第四章 矿井通风系统

第四章 矿井通风系统矿井通风系统是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施等构成的工程体系。建立稳定可靠的矿井通风系统是搞好矿井通风防尘的基础。矿井通风系统按服务范围分为统一通风和分区通风；按进风井与回风井在井田范围内的布局分为中央式、对角式和中央对角混合式；按主扇的工作方式分为压入式、抽出式、压抽混合式和多机站形式。第一节 统一通风与分区通风 一、统一通风系统一个矿井构成一个整体的通风系统称为统一通风系统。 统一通风系统具有进、排风比较集中，使用的通风设备较少，便于集中管理的优点。对于开采范围集中，通地表出口不多的矿井，特别是深矿井，采用统一通风系统比较合理。如图4-1-1通风系统，即是一个统一通风系统有专用的永久进、回风井巷。抽压混合通风方式。在每一个回采分层有风天井。 图4-1-1统一通风系统二、分区通风系统 将一个矿井划分为若干个相对独立的通风系统，各个系统均有各自的进、回风井和通风动力，风流互不干扰，相互独立，称为分区通风系统。 分区通风具有风路短、阻力小、网路简单、风流易于控制等优点。因此，在一些矿体埋藏较浅且分散的矿山或矿井开采浅部矿体的时期，得到了广泛的应用。但是，由于分区通风需要具备较多的进排风井，它的推广使用就受到一定的限制。是否适合分区通风，主要看开凿通达地表的通风井巷工程量的大小或有无现成的其他井巷可供利用。一般说来，在下述条件下，采用分区通风比较有利： （1）矿体埋藏较浅且分散，开凿通达地表的通风井巷工程量较小，或有现成的井巷可供利用； （2）矿体埋藏较浅，走向长，产量大，若构成一个通风系统，风路长，漏风大，网路复杂，风量调节困难； （3）开采围岩或矿石有自然发火危险的规模较大的矿井。 实行分区通风应合理划分通风区域。通常将矿量比较集中，生产上密切相关的地段，划在一个通风区域内。有如下几种分区方法：1按矿体分区 当一个矿井只有少几个大矿体或几个矿量比较集中的矿体群时，可根据矿体分布情况，将最靠近的矿体或矿体群，划为一个通风区。例如，柴河铅锌矿就是按矿体将矿井划分为两个通风区，每个区域开采两个大矿体，主提升井开凿在中间无矿带内，每一通风区均有各自的进回风并，形成两个独立的分区通风系统（图4-1-2）图4-1-2 柴河铅锌矿分区通风系统图4-1-3 西华山钨矿分区通风系统1进风平巷；2进风井；3回风平巷；4回风井；5抽出式主扇；6溜矿井；7提升井；8风门2按阶段分区 当开采沿山坡分布的平行密集脉状矿床时，矿体距地表较近经常有旧巷或采空区与地表贯通，上下阶段之间联系较少，可按阶段划分通风区域。西华山钨矿是按阶段分区的典型例子（图4-1-3）。该矿每个阶段划分为一个或两个通风区，每个通风区均有独立的进风口和排风口，各系统之间风流互不干扰。3按采区分区 对于走向长，开采范围广的矿井，可沿走向每个采区建立一个独立的通风系统。如，庞家堡铁矿走向走长900012000m，共分五个采区，各采区之间联系甚少，每个采区可构成一个独立通风系统（图4-1-4）。图4-1-4 庞家堡铁矿分区通风系统4按通风方法分区 某些生产矿井，当靠近地表的浅部矿体已基本上采空，并形成大量采空区和旧巷与地表相通，故将该部从主扇通风系统中隔离出来，单独构成一个以自然通风为主的通风区（安设临时辅扇加强通风）。这样，形成了浅部残采区的风流系统和深部主扇通风系统，减少了相互影响（图4-1-5）图4-1-5 自然通风与机械通风分区第二节 进风井与回风井的布局 每通风系统至少有一个可靠的进风井和一个可靠的回风井。在般情况下，均以罐笼提升井兼做进风井。由于装卸矿过程中产生大量粉尘造成风流污染，箕斗井和箕斗、罐笼混合井不做进风井。因为排风风流中含有大量有毒气体和粉尘，回风井通常均为专用。按进风井与回风井的相对位置关系，通风系统的形式可分为中央式、对角式和中央对角混合式三类不同的布置形式：1中央式 进风井与排风井均位于井田走向的中央，风流在井下的流动路线呈折返式（图4-2-1）。中央式布置具有基建费用少、投产快，地面建筑集中，便于管理，井筒延深工作方便，容易实现反风等优点。中央式多用于开采层状矿体。金属矿山，当矿脉走向不太长，要求早期投产，或受地形、地质条件限制，在两翼不宜开掘风井时，可采用中央式。图4-2-1 中央式通风2对角式 进风井在矿体一翼，排风井在矿体另一翼，或者进风井在矿体中央，排风井在两翼，风流在井下的流动路线呈直向式，前者为单翼对角式；后者为两翼对角式（图4-2-2）。对角式布置具有风流路线短，风压损失小，漏风少，整个矿井生产期间风压比较稳定，风量分配比较均匀，排出的污风距工业场地较远等优点。金属矿山多采用对角式布置方式。图4-2-2 对角式通风（a）单翼对角式；（b）两翼对角式根据矿体埋藏条件和开拓方式的不同，对角式布置有多种不同的型式。如果矿体走向较短，矿量集中，整个开采范围不大，可将进风井布置在矿体一端，排风井在另一端，构成侧翼对角式布置型式。如果同时开采不只一个矿体，而有两个或两个以上大矿体时，也可将进风井布置在一端，而另一揣根据矿体所在位置，分别设置两个或两个以上回风井，也称侧翼对角式。这种方式多在矿体埋藏不深，开凿回风井不太困难时采用。矿体走向较长且规整，采用中央开拓，可将进风井布置在中央，两翼各设一个回风井，构成两翼对角式。有时两翼矿体比较分散，埋藏较浅，开掘回风井工程不大，也可在每一翼布置两个或两个以上回风井，也称为两翼对角式。当矿体走向特别长，规模大，产量高，由一个井筒集中进风风速过高，可将进风井与回风井沿走向间隔布置，构成间隔对角式布置方式（图4-2-3）。图4-2-3 间隔对角式通风3中央对角混合式 当矿体走向长，开采范围广，采用中央式开拓，可在井田中部布置进风井和回风井，用于解决中部矿体开采时通风；同时在矿井两翼另开掘回风并，解决边远矿体开采时通风。整个矿井既有中央式又有对角式，形成中央对角混合式（图4-2-4）。有些矿井，在中部井底车场附近有破碎硐室、主溜矿井和火药库等需要独立通风的井下硐室，此时也可在中央建立回风系统，而在两翼另设回风井，解决矿体开采过程中的通风。图4-2-4 中央对角混合式通风进风井与回风井的布置形式，且可归纳为上述几类，但由于矿体赋存条件复杂，开拓、开采方式多种多样，在矿井设计和生产实践中，要结合各矿具体条件，因地制宜，灵活运用，而不要受上述类别的局限。确定进风井与回风井布置方式时，还应注意以下影响因素：（1）当矿体埋藏较浅且分散时，开凿通达地表的井巷工程量较小，而开凿贯通各矿体的通风联络巷道较长、工程量较大时，则可多开几个进、回风井，分散布置，还可降低通风阻力。反之，当矿体埋藏较深且集中，开凿通风井的工程量大，而开凿各矿体间的通风联络巷道工程量较小，就应少开进、回风井，集中通风。在矿井浅部开采时期，由于距地表较近，可分散布置；到深部开采时，再适当集中，也是合理的。（2）要求早期投产的矿井，特别是矿体边界尚未探清的情况下，暂时采用中央式布置，使井下很快构成贯通风流，有利于早期投产。随着两翼矿体勘探情况的不断进展，再考虑开凿边界风井。（3）当矿体走向特别长或特别分散，矿井开采范围广，生产能力大，所需风量较多时，采用多井口、多扇风机分散布置的方式，对降低通风阻力，减少漏风十分有益。（4）主通风井应避免开凿在含水层、受地质破坏或不稳定的岩层中。井筒要在围岩崩落带以外，井口应高出历年最高洪水位。进风井周围风质要好，也要考虑排风井不应对周围环境造成污染。（5）在生产矿山，可以考虑利用稳固的、无毒害物质涌出的旧巷道或采空区作辅助的进风井或排风井。以减少开凿工程量。第三节 主扇工作方式与安装地点一、主扇工作方式主扇工作方式有三种：压入式、抽出式和压抽混合式，如图4-3-1。不同的通风方式，一方面使矿井空气处于不同的受压状态，另一方面在整个通风路线上形成了不同形式的压力分布状态，从而在风量、风质和受自然风流干扰的程度上，出现了不同的通风效果。图4-3-1 主扇工作方式a压入式；b抽出式；c混合式1压入式 如图4-3-1a，主扇安装于进风井巷，将新鲜风流从地面经进风井压入井下，整个系统形成高于当地同标高大气压力，为“正压状态”。压入式的优点是进风段压力梯度较高，可使新鲜风流沿指定的线路迅速送入井下，避免受其它作业污染，风质好；可利用采空区、崩落区或回风段其它通地表的井巷组成多路回风，降低风阻；井下呈正压状态，可减少有毒有害气体从矿岩表面或裂隙中的析出，特别是氡和氡子体的析出量。压入式的缺点是井口和运输巷道密闭困难，整个进风段管理复杂，漏风量大；风流控制设施设在进风段，影响行人和运输；回风段压力梯度低，风流紊乱，不利于烟尘的迅速排出。压入式通风适合在下列条件下采用：（1）回采过程中回风系统易受破坏，难以维护；（2）矿井有专用进风井巷，能将新鲜风流直接送往作业地点；（3）靠近地表开采，或采用崩落法开采，覆盖岩层透气性好；（4）矿石或围岩含放射性元素，有氡及氡子体析出。由专用进风井压入式通风，风流不受污染，风质好，主提升井处于回风状态（漏风），对寒冷地区冬季提升井防冻有利。2抽出式 如图4-3-1b，主扇安装于回风井巷，将废风从井下抽出，全系统形成低于同标高当地大气压力的“负压状态”。抽出式通风的优点是回风集中，回风侧压力梯度高有利于污风迅速向回风段集中，排出烟尘的速度快；风流控制设施一般设在回风段，主要运输井巷和井口不需安装风门和密闭，不妨碍行入与运输；管理方便，风流控制设施可靠，漏风小。因此，有条件的矿井应尽可能地采用抽出式通风。抽出式通风的缺点是当回风系统不严密时，容易造成短路现象，特别是当采用崩落法开采，地表有塌陷区与采空区相连通的情况下更为严重。用提升井作进风井时，北方矿山井筒在冬季需要考虑防冻。采用抽出式通风系统各矿的实践经验表明，在回风道上部建立严密的隔离层，将回风系统与上部采空区隔开，防止短路吸风，是保证抽出式通风发挥良好作用的重要条件。一般来说，只要能够维护一个完整的回风系统，使之在回采过程中不致遭到破坏，采用抽出式通风比较有利。我国金属矿山大部分采用抽出式通风。3压抽混合式如图4-3-1c，在进风井巷安装压入式主扇，回风井巷安装抽出式主扇，联合对矿井通风。压抽混合通风方式的进、回风段都处在较高风压和较高压力梯度的作用下，排烟尘快、漏风少，且风流不易受自然风压的干扰。这种通风方式兼压入式和抽出式的优点，是提高矿井通风效果的有力措施。缺点是所需通风设备较多，专用通风井巷增加，管理较复杂。在下述条件下可采用压抽混合式：（1）采矿作业区与地面塌陷区相沟通，采用压抽混合式可平衡风压，控制漏风量；（2）有自燃发火危险的矿山，为防止大量风流漏入采空区引起发火，可采用压抽混合式；（3）利用地层的调温作用解决提升井防冻的矿井，可在预热区安设压入式扇风机送风，与抽出式主扇相配合，形成压抽混合式。4多级机站通风 这是一种由几级进风机站以接力方式将新鲜空气经进风井巷送到作业区，再由几级回风机站将作业时形成的污浊空气经回风井巷排出矿井的通风系统。其通风方式属压抽混合式。由于此系统在进风段、需风段和回风段均设有扇风机，对全系统施行均压通风，能有效地控制漏风，节省通风能耗，风量调节也比较灵活。但所需通风设备较多，管理较复杂。（图4-3-2）。图4-3-2 多级机站通风系统1进风井巷（进风段）；2需风巷（需风段）；3回风井巷（回风段）；4两级压入机站；5两级抽出机站；6溜矿井；7提升井多级机站串并联通风方式是1980年代以来在我国金属矿山出现的一种通风技术，得到了推广应用，取得了良好的通风效果和节能效益。多级机站通风是利用几级机站接力来代替主扇作用。各级机站之间是串联关系，本身用一台或多台同型号风机并联运行，形成多级机站串并联压抽混合式通风系统。多级机站可用三级、四级甚至更多级，一般多用四级机站，其布置方式是：一级机站是压入式机站，担负系统总进风，新鲜空气由其引入矿井。二级机站起接力及分风的作用，保证作业区的供风，风机靠近用风段，作压入式供风。三级机站把作业区域的乏风排至回风道，扇风机安装在回风一侧靠近用风部分的井巷中，作抽出式通风。四级机站担负系统的总回风，把三级机站排出的废风集中排至地表，作抽出式通风。这种通风方式的主要优点是： ； (1)机站为多台同型号的风机并联，可根据作业区内需风量的变化来决定开闭扇风机的数量，达到调节风量的目的。 (2)机站间为分段串联，降低了每一机站的压差，全系统压力分布较均匀，可按需调整零压区，大幅度减少漏风，提高有效风量率。(3)进、回风般部设专用井巷，使新鲜风流直接送到需风作业面，保证了工作面的进风量，减少了内部漏风。(4)节能效果突出。缺点是机站和风机数最多，管理要求较严，需要专用的通风井巷较多，增加基建费用 多级机站通风方式适用于生产作业分布广，开采量较大的矿井，特别是对需要采用抽压混合式通风的矿井尤为适用，对某些有分区通风条件的矿山亦可适用。图4-3-3为梅山铁矿北采区多级机站通风系统。在-200 m水平入风井底安装一级机站，由四台扇风机并联工作，入风后分风给三个作业分层；在三个作业分层的进风侧分别安装二级机站，每一机站由两台扇风机并联工作；在各作业分层出风侧安装三级机站，每一机站也由两台扇风机并联工作；在-140 m回风平巷安装四级视站，由四台扇风机并联工作。该系统共有20台扇风机联合工作。 图4-3-3 梅山铁矿北采区多级风机站通风系统图选择通风方式时，地表有无塌陷区或其他难以隔离的通路即产生漏风的因素，十分重要。对于开采无地表塌陷区或虽有塌陷区但可充填、密闭，能够保持回风道有良好严密性的矿井，应采用抽出式，或以抽出式为主的压抽混合式。开采有地表塌陷区，而且回风道与采空区之间不易隔绝的矿井，应采用压入式，或以压入式为主的压抽混合式。选择通风方式时，还应考虑井下污染源产生的地点和特性。有氡及氡子体污染的矿升，为控制氡的析出量，进风段和需风段应施行正压控制（压入式）；回风段施行负压控制（抽出式）。有自燃发火危险的矿井，采区应施行零压控制（压抽混合式）。有沼气涌出的煤矿多施行负压控制（抽出式）。二、主扇安装地点主扇可安装在地表，也可安装在井下，各有不同特点和适用性，一般多安装在地表。1主扇安装在地表安装在地表的主要优点：安装、检修、维护管理比较方便；井下发生灾变事故时，扇风机不易受到损害，便于采取停风、反风或控制风量等应急措施。其缺点：井口密闭、反风装置和风硐的漏风较大；当矿井较深，工作面距主扇较远时，沿途漏风大；在地形条件复条的情况下，安装、建筑费用较高。2主扇安装在井下主扇安装在地下的优点：主扇装置漏风少；扇风机靠近作业区，沿途漏风也少；可利用较多井巷进风或回风，降低通风阻力，密闭工程量较少。其缺点：安装、检修和管理不方便；易因井下灾害而遭到破坏。在下列情况下可考虑将主扇安装在井下：（1）地形险峻，在地面无适当地点可供安装主扇，或地面有山崩、滚石、滑坡等不利因素，威胁主扇安全；（2）矿井进风区段运输行人频繁，风流难以控制，而回风区段又与采空区及地表塌陷区沟通，不易隔离；（3）矿井深部开采阶段，作业面距地表主扇远，沿途漏风大且不易控制；（4）使用小型主扇进行多级机站通风。主扇安装在井下时应注意的问题：（1）主扇应安装在不受地压及其他灾害威胁的安全可靠的地点；（2）进风系统与回风系统之间一切漏风通道应严加密闭；（3）抽出式通风的地下主扇，主扇房和检修通道应供给新鲜风流；（4）采用具有良好空气动力性能的机站结构，降低通风阻力。第四节 阶段通风网路结构金属矿山通常多阶段同时作业。为使各阶段作业面都能从进风井得到新鲜风流，并将所排出的污风送到回风井，各作业面的风流应互不串联，就必须对各阶段的进、回风巷道统一安排，构成一定型式的阶段通风网路。阶段通风网路由阶段进风道、阶段回风道、矿井总回风道和集中回风天井等巷道联结而成。（1）阶段进风道。通常以阶段运输道兼阶段进风道。当运输道中装卸矿作业的产尘量大或漏风严重难以控制时，也可开凿专用进风道；（2）阶段回风道。通常利用上阶段已结束作业的运输道做下阶段的回风道。如果没有一个已结束作业的运输道可供回风之用，则应设立专用的阶段回风道。专用回风道可一个阶段设立一条，或两个阶段共用一条；（3）总回风道与集中回风天井。在各开采阶段的最上部，维护或开凿一条专用回风道，用以汇集下部各阶段作业面所排出的污风，并将其送到回风井，此回风道称为总回风道。建立总回风道可省掉各阶段的回风道，但需建立集中回风天井。集中回风天井是沿走向布置的贯通各阶段的回风小井，它可将各阶段作业面排出的污风送至上部总回风道。金属矿山推广使用以下几种阶段通风网路：1阶梯式 当矿体由边界回风井向中央进风井方向后退回采时，可利用上阶段已结束作业的运输道做下阶段的回风道，使各阶段的风流呈阶梯式互相错开，新风与污风互不串联（图4-4-1）。这种通风网路结构简单，工程量最少，风流稳定，适用于能严格遵守回采顺序，矿体规整的脉状矿床。其缺点是对开采顺序限制较大，常因不能维持所要求的开采顺序，而造成风流污染。图4-4-1 阶梯式通风网2平行双巷式 每个阶段开凿两条沿走向互相平行的巷道，其中一条进风，另一条回风，构成平行双巷通风网。各阶段采场均由本阶段进风道得到新鲜风流，其污风可经上阶段或本阶段的回风道排走（图4-4-2）。平行双巷通风网的结构简单，能有效地解决风流串联污染。但是开凿工程量较大，适于在矿体较厚、开采强度较大的矿山使用。有些矿山结合探矿工程，只需开凿少量专用通风巷道即可形成平行双巷， 也可使用此种通风网路。图4-4-2 平行双巷通风网3. 棋盘式 由各阶段进风道、集中回风天井和总回风道所构成。通常，在上部已采阶段维护或开凿一条总回风道，然后沿矿体走向每隔一定距离（60120 m），保留一条贯通上下各阶段的回风天井。各天井与阶段运输道交叉处用风桥或绕道跨过。另有一分支巷道与采场回风道相沟通。各回风天井均与上部总回风道相连。新鲜风流由各阶段运输平巷进入采场，污浊风流通过采场回风道和分文联络巷道引进回风天井，直接进入上部总回风道，其网路结构如图4-4-3所示。棋盘式通风能有效地消除多阶段作业时，回风作业面间风流串联，但需开凿一定数量的专用回风天井，通风构筑物也较多，通风成本较高。4上、下行间隔式 每隔一个阶段建立脉外集中回风平巷，用来汇集上、下两个阶段的污风，然后排到回风井。在回风阶段上部的作业面，由上阶段运输道进风，风流下行，污风由下部集中回风平巷排走，在进风阶段下部的作业面，由下阶段运输道进风，风流上行，污风也汇集于回风平巷排走，其网路结构如图4-4-4。上、下行间隔式通风网路能有效地解决多阶段作业时，作业面风流串联。开凿工程虽比平行双巷网路少，适于在开采强度较大的矿山使用。但回风巷必须专用，并加强主扇对回风系统的控制和风量调节，防止出现风流反向。图4-4-3 棋盘式通风网 图4-4-4 上、下行间隔式通风网5梳式 当开采平行密集脉状矿床时，每一阶段建立一条脉外集中回风道，还不能将各层矿脉的污风全部汇集到回风道中。盘古山钨矿建立了一种叫做梳式的通风网路，较好地解决了各层矿脉的回风问题。该矿将穿脉巷道断面扩大，然后用风障隔成两格，一格运输兼进风，另一格回风。回风格与沿脉回风平巷相连，构成形如梳状的回风系统。各采场均由本阶段的穿脉运输格进风，其污风则由本阶段或上阶段穿脉巷道的回风格排到沿脉集中回风平巷（图4-4-5）。此通风网能有效地解决作业面间风流串联。但扩大穿脉巷道断面和修建风障的工程较大，进、回风格相距很近，容易漏风。这种通风网适用于开采多层密集脉状矿体的矿井。 图4-4-5 梳状通风网路1阶段运输平巷；2穿脉巷运输格；3沿脉运输平巷；4穿脉巷回风格；5阶段脉外回风巷；6风桥第五节 采场通风网路及通风方法合理的采场通风网路和通风方法，是保证整个通风系统发挥有效通风作用的最终环节，是整个通风系统的重要组成都分。按各种采矿方法的结构特点，回采作业面的通风可归纳为：（1）无出矿水平的巷道型或硐室型采场的通风；（2）有出矿水平的采场的通风；（3）无底柱分段崩落采矿法的通风。一、无出矿水平的巷道型或硐室型采场的通风浅孔留矿法、充填法、房柱法和壁式陷落法的采场，均属于无出矿水平的巷道型或硐室型采场。这类采场的待点是凿岩、充填和出矿作业都在采场内进行，风路简单，通风较容易，通常均采用贯穿风流通风。对于作业面较短的采场，可在一端维护一条人行天井兼做进风井，另一端有贯通上阶段回风道的回风天道井（图4-5-1a）。对于作业面较长或开采强度较大的采场，可在两端各维护一条人行天井做进风井，在中央开凿贯通上阶段回风井的通风天井（图4-5-1b）。一般情况下，利用主扇的总风压通风即可满足要求。在边远地区，总风压微弱风量不足时，可利用辅扇加强通风。对于采场空间较大、同时作业机台数较多的硐室型采场，除合理布置进风天井与回风天井位置，使采场内风流畅通，不产生风流停滞区以外，还应采取喷雾洒水及其他除尘净化措施。 图4-5-1 无出矿水下采场通风路线1进风平巷；2进风天井；3作业面；4回风天井；5回风道二、 有出矿底部结构采矿方法的通风在崩落法、分段浊、阶段矿房法及留矿法等采矿方法中，广泛使用出矿底部结构。这类结构的出矿能力大，效率高，生产安全。有出矿底部结构时，采场作业面被分为两部分：一是出矿作业面；一是凿岩作业面。这两部分均应利用贯通风流通风，并各有独立的通风路线，风流互不串联。出矿巷道中的风流方向应使作业人员处于上风侧。各出矿巷道之间构成并联风路，保持风流方向稳定，风量分配均匀。图4-5-2为有出矿底部结构采矿方法的风流路线图。新鲜风流由进风平巷经人行大井到出矿水平和上部凿岩作业面。清洗作业面后的污浊风流，由回风天井排到上阶段回风道。凿岩作业面与出矿水平之间风流互不串联，通风效果好。图4-5-2 有出矿水平采场的通风路线图1进风平巷：2人行天井；3出矿巷道；4凿岩作业面；5回风天井；6回风平巷三、无底柱分段崩落采矿法的通风无底柱分段崩落采矿法的采准和回采工作多在独头巷道内进行，通风比较困难。采场进路可采用局扇通风或通过崩落矿岩的空隙进行渗透式的通风（简称爆堆通风）。采用局扇通风时，不仅要合理选择通风方式和通风设备，还要有一个合理的采区通风路线，以保证在分段巷道中有较强的贯穿风流。一般情况下，分段巷道可布置在下盘脉外，沿走向每隔一定距离设一回风天井，通过分支联络巷与分段巷道和上阶段回风平巷相连。新鲜风流由运输平巷和进风天井送入各分段巷道，污风由各回风天井排至上阶段回风道（图4-5-3）。图4-5-3 无底柱分段崩落法采区通风网路图1进风平巷；2进风天井；3回风天井；4分段巷道；5回风巷回采进路用局扇通风时，采用抽出式或压入式均可。由于作业区内爆破冲击波较强，应特别注意扇风机和风筒的布置与维护。爆堆通风是利用扇风机的压力，使新鲜风流经回采进路强行通过已崩落矿岩的空隙，由上部采空区排走，使回采进路形成贯穿风流。大冶铁矿尖林山在70年代曾试用这种通风方法。当进路爆堆阻力为400-500Pa时，大部分回采道路的风速可达到03ms。崩落矿岩通风阻力不大的矿山可采用此法。第六节 矿井通风构筑物矿井通风构筑物是矿井通风系统中的风流调控设施，用以保证风流按生产需要的路线流动。凡用于引导风流、遮断风流和调节风量的装置，统称为通风构筑物。合理地安设通风构筑物，并使其经常处于完好状态，是矿井通风技术管理的一项重要任务。通风构筑物可分为两大类：一类是通过风流的构筑物，包括风桥、导风板、调节风窗和风障；另一类是遮断风流的构筑物，包括挡风墙和风门等。一、风桥 通风系统中进风道与回风道交叉处，为使新风与污风互相隔开需构筑风轿。风桥应坚固耐久，不漏风主要风桥应采用砖石或混凝土构筑或开凿立体交叉的绕道。风桥的风阻要小，通过风桥的风速不大于10ms，主要风路上的风桥断面应不小于15m2；次要风路上应不小于075m2.。绕道式风桥开凿在岩层里，最坚固耐用，不漏风，能通过较大的风量。这种风桥可在主要风路中使用（图4-6-1）。图4-6-1 绕道式风桥泥凝土风桥也比较坚固，当通过的风量不超过20m3s时，可以采用，其结构如图4-6-2。铁筒风桥可在次要风路中使用，通过的风量不大于10m3s。铁筒可制成圆形或矩形，铁板厚不小于5mm。图4-6-2 泥凝土风桥 三、导风板 矿井通风工程中使用以下几种导风板： 1引风导风板 压入式通风的矿井，为防止井底车场漏风，在进风石门与阶段沿脉巷道交叉处，安设引导风流的导风板，利用风流动压的方向性，改变风流分配状况，提高矿井有效风量率。图4-6-3是导风板安装示意图。导风板可用木板、铁板或混凝土板制成。图4-6-3 引风导风板进风巷道与沿脉巷道的交叉角可取45。巷道转角和导风板都要做成圆弧形。导风板的长度应超过巷道突叉口0.5-1.0m。2、降阻导风板 在风速较高的巷道直角转弯处，为降低通风阻力，可用铁板制成机翼形或普通翼型导风板，减少风流冲击的能量损失。图4-6-4是直角转弯处的导风板装置，导风板的敞开角取100，导风板的安装角取45-50。安设导风板后，直角转弯的局部阻力系数可由原来的l.40降低到0.30.4。3、 汇流导风板 在三岔口巷道中，当两股风流对头相遇时，可安设如图4-6-5所示的导风板，减少风流相遇时的冲击能量损失。此种导风板可用木板制成，安装时应使导风板伸入汇流巷道后所分成的两个隔间的面积S1和S2，与各自所通过的风量Q1与Q2成比例，图4-6-4 直角转弯处的导流板图4-6-5 汇流导风板四、调节风窗及纵向风障调节风窗是以增加巷道局部阻力的方式，调节巷道风量的通风构筑物（如图4-6-6）。在挡风墙或风门上留一个可调节其面积大小的窗口，通过改变窗口的面积，控制所通过的风量。调节风窗多设置在无运输行人或运输行人较少的巷道中。图4-6-6 调节风窗 纵向风障是沿巷道长度方向砌筑的风墙。它将一个巷道隔成两个格间，一格入风，另一格回风。纵向风障可在长独头巷道掘进通风时应用。根据服务时间的长短，纵向风障可用木板、砖石或混凝上构筑。 五、挡风墙（密闭） 挡风墙又称密闭，是遮断风流的构筑物。挡风墙通常砌筑在非生产的巷道里。永久性挡风墙可用砖、石或混凝上砌筑。当巷道中有水时，在挡风墙下部应留有放水管。为防止漏风，可把放水管一端做成U形，保持水封（图4-6-7）。临时性挡风墙可用木柱、木板和废旧风筒布钉成。有些单位正在研制可快速装卸的临时性挡风墙。图4-6-7 挡风墙（密闭）六、风门在通风系统中，既需要隔断风流，又需要通车行人的地方，需建立风门。在回风道中，只行人不通车或通车不多的地方，可构筑普通风门。在通车行人比较频繁的主要运输道上则应构筑自动风门。 普通风门可用木板或铁板制成。图4-6-8是一种木制普通风门。其特点是门扇与门框之间呈斜面接触，严密坚固，可使用1.52年。风门开启方向要迎着风流，使风门关闭时受风压作用而保持严密。门框和门轴均应倾斜8085，使风门能借本身自重而关闭。为防止漏风和保持风流稳定，在需要遮断风流的巷道中，应同时设置两道或多道风门。图4-6-8普通风门图4-6-9 碰撞式自动风门自动风门种类很多，金属矿山常用的自动风门有以下几种：1碰撞式自动风门 由门板、推门杠杆、门耳、缓冲弹簧、推门弓和铰链等组成（图4-6-9）。风门靠矿车碰撞门板上的推门弓或推门杠杆而自动打开，借风门自重而关闭。其优点是结构简单，经济实用；其缺点是碰撞构件容易损坏需经常维修。可在行车不太频繁的巷道中使用。2气动或水动风门 风门的动力来源是压缩空气或高压水。它是一种由电气触点控制电磁阀，电磁阀控制气缸或水缸的阀门，使活塞做往复运动，再通过联动机构控制风门开闭的风门 （图4-6-10）。这种风门简单可靠，但只能用于有压气和高压水源的地方，严寒易冻的地点不能使用。图4-6-10 水动自动风门3电动风门这种风门是以电动机为动力，经减速后带动联动机构使风门开闭。电机的启动与停止，可借车辆触动电气开关或光电控制器自动控制。电功风门应用较广，适应性较强，但减速和传动机构较复杂电动风门样式较多，图4-6-11是其中一种。风门的电气控制方式通常使用辅助滑线（亦称复线）、光电控制器和轨道接点。辅助滑线控制方式是在距风门一定距离的电机车架线旁约0.1m处，另架设一条长约1.52.0 m的滑线（铜线或铁线）。当电机车通过时，靠接电弓子将正线与复线接通，从而使相应的继电器带电，控制风门开闭。滑线控制方式简单而实用，动作可靠但只有电机车通过时才能发出信号，手推车及人员通过时，需另设开关。光电控制方式是将光源和光敏电阻分别布置在距风门一定距离的巷道两侧。当列车或行人通过时，光线受到遮挡，光敏电阻阻值发生变化，使光电控制开关动作，再经其他电控装置使风门启闭。光电控制方式对任何通过物都能起作用，动作比较可靠。但光电元件易受损坏，成本较高。轨道接点是把电气开关设置在轨道近旁，靠车轮压动开关控制风门。轨道开关只能用巷道条件较好、行车不太频繁的巷道中。图4-6-11 电动风门第七节 通风系统的漏风及有效风量一、矿井漏风及其危害经进风系统送入的新风，到达作业地点，达到通风目的的风流称为有效风流。未经作业地点，而通过采空区、地表塌陷区以及通风构筑物的缝隙，直接渗入回风道或直接排出地表的风流称为漏风。矿井漏风降低了作业面的有效风量，大量漏风风路的存在，可使矿井通风效率降低，无益电耗增加。此外，矿井漏风还能加速可燃性矿物自燃发火。减少漏风提高有效风量是矿井通风管理的重要任务。二、漏风地点及漏风原因一般而言，有漏风通道存在，并在漏风通道两端有压差时，就可产生漏风。金属矿山的主要漏风地点和产生漏风的原因如下： （1）抽出式通风的矿井，通过地表塌陷区及采空区直接漏入回风道的短路风流有时可达很高的数值。造成这种漏风的原因，首先是由于开采上缺乏统筹安排，过早地形成地表塌陷区；在回风道的上部没有保留必要的隔离矿柱；同时也由于对地表塌陷区和采空区未及时充填或隔离。 （2）压入式通风的矿井，通过井底车场的短路漏风量也很高。这种漏风常常是由于井底车场风门不严密或风门完全失效所致。 （3）作业面分散，废旧巷道不能及时封闭，造成风流浪费。 （4）井口密闭、反风装置、井下风门、风桥、挡风墙等通风构筑物不严密也能造成较大的漏风。三、矿井漏风率及有效风漏率全矿总漏风量Ql与扇风机工作风量Qf之比称矿井漏风率（以百分数表示）。它是衡量矿井通风设施质量好坏和矿井通风管理工作水平的主要指标。以p表示矿井漏风率，则：P=Ql/Qf 100%矿井有效风量率是全矿各作业地点和硐室的总有效风量Q与扇风机工作风量Qf之比。以表示矿井有效风量率，则：=Q/Qf100%金属矿山要求矿井有效风量率不得低于60%。矿井漏风是由地表外部漏风和井下内部漏风两部分所组成。地表外部漏风是指井口通风构筑物的漏风。在抽出式通风系统中，它等于扇风机风量与矿井总排风量之差；在压入式通风系统中，它等于扇风机风量与矿井总进风量之差。井下内部漏风包括采区和井下各通风构筑物的漏风。在抽出式通风系统中，它等于矿井总排风量与矿井有效风量之差；在压入式通风系统中，它等于矿井总进风量与矿井有效风量之差四、减少漏风，提高有效风量（1）矿井开拓系统、开采顺序、采矿方法等因素对矿井漏风有很大影响。对角式通风系统，由于进风井与排风井相距较远，风流直向流动，压差较小，比中央并列式通风系统漏风小。后退式开采顺序，采空区由两翼向中央发展，对减少漏风和防止风流串联有利。充填采矿法比其他采矿法漏风少。在巷道布置上，主要运输道和通风巷道布置在脉外，使其在开采过程中不致过早遭到破坏，对维护正常的通风系统，减少漏风有利。 （2）抽出式通风的矿井，应特别注意地表塌陷区和采空区的漏风。从采矿设计和生产管理上，应尽量避免过早地形成地表塌陷区已形成塌陷区的矿井，在回风道上部应注意保护矿柱，并应充填采空区以密闭天井口。压入式通风的矿井，应注意防止进风井底车场的漏风。在进风井与提升井之间至少要建立两道可靠的自动风门。有些矿井在各阶段进风穿脉巷道口试用导风板或空气幕引导风流，防止井底车场漏风。有些矿山由进风井开凿专用进风平巷，避开运输系统，直接将新鲜风流送到各采区，也可减少井底车场漏风。 （3）提高通风构筑物的质量、加强严密性是防止漏风的基本措施。挡风墙与风门的面积要尽量小些，挡风墙四周与岩壁接触处要用混凝土抹缝。门板最好用双层木板，中间夹油纸或其他致密材料。铁门板四周焊缝要严，门框边缘要钉胶皮或麻布，风门下边要挂胶皮带并设置门坎，保持严密。 （4）降低风阻、平衡风压也是减少漏风的重要措施。漏风风路两端压差的大小，主要决定于并联的用风地点的通风阻力。降低用风地点风阻，使两端压差减小，可降低漏风风路的漏风量。在用风风路中安设辅扇，同样可降低漏风风路两端的压差，也能减少漏风。在选择风量调节方法时，降阻调节法对减少漏风更为有利。采用压抽混合式通风和多级机站通风，可使矿井风压趋于平衡，并在生产区段形成零压区，对防止漏风，提高有效风量十分有利。第八节 矿井通风设计的内容及通风系统选择原则矿井通风设计是矿床开采总体设计的一个不可缺少的组成部分。它的基本任务和内容是：与开拓，采矿方法相配合，建立一个安全可靠，经济合理的矿井通风系统，计算各时期各工作面所需的风量及矿井总风量，计算矿井总阻力，然后以此为依据，选择通风设备。在通风设计中，当矿井服务年限不长时（小于20年），只作一次通风设计，把矿井投产后达到设计年产量，通风线路最短时期定为矿井通风容易时期；矿井生产能力最大，通风线路最长时期定为通风困难时期。依据这两个时期生产情况进行设计计算，选出适应这两个时期的通风设备。当服务年限较长(3050年)，须分期设计。因为通风设备的折旧年限为20年，故前20年作为第一期进行详细设计，而以后的时期只作一般方案设计，但通风系统应尽可能做到既适宜近期生产的要求，又能照顾长远的生产发展与变化情形。一、拟定通风系统的基本原则矿井通风设计中，拟定的通风系统必须符合以下基本原则：(1)进风井巷与采掘工作面的风源合尘量不得大于0.5mgm3。否则，必须采取有效的净化措施，使风源含尘量达到要求。(2)主要回风井巷不得作为人行运输巷道，回风道排出的废风不得造成公害。(3)矿井有效风量率应在60以上。(4)采场、二次破碎巷道应有贯穿风流，电耙司机应位于上风侧；否则应采取空气净化措施。(5)井下炸药库及充电嗣室必须没有独立的回风线路。(6)应避免各采掘工作面之间风流串联，否则必须采取空气净化措施。(7)主扇应有反风装置，并保证l0min内改变风向。二、拟定通风系统应考虑的因素拟定的通风系统除符合上述原则外，还应安全可靠、通风基建费及经营资最低，并便于管理。为此在拟定通风系统肘，应考虑下列具体因素： (1)矿井通风网络结构合理。集中进、回风的线路要短，通风阻力小。多阶段同时作业时，相邻各分支路的压差要小，主要人行运输坑道和工作点的污风不串联。(2)风量分配调节应易于满足生产需要，内外部漏风少。(3)通风构筑物和风流调节设施、辅扇、局扇要少，并便于维护管理。(4)充分利用一切可用于通风的井巷，使专用通风井巷工程减至最小。(5)通风动力消耗少，通风费用低。三、通风系统方案技术比较的主要内容选择通风系统时，应根据矿体赋存条件和开采特点，拟定几 个可行方案进行详细的技术经济比较，择优选出。 通风系统方案技术比较的主要内容： (1)通风系统的安全可靠性。 (2)通风网路的复杂程度、串联污染的可能性、风质的好坏、风流控制的难易。 (3)矿井风压大小及风压分布、高风压区通风构筑物的数量及其对矿井漏风量大小的影响。 (4)矿井主要风流控制设施的位置、对生产运输的影响和管理的难易程度。 (5)主通风机的位置、安装、供电、维护检修的方便程度等。