【采矿课件】第七章矿井通风系统

1第七章矿井通风系统本章的主要内容包括：矿井通风方法、通风方式、通风设施；采区通风系统的基本要求；采区上下山的布置及工作面的通风方式；矿井有效风量率和漏风率的表示方法及防治漏风的措施；矿井通风系统图、网络图的绘制等。通过这些问题的分析讨论，达到下列目的：掌握矿井通风系统的形式、特点；采区通风系统的基本要求；采区上下山的布置形式及工作面通风方式；通风设施的质量标准、施工要求与管理；矿井有效风量率和漏风率的表示方法；矿井通风系统图的绘制要求；通风设施的施工技术和矿井通风系统图的绘制方法。理解矿井漏风的危害和预防措施。第一节矿井通风系统矿井通风系统是矿井通风方法、通风方式、通风网路与通风设施的总称。《规程》规定：矿井必须有完整独立的通风系统，必须按实际风量核定矿井产量。矿井通风系统是否合理，对整个矿井通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产起着重要的作用，同时还应在保证安全生产的前提下，尽量减少通风工程量，降低通风费用，力求经济合理。一、矿井通风方法矿井通风方法是指主要通风机对矿井供风的工作方法。按主要通风机的安装位置不同，分为抽出式、压入式及混合式三种。（一）抽出式通风如图7-1(a)所示。抽出式通风是将矿井主通风机安设在出风井一侧的地面上，新风经进风井流到井下各用风地点后，污风再通过风机排出地表的一种矿井通风方法。抽出式通风的特点是：在矿井主要通风机的作用下，矿内空气处于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，漏风从地面漏入井内。抽出式通风矿井在主要进风巷无需安设风门，便于运输、行人和通风管理。在瓦斯矿井采用抽出式通风，若主要通风机因故停止运转，井下风流压力提高，在短时间内可以防止瓦斯从采空区涌出，比较安全。因此，目前我国大部分矿井，一般多采用抽出式通风。（二）压入式通风如图7-1（b）所示。压入式通风是将矿井主通风机安设在进风井一侧的地面上，新风经主要通风机加压后送入井下各用风地点，污风再经过回风井排出地表的一种矿井通风方法。压入式通风的特点是：在矿井主通风机的作用下，矿内空气处于高于当地大气压力的正压状态，当矿井与地面间存在漏风通道时，漏风从井内漏向地面。压入式通风矿井中，由于要在矿井的主要进风巷中安装风门，使运输、行人不便，漏风较大，通风管理工作较困难。同时当矿井主通风机因故停止运转时，井下风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加，造成瓦斯积聚，对安全不利。因此，在瓦斯矿井中一般很少采用压入式通风。矿井浅部开采时，由于地表塌陷出现裂缝与井下沟通，为避免用抽出式通风将塌陷区内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，当矿井煤炭自然发火比较严重时，为避免将火区内的有毒有2害气体抽到巷道中，有时也可采用压入式通风。(图7-1矿井通风方法)（三）混合式通风混合式通风是在进风井和回风井一侧都安设矿井主要通风机，新风经压入式主要通风机送入井下，污风经抽出式主要通风机排出井外的一种矿井通风方法。混合式通风的特点是：能产生较大的通风压力，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状态，其正压或负压均不大，矿井的内部漏风小。但因使用的风机设备多，动力消耗大，通风管理复杂，一般很少采用。上述三种通风方法，矿井主要通风机均安装在地面。二、矿井通风方式矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。按进、回风井的位置不同，分为中央式、对角式、区域式和混合式四种。（一）中央式中央式是进、回风井均位于井田走向中央。按进、回风井沿倾斜方向相对位置的不同，又可分为中央并列式和中央边界式两种。1．中央并列式如图7-2（a）所示。进、回风井均并列布置在井田走向和倾斜方向的中央，两井底可以开掘到第一水平，如图7-2a（1）所示。也可以将回风井只掘至回风水平，如图7-2a（2）所示。后者只适用于较小型矿井。2．中央边界式（又名中央分列式）如图7-2（b）所示。进风井仍布置在井田走向和倾斜方向的中央，回风井大致布置在井田上部边界沿走向的中央，回风井的井底标高高于进风井底标高。（二）对角式进风井大致布置于井田的中央，回风井分别布置在井田上部边界沿走向的两翼上。根据回风井沿走向的位置不同，又分为两翼对角式和分区对角式两种。1．两翼对角式如图7-2（c）所示，进风井大致位于井田走向中央，在井田上部沿走向的两翼边界附近或两翼边界采区的中央各开掘一个出风井。如果只有一个回风井，且进、回风井分别位于井田的两翼称为单翼对角式。2．分区对角式如图7-2（d）所示。进风井位于井田走向的中央，在每个采区的上部边界各掘进一个回风井，无总回风巷。（三）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。如图7-2（e）所示。（四）混合式混合式是中央式和对角式的混合布置，因此混合式的进风井与出风井数目至少有3个。混合式可有以下几种：中央并列与两翼对角混合式，中央边界与两翼对角混合式，3中央并列与中央边界混合式等。混合式一般是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。（五）各种通风方式的优缺点及适用条件1．中央并列式优点：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，便于开掘和井筒延深；井筒安全煤柱少，易于实现矿井反风。缺点：矿井通风路线是折返式，风路较长，阻力较大，特别是当井田走向很长时，边远采区与中央采区风阻相差悬殊，边远采区可能因此风量不足；由于进、回风井距离近，井底漏风较大，容易造成风流短路；安全出口少，只有2个；工业广场受主要通风机噪声影响和回风风流的污染。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角大，埋藏深，瓦斯与自然发火都不严重的矿井。2．中央边界式优点：安全性好；通风阻力比中央并列式小，矿井内部漏风小，有利于瓦斯和自然发火的管理；工业广场不受主要通风机噪声的影响和回风流的污染。缺点：增加一个风井场地，占地和压煤较多；风流在井下的流动路线为折返式，风流路线长，通风阻力大。适用条件：井田走向长度小于4km，煤层倾角较小，埋藏浅，瓦斯与自然发火都比较严重的矿井。3．两翼对角式优点：风流在井下的流动路线为直向式，风流路线短，通风阻力小；矿井内部漏风小；各采区间的风阻比较均衡，便于按需分风；矿井总风压稳定，主要通风机的负载较稳定；安全出口多，抗灾能力强；工业广场不受回风污染和主要通风机噪声的危害。缺点：初期投资大，建井期长；管理分散；井筒安全煤柱压煤较多。适用条件：井田走向长度大于4km，需要风量大，煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井。4．分区对角式优点：各采区之间互不影响，便于风量调节；建井工期短；初期投资少，出煤快；安全出口多，抗灾能力强；进回风路线短，通风阻力小。（图7-2矿井通风方式）缺点：风井多，占地压煤多；主要通风机分散，管理复杂；风井与主要通风机服务范围小，接替频繁；矿井反风困难。适用条件：煤层埋藏浅或因煤层风化带和地表高低起伏较大，无法开凿浅部的总回风巷，在开采第一水平时，只能采用分区式。另外，井田走向长，多煤层开采的矿井或井田走向长、产量大、需要风量大、煤易自燃，有煤与瓦斯突出的矿井也可采用这种通风方式。5．区域式优点：既可以改善矿井的通风条件，又能利用风井准备采区，缩短建井工期；风流4路线短，通风阻力小；漏风少，网路简单，风流易于控制，便于主要通风机的选择。缺点：通风设备多，管理分散，管理难度大。适用条件：井田面积大、储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井。6．混合式优点：有利于矿井的分区分期建设，投资省，出煤快，效率高；回风井数目多，通风能力大；布置灵活，适应性强。缺点：多台风机联合工作，通风网路复杂，管理难度大。适用条件：井田走向长度长，老矿井的改扩建和深部开采；多煤层多井筒的矿井；井田面积大、产量大、需要风量大或采用分区开拓的大型矿井。总之，矿井的通风方式，应根据矿井的设计生产能力、煤层赋存条件、地形条件、井田面积、走向长度及矿井瓦斯等级、煤层的自燃倾向性等情况，从技术、经济和安全等方面加以分析，通过方案比较确定。三、矿井通风网路详见本书第五章。四、矿井通风设施详见本章第三节。第二节采区通风系统每个矿井一般都有几个采区同时生产。每个采区内有采煤工作面、备用工作面、掘进工作面、硐室(采区变电所和绞车房)及其它用风地点，是矿井通风的主要对象。同时，采区又是井下人员最集中的地点。因此，搞好采区通风是保证矿井安全生产的基础。一、采区通风系统的基本要求采区通风系统是采区生产系统的重要组成部分。它包括采区主要进、回风道和工作面进、回风巷道的布置方式，采区通风路线的连接形式，工作面通风方式，以及采区内的通风设施等内容。采区通风系统主要决定于采区巷道布置和采煤方法，同时要满足通风的特殊要求。如瓦斯大或地温高，有时是决定通风系统的主要条件。在确定采区通风系统时，应遵守安全、经济、技术先进合理的原则，满足下列基本要求：（一）采区必须实行分区通风。1．准备采区，必须在采区构成通风系统以后，方可开掘其它巷道。2．采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可回采。3．高瓦斯矿井、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的矿井的每个采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少1条专用回风巷；4．低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区，必须设置1条专用回风巷。5．采区的进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷、一段为回风巷。（二）采、掘工作面应实行独立通风。（三）在采区通风系统中，要保证风流流动的稳定性，采掘工作面尽量避免处于角5联风路中。（四）在采区通风系统中，应力求通风系统简单，以便在发生事故时易于控制风流和撤退人员。（五）对于必须设置的通风设施(风门、风桥、挡风墙等)和通风设备(局部通风机、辅助通风机等)，要选择好适当位置，严把规格质量，严格管理制度，保证通风设备安全运转。尽量将主要风门开关、局部通风机开停等状态参数和风流变化参数纳入到矿井安全监控系统中，以便及时发现和处理问题。（六）在采区通风系统中，要保证通风阻力小，通风能力大，风流畅通，风量按需分配。因此，应特别注意加强巷道的维护，及时处理局部冒顶和堵塞，支护良好，保证有足够的断面。（七）在采区通风系统中，尽量减少采区漏风量，并有利于采空区瓦斯的合理排放及防止采空区浮煤自燃，使新鲜风流在其流动路线上被加热与污染的程度最小。（八）设置消防洒水管路、避难硐室和灾变时控制风流的设施。明确避灾路线和安全标志。必要时，建立瓦斯抽放系统、防灭火灌浆系统。（九）采区绞车房和变电所，应实行分区通风。二、采区进、回风上（下）山的布置采区进、回风上（下）山，是采区通风系统的主要风路，是由采区巷道布置所决定的。在确定采区巷道布置时，要同时考虑采区的通风问题。上（下）山的数目，低瓦斯单一煤层开采可采用两条上（下）山，有时采用三条上（下）山；多煤层开采、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井以及开采容易自燃煤层的采区一般为三条甚至四条上（下）山。具体布置如下：（一）单一煤层开采时的布置1．两条上（下）山采用两条上山时，一条进风，另一条回风。可以采用轨道上山进风、运输上山回风，也可采用运输上山进风、轨道上山回风。（1）轨道上山进风、运输上山回风如图7-3所示。这种通风的好处是新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热的影响，工作面卫生条件好；轨道上山的绞车房易于通风；下部车场不设风门。但轨道上山的上部和中部车场凡与回风巷相连处，均要设风门与回风隔开，为此车场巷道要有适当的长度，以保证两道风门之间有一定的间距，以解决通风与运输的矛盾。（2）运输上山进风、轨道上山回风如图7-4所示。这种通风的特点是运煤设备处在新风中，比较安全。由于风流方向与运煤方向相反，容易引起煤尘飞扬，煤炭在运输过程中释放的瓦斯，可使进风流的瓦斯和煤尘浓度增大，影响工作面的安全卫生条件；输送机设备所散发的热量，使进风流温度升高；此外，须在轨道上山的下部车场内安设风门，易造成风流短路，同时影响材料的运输。（图7-3轨道上山进风的采区通风系统）1－进风大巷；2－进风联络巷；3－运输机上山；4－运输机平巷；5－轨道上山；6－采区变电所；7－