的工作方式有三種：抽出式、壓入式、壓抽混合式。1、抽出式主要通風機安裝在回風井口，在抽出式主要通風機的作用下，整個礦井通風系統處在低于當地大氣壓力的負壓狀態。當主要通風機因故停止運轉時，井下風流的壓力提高，比較安全。2、壓入式

主要通風機安設在入風井口，在壓入式主要通風機作用下，整個礦井通風系統處在高于當地大氣壓的正壓狀態。第七章礦井通風系統與通風設計3、壓抽混合式

在入風井口設一風機作壓入式工作，回風井口設一風機作抽出式工作。通風系統的進風部分處于正壓，回風部分處于負壓，工作面大致處于中間，其正壓或負壓均不大，采空區通連地表的漏風因而較小。其缺點是使用的通風機設備多，管理復雜。三、礦井通風系統的選擇 根據礦井設計生產能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件，在確保礦井安全、兼顧中、后期生產需要的前提下，通過對多種個可行的礦井通風系統方案進行技術經濟比較后確定。第七章礦井通風系統與通風設計 中央式通風系統具有井巷工程量少、初期投資省的優點。因此，礦井初期宜優先采用。 有煤與瓦斯突出危險的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井，應采用對角式或分區對角式通風； 當井田面積較大時，初期可采用中央通風，逐步過渡為對角式或分區對角式。 礦井通風方法一般采用抽出式。當地形復雜、露頭發育老窯多、采用多風井通風有利時，可采用壓入式通風。第七章礦井通風系統與通風設計第二節采區通風系統 采區通風系統是礦井通風系統的主要組成單元,包括：采區進風、回風和工作面進、回風巷道組成的風路連接形式及采區內的風流控制設施。一、采區通風系統的基本要求1、每一個采區，都必須布置回風道，實行分區通風。2、采煤和掘進工作面應獨立通風系統。有特殊困難必須串聯通風時應符合有關規定。3、煤層傾角大于12°的采煤工作面采用下行通風時，報礦總工程師批準，4、采煤和掘進工作面的進風和回風，都不得經過采空區或冒落區。二、采區進風上山與回風上山的選擇

第七章礦井通風系統與通風設計上（下）山至少要有兩條；對生產能力大的采區可有3條或4條上山。1、軌道上山進風，運輸機上山回風2、運輸機上山進風、軌道上山回風比較：三、采煤工作面上行風與下行風上行風與下行風是指進風流方向與采煤工作面的關系而言。當采煤工作面進風巷道水平低于回風巷時，采煤工作面的風流沿傾斜向上流動，稱上行通風，否則是下行通風。第七章礦井通風系統與通風設計優缺點：１、下行風的方向與瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出現瓦斯分層流動和局部積存的現象。２、上行風比下行風工作面的氣溫要高。３、下行風比上行風所需要的機械風壓要大；４、下行風在起火地點瓦斯爆炸的可能性比上行風要大。上行通風運煤方向新風污風下行通風運煤方向新風污風

第七章礦井通風系統與通風設計四、工作面通風系統1、U型與Z型通風系統

2、Y型、W型及雙Z型通風系統

3、H型通風系統第七章礦井通風系統與通風設計第三節通風構筑物及漏風礦井通風系統網路中適當位置安設的隔斷、引導和控制風流的設施和裝置，以保證風流按生產需要流動。這些設施和裝置，統稱為通風構筑物。一、通風構筑物分為兩大類：一類是通過風流的通風構筑物，如主要通風機風硐、反風裝置、風橋、導風板和調節風窗；另一類是隔斷風流的通風構筑物，如井口密閉、擋風墻、風簾和風門等。

＋－風門表示方式＋－調節風門表示方式第七章礦井通風系統與通風設計1、風門按設地點：在通風系統中既要隔斷風流又要行人或通車的地方應設立風門。在行人或通車不多的地方，可構筑普通風門。而在行人通車比較頻繁的主要運輸道上，則應構筑自動風門。設置風門的要求：（1）每組風門不少于兩道，通車風門間距不小于一列車長度，行人風門間距不小于5m。入排風巷道之間要需設風門處同時設反向風門，其數量不少于兩道；（2）風門能自動關閉；通車風門實現自動化，礦井總回風和采區回風系統的風門要裝有閉鎖裝置；風門不能同時敞開（包括反風門）；第七章礦井通風系統與通風設計（3）門框要包邊沿口，有墊襯，四周接觸嚴密，門扇平整不漏風，門扇與門框不歪扭。門軸與門框要向關門方向傾斜80°至85°；（4）風門墻垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m，嚴密不漏風；墻垛周邊要掏槽，見硬頂、硬幫與煤巖接實。墻垛平整，無裂縫、重縫和空縫；（5）風門水溝要設反水池或擋風簾，通車風門要設底坎，電管路孔要堵嚴；風門前后各5m內巷道支護良好，無雜物、積水、淤泥。2、風橋當通風系統中進風道與回風道需水平交叉時，為使進風與回風互相隔開需要構筑風橋。按其結構不同可分為三種。第七章礦井通風系統與通風設計1）繞道式風橋

開鑿在巖石里，最堅固耐用，漏風少。2）混凝土風橋

結構緊湊，比較堅固。3）鐵筒風橋

可在次要風路中使用。第七章礦井通風系統與通風設計3、密閉密閉是隔斷風流的構筑物。設置在需隔斷風流、也不需要通車行人的巷道中。1）臨時密閉，常用木板、木段等修筑，并用黃泥、石灰抹面。2）永久密閉，常用料石、磚、水泥等不燃性材料修筑。表示方式觀察孔放水孔注漿孔第七章礦井通風系統與通風設計4、導風板應用以下幾種導風板。1）引風導風板；2）降阻導風板；3）匯流導風板。二、漏風及有效風量1、礦井漏風及其危害性

有效風量：礦井中流至各用風地點，起到通風作用的風量。漏風：未經用風地點而經過采空區、地表塌陷區、通風構筑物和煤柱裂隙等通道直接流（滲）入回風道或排出地表的風量。漏風的危害：使工作面和用風地點的有效風量減少，氣候和衛生條件惡化，增加無益的電能消耗，并可導致煤炭自燃等事故。減少漏風、提高有效風量是通風管理部門的基本任務。第七章礦井通風系統與通風設計2、漏風的分類及原因1）漏風的分類

礦井漏風按其地點可分為：（1）外部漏風（或稱井口漏風）泛指地表附近如箕斗井井口，地面主通風機附近的井口、防爆蓋、反風門、調節閘門等處的漏風。（2）內部漏風（或稱井下漏風）是指井下各種通風構筑物的漏風、采空區以及碎裂的煤柱的漏風。2）漏風的原因當有漏風通路存在，并在其兩端有壓差時，就可產生漏風。漏風風流通過孔隙的流態，視孔隙情況和漏風大小而異。第七章礦井通風系統與通風設計3、礦井漏風率及有效風量率1）礦井有效風量Qe是指風流通過井下各工作地點實際風量總和。2）礦井有效風量率礦井有效風量率是礦井有效風量Qe與各臺主要通風機風量總和之比。礦井有效風量率應不低于85%。3）礦井外部漏風量指直接由主要通風機裝置及其風井附近地表漏失的風量總和。4）礦井外部漏風率指礦井外部漏風量QL與各臺主要通風機風量總和之比。第七章礦井通風系統與通風設計礦井主要通風機裝置外部漏風率無提升設備時不得超過5％，有提升設備時不得超過15％。4、減少漏風、提高有效風量漏風風量與漏風通道兩端的壓差成正比，和漏風風阻的大小成反比。應增加地面主要通風機的風硐、反風道及附近的風門的氣密性，以減少漏風。第七章礦井通風系統與通風設計第四節礦井通風設計一、礦井通風設計的內容與要求

１、礦井通風設計的內容確定礦井通風系統；礦井風量計算和風量分配；礦井通風阻力計算；選擇通風設備；概算礦井通風費用。２、礦井通風設計的要求將足夠的新鮮空氣有效地送到井下工作場所，保證生產和良好的勞動條件；第七章礦井通風系統與通風設計通風系統簡單，風流穩定，易于管理，具有抗災能力；發生事故時，風流易于控制，人員便于撤出；有符合規定的井下環境及安全監測系統或檢測措施；通風系統的基建投資省，營運費用低、綜合經濟效益好。二、優選礦井通風系統

1、礦井通風系統的要求1)每一礦井必須有完整的獨立通風系統。2)進風井囗應按全年風向頻率，必須布置在不受粉塵、煤塵、灰塵、有害氣體和高溫氣體侵入的地方。第七章礦井通風系統與通風設計3)箕斗提升井或裝有膠帶輸送機的井筒不應兼作進風井，如果兼作回風井使用，必須采取措施，滿足安全的要求。4)多風機通風系統，在滿足風量按需分配的前提下，各主要通風機的工作風壓應接近。5)每一個生產水平和每一采區，必須布置回風巷，實行分區通風。6)井下爆破材料庫必須有單獨的新鮮風流，回風風流必須直接引入礦井的總回風巷或主要回風巷中。7)井下充電室必須單獨的新鮮風流通風，回風風流應引入回風巷。第七章礦井通風系統與通風設計２、確定礦井通風系統根據礦井瓦斯涌出量、礦井設計生產能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、煤層自燃傾向性及兼顧中后期生產需要等條件，提出多個技術上可行的方案，通過優化或技術經濟比較后確定礦井通風系統。三、礦井風量計算㈠、礦井風量計算原則礦井需風量，按下列要求分別計算，并必須采取其中最大值。⑴按井下同時工作最多人數計算，每人每分鐘供給風量不得少于4m3；⑵按采煤、掘進、硐室及其他實際需要風量的總和進行計算。第七章礦井通風系統與通風設計㈡、礦井需風量的計算1、采煤工作面需風量的計算采煤工作面的風量應該按下列因素分別計算，取其最大值。(1)按瓦斯涌出量計算：式中：Qwi——第i個采煤工作面需要風量，m3/min

Qgwi——第i個采煤工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min

kgwi——第i個采煤工作面因瓦斯涌出不均勻的備用風量系數，通常機采工作面取kgwi=1.2~1.6炮采工作面取kgwi=1.4~2.0,水采工作面取kgwi=2.0~3.0。第七章礦井通風系統與通風設計⑵按工作面進風流溫度計算：采煤工作面應有良好的氣候條件。其進風流溫度可根據風流溫度預測方法進行計算。其氣溫與風速應符合表中的要求：采煤工作面的需要風量按下式計算：式中第七章礦井通風系統與通風設計vwi—第i個采煤工作面的風速，按其進風流溫度從表中取；m/s,

Swi—第i個采煤工作面有效通風斷面，取最大和最小控頂時有效斷面的平均值，m2；kwi——第i個工作面的長度系數。⑶按使用炸藥量計算：式中25——每使用1kg炸藥的供風量，m3/min；——第i個采煤工作面一次爆破使用的最大炸藥量，kg。第七章礦井通風系統與通風設計⑷按工作人員數量計算：

式中4——每人每分鐘應供給的最低風量，m3/min

nwi——第i個采煤工作面同時工作的最多人數,個。⑸按風速進行驗算按最低風速驗算各個采煤工作面的最小風量：按最高風速驗算各個采煤工作面的最大風量：

第七章礦井通風系統與通風設計２、掘進工作面需風量的計算：煤巷、半煤巖和巖巷掘進工作面的風量，應按下列因素分別計算，取其最大值。⑴按瓦斯涌出量計算：

式中Qhi——第i個掘進工作面的需風量，m3/min

Qghi——第i個掘進工作面的絕對瓦斯涌出量；m3/min

kghi——第i個掘進工作面的瓦斯涌出不均勻和備用風量系數。一般可取1.5~2.0。⑵按炸藥量計算

式中25——使用1kg炸藥的供風量，m3/min;Ahi——第i個掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg第七章礦井通風系統與通風設計⑶按局部通風機吸風量計算式中——第i個掘進工件面同時運轉的局部通風機額定風量的和。khfi——為防止局部通風機吸循環風的風量備用系數，一般取1.2~1.3；進風巷道中無瓦斯涌出時取1.2，有瓦斯涌出時取1.3。⑷按工作人員數量計算式中nhi——第i個掘進工作面同時工作的最多人數，人。⑸按風速進行驗算按最小風速驗算，巖巷掘進面最小風量：

第七章礦井通風系統與通風設計各個煤巷或半煤巖巷掘進面的最小風量：

按最高風速驗算，掘進面的最大風量：

式中shi——第i個掘進工作面巷道的凈斷面積，m2３、硐室需風量計算獨立通風硐室的供風量，應根據不同類型的硐室分別進行計算：⑴機電硐室發熱量大的機電硐室，按硐室中運行的機電設備發熱量進行計算：第七章礦井通風系統與通風設計式中Qri——第個機電硐室的需風量，m3/min——機電硐室中運轉的電動機（變壓器）總功率，KWθ——機電硐室的發熱系數ρ——空氣密度，一般取1.25kg/m3cp——空氣的定壓比熱，一般可取1KJ/kgkΔt——機電硐室進、回風流的溫度差，℃采區變電所及變電硐室，可按經驗值確定需風量m3/min

第七章礦井通風系統與通風設計⑵爆破材料庫式中v——庫房空積，m3⑶充電硐室按其回風流中氫氣濃度小于0.5%計算

式中qrhi—第個充電硐室在充電時產生的氫氣量，m3/min5、礦井總風量計算礦井的總進風量，應按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風量的總和:km——礦井通風系統（包括礦井內部漏風和配風不均勻等因素）備用系數，宜取1.15~1.25。第七章礦井通風系統與通風設計四、礦井通風總阻力計算㈠礦井通風總阻力計算原則1、礦井通風設的總阻力，不應超過2940Pa。2、礦井井巷的局部阻力，新建礦井按井巷摩擦阻力的10%計算，擴建礦井宜按井巷摩擦阻力的15%計算。㈡礦井通風總阻力計算礦井通風總阻力：風流由進風井口起，到回風井口止，沿一條通路（風流路線）各個分支的摩擦阻力和局部阻力的總和，簡稱礦井總阻力，用hm表示。對于通風困難和容易時期，要分別畫出通風系統圖。按照采掘工作面及硐室的需要分配風量，再由各段風路的阻力計算礦井總阻力。第七章礦井通風系統與通風設計五、礦井通風設備的選擇㈠礦井通風設備的要求：1、礦井必須裝設兩套同等能力的主通風設備，其中一套作備用。2、選擇通風設備應滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風設備長期高效率運行。3、風機能力應留有一定的余量。4、進、出風井井口的高差在150m以上，或進、出風井井口標高相同，但井深400m以上時，宜計算礦井的自然風壓。㈡主要通風機的選擇1、計算通風機風量Qf

第七章礦井通風系統與通風設計式中Qf—主要通風機的工作風量，m3/s;Qm—礦井需風量，m3/s；

k—漏風損失系數，風井不提升用時取1.1；箕斗井兼作回用時取1.15；回風回升降人員時取1.2。2、計算通風機風壓離心式通風機（提供的大多是全壓曲線）：容易時期第七章礦井通風系統與通風設計

困難時期軸流式通風機（提供的大多是靜壓曲線）：容易時期

困難時期

hm－－通風系統的總阻力；hd－－通風機附屬裝置（風硐和擴散器）的阻力；hvd－－擴散器出口動能損失；ＨN－－自然風壓，當自然風壓與通風機風壓作用相同時取“+”；自然風壓與通風機負壓作用反向時取“-”。第七章礦井通風系統與通風設計3、初選通風機根據計算的礦井通風容易時期通風機的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和礦井通風困難通風機的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通風機特性曲線上，選出滿足礦井通風要求的通風機。4、求通風機的實際工況點步驟：1）計算通風機的工作風阻用靜壓特性曲線時：用全壓特性曲線時：第七章礦井通風系統與通風設計2）確定通風機的實際工況點5、確定通