第七章 通风系统设计

1. 第七章 通风系统设计

2. 第七章 通风系统设计 7.1 拟定矿井通风系统 7.2 矿井总风量的计算和分配 7.3 计算矿井通风总阻力 7.4 选择矿井通风设备 7.5 概算矿井通风费用 7.6 生产矿井的通风系统改造

3. 矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节。新建矿井和生产矿井在开拓、开采过程中都需要进行周密的通风设计。这两类通风设计的内容和方法基本相似。矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节。新建矿井和生产矿井在开拓、开采过程中都需要进行周密的通风设计。这两类通风设计的内容和方法基本相似。

4. 矿井通风设计的依据包括： • 矿井的安全条件(包括矿井沼气等级、各煤层的沼气含量、煤尘爆炸性、煤的自燃性等) • 矿井设计的生产能力 • 矿井的开拓方式和采煤方法 • 采煤的年进度计划 • 矿井和各水平的服务年限 • 各种技术经济参数、性能的资料和有关法规与政策规定

5. 7.1 拟定矿井通风系统 一、 矿井通风系统 　　 矿井通风系统包括： 通风方式（进、出风井的布置方式） 通风方法（矿井主通风机的工作方法） 通风网路

6. 7.1 拟定矿井通风系统 • 中央式通风系统可细分为： 中央并列抽出式；中央并列压入式 中央分列抽出式；中央分列压入式 • 对角式通风系统可细分为： 两翼对角式：两翼对角抽出式 ；两翼对角压入式 分区对角式： 分区对角抽出式；分区对角压入式

7. 7.1 拟定矿井通风系统 中央并列抽出式 （1）中央并列抽出式 在地形条件许可时，进风井和出风井大致并列在井田走向的中央，二井底都开掘到第一水平，主要通风机设在出风井的井口附近，将污风抽到地表。 注意：出风井的井底必须和总进风流隔开，出风井的井口一般用防爆门紧闭；在岩石中做条回风石门m—n，煤层倾角越大、总回风石门越短，反之越长。

8. 7.1 拟定矿井通风系统 • 用斜井开拓时，可以大致在走向的中央开掘一对并列斜井。

9. 7.1 拟定矿井通风系统 中央并列压入式 • 　 中央并列压入式：将压入式主要通风机设置在进风井的井口附近，新风自地表压入井下。 • 注意：进风井的井口房须密闭，其它与抽出式相同。

14. 7.1 拟定矿井通风系统 中央分列抽出式 中央分列式，又名中央边界式

15. 7.1 拟定矿井通风系统 　　中央分列抽出式：进风井大致位于井田走向的中央，出风井大致位于井田浅部边界沿走向的中央。 　　注意：在井田走向的中央开凿主副井；主要通风机设在出风井口附近；在倾斜方向上，出风井和进风井相隔一段距离，出风井的井底高于进风井的井底。

16. 7.1 拟定矿井通风系统 中央分列压入式 • 中央分列压入式：主要通风机安设在进风井口(副井口)附近，井口房须密闭，主井底和总进风须隔开。 中央分列压入式通风系统

19. 7.1 拟定矿井通风系统 两翼对角抽出式 两翼对角抽出式通风系统

20. 7.1 拟定矿井通风系统 　两翼对角抽出式 进风井筒大致位于井田走向的中央，两个出风井筒分别位于两翼边界采区中央的浅部，主要通风机设在出风井口附近。为了开采深水平，有时把两翼风井设在两翼沿倾斜的中央和沿走向的边界附近。

21. 7.1 拟定矿井通风系统 两翼对角压入式 　两翼对角压入式：进风井和出风井的位置与上图相同，只是在进风井口(副井口)附近安设压入式主要通风机，进风副井口须密闭，主井底和总进风须隔开。 两翼对角压入式通风系统

24. 7.1 拟定矿井通风系统 分区对角抽出式 • 分区对角抽出式 进风井大致位于井田走向的中央，在每个采区各掘一个小回风井，并分别安设抽出式分区主要通风机，可不必做总回风道。上图也可以用斜井代替立井，或者进风用垂直于走向(或平行于走向)的平峒，出风用斜井；或者进风和出风都用平峒。 分区对角抽入式通风系统

26. 7.1 拟定矿井通风系统 分区对角压入式 　　分区对角压入式：各出风井口不安设通风机，只在进风井口(副井口)附近安设压入式主要通风机，进风副井口要密闭，主井井底和总进风须隔开。 分区对角压入式通风系统

30. 7.1 拟定矿井通风系统 混合式 • 混合式是进风井与出风井由三个以上井筒按上述各种方式混合组成。包括：中央分列与两翼对角混合式、中央并列与中央分列混合式等。 • 图示为中央分列与两翼对角混合式通风系统。初期采用中央分列式通风系统，当开采到两翼边界时，则用中央分列与两翼对角混合式的通风系统。 中央分列于两翼对角混合式通风系统

35. 7.1 拟定矿井通风系统 二、矿井通风系统的选择 1. 选择矿井通风系统的总原则：投产较快，出煤较多、安全可靠、技术经济指标合理等。 　　拟定通风系统的具体要求有： (1) 每个矿井和阶段水平之间都必须有两个安全出口； (2) 进风井巷与采掘工作面的进风流的粉尘浓度不得大与0.5mg/m3； (3) 新设计的箕斗井和混合井禁止作进风井，已作进风井的箕斗井和混合井必须采取净化措施，使进风流的含尘量达到上述要求；

36. 7.1 拟定矿井通风系统 (4) 主要回风井巷不得作人行道，井口进风不得受矿尘和有毒有害气体污染，井口排风不得造成公害； (5) 矿井有效风量率应在60％以上； (6) 采场、二次破碎巷道和电耙道，应利用贯穿风流通风，电耙司机应位于风流的上风侧，有污风串联时，应禁止人员作业；

37. 7.1 拟定矿井通风系统 (7) 井下破碎硐室和炸药库，必须设独立的回风道； (8) 主要通风机一般应设反风装置，要求10 min内实现反风，反风量大于40％。 　　 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。

38. 7.1 拟定矿井通风系统 2. 选择矿井主要通风机的工作方法 煤矿主要通风机的工作方法基本上分为抽出式与压入式两种，多采用抽出式通风方法，因为： 　　1) 抽出式主要通风机使井下风流处于负压状态。一旦主要通风机因故停止运转，井下风流的压力提高，有可能使采空区瓦斯涌出量减少，比较安全；压入式主要通风机使井下风流处于正压状态，当主要通风机停转时，风流压力降低，有可能使采空区瓦斯涌出量增加 　　2) 采用压入式通风时，须在矿井总进风路线上设置若干构筑物，使通风管理工作比较困难，漏风较大。用抽出式通风可避免以上缺点。

39. 7.1 拟定矿井通风系统 　　3) 在地面小窑塌陷区分布较广，并和采区相沟通的条件下，用压入式通风能用一部分回风流把小窑塌陷区的有害气体带到地面。 　　4)过渡时期是新旧水平同时生产，战线较长，通风系统和风量变化较大。由压入式通风过渡到深水平抽出式通风时，有一定困难，有时还须额外增掘一些井巷工程，使过渡期限拉得过长；而用抽出式通风，就没有这些缺点。 5) 在地面小窑塌陷区漏风严重、开采第一水平和低沼气矿井等条件下，采用压入式通风是比较合适的，否则，就不宜采用压入式通风。

40. 7.1 拟定矿井通风系统 3. 选择矿井的通风方式 　　新建矿井多数是在中央并列式、中央分列式、两翼对角式和分区对角式等方式中进行选择。混合式是前几种方式的发展，多在老矿井的改建、扩建时使用。 　　选择矿井通风方式一般是针对服务范围来确定的。如果矿井的服务年限不长(10～20a)，则服务范围为整个矿井；如果矿井范围较大，服务年限较长(30～50a)，则只考虑头15～25a的开采范围作为服务范围；这时服务范围往往是第一水平；或者包括第一、第二水平在内。对于服务范围之外的后期通风系统，设计中只作粗略的考虑。

41. 7.1 拟定矿井通风系统 • 　1) 中央并列式的使用条件：煤层倾角大、埋藏深，但走向长度不大(≤4km)，瓦斯、自然发火都不严重，在此条件下，采用中央并列式是比较合理的。 • 　2) 中央分列式的适用条件：一般地说，这种通风方式适用于煤层倾角较小，埋藏较浅，走向长度不大(≤4km) ，而且瓦斯，自然发火比较严重的新建矿井。与中央并列式相比，这种通风方式的安全性要好。

42. 7.1 拟定矿井通风系统 • 　3) 两翼对角式的适用条件：该种布置方式(指对角风井位于浅部边界附近者)适用于煤层走向较大(超过4km)、井型较大、煤层上部距地面较浅、瓦斯和自然发火严重的新建矿井，安全性较中央分列式还好，但初期投资更大。有些瓦斯等级不高，但煤层走向较长、产量较大的新矿井，也可采用这种通风方式。

43. 7.1 拟定矿井通风系统 • 　4) 分区对角式的适用条件：煤层距地表浅，或因地表高低起伏较大，无法开掘浅部的总回风道(因会穿出地面)，在此条件下，开采第一水平时，只能采用分区通风的布置方式。每个采区各有独立通风路线，互不影响，是这种通风方式的主要优点。 • 　对于一个实际条件下的矿井，往往有几种通风系统都可考虑，从技术分析和经济比较两方面考虑选定系统。

44. 7.1 拟定矿井通风系统 矿井通风系统确定后，还要： 　　①确定服务范围内的通风容易和通风困难两个时期的位置； 　　②确定采区内的通风系统，即确定采用轨道上山还是运输上山进风； 　　③确定采煤工作面采用U型、Z型、Y型还是W型通风系统，这些都要经过技术经济比较才能确定； 　　④确定掘进头的数目和位置； 　　⑤绘制两个时期的通风系统图、立体图和网络图。

45. 7.1 拟定矿井通风系统 如何保证通风系统的稳定性： 1、 要有稳定的通风网络结构，保证风流稳定 ； 2、 要有足够的通风能力，保证有效通风 ； 3 、要有可靠的通风设施和装备，保证正常通风时期有效控制风流并符合抗灾救灾能力的要求 ； 4 、要有合理的通风网络，以保证巷道的阻力分布能够满足各用风地点的通风需求 ； 5、 建立完善的矿井通风管理制度和通风管理机构，并配足人员。 6 、加强职工教育和培训工作，提高职工、工程技术人员的通风管理水平和技术素质，推行全面质量管理，使矿井通风更有效更安全

46. 7.2 矿井总风量的计算和分配 7.2 矿井总风量的计算和分配 • 矿井总风量＝各工作地点有效风量＋各风路漏风量

47. 7.2 矿井总风量的计算和分配 一、生产矿井所需风量 • 1．生产矿井所需风量的计算 • 原则： “由里往外” 配风 抽出式通风：抽出式主要通风机的总风量＝矿井总风量＋因体积膨胀风量＋抽出式通风机井口和附属装置的允许漏风量 压入式通风：压入式主要通风机的总风量＝矿井总风量＋抽出式通风机井口和附属装置的允许漏风量

48. 7.2 矿井总风量的计算和分配 1、生产矿井所需风量 矿井的总回风量或总进风量计算： Qwz＝(∑Qai+∑Qbi+∑Qci+∑Qdi)×Kwz，m3/min 式中，∑Qai——各回采工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min ； ∑Qbi——各掘进工作面所需风量之和； ∑Qci——各峒室所需风量之和；∑Qdi——除上述各用风地点外，其它巷道所需风量之和； Kwz——矿井风量备用系数，包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素影响，与矿井通风方式有关，一般可取1.15～1.25。对于中央并列式，1.25；中央分列式和混合式，1.2；对角式，1.15。

49. 7.2 矿井总风量的计算和分配 2．生产矿井风量的分配 • 　　在各个用风地点（如掘进巷道和峒室等），将各用风点计算的风量值乘以备用系数Kwz，就是配给用风地点所在巷道的风量。 • 　　但是采煤工作面的风量只配给各自计算的风量，由备用系数确定的风量考虑从采空区漏走的风量。因此在U型通风的上平巷和下平巷的风量是采煤工作面的计算风量乘以备用系数。

50. 7.2 矿井总风量的计算和分配 • 　　从各个用风地点开始，逆风流方向而下，遇分风点则加上其它风路的分风量一起分配给未分风前那一条风路，作为该风路的风量。直至确定进风井筒的总进风量。这一风量应该等于刚才计算的矿井总风量。 • 　　如果是压入式通风，则要加上矿井外部漏风量，才能得出通过压入式主要通风机的总风量。