第五篇 礦井通風與安全第十四章 礦井通風第一節(jié) 礦井通風的任務與礦井空氣一、井通風的基本任務煤礦生產是地下作業(yè)，自然條件比較復雜，只有少數(shù)井巷與地面相通，因此，礦井通風是保證礦井安全的最主要的技術手段之一，在礦井建設和生產過程中，必須源源不斷地將地面空氣輸送到井下各個用風地點，其主要任務是：1）提供井下足夠的新鮮空氣，以供人員呼吸；2）把井下的及稀釋和排除井下有毒、有害氣體和礦塵；3）創(chuàng)造良好的礦井工作環(huán)境，保證井下有適合的氣候條件（及適宜的溫度、濕度與風速），以利于工人勞動和機器運轉。這種利用機械或自然通風為動力，使地面新鮮空氣定量的進入井下，并在井巷中沿既定的通風線路流動，最后將污濁空氣排除礦井的全過程稱為礦井通風。二、礦井空氣1. 礦井空氣中的主要成分地面空氣進入礦井以后即稱為礦井空氣。但地面空氣進入井下后受到井下各種自然因素和生產過程的影響，與地面空氣在成分和質量上有著程度不同的區(qū)別。一般地說，地面空氣的成分是固定的，它主要由氧、氮、二氧化碳三種氣體組成，按體積的百分比數(shù)計為：氧20.96%；氮79%；二氧化碳0.04%。此外，還有少量水蒸氣和灰塵等。地面空氣進入井下后，由于受到污染，氧濃度降低，二氧化碳濃度增加；混入各種有毒有害氣體和礦塵；空氣的溫度、濕度、壓力等狀態(tài)發(fā)生改變。一般將井巷中經過用風地點以前受污染程度較輕的（如進風側的井底車場、進風石門等）進風巷道內的風流，稱為新鮮風流；而經過采掘工作面等用風地點后受污染程度較重的回風巷道內的風流，稱為污濁風流。盡管礦井空氣受到不同程度的污染，但在新鮮風流中的主要成分仍然是氧、氮和二氧化碳。為了保證煤礦安全生產和職工健康，對礦井空氣有一定的要求。 氧（O2） 氧氣是維持人員呼吸不可缺少的氣體。人的正常需養(yǎng)量，在休息是平均每分鐘為0.25L；在進行工作或進行行走時平均每分鐘為13L?？諝庵醒醯暮繙p少對人的健康是有害的。氧含量低到17%時，人在工作時能引起喘息，呼吸困難和心跳加快。若降低到1012%時，人將失去理智，時間稍長便有死亡危險。因此煤礦安全規(guī)程（以下簡稱規(guī)程）規(guī)定：采掘工作面的進風流中，氧氣濃度不得低于20%。 氮氣（N2） 氮氣是一種惰性氣體，是新鮮空氣的主要成分，它本身不助燃、無毒，也不供呼吸。但礦井空氣中氮的含量增加，相對的減少了氧的含量，從而也可能導致人員的窒息性傷害，所以對人是有害的。礦井空氣中氮氣的來源主要是井下有機物質腐朽、爆破、煤巖層中的氮氣涌出。但氮氣作為一種惰性氣體常用于井下滅火等。 二氧化碳（CO2）二氧化碳無色、無味、無臭，不助燃，也不能供人呼吸，它約比空氣重一半，所以，它往往聚集在巷道的下部及下山掘進工作面；巷道中風速較大時，能與空氣均勻混合，在巷道空間內均勻分布。新鮮空氣中的二氧化碳對人體無害，但二氧化碳對人體的呼吸中樞神經有刺激作用，若空氣中的二氧化碳濃度過高，將使空氣中的氧氣濃度降低，輕則使人呼吸加快，呼吸量增加，重則可能造成人員中毒或窒息。規(guī)程）規(guī)定：采掘工作面的進風流中，二氧化碳濃度不得超過0.5%，總回風流中二氧化碳濃度不得超過0.75%。當采掘工作面風流中二氧化碳濃度超過1.5%，或采區(qū)、采掘工作面回風道風流中二氧化碳濃度超過1.5%時，必須停工處理。礦井空氣中二氧化碳的來源主要是煤和有機物的氧化；人員呼吸碳酸性巖石的分解，爆破，煤炭自然，瓦斯及煤塵爆炸，煤巖層中放出二氧化碳，有的甚至二氧化碳突然大量噴出等。 2. 礦井空氣中的有害氣體礦井空氣中所含有的對人體健康及生命安全有威脅的切氣體，均稱為有害氣體。除瓦斯（CH4）外主要有一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、硫化氫（H2S）、氫氣（H2）、氨（N2）等。這些有毒有害氣體對煤礦井下作業(yè)人員人身健康和安全有極大危害。上述有毒有害氣體的性質、來源、危害及安全濃度等如表14-1所示。(1)一氧化碳(CO)。一氧化碳是一種無色、無味、無臭的氣體，它對空氣的相對密度為097，能微溶于水，化學性質不活潑，但濃度在13一75時遇火能引起爆炸。它主要來源于爆破工作、火災、煤塵和瓦斯燃燒、爆炸，煤炭自燃等。一氧化碳極毒，人呼吸它以后會嘔吐、昏迷。當空氣中一氧化碳的濃度達到0. 4時，人在短時間內便可中毒致命。規(guī)程規(guī)定，井下空氣中一氧化碳的濃度不得超過00024。(2)二氧化硫(SO2)。二氧化硫是一種無色、具有強烈硫磺及酸味的氣體，它對空氣的相對密度為2.2，易溶于水。它對人的眼睛和呼吸器官有強烈的刺激作用。在煤礦中它屬于少見的有害氣體，主要來源于含硫礦物氧化和含硫礦物中爆破工作。二氧化硫危害比較突出可使人眼睛紅腫、流淚、咳嗽、頭痛、喉嚨痛；當空氣中二氧化硫濃度達到0.005時、可引起肺水腫，短時間內中毒死亡。規(guī)程規(guī)定，井下空氣中二氧化硫濃度不得超過00005。表14-1 礦井主要有害氣體的性質、來源及危害第二節(jié) 礦井通風壓力和通風阻力一、空氣壓力圖151表示一條水平巷道，在巷道內風流（空氣）能從A點向B點流動，是因為A點的壓力大于B點的壓力，由此可以引出兩個概念，一是A點或B點的壓力，稱為點壓力；二是A點與B點之間存在著壓力差。圖141 巷道內的風流流動1. 點壓力空氣的點壓力可以用絕對壓力和相對壓力來表示。1) 絕對壓力：某點的絕對壓力是以真空為基準，以“0”壓為起算點所計量的壓力，所以，絕對壓力總是正值，其單位通常用帕（Pa）表示。通常說的大氣壓力就是指絕對壓力。一個標準大氣壓力值為101.325Pa。2) 相對壓力：某點的相對壓力是以當?shù)氐拇髿鈮毫榛鶞仕嬎愕膲毫?。若大于當?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑檎龎?，小于當?shù)氐拇髿鈮毫Φ臑樨搲?。故相對壓力有正值和負值之分。相對壓力的單位通常是帕（Pa）表示。2. 兩點壓力差由于A、B兩點壓力大小不相等，因而在A、B兩點之間就存在壓力差，由于這種壓力差是由礦井通風機或自然因素造成的，故壓力差又叫通風壓力。它是用來克服巷道通風阻力并使風流按照規(guī)定的風速流動的動力，其數(shù)值可以通過計算或儀器測定得到。二、井巷通風阻力當空氣沿井巷運動時，由于風流的粘滯性、慣性以及井巷周邊對風流的阻滯、擾動作用而形成的通風阻力，它是造成風流能量損失的原因。上面已經提到，通風機或自然因素所形成的通風壓力是用來克服礦井通風阻力的，所以通風壓力和通風阻力是作用力與反作用力的關系，即數(shù)值相等，作用方向相反，故通風阻力值就是礦井通風需要的風壓值。礦井通風阻力分為摩擦阻力和局部阻力兩類。1. 摩擦阻力空氣沿井巷流動時，由于流層之間的摩擦和流體與井巷周邊壁面之間的相互摩擦而產生的阻力稱為摩擦阻力（也稱沿程阻力），它與巷道斷面的大小、形狀、支架型式、巷道壁的粗糙程度有關。在礦井通風中，常用風流的壓能損失h摩來表示摩擦阻力，其值的大小按下式計算，h摩=LUQ2/S2 （141）式中 h摩井巷摩擦阻力，Pa；井巷摩擦阻力系數(shù)，N·S2/m4（牛·秒2/米2）；L井巷長度，m；U井巷周邊長度，m；Q井巷中流過的風量，m3/s。 通常令（141）式中 LU/S3=R摩式中 R摩摩擦風阻，N·S2/m8。 則（141）式可寫成： h摩= R摩Q2 （142）2. 局部阻力空氣流經井巷的某些局部地點（如井巷突然擴大、突然縮小，急轉彎以及分岔或匯合等），造成風流速度和方向的突然變化，導致均勻風流產生紊亂的渦流與撞擊，因而在局部地點產生的附加阻力稱為局部阻力。其值可按下式計算： h局=R局Q2 （143）式中 h局井巷局部阻力：Pa ；R局產生局部阻力地點的局部風阻，Ns2/m8。綜合以上所述，井巷的通風總阻力h阻= h摩+ h局 =（R摩+R局）Q2 = R總Q2 （14-4）、式中 h阻井巷通風總阻力，Pa ；R總井巷通風總風阻，N·S2/m4 ；Q井巷中流過的風量，m3/S 。三、降低通風阻力的措施井巷通風阻力越大，需要的通風壓力也就越大，從而使礦井通風機的電能消耗加大。為了保證礦井安全生產和提高經濟，在礦井生產過程中要盡量降低通風阻力。根據(jù)式（14-4）可知，降低通風阻力應從降低摩擦阻力和局部阻力兩個方面著手，具體措施主要有：1）減小井巷摩擦阻力系數(shù)。對于服務年限長的主要井巷，應盡量采用巷道周壁表面光滑的支護方式，對于棚式支護，應盡量架設整齊，必要時背好幫頂?shù)?，?）保證有足夠大的井巷斷面。特別是主要進、回風流巷道斷面擴大對降低風阻效果明顯。3）盡量縮短通風路線長度。因為巷道的摩擦阻力與巷道長度呈正比，因此應盡量縮短風路的長度。例如在通風系統(tǒng)設計或改造時，若采用中央并列式通風系統(tǒng)阻力過大，可以改為對角式通風或分區(qū)通風系統(tǒng)，因為后者的通風線路短。4）避免巷道內風量過于集中。巷道摩擦阻力與風量的平方成正比，若巷道內風量過于集中，摩擦阻力會大大增加。因此，應盡可能使礦井的總進風早分開，使礦井的總回風晚匯合。5）降低局部阻力。應盡量避免巷道急拐彎，避免巷道斷面突然擴大、突然縮小，盡量避免在主要巷道內任意停放車輛、堆積木材、器材等，巷內堆積物要及時清除或擺放整齊，盡量少堵塞井巷斷面，加強礦井總回風道的維護和管理，對冒頂、片幫和積水要及時處理。第三節(jié) 礦井通風動力空氣能在井巷中源源不斷的流動，是由于進風側與回風側之間存在的壓力差。這種壓力差，若是由通風機造成的則為機械風壓，這種通風方式稱為機械通風。若這種壓力差是由自然力產生的則為自然風壓，而這種通風方式稱為自然通風。機械風壓和自然風壓是礦井通風的動力，用以克服各種通風阻力，促使空氣流動。一、自然通風使空氣獲得能量，產生自然風壓，使其沿井巷流動，這種自然力主要是由地面溫度的變化，使礦井風側和回風側空氣溫度發(fā)生差異而引起的。如圖14-2所示，冬季礦井外部溫度低于井內溫度，礦井內的空氣柱3-2比井外同樣高度的空氣柱1-1要輕，由于空氣柱重量不同，井口1點的空氣壓力大于2點的空氣壓力，空氣必然要從井口1進入礦井內并向2點流動，最后從井口3排出，從而形成自然風流。到了夏季，礦井內溫度低于礦井外溫度，這時空氣柱3-2的重量比礦井外空氣柱1-1的重量要重，2點空氣壓力比井口1點空氣壓力大，空氣必然就從井口3進入礦井內，從井口1排除。因此，夏季礦井自然風流向與冬季自然風流向相反。在春秋季節(jié)，礦井內外的氣溫大致一樣，這時，礦井內的自然風流很弱，且不穩(wěn)定，甚至無風。圖14-2 自然通風自然風壓一般較小。但在山區(qū)回風井和入風井井口標高差異較大，或在地形較平坦地區(qū)，在回風井口加適當加高風筒或風塔高度，以增加兩井口的高差，仍能形成一定的自然風壓。規(guī)程規(guī)定，礦井必須采用機械通風，自然通風只能在特定條件下使用。二、機械通風機械通風是礦井通風的主要動力。機械通風所用的機械稱為通風機，按其服務范圍可以分為三種：1）主要通風機（簡稱主扇），主要用于全礦井或礦井的一翼（部分）；2）輔助通風機（簡稱輔扇），主要服務于礦井網絡的某一分支（如采區(qū)或工作面），以幫助主要通風機供風以保證該分支的風量；3）局部通風機（簡稱局扇），主要用于獨頭掘進的井巷等局部地區(qū)通風。礦用通風機按其構造又可分為離心式通風機和軸流式通風機兩類。1）離心式通風機離心式通風機主要有螺旋形外殼、進風道和擴散器等部件組成，如圖14-3所示。圖14-3當通風機的動輪運轉時，動輪葉片之間的空氣隨著旋轉產生的離心作用，從動輪甩到螺形外客，并從擴散器排出。當動輪葉片間一部分空氣被甩出去時，輪心部分便形成低壓區(qū)，這時，外界的空氣在大氣壓的作用下，由通風機的進風口進入動輪。由于動輪不停地運轉，就可把井下的空氣不斷地抽出。 2）軸流式通風機軸流式通風機主要由進風口、葉輪、整流器、風筒、擴散器、和傳動部件等部分組成，如圖14-4所示。圖14-4 軸流示通風機運轉時，空氣沿著通風機軸的方向進入進風口，由于葉輪的旋轉把空氣向前推動，并造成壓力，然后經擴散器排出。離心式通風機和軸流式通風機相比，離心式通風機的風壓高，運轉特性曲線平穩(wěn)，結構簡單，堅固耐用，噪音小，但體積較大。而軸流式通風機便于進行風量和風壓的調節(jié)，機體較小，但結構復雜，噪音大，維護困難。過去認為離心式通風機效率比軸流式風通風機低，曾有以軸流式通風機代替離心式通風機的趨勢，近年來，我國已經制造出機翼形葉片的高效率離心式通風機，故目前離心式通風機的使用范圍已有所擴大。第四節(jié) 礦井通風系統(tǒng)礦井通風系統(tǒng)是礦井主要通風機的工作方式、通風方式和通風網路的總稱。它是礦井生產系統(tǒng)的重要組成部分。一、礦井主要通風機的工作方式礦井主要通風機的工作方式主要有抽出式通風和壓入式通風兩種。1）抽出式抽出式通風是把通風機安設在回風井口附近，并用風硐把通風機和回風井筒相連，同時把回風井口封閉，如圖14-5a所示，當風機運轉時，在主要通風機的作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在低于大氣壓力的負壓狀態(tài)，迫使空氣從進風口進入井下，再由回風井排出。在抽出式通風的礦井中，井下任何一點的空氣壓力，都小于井口的大氣壓力，因此，把這種通風機的工作方式叫負壓通風。2）壓入式通風壓入式通風是把通風機安設在進風口附近，并用風硐把它和進風筒相連，如圖14-b所示，當主要通風機運轉時，在主要通風機的作用下，整個礦井通風系統(tǒng)處在高于大氣壓力的正壓狀態(tài)，迫使空氣從進風井進入，回風井排除。進風口密閉一般采用密閉式井口房，把井口與地面大氣隔開。在壓入式通風的礦井中，井下任何一點的空氣壓力都大于井口的大氣壓力，因此，把這種通風機的工作方式叫正壓通風。抽出式通風的礦井中，井下風流處于負壓狀態(tài)，一旦主扇因故停止運轉，井下空氣的壓力將會提高，空氣壓力提高可抑制采空區(qū)和巷道頂部冒落處聚集的有害氣體向巷道涌出，這對保證礦井安全有重要意義。壓入式通風和抽出式通風相反，如果主扇一旦停轉，井下空氣的壓力會降低，這時采空區(qū)有害氣體將大量涌出，使安全受到威脅。因此，礦井一般都采用抽出式通風。只有在瓦斯少，地面小窯塌陷區(qū)分布較廣的礦井，為了避免采用抽出式通風把上部小窯積存的有害氣體抽入井內，影響安全，才在開采第一水平時采用壓入式通風。3抽出和壓入混合式通風 抽出和壓入混合式通風方法是上述兩種方法的綜合，如圖155c所示。其主要應用于礦井通風距離遠、通風阻力大的礦井。該通風方式在管理上比較復雜 ，所以應用較少。圖14-5二、礦井通風方式按照礦井進風井和回風井相互位置關系，可把礦井通風方式分為三種基本類型：1）中央式中央式又可分為中央并列式和中央分列式兩種。圖14-6中央并列式是進風井和回風井大致并列布置在井田的中央，而且相距很近。如圖14-6所示。一般是利用主、副井兼作進、回風井。中央分列式(也稱中央邊界式)。如圖157所示，進風井大致位于井田的中央，出風井大致位于井田沿煤層傾斜上部邊界的中央，風流由井田中央的進風井進入礦井，最后由上部中央邊界的出風井排出井外。圖14-72）對角式對角式又可分為兩翼對角式和分區(qū)對角式兩種。兩翼對角式是進風井大致位于井田走向的中央，兩個回風井位于井田沿走向邊界的兩翼（沿傾斜方向的淺部），如圖14-8所示分區(qū)對角式是進風井大致位于井田走向的中央，開采第一水平時在每個采區(qū)的上部邊界開掘一個回風井，無需總回風巷道。圖14-83）混合式混合式是中央式和對角式或中央并列式和中央分列式所組成的一種綜合形式，它是老礦井進行深部開采時常采用的通風方式。中央式和對角式布置中央式與對角式的比較 優(yōu)點：（1）礦井總回風巷可以隨采區(qū)接替逐步開掘，因而建井工期短，總回風巷的維護費用低；（2）回風井筒數(shù)目少，同時運轉的風機臺數(shù)少，容易管理；（3）當進風井口及井底車場附近發(fā)生火災需要反風時，容易實現(xiàn)。 缺點：（1）隨著向邊界采區(qū)開采，總回風巷不斷延長，通風線路隨之加長，因而通風阻力不斷增加；（2）礦井生產期間，由于井下巷道阻力不斷增加，阻力變動范圍大，難以保證通風機在高效率狀態(tài)下運轉；（3）礦井總進風和總回風風流反向平行流動，容易發(fā)生漏風；（4）在礦井生產的中后期，多采區(qū)同時生產時礦井通風系統(tǒng)關聯(lián)性太強，系統(tǒng)獨立性差，系統(tǒng)防災抗災能力差。通常在礦井瓦斯和煤層自燃發(fā)火不嚴重，煤層埋藏深，傾角大，但井田走向不長的礦井，可考慮采用中央并列式布置方式。而井田走向較長（超過4km），井型較大，煤層上部距地表較淺，瓦斯和自燃發(fā)火嚴重的礦井，一般采用對角式布置方式。三、礦井反風礦井進風口、井筒、井底車場附近一量發(fā)生火災，為縮小災情、出，有時需要反風，即改變風流方向。規(guī)程規(guī)定，礦井：礦井主要通風機必須有反風裝置，必須能在10min內改變巷道中的風流方向；風流方向改變后，供風量應小于正常風量的40。 1離心式通風機的反風離心式通風機只能利用反風門與旁側反風道的方法反風，如圖14-9所示通風機正常工作時。反風門1和2處于實線位置；反風時將反風門1提起、把反風門2放下。地表空氣自后門2進入通風機，再從活門l進入旁測反風道3，進入風井流入井下，達到反風目的。圖14-9圖14-10 2軸流式通風機的反風 利用反風門與旁側反風道反風如圖14-10所示。它是利用將反風風門1提起來同時把反風風門2放下去(圖中虛線所示的位置)，而使風流自地面經過百葉窗4由下放的反風門2處進入通風機再由提起的反風門1處進入反風繞道3，進入風井到井下。 對于軸流式通風機也可以采用使通風機反轉的方法來進行反風。第五節(jié) 礦井總風量的計算在煤礦生產中為了保證井下工作場所有足夠的新鮮空氣，把井下有毒有害氣體稀釋至安全濃度，并為之創(chuàng)造良好氣候條件，必須向井下連續(xù)不斷地輸送新鮮空氣。一、礦井配風原則、方法和依據(jù)1）配風原則和方法般生產礦井的實際做法是按照規(guī)程的規(guī)定，根據(jù)實際需要，“由里向外”配風，即首先確定井下各用風地點(如采掘工作面、硐室、火藥庫等)所需的風量，然后逆風流方向加上各風路中允許的漏風量，求得各風路上的風量和礦井的總進風量；根據(jù)求得的礦井總進風量再加上空氣體積膨脹的風量(這項風量約為總進風量的5)即得礦井總回風量。2）配風的依據(jù)礦井各處所配給的風量，必須符合煤礦安全規(guī)種相關條文的規(guī)定。(1)氧氣含量的規(guī)定；(2)瓦斯、氧化碳等有害氣體安全濃度的規(guī)定；(3)風流速度的規(guī)定；(4)空氣溫度的規(guī)定，(5)空氣中懸浮粉塵安全濃度的規(guī)定。二、生產礦井總進風量的計算生產礦井總進風量是指井下各工作地點的需風量和各條風路中損失風量的總和。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，礦井需要的風量(Q)應按下列要求分別計算，并選取其中的最大值。1）按井下同時工作的最多人數(shù)計算礦井總需風量：Q礦進=4×N×K礦通 m3/min式中：N井下同時工作的最多人數(shù) K礦通礦井通風系數(shù)；一般取1.201.252）按采煤、掘進、硐室及其它地點實際需要風量的總和計算：Q礦進=（Q采+Q掘+Q硐+Q其它）×K礦通m3/min式中：Q采采煤工作面實際需要風量的總和，m3/min； Q掘掘進工作面實際需要風量的總和，m3/min；Q硐硐室實際需要風量的總和，m3/min；Q其它礦井除了采煤、掘進和硐室地點外的其它井巷需要進行通風的風量總和，m3/min。（1）采煤工作面風量可按以下方法計算按瓦斯涌出量計算：Q采=100×q瓦采×K采通，m3/min式中：Q采采煤工作面實際需要的風量，m3/min； q瓦采采煤工作面的瓦斯絕對涌出量， m3/min；K采通采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，取1.01.2。 按工作面氣溫計算： Q采=60×V采×S采×K，m3/min式中：V采采煤工作面風速， m/s； S采采煤工作面的平均斷面積， m2 K工作面長度系數(shù)，取1.0按工作面人數(shù)計算實際需風量：Q采=4×N，m3/min式中：N工作面同時工作的最多人數(shù)按風速進行驗算：采煤工作面風速范圍0.254m/s。15×S采Q采240×S采式中：S采采煤工作面的平均斷面積，m2根據(jù)以上計算，取其最大者即為工作面所需風量。（2）掘進工作面所需風量按瓦斯(二氧化碳)涌出量計算：Q掘=100×q瓦斯掘×K掘通，m3/min式中：Q掘掘進工作面實際需要的風量，m3/min； q瓦斯掘掘進工作面的瓦斯（二氧化碳）絕對涌出量， m3/min；K掘通掘進工作面瓦斯涌出不均衡的風量系數(shù)，一般取K=1.22.1。按人數(shù)計算掘進工作面實際需要的風量：Q 掘=4×N，m3/min式中：N掘進工作面同時工作的最多人數(shù)按炸藥量計算掘進工作面實際需要的風量：Q掘=25×A，m3/min式中：25每公斤炸藥爆炸后所需要供給的風量，m3/(kg.min)A掘進工作面一次爆破的最大炸藥用量，kg按局部通風機的實際吸風量計算Q掘= Q扇×I×c式中Q扇局部通風機的實際吸風量m3/minI同時工作的局部通風機臺數(shù)C防止局部通風機吸循環(huán)風的系數(shù)，1.11.2按風速進行驗算：15×S煤掘Q煤掘240×S煤掘式中：S煤掘煤巷掘進工作面的斷面積， m2根據(jù)以上計算，取其最大者即為工作面所需風量。(3)硐室需風量：硐室實際所需風量應按礦井各個獨立通風硐室實際需要風量的總和計算即：機電設備發(fā)熱量大的機電硐室(如水泵房、空氣壓縮機房等)實際需要的風量可按機電設備運轉的發(fā)熱量計算，即；火藥庫實際需要的風量按每小時1次換氣量計算，即：式中V包括聯(lián)絡通道在內的火藥庫的空間總體積，m3火藥庫實際需要的風量也可按經驗值確定大型火藥庫取 100150 m3/min中小型火藥件取 60100 m3/min其他硐室實際需要的風量，可按經驗值確定，如；采區(qū)絞車房或變電硐室可取60100 m3/min； 充電硐室應按總回風流中氫氣濃皮小于0.5計算，但不得小于100 m3/min；或按經驗值確定為100200 m3/min。其他用風地點實際所需風量的計算。其他用風地點實際所需風量，應按礦井各其他獨立用風地點所需風量的總和計算。三、新設計礦井風量的計算設計礦井的風量，可參照鄰近生產礦井的通風資料，按生產礦井的風量計算方法進行計算。對新礦區(qū)、無鄰近生產礦井參照時，可參照省內氣候、礦山地質、開采技術條件相類似的生產礦井的風量計算方法進行計算。第六節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)一、采區(qū)通風采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(tǒng)的核心單元，是采區(qū)生產系統(tǒng)的重要組成部分，它包括采區(qū)進風、回風和采煤工作面進回風巷道等組成的風路連接形式及采區(qū)的風流控制設施。采區(qū)是生產人員較多和有害氣體、粉塵生成集中的場所、采區(qū)通風狀況的優(yōu)劣，對保障工作人員的健康和安全起著決定性的作用。因此，要求流入采區(qū)的風量必須滿足人員呼吸、稀釋各種有害氣體和粉塵的需要。風流必須穩(wěn)定，各類巷道和采、掘工作面的風量要符合規(guī)程的有關規(guī)定。為滿足上述要求，必須擬定合理的采區(qū)通風系統(tǒng)。所謂采區(qū)通風系統(tǒng)是指風流進入采區(qū)，沿采區(qū)巷道清洗工作面后排出采區(qū)的整個風流流動路線。在準備采區(qū)時，必須在采區(qū)內構成通風系統(tǒng)以后方可開掘其它巷道。采煤工作面必須在構成全風壓通風以后，方可回采。采區(qū)進、回風巷必須貫穿整個采區(qū)長度或高度，嚴禁將一條上山、下山或盤區(qū)的風巷分為兩段，其中一段為進風巷，另一段為回風巷。采區(qū)內一般布置三條上山，一條為運輸上山，一條為軌道上山，一條專用回風上山。瓦斯涌出量小的小煤礦可布置兩條上山。1）運輸上山進風、軌道上山回風的通風系統(tǒng) 圖14-11a所示為運輸上山進風、軌道上山回風的采區(qū)通風系統(tǒng)。由于煤流方向與風流方向相反，運輸過程中產生的煤塵易污染采區(qū)的進風風流，使工作面的安全和環(huán)境惡化。對于煤塵燃燒爆炸危險性小的采區(qū)，可以選擇使用。2軌道上山進風、運輸上山回風的采區(qū)通風系統(tǒng)圖14-11b所示為軌道上山進風、運輸上山回風的采區(qū)通風系統(tǒng)。該系統(tǒng)雖然可以減少煤塵對采區(qū)進風風流的污染，但由于軌道上山進風，在軌道上山的上部、中部車場都要安設風門，風門數(shù)量比前者多，運料、行人時容易造成風流短路，所以采區(qū)漏風量較大、通風管理復雜。該系統(tǒng)適用于煤塵燃燒、爆炸危險性大的采區(qū)。圖14-11在選擇采區(qū)通風系統(tǒng)時，對煤塵燃燒、爆炸危險性大的采區(qū)，應采用軌道上山進風、運輸上山回風的采區(qū)通風系統(tǒng)；煤塵爆炸、燃燒危險性小的采區(qū)，為了簡化通風系統(tǒng)，便于管理，減少漏風量，可以采用運輸上山進風、軌道上山回風的采區(qū)通風系統(tǒng)，但應采取防塵措施。二、采煤工作面通風由采煤工作面及其進、回風巷道所構成的通風路線叫采煤工作面通風系統(tǒng)。按照采煤工作面進、回風巷的數(shù)目和風流的流動路線的不同，采煤工作面的通風系統(tǒng)可有多種形式，如“U”型、“Y”型、“W”型和“H”型等通風系統(tǒng)?，F(xiàn)場比較常用的通風系統(tǒng)有：1）“U”型通風系統(tǒng)（圖14-12）：這種通風系統(tǒng)最為簡單，采用最廣泛。但它的缺點是，采煤工作面的采空區(qū)一側的上隅角容易積聚瓦斯。2）“Y”型通風系統(tǒng)（圖14-13）：這種通風系統(tǒng)對解決回風流瓦斯?jié)舛冗^高或上隅角積存瓦斯具有良好效果。但要求工作面的上順槽沿采空區(qū)一翼全長預先掘出，且在回采期內要始終維護。圖14-13圖14-123、“W”型通風系統(tǒng)（圖14-15）：這種通風系統(tǒng)適用于瓦斯涌出量大、工作面較長的綜采工作面，因為它的供風量較“U”、“Y”型增加一倍。當開采煤層的瓦斯涌出量特別大時，還可在中間平巷中布置鉆孔抽放瓦斯，但這種通風系統(tǒng)中有半個工作面是下行通風對有煤與瓦斯突出的采煤工作面嚴禁采用。圖14-14除了上述幾種采煤工作面通風系統(tǒng)外還有“Z”型通風系統(tǒng)和“H”型通風系統(tǒng)等。以上多種通風系統(tǒng)實際上是“U”型通風系統(tǒng)的變形，總的目的是為了加大工作面長度，增加工作面風量和預防瓦斯積聚。圖14-15第七節(jié) 掘進通風方法 在開掘井巷時，為了稀釋和排除煤巖體涌出的有害氣體，爆破產生的炮眼和礦塵以及保持良好的氣候條件，必須進行不間斷的通風。這種井巷只有一個出口的獨頭巷道，不能形成貫穿風流，必須采用機械和導風設施，使新鮮風流與污濁風流隔開，這種對井下獨頭巷道通風的方法稱為掘進通風（又稱局部通風）。掘進通風方法有總風壓通風、引射器通風和局部通風機通風三種。局部通風機通風是我國礦井廣泛采用的一種掘進通風方法。它是利用局部通風機和風筒把新鮮風流送到掘進工作面的方法。局部通風機通風的通風方式主要有壓入式、抽出式和混合式通風三種，如圖14-16。圖14-161）壓入式通風（圖14-16a）是用局扇把新鮮風流通過風筒壓送到掘進工作面，回風由巷道直接排出。這種方法的優(yōu)點是：從風筒吹出的風流清晰工作面的能力強；通過局扇壓入的風流為新鮮風流，安全可靠，風筒可使用輕便的柔性風筒，即使風筒少量漏風，也可起到沖淡巷道內炮煙的作用。但其缺點是排除沿巷道流動的炮煙需要較長的時間，巷道越長，排出炮煙的時間越長。2）抽出式通風（圖14-16b）和壓入式通風恰恰相反，依靠安裝在離掘進巷道10m以外回風側的局扇抽出時產生的負壓，回風經風筒由局扇排出，迫使新鮮風流沿巷道流入掘進工作面。受風機工作時風筒吸口吸入空氣的作用范圍的限制，抽出式通風只有在風筒吸風口距工作面很近時才有效，否則，由于風流短路，工作面得不到良好的通風。抽出式通風回風要通過局扇，故安全性低，且不能使用柔性風筒。3）混合式通風（圖14-16b）是上述兩種通風方法的聯(lián)合使用。所以它具有壓入式和抽出式通風的優(yōu)點，但它需要兩套通風設備，同時回風也要經過局扇。通過以上分析可以看出，壓入式通風是最安全的通風方法。因此，當以排除瓦斯為主的煤巷或半煤巖巷道掘進時，采用壓入式通風，目前壓入式通風是礦井中最常用的掘進通風方式。而當以排除粉塵、炮煙為主的井筒掘進時，宜采用抽出式通風。混合式通風主要用于大斷面、無瓦斯涌出的長距離掘進巷道中。第八節(jié) 礦井通風構筑物井下巷道縱橫交錯，彼此貫通。為了保證風流按擬定的路線流動，必須在某些巷道內設置相應的構筑物對風流路線進行控制，這類構筑物稱為通風構筑物。通風構筑物因其用途不同，種類繁多。本節(jié)僅介紹一些主要的通風構筑物。一、風門在人員和車輛需要通行，而不能讓風流通過的巷道中，需要設置通風構筑物，這種既要切斷風流又能保證行人通車的通風構筑物稱為風門。風門按制作材料可分為木制、鐵制、木板包鐵皮等幾種；按開啟方式又可分為人力開啟風門和自動開啟風門兩種，自動開啟風門又有光電自動風門、電動自動風門和壓氣自動風門等幾類。風門開啟的方向應逆風流，保證風門受風壓作用后與門框接觸更嚴密。為了減少風門開啟時漏風，每處風門至少要有兩道，間距要大于運輸工具的長度，即當運行礦車時不得少于一列車長度，行人時不少于5m，并禁止兩道風門同時開啟，以避免風流短路。在風壓較大的礦井中，為防止漏風，可布置三道或四道風門。二、風墻風墻（又稱密閉）是用來切斷風流或封閉采空區(qū)，防止瓦斯向巷道擴散的一種構筑物。風墻按服務年限不同可分為臨時性風墻和永久性風墻兩類。臨時性風墻由于服務年限短，可用木板、可塑性等材料修筑；永久性風墻要用不燃性材料（如磚、料石或水泥等）修筑，圖14-17所示為磚結構風墻。為了便于檢查密閉區(qū)內的氣體成分及密閉區(qū)內發(fā)火時便于灌漿滅火，風墻上應設觀測孔和注漿孔，密閉區(qū)內如有流水時應設置放水管，放水管要制成U型。14-17三、風橋在進風巷道與回風流平面交叉處，為防止風流短路，使進回風分離，需要設置通風構筑物，這種用于隔開兩條互相交叉的進、回風流的構筑物稱為風橋。根據(jù)結構特點的不同，風橋可以分為：鐵筒式風橋（圖14-18a）、混凝土風橋（圖14-18b）和繞道式風橋（圖14-18c）。一般在服務年限短，通過風量為10m3/s以下時可采用鐵筒式風橋；在服務年限較長，通過風量在1020m3/s時可用混凝土風橋；在服務年限長，通過風量在20m3/s以上的巷道中可采用繞道式風橋。圖 14- 18 四、井口封閉裝置在安設扇風機的井筒內，空氣壓力與大氣壓力之間存在較大壓力差，為防止井內風流和地面大氣短路，其井口必須有封閉裝置，以使井口和地面大氣隔開。對于通風、提升共用的井筒，應將整個井樓密閉起來。出風斜井井口一般都要安設風門，以便把地面與井下空氣隔離，同時對扇風機起到防爆安全作用。對于不做提升用的通風井筒，為了防止瓦斯、煤塵爆炸時損壞扇風機，一般用鐵板制成的防爆井蓋封閉井口，如圖14-19所示。當井下一旦發(fā)生爆炸事故時，爆炸波沖開井蓋，將爆炸壓力釋放后，井蓋靠自重作用能重新回到原來的位置，恢復正常通風。圖 14-19 井口防爆門五、風量調節(jié)圖 14-20 圖 15-20 (2)降低風阻調節(jié)法 與增加風阻調節(jié)法相反，在需要增加風量但阻力較大的風路上設法降低風阻。一般采用擴大巷道斷而、改變支架形式、另開并聯(lián)巷道等方法。這種調節(jié)方法能減少礦井總風阻、增加礦井總風量，調節(jié)風量效果好，但工程量大、費用高、工期長。為此，這種方法適于服務年限長，巷道年久失修風阻較大而又不能使用通風機調節(jié)的采區(qū)。 (3)輔助通風機調節(jié)法 在阻力較大的風路上安設一臺輔助通風機，利用輔助通風機產生的風壓克服一部分阻力，從而達到風量調節(jié)的目的。這種調節(jié)方法不必提高主要通風機的風壓就可增加風量調節(jié)簡便易行，但安全性差。規(guī)程規(guī)定；“必須供給輔助通風機房新鮮風流；在輔助通風機停止運轉期間，必須打開繞道風門。”“嚴禁在煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中安設輔動通風機?！?上述三種風量調節(jié)法各有優(yōu)缺點，在運用中要根據(jù)具體情況使用一種方法，不能滿足需要時，可以考慮上述方法的綜合運用。2)礦井總風量調節(jié) (1)改變離心式通風機轉速。或改變軸流式通風機工作輪葉片的安裝角，使主要通風機的風壓及風量發(fā)生變化，從而調節(jié)礦井的風量。(2)改變通風機的工作風阻(利用閘門)也可以改變通風機的工作狀況，從而達到調節(jié)風量的目的，一般離心式通風機多采用這種方法。思 考 題1礦井通風的任務是什么？2礦井空氣中的主要成分與地面空氣的主要成分有什么不同？3. 礦內空氣為什么會在井巷中流動？降低礦井通風阻力的措施主要有哪些？4. 自然通風的原理是什么？按其服務范圍機械通風可分為哪三種？5什么叫礦井通風系統(tǒng)？6礦井主要通風機的工作方式有哪幾種？7礦井通風方式有哪幾種？各有什么有缺點？8礦井配風的原則、方法和依據(jù)是什么？9. 生產礦井總進風量如何計算？10.什么是采區(qū)通風系統(tǒng)，主要有哪幾種方式？11.采煤工作面的通風系統(tǒng)有哪幾種形式？各有什么優(yōu)缺點及適應條件？12.掘進工作面局部通風機通風的通風方式主要有哪幾種？各有什么優(yōu)缺點？13.礦井通風構筑物主要有哪些？各起什么作用？