【文章內(nèi)容簡介】 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。 3 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)過采空區(qū)的漏風(fēng)，其難度較大 [3]。 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]。 4 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]。 （ 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。 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)通過風(fēng)筒由局部通風(fēng)機(jī)抽出，如圖 所示。 5 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，分為長壓短抽、長抽短壓和長抽長壓。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 長抽短壓通風(fēng)方式 長壓短抽（前抽后壓）。新鮮風(fēng)流經(jīng)壓入式長風(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。 圖 長壓短抽通風(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。 6 一般，混合式通風(fēng)是大斷面長距離巖巷掘進(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)等需要開掘雙巷時(shí)。這種方法也常用于解決長巷掘進(jìn)通風(fēng)的困難，如圖 所示。 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 7 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。 水管（風(fēng)管） 引射器 風(fēng)筒 圖 引射器通風(fēng) 引射器通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是無電氣設(shè)備，無噪聲；具有降溫、降塵作用。在煤與瓦斯突出嚴(yán)重的煤層掘進(jìn)時(shí)，用它代替局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，設(shè)備簡單，安全性較高。缺點(diǎn)是風(fēng)壓低、風(fēng)量小、效率低，并存在巷道積水問題。一般這種方法適用需風(fēng)量不大短距離巷道掘進(jìn)通風(fēng)；在含塵大、氣溫高的采掘機(jī)械附近，采取水力引射器與其他通風(fēng)方法聯(lián)合使用形成混合式通風(fēng)。 使用的前提條件是有高壓水源或氣源 [3]。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對礦井通風(fēng)的要求不斷提高，也更具有合理性。如礦井供風(fēng)量每人不少于 4m3/min，在主要進(jìn)風(fēng)道、回風(fēng)道、修理中的井筒和提升人員、物料的井筒最大風(fēng)速不能超過 8m/s。回采工作面、掘進(jìn)煤巷和半煤巖巷最小風(fēng)速不小于 ，8 這都為礦井的安全生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及工作流程 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）確定 XX 煤礦通風(fēng)方式。根據(jù)礦井瓦斯涌出量，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，煤層賦存條件等因素選擇合適的通風(fēng)方式。 （ 2）采區(qū)、工作面、備用面及掘進(jìn) 面的通風(fēng)設(shè)計(jì)，根據(jù)各面生產(chǎn)需求以及其環(huán)境選擇合適的通風(fēng)方式，并計(jì)算出采掘工作面的需風(fēng)量。 （ 3）礦井風(fēng)量計(jì)算和風(fēng)量分配。依據(jù) XX 煤礦實(shí)際條件，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求計(jì)算出礦井需風(fēng)量。 （ 4）礦井通風(fēng)阻力計(jì)算。計(jì)算出通風(fēng)容易時(shí)期和通風(fēng)困難時(shí)期的通風(fēng)阻力，確定礦井的通風(fēng)難易程度。做出通風(fēng)系統(tǒng)圖和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖。 （ 5）選擇通風(fēng)設(shè)備。根據(jù)礦井需風(fēng)量及自然風(fēng)壓，結(jié)合主要通風(fēng)機(jī)的特性曲線，選擇出 XX 煤礦合理的礦井通風(fēng)機(jī)。 （ 6）從一通三防方面提出相關(guān)安全措施。 、 2 麥地掌 煤礦基本概況 井田概況 麥地掌煤礦位于山西省清徐縣馬峪鄉(xiāng)陳家坪、麥地掌村及古交市邢家社鄉(xiāng)陳家社村一帶，南距清徐縣城約 10km，其間有清徐 古交公路相通。清徐縣城距太原市約 40km，其間有 307 國道相通。交通尚為方便。 本礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為一百五十萬噸，采用一套綜采來滿足產(chǎn)量的要求。 礦井運(yùn)輸大巷采用皮帶運(yùn)輸作為主運(yùn)輸，采用柴油機(jī)車最為輔助運(yùn)輸，礦井通風(fēng)采用軸流式扇風(fēng)機(jī)分區(qū)、抽出式通風(fēng)方式。 （ 4）氣象 本區(qū)地處我國西部內(nèi)陸，屬典型的中溫帶半干旱 大陸性季風(fēng)氣候 。 氣候特點(diǎn)為冬季寒冷，春季多風(fēng)，夏季炎熱，秋季涼爽，四季冷熱多變，晝夜溫差懸殊，干旱少雨，蒸發(fā)量大 。 降雨多集中在七、八、九三個(gè)月。全年無霜期短，十月初上凍，次年四月解凍。年平均氣溫 ℃ ，極端最低氣溫為－ 24℃ ，極端最高氣溫為 ℃ ；最熱為 7 月份，9 平均 ℃ ，最冷為 1月份，平均－ ℃ 。 區(qū)內(nèi)年平均降水量 ，年最大降水量 （ 1967年） ,年最小降水量 （ 1972 年）。年蒸發(fā)量 ，相當(dāng)降水量的 倍。降水主要集中在 7～ 9月份，占總量 的 69%，尤以 8月份最多，平均為 ，約占總量的 25%，并多以暴雨形式出現(xiàn)，易形成洪水、同時(shí)誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害。平均風(fēng)速 （ 1991～ 2021 年），極端最大風(fēng)速 （ 1993 年 1月）。最大凍土深度 146cm（ 1968 年）。 地質(zhì)構(gòu)造 井田位于華北地臺(tái)鄂爾多斯盆地東緣河?xùn)|斷褶帶西側(cè)，伊陜單斜區(qū)東北角與烏拉山～呼和浩特?cái)嘞莸慕雍蠋Р课?，其特殊的大地?gòu)造位置既具備了鄂爾多斯盆地次級(jí)構(gòu)造單元陜北斜坡的主體構(gòu)造形態(tài)，又具有河?xùn)|斷褶帶與烏拉山～呼和浩特?cái)嘞莸臄嗔褬?gòu)造發(fā)育的特點(diǎn)。 根據(jù)具體構(gòu)造形態(tài)及斷裂構(gòu)造的分布特征將井田劃分為南北兩個(gè)不同的構(gòu)造單元，南區(qū)主體為向西南傾斜的單斜構(gòu)造，傾向 SW，傾角 1～ 3176。 ，局部發(fā)育寬緩的波狀起伏；北區(qū)近東西向，寬度 4～ 5km 的狹長階梯式斷陷帶，該斷陷帶內(nèi)次級(jí)小斷裂構(gòu)造較發(fā)育。 井田以 F2斷裂南北分界，形成南區(qū)寬緩的單斜構(gòu)造形態(tài)，總體抬升幅度較大， 52煤層底板標(biāo)高一般在 +1160～ +1175m 之間，最低 +1155m，最高靠近 F2斷層附近煤層底板標(biāo)高在 +1185m 左右，近于水平地層，起伏較小，井田東南部邊緣地段煤層逐漸變薄，甚至局部尖滅，幅高降低 20m 左右，西南部地勢較低，沿溝谷煤層出露較多，剝蝕范圍較大。 井田中部及北部邊緣發(fā)育二條較大的正斷層（ F F2），近東西向分布，形成東西走向、南北寬約 4～ 5km 的狹長斷陷帶，東西延伸至井田外圍。 F1斷層為正斷層，傾向南西，一般傾角 65176。 ～ 70176。 ，局部 75176。 ～ 80176。 ，近直立。地表控制點(diǎn) 3個(gè)，如石塔則小南川溝斷點(diǎn)，斷層痕跡明顯，斷層出露點(diǎn)上下盤