【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 采礦的歷史，水到渠成礦井通風(fēng)也隨之產(chǎn)生。 2 礦井通風(fēng)機(jī)類型 約在 1640 年，人們開(kāi)始把進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)分開(kāi)，以利用自然通風(fēng)壓力進(jìn)行礦井通風(fēng)。為了加大通風(fēng)壓力， 1650 年在回風(fēng)路線上設(shè)置火筐， 1787 年又在回風(fēng)路線上設(shè)置火爐，使回風(fēng)風(fēng)流加熱。 1745 年俄國(guó)科學(xué)家發(fā)表了空氣在礦井中流動(dòng)的理論， 1764 年法國(guó)采礦工程發(fā)表了關(guān)于礦井自然通風(fēng)的理 論，成為礦井通風(fēng)史上奠基的兩篇論文。 1807 年風(fēng)量約200m3/min，獸力活塞式空氣泵， 1849 年轉(zhuǎn)速約 95 轉(zhuǎn) /分，風(fēng)量約 500m3/min 的蒸汽鐵質(zhì)離心式扇風(fēng)機(jī)； 1898 年電力初型軸流式扇風(fēng)機(jī)相繼投入使用。 20 世紀(jì) 40 年代，礦井已使用功率為約 1500kw 和 3000kw 的電力軸流式和離心式大型扇風(fēng)機(jī)。 礦井通風(fēng)的主要?jiǎng)恿κ峭L(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)是礦井的肺臟。目前，用于礦井的主要有離心式和軸流式兩類通風(fēng)機(jī)，以前全用離心式。由于軸流式通風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、重量輕，而且其工作效率高，尤其是大型軸流式通風(fēng)機(jī)，效 率可達(dá) 85％，三是有翼角調(diào)整裝備，便于機(jī)械性能調(diào)節(jié)或進(jìn)行反風(fēng)這些優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在大部分礦井都采用軸流式通風(fēng)機(jī)。礦井的通風(fēng)系統(tǒng)可以看做是礦井通風(fēng)的呼吸系統(tǒng)，其包括，向礦井各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣、排除污濁空氣的進(jìn)、回風(fēng)井的布置方法，以及主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)流的控制設(shè)施。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 目前，礦井通風(fēng)系統(tǒng)按進(jìn)、回風(fēng)井在井田的位置不同，通風(fēng)系統(tǒng)可分為中央式、對(duì)角式、區(qū)域式及混合式。各通風(fēng)系統(tǒng)都有其優(yōu)缺點(diǎn)，利用各系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于不同的井田，不僅能保證井下通風(fēng)安全，也有利井下正常生產(chǎn)。 中央 式通風(fēng)系統(tǒng)又包括中央并列式和中央邊界式。前者適用于煤層傾角大、埋藏深、井田走向長(zhǎng)度小于 4km，瓦斯與自然發(fā)火都不嚴(yán)重的礦井。冶金礦山當(dāng)?shù)V脈走向不太長(zhǎng)，或受地形地質(zhì)條件限制，在兩翼不宜開(kāi)掘風(fēng)井是使用。后者適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，井田走向長(zhǎng)度不大，瓦斯與自然發(fā)火比較嚴(yán)重的礦井。 對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)又包括兩翼和分區(qū)對(duì)角式。前者適用于煤層走向大于 4km，井型較大，瓦斯與自然發(fā)火嚴(yán)重的礦井；或低瓦斯礦井，煤層走向較長(zhǎng)，產(chǎn)量較大的礦井。后者適用于煤層埋藏淺，或因地表高低起伏較大，無(wú)法開(kāi)掘總回風(fēng)巷的礦井。 區(qū)域式通風(fēng)系 統(tǒng)，適用于井田面積大、儲(chǔ)量豐富或瓦斯含量大的礦井。其既可改善通風(fēng)條件，又能利用風(fēng)井準(zhǔn)備采區(qū)，縮短建井工期。風(fēng)流路線短，阻力小。漏風(fēng)少，網(wǎng)路簡(jiǎn)單，風(fēng)流易于控制，便于主要通風(fēng)機(jī)的選擇。不足點(diǎn)是其通風(fēng)設(shè)備多，不便管理。 混合式通風(fēng)系統(tǒng)，適用于井田范圍大，地質(zhì)和地面地形復(fù)雜；或產(chǎn)量大，瓦斯涌出量大的礦井。其優(yōu)點(diǎn)是回風(fēng)井?dāng)?shù)量較多，通風(fēng)能力大，布置較靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。 3 通風(fēng)機(jī)的工作方式 礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中，主要通風(fēng)機(jī)的工作方式有三種：壓入式、抽出式、壓抽混合式。 壓入式：主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在入風(fēng)井口，在壓入式主要通風(fēng) 機(jī)作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在高于當(dāng)?shù)卮髿鈮籂顟B(tài)。在冒落裂隙通達(dá)地面時(shí)，壓入式通風(fēng)礦井采區(qū)的有害氣體通過(guò)塌陷區(qū)向外漏出。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力降低。采用壓入式通風(fēng)時(shí)，須在礦井總進(jìn)風(fēng)路線上設(shè)置若干通風(fēng)構(gòu)筑物，使通風(fēng)管理困難，且漏風(fēng)較大。 抽出式：主要通風(fēng)機(jī)安裝在回風(fēng)井口，在抽出式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮旱呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下風(fēng)流的壓力提高，較為安全。 壓抽混合式：在入風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)做壓入式工作，在回風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)做抽出式工作。通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn) 風(fēng)部分處于正壓，回風(fēng)部分處于負(fù)壓，工作面大致處于中間，其正壓或負(fù)壓均不大，采空區(qū)通連地表的漏風(fēng)因而較小。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)。它的合理與否不僅影響采區(qū)內(nèi)的風(fēng)量分配，事故發(fā)生時(shí)的風(fēng)流控制，生產(chǎn)的正常進(jìn)行，而且嚴(yán)重影響礦井的通風(fēng)質(zhì)量和安全狀況。 采煤工作面及掘進(jìn)面通風(fēng)方法 （ 1）采煤工作面通風(fēng)方法 通風(fēng)設(shè)計(jì)中采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)，由采煤工作面的瓦斯、溫度和煤層自燃發(fā)火等所確定的，目前通風(fēng)設(shè)計(jì)，根據(jù)采煤工作面進(jìn)回風(fēng)巷道的布置方式和數(shù)量，可將工作面通風(fēng)系統(tǒng)分為 U形與 Z形通風(fēng)系統(tǒng)， Y形 、 W 形及雙 Z 形通風(fēng)系統(tǒng)等類型。 ① U 形與 Z形通風(fēng)系統(tǒng)。這種工作面通風(fēng)系統(tǒng)只有一條進(jìn)風(fēng)巷道和一條回風(fēng)巷道。目前我國(guó)普遍使用 U形后退式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示）。其優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作面進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)，維護(hù)工作量大。前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)工作量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)問(wèn)題，在巷旁支護(hù)好、漏風(fēng)不大時(shí)，有一定優(yōu)越性。采用前進(jìn)式 U 形通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示）的工作面的采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，而是涌向回風(fēng)平巷。采用 Z 形后退式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示）的工作面的采空區(qū)瓦斯不會(huì)涌入工作面，也是涌向回風(fēng)巷，工作面采空區(qū) 回風(fēng)側(cè)能用鉆孔抽放瓦斯，但進(jìn)風(fēng)側(cè)不能抽放瓦斯。 Z形前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示）的工作面的進(jìn)風(fēng)側(cè)沿采空區(qū)可以抽放瓦斯，采空區(qū)的瓦斯易涌向工作面，特別是上隅角，回風(fēng)側(cè)不能抽放瓦斯。 Z 形通風(fēng)系統(tǒng)的采空區(qū)漏風(fēng)，介于采用 U形后退式和 U 形前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)之間；該通風(fēng)系統(tǒng)需沿空支戶巷道和控制經(jīng)過(guò)采空區(qū)的漏風(fēng)，其難度較大 [3]。 4 圖 U形后退式 圖 U形前進(jìn)式 圖 Z形后退式 圖 Z形前進(jìn)式 ② Y 形、 W形及雙 Z形通風(fēng)系統(tǒng)，這三種采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)均為兩進(jìn)一回或一進(jìn)兩回的采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)。據(jù)進(jìn)風(fēng)巷與回風(fēng)巷的數(shù)量和位置的不同， Y形通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示）可以有多種不同的方式。生產(chǎn)實(shí) 際中應(yīng)用較多的是回風(fēng)側(cè)加入附加的新鮮風(fēng)流，與工作面回風(fēng)匯合后從采空區(qū)側(cè)流出。工作面采用 Y 形通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)使回風(fēng)道風(fēng)量加大，但上隅角及回風(fēng)道德瓦斯不易超限，并可在上部進(jìn)風(fēng)道內(nèi)抽放瓦斯。后退式 W 形通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示），用于高瓦斯的長(zhǎng)工作面或雙工作面。該系統(tǒng)的進(jìn)回風(fēng)平巷都布置在煤體中。 W形前進(jìn)式通風(fēng)系統(tǒng)的巷道維護(hù)在采空區(qū)內(nèi)，巷道維護(hù)困難，漏風(fēng)大，采空區(qū)涌出的瓦斯量也大。雙 Z 形通風(fēng)系統(tǒng)，其中間巷與上、下平巷分別在工作面的兩側(cè)。雙 Z形通風(fēng)系統(tǒng)，其中間巷與上、下平巷分別在工作面的兩側(cè)。雙 Z 形前進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所 示）的上、下進(jìn)風(fēng)平巷維護(hù)在采空區(qū)時(shí)。漏風(fēng)攜帶出的瓦斯可能會(huì)使工作面超限；雙 Z 形后退式通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示）的上、下入風(fēng)平巷布置在煤體中，漏風(fēng)攜帶出的瓦斯不進(jìn)入工作面，工作面比較安全 [3]。 圖 Y形通風(fēng)系統(tǒng) 圖 W形通風(fēng)系統(tǒng) 5 圖 雙 Z前進(jìn)式 圖 雙 Z后退式 ③在 H形通風(fēng)系統(tǒng)中，兩進(jìn)兩回的通風(fēng)系統(tǒng)（如圖 所示），三進(jìn)一回系統(tǒng)（如圖 所示），其特點(diǎn)是：工作面風(fēng)量大，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，氣象條件好，增加了工作面的安全出口，工作面機(jī)電設(shè)備都在新鮮風(fēng)流巷道中，通風(fēng)阻力小，在采空區(qū)的回風(fēng)巷道中可抽放瓦斯，易于控制上隅角的瓦斯 ，但沿空護(hù)巷困難，由于有附加巷道，可能影響通風(fēng)的穩(wěn)定性，管理復(fù)雜。在工作面和采空區(qū)的瓦斯涌出量較大，在入風(fēng)側(cè)和回風(fēng)側(cè)都需增加風(fēng)量以稀釋整個(gè)工作面的瓦斯，可考慮采用 H 形通風(fēng)系統(tǒng) [3]。 圖 H形兩進(jìn)兩回系統(tǒng) 圖 H形三進(jìn)一回系統(tǒng) （ 2）掘進(jìn)工作面通風(fēng)方法 掘進(jìn)通風(fēng)方法有總風(fēng)壓通風(fēng)、引射器通風(fēng)和局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng) 3 種。局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)是我國(guó)礦井廣泛采用的一種掘進(jìn)通風(fēng)方法。 局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng) 利用局部通風(fēng)機(jī)做動(dòng)力，通過(guò)風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)的通風(fēng)方法稱局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，它是目前局部通風(fēng)最主要的方法。局部通風(fēng)機(jī)的常用通風(fēng)方式有壓入式、抽出式和混合式 [3]。 ①壓入式局部通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置安裝在離掘進(jìn)巷道口 10m 以外的進(jìn)風(fēng)側(cè)，將新鮮風(fēng)流流經(jīng)風(fēng)筒輸送到掘進(jìn)工作面，污風(fēng)沿掘進(jìn)巷道排出。如圖 所示。 6 掘進(jìn)工作面 風(fēng)筒 風(fēng)機(jī) 圖 壓入式通風(fēng)布置 ②抽出式局部通風(fēng)機(jī)安裝在離掘 進(jìn)巷道 10m 以外的回風(fēng)側(cè)。新鮮風(fēng)沿巷道流入，污風(fēng)通過(guò)風(fēng)筒由局部通風(fēng)機(jī)抽出，如圖 所示。 局部通風(fēng)機(jī) 風(fēng)筒 = 掘進(jìn)巷道 圖 抽出式通風(fēng)布置 ③混合式通風(fēng)是壓入式和抽出式兩種通風(fēng)方式的聯(lián)合運(yùn)用，兼有壓入式和抽出式兩者有點(diǎn)，其中壓入式向工作面供新風(fēng)，抽出式從工作面排出污風(fēng)。按局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒的布設(shè)位置，分為長(zhǎng)壓短抽、長(zhǎng)抽短壓和長(zhǎng)抽長(zhǎng)壓。按抽壓風(fēng)筒口位置關(guān)系有前壓后抽和前抽后壓兩種方式。 長(zhǎng)抽短壓（前壓后抽）。工作面的污風(fēng)由壓入式風(fēng)筒壓入的新風(fēng)予以沖淡和稀釋，由抽出式 主風(fēng)筒排出。其布置如圖 所示。 圖 長(zhǎng)抽短壓通風(fēng)方式 長(zhǎng)壓短抽（前抽后壓）。新鮮風(fēng)流經(jīng)壓入式長(zhǎng)風(fēng)筒送入工作面，工作面污風(fēng)經(jīng)抽出式通風(fēng)除塵系統(tǒng)凈化，被凈化后的風(fēng)流沿巷道排出。其布置圖如圖 所示。 7 圖 長(zhǎng)壓短抽通風(fēng)方式 混合式通風(fēng)的主要缺點(diǎn)是降低了壓入式與抽出式兩列風(fēng)筒重疊段巷道內(nèi)的風(fēng)量，當(dāng)掘進(jìn)巷道斷面大時(shí)風(fēng)速就更小，則此段巷道頂板附近易形成瓦斯層狀積聚。因 此，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)之間的風(fēng)量要合理匹配，以免發(fā)生循環(huán)風(fēng)，并使風(fēng)筒重疊段內(nèi)風(fēng)速大于最低風(fēng)速。 一般，混合式通風(fēng)是大斷面長(zhǎng)距離巖巷掘進(jìn)通風(fēng)的較好方式。 礦井全風(fēng)壓通風(fēng) 全風(fēng)壓通風(fēng)是利用礦井主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，借助導(dǎo)風(fēng)設(shè)施把主導(dǎo)風(fēng)流的新鮮空氣引入掘進(jìn)工作面。其通風(fēng)量取決于可利用的風(fēng)壓和風(fēng)路風(fēng)阻。按其導(dǎo)風(fēng)設(shè)施不同可分為 [3]： ①風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，在巷道內(nèi)設(shè)置擋風(fēng)墻截?cái)嘀鲗?dǎo)風(fēng)流，用風(fēng)筒把新鮮風(fēng)引入掘進(jìn)面，污濁風(fēng)從掘進(jìn)巷道中排出。這種方法輔助工程小，風(fēng)筒安裝、拆卸比較方便，通常用于需風(fēng)量不大的短巷掘進(jìn)通風(fēng)中，如圖 所示。 風(fēng)窗 風(fēng)筒 密閉墻 圖 風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng) ②平行巷道導(dǎo)風(fēng)，在掘進(jìn)主巷道時(shí)，在附近與其平行掘一條配風(fēng)巷，每隔一定距離在主、配巷間開(kāi)掘聯(lián)絡(luò)巷，形成貫穿風(fēng)，當(dāng)新的聯(lián)絡(luò)巷溝通后，舊聯(lián)絡(luò)巷封閉。兩條平行巷道的獨(dú)頭部分可用風(fēng)障或風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，巷道的其余部分用主巷進(jìn)風(fēng)，配巷回風(fēng)。這種方法常用于煤巷掘進(jìn)，尤其是在厚煤層的采空巷掘進(jìn)，和運(yùn)輸、通風(fēng)等需要開(kāi)掘雙巷時(shí)。這種方法也常用于解決長(zhǎng)巷掘進(jìn)通風(fēng)的困難，如圖 所示。 8 圖 平行巷道導(dǎo)風(fēng) ③鉆孔導(dǎo)風(fēng)，離地面或領(lǐng)近水平較近處掘進(jìn)長(zhǎng)巷反眼或上山時(shí)，可用鉆孔提前溝通掘進(jìn)巷道，以便形成貫穿風(fēng)流。此種方法用于煤層上山掘進(jìn)通風(fēng)，有良好的排瓦斯效果，如圖 所示。 鉆孔 上山 圖 鉆孔導(dǎo)風(fēng) ④風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)，在巷道內(nèi)設(shè)置縱向風(fēng)障，把風(fēng)障上游一側(cè)的新風(fēng)引入掘進(jìn)工作面，清洗后的污風(fēng)從風(fēng)障下游一側(cè)排出。在短巷掘進(jìn)時(shí)，可用木板、帆布；長(zhǎng)巷掘進(jìn)，可用磚、石、混凝土材料構(gòu)筑風(fēng)墻。此種方法工程量大。適用于短距離或無(wú)其他好方法可用時(shí)采用，如圖 所 示。 圖 風(fēng)障導(dǎo)風(fēng) 在主要通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并有足夠的全風(fēng)壓克服導(dǎo)風(fēng)設(shè)施的阻力時(shí)，全風(fēng)壓通風(fēng)能連續(xù)供給掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量，而無(wú)需附加通風(fēng)動(dòng)力，管理方便，但其工程量大，使用風(fēng)障有礙運(yùn)輸。因此在瓦斯涌出量大，使用通風(fēng)設(shè)備不安全或技術(shù)不可行的局部地點(diǎn)，可以使用全風(fēng)壓通風(fēng)。如果全風(fēng)壓通風(fēng)在技術(shù)上不可行或經(jīng)濟(jì)上不合理，則必須借助專門的通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備，對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行局部通風(fēng)。 引射器通風(fēng)，引射器產(chǎn)生的通風(fēng)負(fù) 壓，通過(guò)風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)的通風(fēng)方法。引射器通風(fēng)一般采用壓入式，如圖 所示。 9 水管（風(fēng)管） 引射器