淺談礦井通風(fēng)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)

[摘 要]礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要輔助系統(tǒng)， 為生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供保證。礦井通風(fēng)系統(tǒng)由通風(fēng)動(dòng)力及其裝置、通風(fēng)井巷網(wǎng)絡(luò)、及控制系統(tǒng)組成。

[關(guān)鍵詞]礦井通風(fēng)；通風(fēng)設(shè)計(jì)；通風(fēng)設(shè)施

中圖分類號(hào)：TD725 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）13-0253-01

1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的概述

1.1 通風(fēng)系統(tǒng)的組成及意義

所謂礦井通風(fēng)系統(tǒng)，就是由向井下各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣并排出污濁空氣的通風(fēng)動(dòng)力、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和通風(fēng)控制設(shè)施等構(gòu)成體系的總稱。礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由通風(fēng)機(jī)和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。

礦井通風(fēng)方法以風(fēng)流獲得的動(dòng)力來源不同，可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種。①機(jī)械通風(fēng)：利用扇風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，致使空氣在井下巷道流動(dòng)的通風(fēng)方法叫做機(jī)械通風(fēng)。采用機(jī)械通風(fēng)的礦井，自然風(fēng)壓也是始終存在的，并在各個(gè)時(shí)期內(nèi)影響著礦井的通風(fēng)工作，在通風(fēng)管理工作中應(yīng)給予充分重視，特別是高沼氣礦井尤應(yīng)注意。②自然通風(fēng)：利用自然氣壓產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，致使空氣在井下巷道流動(dòng)的通風(fēng)方法叫做自然通風(fēng)。

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本任務(wù)：①調(diào)節(jié)井下氣候，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。②沖淡井下有毒有害氣體和粉塵，保證安全生產(chǎn)。③供給井下足夠的新鮮空氣，滿足人員對(duì)氧氣的需要。

1.2 通風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）復(fù)雜性。礦井通風(fēng)系統(tǒng)是受諸多因素影響的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分， 而礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖是礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)分析的重要依據(jù)， 由點(diǎn)的集合和分支的集合所組成。就大型礦井而言， 網(wǎng)絡(luò)分支多者在600條以上， 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)也可在500以上， 用風(fēng)地點(diǎn)一般也有15-40個(gè)。

（2）動(dòng)態(tài)性。礦井通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)隨著煤礦生產(chǎn)的進(jìn)行而不斷地發(fā)生變化。采掘工作面不斷推進(jìn)、接替， 采區(qū)的準(zhǔn)備、投產(chǎn)、結(jié)束與接替， 礦井開拓延伸等工程的不斷進(jìn)展， 使通風(fēng)系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上隨時(shí)發(fā)生變化， 也引起通風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的各個(gè)因素， 如瓦斯、溫度、煤塵等發(fā)生變化， 從而使系統(tǒng)的通風(fēng)參數(shù)發(fā)生變化， 而且各種參數(shù)的變化是隨機(jī)的?？梢娡L(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的隨機(jī)的系統(tǒng)。

2 生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)

2.1 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的要求

礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)是整個(gè)礦井設(shè)計(jì)內(nèi)容的重要組成部分，生產(chǎn)礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，涉及范圍較廣，例如增設(shè)新采區(qū)、開拓新水平、改變主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，改變礦井的通風(fēng)系統(tǒng)、擴(kuò)大礦井通風(fēng)能力等，都要進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)。因此，必須周密考慮，精心設(shè)計(jì)，力求實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。

礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是建立一個(gè)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)。礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)分為新建與改建或擴(kuò)建礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)。無論新建、改建或擴(kuò)建礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)，都必須遵照國(guó)家頒布的礦山安全規(guī)程、技術(shù)操作規(guī)程、設(shè)計(jì)規(guī)范和有關(guān)的規(guī)定。

2.2 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟

要根據(jù)在通風(fēng)設(shè)計(jì)的服務(wù)期限以內(nèi)，通風(fēng)困難和通風(fēng)容易兩個(gè)時(shí)期，分別按以下內(nèi)容和步驟進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

1）擬定礦井通風(fēng)系統(tǒng)

在生產(chǎn)礦井的通風(fēng)設(shè)計(jì)中，通風(fēng)系統(tǒng)的變化幅度很不相同。例如需要增加新采區(qū)，但瓦斯變化不大、增產(chǎn)任務(wù)不大時(shí)，礦井的通風(fēng)系統(tǒng)不會(huì)有太大的變化，也不致增開新風(fēng)井。但如果新開的采區(qū)在邊遠(yuǎn)地區(qū)或在較深的水平，而且產(chǎn)量和瓦斯量有較大的增加，現(xiàn)有的通風(fēng)能力不能滿足時(shí)，或者因?yàn)榫镏匦聞澐?、井型變化時(shí)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)往往發(fā)生較大的變化，可由中央并列式變?yōu)橹醒氩⒘泻椭醒敕至谢旌鲜?，或由中央并列式變?yōu)橹醒氩⒘泻蛢梢韺?duì)角混合式，或由一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)分成兩個(gè)獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)等。

2）計(jì)算與分配礦井總風(fēng)量

由于正在生產(chǎn)的老區(qū)，計(jì)算風(fēng)量的依據(jù)（如沼氣和二氧化碳等氣體的濃度、井下空氣溫度、風(fēng)速、浮塵、各處漏風(fēng)量等）都可實(shí)測(cè)出來，設(shè)計(jì)中的新區(qū)可以參考條件相同的老區(qū)數(shù)據(jù)，所以，生產(chǎn)礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中風(fēng)量計(jì)算與分配，可以先計(jì)算各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)的有效風(fēng)量，然后山里往外推算進(jìn)風(fēng)路線上的風(fēng)量和回風(fēng)路線上的風(fēng)量，有時(shí)還要計(jì)算某些網(wǎng)路內(nèi)的自然分配風(fēng)量。

3）計(jì)算礦井通風(fēng)總阻力

為了計(jì)算各條風(fēng)路的通風(fēng)阻力，正在生產(chǎn)的老區(qū)，各風(fēng)路的風(fēng)阻值應(yīng)該用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)中的新區(qū)風(fēng)路，可參考與老區(qū)相同風(fēng)路的數(shù)據(jù)，或者用本章第四節(jié)所述的方法進(jìn)行計(jì)算，新區(qū)每條風(fēng)路做成后要實(shí)測(cè)它的風(fēng)阻值，為修改沒計(jì)使用。通過這項(xiàng)計(jì)算，要把通風(fēng)困難和通風(fēng)容易兩個(gè)時(shí)期的礦井通風(fēng)總阻力和總風(fēng)阻都定出來。

4）主扇的選擇

根據(jù)風(fēng)量及通風(fēng)阻力的計(jì)算結(jié)果，選擇合理的風(fēng)機(jī)。現(xiàn)用主扇的能力，如果能夠適應(yīng)設(shè)計(jì)的要求，就只需要調(diào)整它的工況點(diǎn)，并驗(yàn)算其電動(dòng)機(jī)能力。如果不能適應(yīng)要求，就得新選主扇，各臺(tái)主扇在通風(fēng)困難和通風(fēng)容易兩個(gè)時(shí)期的工況點(diǎn)，都要落在各主扇特性曲線的合理工作范圍內(nèi)。

3 井下通風(fēng)設(shè)施

由于通風(fēng)設(shè)施的作用不同可以分為引導(dǎo)風(fēng)流設(shè)施和隔斷風(fēng)流設(shè)施兩類。

3.1 引導(dǎo)風(fēng)流的設(shè)施

引導(dǎo)風(fēng)流的設(shè)施主要由風(fēng)硐、風(fēng)橋、風(fēng)窗、風(fēng)障、導(dǎo)風(fēng)板等組成。

（1） 風(fēng)硐指的是鏈接風(fēng)井和風(fēng)扇裝置的一段通道。一般情況下是用混凝土、磚塊等建筑材料澆筑成的圓柱形的通道，這是由于風(fēng)硐自身的特點(diǎn)決定的。由于風(fēng)硐的通風(fēng)量很大，加上內(nèi)外懸殊的壓力，所以其設(shè)計(jì)以及施工都有非常高的要求，加上風(fēng)硐使用年限比較長(zhǎng)，所以要用混凝泥土磚石澆筑而成。

（2） 風(fēng)橋指的是隔開新鮮風(fēng)流以及污濁風(fēng)流的隔離設(shè)施，一般情況下也用混凝土磚石澆筑而成，或者用鐵風(fēng)筒、開掘頂板繞道的方式替代，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可以分為混凝土風(fēng)橋、鐵筒風(fēng)橋、繞道式風(fēng)橋。

（3） 風(fēng)窗實(shí)質(zhì)是在巷道內(nèi)墻上或者門上留出一個(gè)可調(diào)空間的窗口，通過對(duì)這個(gè)窗口的調(diào)節(jié)可以達(dá)到調(diào)節(jié)控制風(fēng)量的目的。此種裝置在礦井的通風(fēng)系統(tǒng)中具有比較重要的作用，他直接決定著礦井內(nèi)輸送空氣的多少，一般來說，需要根據(jù)瓦斯與空氣的額定比值來加以確定，因此對(duì)于礦井的安全管理人員來說，保證風(fēng)窗設(shè)施的正常運(yùn)行可以有效地保證煤礦的生產(chǎn)安全。

（4） 風(fēng)障主要作用是處理落山角、高冒出堆積的瓦斯，利用巷道內(nèi)的木板、葦席等做起布障以引導(dǎo)風(fēng)流，使堆積的瓦斯、煤塵在風(fēng)流的作用下帶走。

（5） 導(dǎo)風(fēng)板。導(dǎo)風(fēng)板有三種： 引風(fēng)導(dǎo)風(fēng)板、降阻導(dǎo)風(fēng)板和匯流導(dǎo)風(fēng)板。引風(fēng)導(dǎo)風(fēng)板就是在壓入式通風(fēng)井中，設(shè)置在進(jìn)風(fēng)的石門與巷道交叉處的，主要通過風(fēng)流流動(dòng)的方向性，改變風(fēng)流的配置，以防在井底車場(chǎng)發(fā)生漏風(fēng)。降阻導(dǎo)風(fēng)板一般被設(shè)置在風(fēng)量較大的直角轉(zhuǎn)彎處，主要目的是降低通風(fēng)的阻力。

3.2 隔斷風(fēng)流的設(shè)施

隔斷風(fēng)流的設(shè)施主要有風(fēng)門、擋風(fēng)墻（ 密閉） 等組成。

（1） 風(fēng)門的作用是行人行車能過巷道，但不允許風(fēng)流通過。按照結(jié)構(gòu)可以分為普通風(fēng)門和自運(yùn)風(fēng)門。如果有些巷道需要少量風(fēng)流通過，可以在風(fēng)墻或者風(fēng)門上安裝風(fēng)窗，以調(diào)節(jié)風(fēng)流。按照風(fēng)向，風(fēng)門還可以分為正向風(fēng)門和方向風(fēng)門兩類。

（2） 風(fēng)墻：風(fēng)墻還被稱作為密閉。是用來隔斷風(fēng)流或者封閉采空區(qū)的構(gòu)筑物。一般用料石、磚塊砌筑而成，現(xiàn)在有些礦井在實(shí)際封堵工程中也會(huì)采用添加水玻璃的噴射混凝土，利用水玻璃的噴射混凝土進(jìn)行封堵相對(duì)于采用對(duì)采空區(qū)封堵的效果更佳。但是在采取封堵材料是也應(yīng)該考慮到風(fēng)墻的實(shí)際應(yīng)用情況，一般臨時(shí)風(fēng)墻對(duì)于漏風(fēng)率的要求不是十分嚴(yán)格，因此對(duì)于封堵材料要求也不高，但是對(duì)于永久風(fēng)墻，就需要選擇良好的封堵材料進(jìn)行施工。

4 結(jié)語

通風(fēng)是關(guān)系到煤礦生產(chǎn)安全的重要環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)時(shí)期其任務(wù)是， 利用各種動(dòng)力以最經(jīng)濟(jì)的方式向井下各用風(fēng)地點(diǎn)提供足夠的新鮮空氣， 稀釋并排除瓦斯等各種有害物質(zhì)， 減少熱害， 給井下工人創(chuàng)造良好的工作環(huán)境；發(fā)生事故時(shí)，有效地控制風(fēng)流方向和大小， 與其他措施相結(jié)合， 防止災(zāi)害的擴(kuò)大， 進(jìn)而達(dá)到消滅事故的目的。

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作者簡(jiǎn)介

楚廣科（1984—），男，漢族，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程專業(yè)，現(xiàn)為錦界煤礦通風(fēng)組主任工程師。