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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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，
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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-
15、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
