矿井通风管理的重要性与实践

【任务描述】

本课题主要对矿井通风管理的基本内容、通风构筑物、矿井反风、矿井风量调节和掘进通风等做介绍。通过本课题的模型和多媒体教学等理论学习和实习，使学生熟悉并掌握风硐、防爆门、风门、风桥、调节风窗等通风构筑物的构筑方法和基本要求；熟悉并掌握利用反风道反风、主通风机反转反风等矿井反风的基本方法；熟悉并掌握增阻调节法、降阻调节法、辅助通风机调节法等局部风量调节的基本方法；熟悉并掌握掘进巷道局部通风机压入式、抽出式和混合式三种通风工作方式及《规程》对局部通风机安装使用、管理和掘进通风的规定和要求。

【知识学习】

一、矿井通风管理的基本内容

矿井通风管理的基本任务包括以下内容。

1）根据矿井开拓开采计划，计算和合理分配全矿井及各采区所需风量。

2）定期进行通风检查，并针对检查出的不符合规定的问题和事故隐患提出处理措施。通风检查的主要内容是：矿内空气成分、矿尘浓度、温度及湿度的检查；井巷风量和风阻测定；矿井主扇工况检查和性能测定及矿井备用主扇、井下局扇工作状况检查；日常矿井瓦斯和局部瓦斯积聚的处理及高瓦斯、煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出危险矿井中瓦斯抽放系统的检查；防尘、消防系统和井下自燃发火煤层自燃发火的观测及火区管理与检查等。

3）设置与管理通风构筑物及设施，维护主要进、回风巷道。

4）填写通风、粉尘旬、月（季）报表和瓦斯日报表，编制和补充通风系统和通风网络图件等。

煤矿灾害事故中，瓦斯（煤尘）爆炸、火灾事故一直是煤矿的主要伤亡事故。这两类事故都与矿井通风管理有着密切关系，通风管理不善是造成事故发生的主要间接原因。所以，搞好通风管理是杜绝、减少事故发生或控制事故发展的主要途径之一。

通风管理首先应该做好矿井通风事故隐患管理，矿井通风事故隐患管理最基本的任务是通风事故隐患检查。在通风事故隐患检查中，可及时发现通风方面的安全隐患，制止违章指挥、违章作业、违反劳动纪律“三违”现象，将事故消灭在萌芽状态。加强矿井通风事故隐患管理有利于从根本上消除通风事故隐患，达到杜绝因通风引起的事故的目的。

二、通风构筑物

为了保证风流按拟定的路线流动，并按照各作业地点的实际需要对风量进行分配，就必须在某些巷道内设置相应的通风设施，对风流进行控制，这些控制风流的设施称为通风构筑物。通风构筑物按其用途可分为两大类，即引导风流的设施和隔断风流的设施。

1.引导风流的设施

（1）风硐 风硐是连接通风机装置和风井的一段巷道，如图7-14所示。风硐中通过的风量通常是相当大的，为减少通风阻力，风硐一般采用拱形断面，并用石材砌碹或用混凝土浇筑。

（2）风桥 风桥是将平面交叉的新风和乏风隔成立体交叉的设施。风桥有铁筒风桥、混凝土风桥和绕道式风桥三种形式，如图7-15所示。风桥形式一般根据其需要通过的风量大小和服务年限来选择。当需要风桥通过的风量在20m³/s以上且服务年限长时，宜选择绕道式风桥；当需要风桥通过的风量在10～20m³/s且服务年限较长时，宜选择混凝土风桥；当需要风桥通过的风量在10m³/s以下且服务年限短时，宜选择铁筒风桥。

图7-14 风硐示意图

1—出风井 2—风硐 3—通风机 4—防爆门

2.隔断风流的设施

（1）防爆门 防爆门是装在有通风机的出风井口为防止井下爆炸产生的高压气流毁坏通风机的安全装置，如图7-16所示。当井下发生瓦斯、煤尘爆炸时，防爆门即被爆轰波冲开，从而起到保护通风机的作用。防爆门在正常情况下是密封的，以防止风流短路。

（2）挡风墙、密闭 在不允许风流通过，也不需要行车或行人的巷道中需要设置挡风墙。挡风墙按建筑材料和服务年限不同，分为永久性挡风墙和临时性挡风墙。永久性挡风墙用砖、料石或混凝土等材料建筑，当巷道压力较大或服务年限在两年以上时采用永久性挡风墙；临时性挡风墙一般用帆布、木材等材料修筑，服务年限较短。

图7-15 风桥

a）铁筒风桥 b）混凝土风桥 c）绕道式风桥

用来封闭采空区、火区和废弃井巷的通风构筑物称为密闭。密闭的用途主要有两种：一种是用来封闭采空区和废弃的井巷，防止其中有害气体涌出、漏风；另一种是用来封闭火区，是一种灭火方法。

图7-16 防爆门

1—防爆门 2—井口圈 3—滑轮 4—平衡锤

（3）风门 在不允许风流通过，但需要行车或行人的巷道中需要设置的一种门形通风设施，称为风门。风门按建筑材料不同分为木风门、铁风门和木板包铁皮风门等几种；按其开启方式不同可分为普通风门和自动风门。普通风门需用人力打开，依靠自重或专用机构自动关闭；自动风门是借助各种动力实现开启和关闭的风门，按其使用的动力不同，可分为机械撞杆式、气动式、电动式和水动式自动风门等。

（4）调节风门（也称调节风窗） 调节风门如图7-17所示，是用来调节并联通风系统中各分支风路风量的通风设施。如果一个并联通风系统中一个（或几个）分支的风量超过实际需要，而另一个（或几个）分支的风量不足，就可以在风量超过实际需要的分支风路上设置调节风门，使这些分支的风量减少，且在这些分支风量减少的同时，未设调节风门分支的风量就会有所增加。调节风门可用插板来调节窗口的面积，从而达到调节通过该风门风量的大小的目的。

图7-17 调节风门（风窗）

三、矿井反风

当矿井进风井口附近、井筒或井底车场及其附近的进风巷中发生火灾、瓦斯和煤尘爆炸时，为防止事故蔓延，缩小灾情，以便进行灾害处理和救护，有时需要改变矿井的风流方向，即反风。

矿井反风按其反风范围的不同分为全矿性反风和局部性反风。当矿井进风井口附近、进风井筒、井底车场（包括井底车场的主要硐室）、主要运输石门和运输大巷靠近井底车场的进风巷中发生火灾、瓦斯和煤尘爆炸事故时，通常需要进行全矿性反风。当采区内部发生火灾时，在主要通风机保持正常运行的条件下，通过调整采区内预设风门的开闭状态，使采区内的部分巷道风流反向，这种反风方式称为局部性反风。下面仅讨论全矿性反风。

1.利用反风门和旁侧反风道反风(www.xing528.com)

离心式通风机利用这种方法反风时，旁侧反风道和反风门的布置如图7-18a所示。当通风机正常工作时，反风门1和2处于实线位置；反风时将反风门1提起，把反风门2放下，地表空气自反风门2进入通风机，再从反风门1进入旁侧反风道3，进入风井流入井下，达到反风的目的。

图7-18 利用反风门和旁侧反风道反风

a）离心式通风机的反风系统 b）轴流式通风机的反风系统

1、2—反风门 3—旁侧反风道

轴流式通风机利用这种方法反风时，旁侧反风道和反风门的布置如图7-18b所示。通风机正常工作时，反风门A和B位于实线位置，风流方向也如实线箭头所示；反风时，提起反风门A，并放下反风门B（风门A、B的位置如图中虚线所示），此时地面空气经百叶窗、反风门B进入通风机，再经反风门A进入旁侧反风道，然后进入风井流入井下，风流方向如图中虚线箭头所示。

主要通风机利用反风门和旁侧反风道反风时，基本建设费和维护费用较高，但反风后的风量较大，可靠性较好，应用较多。

2.使通风机动轮反转反风

只有轴流式通风机可以利用这种方法反风。反风时首先要使通风机停止运转，然后利用换相开关改变电动机的接线，再重新起动通风机，即可让通风机动轮反转，实现反风。

当矿井进行反风时，要注意井下采空区、密闭区多种有害气体的涌出情况及瓦斯涌出情况。

为确保每个生产矿井具备全矿性反风能力，《规程｝规定：生产矿井的主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供风量不应小于正常供风量的40%；每季度应至少检查一次通风设施，每年应进行一次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应进行一次反风演习。

北方地区矿井应在冬季结冰期进行反风演习。

反风演习持续时间不应小于矿井最远地点撤入到地面所需的时间，且不得少于2h。

四、矿井风量调节

矿井风量调节包括局部风量调节和矿井总风量的调节。

1.局部风量调节

局部风量调节是矿井通风管理的日常和主要工作之一，其目的是使井下各作业地点和巷道中的风量、风速都符合《规程｝要求。局部风量调节的方法有增阻调节法、降阻调节法和辅助通风机调节法。

（1）增阻调节法 采用这种方法调节并联通风系统中各分支的风量时，就是在风量过大的分支中设置通风构筑物，以此来增加风阻，使其风量减少，这样其他并联分支的风量就会有所增加。用来增加风阻的通风构筑物有许多种，目前最常用的是调节风门（图7-17）。增阻调节法简便易行，工程费用少，但会使矿井总风阻增加，使矿井总风量减少。因此，这种方法只适于服务年限不长或增加风阻后对全矿井通风系统影响不大的采区内部的风量调节。

（2）降阻调节法 与增阻调节法相反，降阻调节法是针对需要增加风量的并联分支，采取措施降低其风阻，以达到增加风量的目的。降阻调节的方法主要有扩大巷道断面、改变支护形式、开掘并联巷道等。这种调节方法能减少矿井总风阻、增加矿井总风量，调节风量效果好，但工程量大、费用高、工期长。因此，这种方法适用于服务年限长，巷道因年久失修风阻较大而又不能使用通风机调节的采区。

（3）辅助通风机调节法 这种方法是在并联通风系统中需要增加风量的并联支路上安设一台辅助通风机，利用辅助通风机产生的风压克服一部分阻力，从而达到增加风量调节的目的。这种调节方法不必提高主要通风机的风压就可增加风量，调节简便易行，但安全性差。为了保证安全，《规程》对使用辅助通风机有以下规定：矿井通风系统中，如果某一分区风路的风阻过大，主要通风机不能供给其足够风量时，可在井下安设辅助通风机，但必须供给辅助通风机房新鲜风流；在辅助通风机停止运转期间，必须打开绕道风门。严禁在煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的矿井中安设辅助通风机。

2.矿井总风量调节

当矿井主要通风机为离心式通风机时，可通过改变通风机的转速增加或减少矿井风量，也可利用通风机进风侧的闸门减少矿井风量。当矿井主要通风机为轴流式通风机时，可通过改变通风机工作叶轮上叶片的安装角，使主要通风机的风压及风量发生变化来调节矿井总风量。

五、掘进通风

掘进巷道的通风方法按通风动力不同可分为利用全风压通风、利用引射器通风和利用局部通风机通风。其中前两种方法在目前已很少应用，主要利用局部通风机通风。详见第四单元课题四。

【任务考评】

本课题的考评表见表7-11。

表7-11 任务考评表

【思考与练习】

1.通风构筑物有哪几种？

2.矿井在什么情况下需要进行全矿性反风？

3.全矿性反风的基本方法有哪几种？

4.局部风量调节的方法有哪几种？

5.调节矿井总风量的方法有哪几种？

6.局部通风机的工作方式有哪几种？