生产技术辅导：矿井通风

考试大纲要求：

1、了解矿井通风的目的和通风原理；

2、熟悉矿井通风系统、通风方式、风量计算、配风标准；

3、掌握矿井通风参数测定、通风建（构）筑物的设置、矿井反风、局部通风等技术要点，通风设备、通风设施的要求。

4、了解矿井瓦斯及其性质，瓦斯在煤层内的存在状态，矿井瓦斯等级划分；

5、了解瓦斯灾害的种类及主要特征，瓦斯灾害发生的条件、规律及危害程度，与煤层瓦斯有关的主要参数的内涵及测定方法；

6、掌握瓦斯浓度及与预防瓦斯灾害有关的主要参数的测定方法；

7、掌握瓦斯灾害的预测预报技术和各种主要防治技术的技术要点、实施方法、选用原则及相应装备、设施的选择。

教材内容：

第二节矿山主要危害及防治技术

一、矿井通风

(一)矿井通风系统

1．矿井通风的目的

矿井通风的目的有两个：在正常生产时期，保证向矿井各用风地点输送足够数量的新鲜空气，用以稀释有毒有害气体，排除矿尘和保持良好的工作环境，确保矿井安全生产；在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其他措施结合，防止灾害扩大。

2．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，排除污浊空气的通风网络、通风动力及其装置和通风控制设施(通风构筑物)的总称。

(1)通风类型。根据进风井和出风井的布置方式，矿井通风系统的类型可以分为中央式(中央并列式和中央分列式)、对角式(两翼对角式和分区对角式)和混合式3类。

(2)通风方式。根据主要通风机的工作方法，矿井通风方式分为抽出式、压入式和压抽混合式。

3．矿井漏风

矿井漏风是指通风系统中风流沿某些细小通道与回风巷或地面发生渗漏的短路现象。产生漏风的条件是有漏风通道并在其两端有压力差存在。矿井漏风按其地点可分为外部漏风和内部漏风，前者是指地表与井下之间的漏风，后者是指井下各处的漏风。

矿井漏风会造成动力的额外消耗；使矿井、采区和工作面的有效风量(送达用风地点的风量)减少，造成瓦斯积聚、气温升高等，影响生产和工人身体健康；大量的漏风会使通风系统稳定性降低，风流易紊乱，调风困难，易发生瓦斯事故；会使采空区、被压碎的煤柱和封闭区内的煤炭及可燃物发生氧化自燃，易发生火灾；当地表有塌陷区时，老窑裂隙的漏风会将采空区的有害气体带入井下，使井下环境条件恶化而威胁安全生产。

4．矿井反风

矿井反风是为防止灾害扩大和抢救人员的需要而采取的迅速倒转风流方向的措施。

(1)全矿性反风。全矿反风是指井下各主要风道的风流全部反向的反风。

在矿井进风井、井底车场、主要进风大巷或中央石门发生火灾时常采用全矿性反风，避免火灾烟流进入人员密集的采掘工作面。《煤矿安全规程》规定：矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中风流方向，当风流方向改变后主要风机的供给风量不应小于正常供风量40％。每年应进行1次反风演习，反风设施至少每季度检查1次矿井通风系统有较大变化时，应进行1次反风演习。

(2)局部反风。在采区内部发生灾害时，维持主要通风机正常运转，主要进风风道风向不变，利用风门开启或关闭造成采区内部风流反向的反风。

(二)矿井风量计算及通风参数测定

1．矿井风量计算

矿井风量按下列要求分别计算，并选取其中的值：

(1)按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供风量不少于4m3；

(2)按采煤、掘进、硐室和其他地点实际需要风量的总和进行计算。各地点的实际需要风量，必须使该地点的风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量符合矿山安全规程的有关规定。

2．通风参数测定

(1)压力。静压是单位体积空气具有的对外做功的机械能所呈现的压力，是风流质点热运动撞压器壁面而呈现的压力，包括绝对静压和相对静压。

位压是单位体积内空气在地球引力作用下，相对于某一基准面产生的重力位能所呈现的压力。水平巷道的风流流动无位压差，在非水平巷道，风流的位压差就是该区段垂直空气柱的重力压强。

动压是单位体积空气风流定向流动具有的动能所呈现的压力，又称为速压。风流动压通常用皮托管配合压差计测定。

全压是单位体积风流具有的(静)压能与动能所呈现的压力之和。

总机械能(总压力)是矿井风流在井巷某断面具有的(静)压能、位能和动能的总和。

(2)风速。风速的测定采用风表，风表一般分为高速风表(≥10m／s)、中速风表(0．5～10m／s)和微速风表(0．3～0．5m／s)。

(三)矿井通风设备和通风构筑物

1．矿用通风设备

矿用通风设备中最主要的是通风机。通风机按其服务范围的不同，可分为主要通风机、辅助通风机、局部通风机；按通风机的构造和工作原理，可分为离心式通风机和轴流式通风机。

主要通风机是用于全矿井或矿井某一翼(区)的通风；辅助通风机是用于矿井通风网络内的某些分支风路中借以调节其风量、帮助主要通风机工作；局部通风机是用于矿井局部地点通风的，它产生的风压几乎全部用于克服它所连接的风筒阻力。

通风机工作基本参数是：风量、风压、效率和功率，它们共同表达通风机的规格和特性。通风机的合理选择是要求预计的工况点在H--Q曲线的位置应满足两个条件：

(1)通风机工作时稳定性好，预计工况点的风压不超过H--Q曲线驼峰点风压的90％，而且预计工况点更不能落在H--Q曲线点以左——非稳定工作区段；

(2)通风机效率要高，最低不应低于60％。

2．通风构筑物

矿井通风建(构)筑物是矿井通风系统中的风流调控设施，用以保证风流按生产需要的线路流动。矿井通风建(构)筑物可分为两大类：一类是通过风流的构筑物，包括主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板、调节风窗和风障；另一类是遮断风流的构筑物，包括风墙和风门等。

(四)局部通风技术

利用局部通风机或主要通风机产生的风压对井下独头巷道进行通风的方法称为局部通风。

1．局部通风方法

向井下局部地点进行通风的方法。按通风动力形式的不同，可分为局部通风机通风、矿井全风压通风和引射器通风，其中以局部通风机通风最为常用。

(1)局部通风机通风。局部通风机的常用通风方式有压入式、抽出式、压抽混合式。

压入式通风：局部通风机及其附属装置安装在距离掘进巷道口10m以外的进风侧，将新鲜风流经风筒输送到掘进工作面，污风沿掘进巷道排出。

抽出式通风：局部通风机安装在距离掘进巷道口10m以外的回风侧。新鲜风流沿巷道流入，污风通过风筒由局部通风机抽出。

混合式通风：混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用，其中压入式向工作面供新鲜风流，抽出式从工作面抽出污风，其布置方式取决于掘进工作面空气中污染物的空间分布和掘进、装载机的位置。

(2)矿井全风压通风。全风压通风是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风路风阻。

(3)引射器通风。利用引射器产生的通风负压，通过风筒导风的通风方法称为引射器通风。引射器通风一般都采用压入式。

2．局部通风的安全管理规定

(1)瓦斯喷出和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出煤层的掘进通风方式必须采用压入式；

(2)压入式局部通风机和启动装置，必须安装在进风巷道中，距掘进巷道回风口不得小于10m；

(3)瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，掘进工作面的局部通风机应采用三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电；

(4)严禁使用3台以上(含3台)的局部通风机同时向1个掘进工作面供风。不得使用l台局部通风机同时向2个掘进工作面供风；

(5)恢复通风前，必须检查瓦斯。只有在局部通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0．5％时，方可人工开启局部通风机。

摘 要：煤矿井下通风对于预防灾害的发生非常重要。本文从井下通风与灾害的关系出发，阐述了煤矿井下通风对灾害发生的预防作用。关键词：井下通风；灾害；预防中图分类号：TD72 文献标识码：A

　煤矿井下通风系统的正常运行，可以安全、有效地预防灾害的发生，进而保证煤矿井下作业的安全。井下通风与灾害防治是互为因果的密切关系，通风工作做好了，灾害发生率明显降低，少发生灾害，有利于通风工作的顺利进行。早在我国的《天公开物》中就有明确的记载，当时的人们便已采用通心的竹子给井下通风，输送新鲜空气，排除有害气体。虽然井下事故的发生有许多的原因，但是根据统计，许多重大事故的发生，绝大多数是由于井下通风不良造成的。所以说，良好的井下通风系统，可以有效的预防井下事故的发生。

　1 煤矿井下通风的作用

　1.1排毒

　通风可以排出矿井下的爆炸性、毒性、和窒息性气体，或者是冲淡它们的深度，为井下作业人员提供充足的新鲜空气。研究显示，良好的井下作业环境，空气中的氧气浓度必须在20%以上。

　1.2除尘

　由于井下作业的场地并不空旷，所以在作业的过程会产生大量的矿尘，如果矿尘的浓度超过一定的值，会影响井下作业人员的健康，更严重的是可能会导致灾害的发生，威胁井下工作人员的生命。而通风可以有效的降低井下粉尘的浓度。

　1.3降温

　随着作业深度的不断增加，井下的温度也会不断的升高，再加上井下有许多的热源，也会不断的加高井下温度，影响井下作业人员的健康，更严重的可能会引起重大的灾害。通风可以加大井下风量，直接有效的降低井内的温度，排出热量。

　1.4防止瓦斯涌出和煤自燃

　井下的采空区主要漏风通道两端的风压如果有很大的差距，采空区内的瓦斯就会涌出，或者出现煤自然的情况。而通风可以有效的降低主要漏风通道两端的风压差距，防止瓦斯涌出和煤自燃。

　1.5控制井下发生火灾时的风流

　如果煤矿井下发生了火灾事故，通风可以通过控制风流进而控制烟流的范围，防止灾害扩大和有目的地保护避灾或救灾的路线，为救灾或有关人员争取时间。控制风流主要体现在可以控制全矿反风、局部反风及风流短路。

　因此，煤矿井下通风可以防治瓦斯、自然发火、煤尘等灾害事故的发生，是预防灾害发生的基础。构筑可靠安全的通风系统，是预防灾害发生的一项标本兼治、重在治本的重要策略。

　2 不良井下通风系统与灾害发生的关系

　分析近些年来煤矿井下发生的事故，绝大多数是由不良的通风系统造成的。通风是井下作业顺利进行的基础，俗话说得好：“基础不牢，地动山摇”。不良的井下通风系统主要有三种，即不稳定的通风系统、缺乏时效性的通风措施及缺乏管理的通风系统，每种不良的井下通风系统与灾害频繁的发生有着重大的关系。

　2.1不稳定的通风系统与灾害发生的关系

　不稳定的通风系统通常体现在应该分区域通风的地方没有分区通风，应该设有风桥的地方没有构筑风桥，应该密闭的地方没有建筑密闭墙等。一些独眼井的开采，只有单独或部分的通风设备，根本无法有效的控制风流。所以，不稳定的通风系统通常会形成串路风、循环风、短路风或盲巷区，从而导致瓦斯聚积，酿成灾害。

　2.2缺乏时效性的通风措施与灾害发生的关系

　通风的时效性是指通风措施的及时有效。井下通风系统对于风的控制是经常变动的，所以井内风量与风压并不是时刻不变的，会随时的波动。当通风发生异常的状况时，通风部门的工作人员应该立即做出判断，并及时采取措施。如果行动的不及时，可能会造成通风系统混乱、瓦斯积聚或风流短路，从而酿成灾害。

　2.3通风系统管理不严与灾害发生的关系

　一些煤矿的管理者对于通风系统的管理不严，在做通风工作的时候，只是往井下简单的送风，导致井下的炮烟长时间积聚，有毒气体超出限制，或者是严重缺氧。有些煤矿的井下通风设备甚至没有正确的设置有害、有毒气体的监控传感器，出现问题也不知道。通风工作管理缺乏严密性，科学性，井下漏风等情况严重，最终酿成重大的灾害。

　3.煤矿井下通风对灾害发生的预防作用

　3.1煤矿井下通风预防灾害发生的原理

　井下灾害，主要包括瓦斯爆炸和有害气体中毒这两种事故，所以为了给井下工作人员提供足量的新鲜空气，将有害气体排出井下，并且保证井下作业的安全（主要是指防止瓦斯爆炸），矿井利用通风设备设施及系统，通过控制矿井下的风流方向，让其按照规定的路线流动，排除旧巷和采空区中的有害气体，预防灾害的发生。

　3.2煤矿井下通风对灾害发生的预防作用

　煤矿井下通风可以有效的预防井下灾害的发生，下面以通风预防瓦斯爆炸为例，来具体的说明煤矿井下通风对灾害发生的预防作用。

　瓦斯爆炸发生的基本条件有三个：(1)瓦斯在空气中的浓度达到5～16%。(2)氧气在空气中的浓度达到12%以上。(3)存在可以引爆的火源(温度在650℃以上)。三个基本的条件缺一不可，所以，预防瓦斯爆炸，只要能遏制其中一个或一个以上的条件即可。但是在实际的操作中，因为输入井下的新鲜空气中的氧气浓度在20.9%，虽然井下作业会消耗一部分的氧气，但是到达作业地点空气中的氧气浓度也在19%以上，过低的氧气深度也会对井下作业人员的健康造成一定的影响。所以降低氧气浓度并不现实，通风对控制瓦斯爆炸的预防作用主要体现在另外两个方面上。

　3.2.1控制瓦斯的浓度

　当井下通风不足或不好时，瓦斯的浓度将急剧升高，瓦斯深度达到5-16%，就可能会引起爆炸。如果通风正常，风流将会带走井下一部分的瓦斯，稀释井内瓦斯的深度，这时即使井内的火源达到了燃点，也不会引发瓦斯爆炸。

　3.2.2杜绝火源

　引发瓦斯爆炸的火源最低温度是650℃，而井下可以引爆瓦斯的火源很多，虽然一些主要的火源可以人为的控制，但是如果井下作业的设备管理的不好，容易发生失爆的现象或者是金属碰撞、摩擦火花及自然发火都可以引爆瓦斯。虽然井下的火源不易控制，但是如果通风良好，可以有效的降低井内的温度，预防引发瓦斯爆炸的火源。

　4 加强通风预防

　煤矿井下灾害发生后，相关人员在分析事故原因时，习惯面面俱全的查找原因，用来警示后人吸取教训，但是这样并没有从灾害发生的本质上找原因，缺乏针对性，可操作性不强，作用不大。或者是煤矿管理者在装备上投入加大，而通风设施等一些基本的设施投入减少。比如增加监控检测仪器，虽然数量增加了，但是监测检查仍然具有一定的局限性，它只是反映某一点的情况，不能反映出全部，并且人为的检查又缺乏连续性，所以仍然容易造成灾害事故的发生。

　良好的通风系统，它的主要特征是系统简单，即煤矿井下的风地点尽量要少，分布要合理，生产布局和通风方式的选择要合理简单。良好的通风系统可以稳定的控制井下的风流，抗灾害能力也越强。良好的通风系统还要容易操作。许多灾害发生的本质性原因是通风不好，为灾害的发生事先埋下了忧患。只有加强通风预防的工作，才能有效地遏制灾害的发生，对于指导煤矿实行以人为本的安全整改，抓好灾害防治工作，具有一定的现实意义。所以，从本质上来说，通风预防非常的重要。加强通风预防，可以起到事半功倍的效果，是防治灾害发生的客观需要。

　结语

　煤矿井下重大的灾害事故的发生与通风系统的好坏有着重要的关系，不良的通风系统是煤矿井下灾害事故发生的温床，并且还可以使灾害扩大，造成重大的人员伤亡。合理的通风系统，对预防煤矿井下灾害事故的发生，有着不可替代的作用，是井下安全生产的重要保障。

　参考文献

　[1]房万伟，谢景娜.矿井通风与重特大事故之间的关系[J].能源技术与管理，2012(01):102.

　[2]关清安.浅谈优化矿井通风与安全生产的关系[J].西北煤炭， 2009(02):17-20.

　[3]李书民，陈素营.优化矿井通风系统 防止煤层自然发火[J].中州煤炭，2011(04):28.