7第七章通风系统与通风设计

风量计算、阻力计算、通风设备选择 5、可控循环通风
通风系统图
第七章
矿井通Байду номын сангаас系统与通风设计
第一节
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 通风控制设施的总称。
一、矿井通风系统的类型及其适用条件
按进、回井在井田内的位臵不同，通风系统可
分为中央式、对角式、区域式及混合式。
3、压抽混合式
在入风井口设一风机作压入式工作，回风井口设一风机作抽出式工作。通 风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，
其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用
的通风机设备多，管理复杂。
三、矿井通风系统的选择
选择矿井通风系统的总原则：投产较快，出煤较多、安全可靠
三、采煤工作面上行风与下行风
上行风与下行风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当采
煤工作面进风巷道水平低于回风巷时，采煤工作面的风流沿倾斜 向上流动，称上行通风，否则是下行通风。
上行通风 运煤方向 新风
污风
下行通风 运煤方向 新风
污风
优缺点： １、下行风的方向与瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出 现瓦斯分层流动和局部积存的现象。 ２、上行风比下行风工作面的气温要高。 ３、下行风比上行风所需要的机械风压要大； ４、下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大。
主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通
风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转
时，井下风流的压力提高，比较安全。
2、压入式
主要通风机安设在入风井口，在压入式主要通风机作用下，整个矿井通风 系统处在高于当地大气压的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式 通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止 运转时，井下风流的压力降低。
3、矿井漏风率及有效风量率
1）矿井有效风量Qe 是指风流通过井下各工作地点实际风量总和。 2 ）矿井有效风量率： 矿井有效风量率是矿井有效风量 Qe与各台主要通 风机风量总和之比。矿井有效风量率应不低于85%。
3）矿井外部漏风量
指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。可用各 台主要通风机风量的总和减去矿井总回（或进）风量。
4）矿井外部漏风率
指矿井外部漏风量QL与各台主要通风机风量总和之比。 矿井主要通风机装置外部漏风率无提升设备时不得超过 5％，有提升 设备时不得超过15％。
4、减少漏风、提高有效风量
漏风风量与漏风通道两端的压差成正比，和漏风风阻的大小成反比。 应增加地面主要通风机的风硐、反风道及附近的风门的气密性，以减
应用以下几种导风板。 1）引风导风板 ；
2）降阻导风板；
3）汇流导风板
二、漏风及有效风量
1、矿井漏风及其危害性 有效风量：矿井中流至各用风地点，起到通风作用的风量。 漏风：未经用风地点而经过采空区、地表塌陷区、通风构筑物和煤柱 裂隙等通道直接流（渗）入回风道或排出地表的风量。 漏风的危害：使工作面和用风地点的有效风量减少，气候和卫生条件 恶化，增加无益的电能消耗，并可导致煤炭自燃等事故。减少漏风、
2）分区对角式 进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个不深的 小回风井，无总回风巷。
3、区域式
在井田的每一个生产区域开凿进、回风 井，分别构成独立的通风系统。如图。
4、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
提高有效风量是通风管理部门的基本任务。
2、漏风的分类及原因 1）漏风的分类
矿井漏风按其地点可分为：（1）外部漏风（或称井口漏风）泛指地
表附近如箕斗井井口，地面主通风机附近的井口、防爆盖、反风门、 调节闸门等处的漏风。（2）内部漏风（或称井下漏风）是指井下各 种通风构筑物的漏风、采空区以及碎裂的煤柱的漏风。 2）漏风的原因 当有漏风通路存在，并在其两端有压差时，就可产生漏风。漏风风 流通过孔隙的流态，视孔隙情况和漏风大小而异。
3）铁筒风桥
可在次要风路中使用。
3、密闭
密闭是隔断风流的构筑物。设置在需隔断风流、也不需要通车行 人的巷道中。密闭的结构随服务年限的不同而分为两类： 1）临时密闭，常用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面。
2）永久密闭，常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。
观察孔 注浆孔 放水孔
表示方式
4、导风板
第七章
本章主要内容
矿井通风系统与通风设计
1、矿井通风系统----类型、适应条件、主要通风机工作
方式 、安装地点、通风系统的选择 2、采区通风----基本要求、进回风上山选择、采煤工作
面通风系统
3、通风构筑物及漏风----风门、风桥、密闭、导风板； 矿井漏风、漏风率、有效风量率、减少漏风措施
4、矿井通风设计----内容与要求、优选通风系统、矿井
（ 5 ）风门水沟要设反水池或挡风帘，通车风门要设底坎，电管路孔
要堵严；风门前后各5m内巷道支护良好，无杂物、积水、淤泥。
2、风桥
当通风系统中进风道与回风道需水平交叉时，为使进风与回风互
相隔开需要构筑风桥。按其结构不同可分为三种。 1）绕道式风桥 开凿在岩石里，最坚固耐用，漏风少。
2）混凝土风桥
结构紧凑，比较坚固。
、技术经济指标合理等。拟定通风系统的具体要求有：
每个矿井和阶段水平之间都必须有两个安全出口； 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； 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；
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
Y型
Y型通风方式指在回采工作面的上、下端各设一条进风 道，另在采空区一侧设回风道，其优点为： ①采空区的瓦斯，通过巷旁支护流入回风平巷，较好地 解决了回采工作面上隅角的瓦斯超限之患；
②工作面上、下端均处于进风流中，改善了作业环境；
③实行沿空留巷，可提高采区回收率。
H型
1、工作面风量大，采空区瓦斯不涌向工作面，气候条件好。
少漏风。
第四节
１、矿井通风设计的内容
或分区对角式。
矿井通风方法一般采用抽出式。当地形复杂、露头发育老窑多
、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。
四、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
体污染，井口排风不得造成公害；
矿井有效风量率应在60％以上； 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；
井下破碎硐室和炸药库，必须设独立的回风道；
根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井 田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在
1、中央式 进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对 位臵，又分为中央并列式和中央边界式（中央分列式）。
中央并列式
中央并列式
适用于较小型 矿井 区别在于回风井井底所处水平位置
主副井 位于井 田走向 中央， 风井位 于井田 浅部边 界沿走 向中央
2、对角式 1）两翼对角式 进风井大致位于井田 走向的中央，两个回风井 位于井田边界的两翼（沿 倾斜方向的浅部），称为 两翼对角式，如果只有一 个回风井，且进、回风分 别位于井田的两翼称为单 翼对角式。
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。
中央并列式
中央并列式
中央边界式
两翼对角式
分区对角式
分区对角式
分区对角式
混合式
混合式
混合式
二、主要通风机的工作方式与安装地点
主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。
1、 抽出式
确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多种
个可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。
中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的优点。因此
，矿井初期宜优先采用。
有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井
及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；
当井田面积较大时，初期可采用中央通风，逐步过渡为对角式
上（下）山至少要有两条；对生产能力大的采区可有3条或4条上山。 1、轨道上山进风，运输机上山回风 2、运输机上山进风、轨道上山回风 比较：轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影 响，输送机上山进风，运输过程中所释放的瓦斯，可使进风流的瓦斯和 煤尘浓度增大，影响工作面的安全卫生条件。
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。
第二节 采区通风系统
采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元 , 包括：采区进风、回风和 工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。
2、增加了工作面的安全出口。
3、工作面机电设备都在新鲜风流巷道中，通风阻力小。 4、在采空区的回风巷道中可抽放瓦斯，易于控制上隅角的瓦斯。 5、沿空护巷困难。 6、由于有附加巷道，可能影响通风的稳定性，管理复杂。
第三节
通风构筑物及漏风
矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、引导和控制风流的设施 和装置，以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为通风 构筑物。
一、通风构筑物
分为两大类：一类是通过风流的通风构筑物，如主要通风机风硐、反 风装置、风桥、导风板和调节风窗；另一类是隔断风流的通风构筑物，
如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等 。
1、风门 按设地点：在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地 方应设立风门。在行人或通车不多的地方，可构筑普通风门。而在行
人通车比较频繁的主要运输道上，则应构筑自动风门。
W型
①减少了巷道的开掘和维护费用。 ②风阻小，风量大，漏风量小，利于防火。 ③便于回收安装维修采煤设备。 ④当中间平巷进风且设运输机时，既保证了运输设备 处于新鲜风流中，又保证了进、回风巷的总断面比较 接近，故在近水平煤层的综采工作面中应用较广。
Z型
通风方式是U型通风方式的改进，为前进式Z型，其进风巷 随回采工作曲推进而形成，回风平平巷则为沿空留下的或 预留的巷道，其优点为： ①与前进式U型相比，巷道的采掘工程量较少； ②进、回风巷只需在一侧采空的条件下维护； ③采区内进、回风巷的总长度近似不变，有利于稳定风 阻、改善通风。
四、工作面通风系统
1、U型与Z型通风系统
2、Y型、W型及双Z型通风系统
3、H型通风系统
U型
后退式： 1、结构简单，巷道施工维修量小。 2、工作面漏风小，风流稳定，易 于管理。 3、上隅角瓦斯浓度高。 4、煤炭自燃威胁较大。 5、上下平巷需提前掘进，维护工 作量大 。
前进式：
通风系统的维护工作 量小，采空区瓦斯不 会漏出工作面，当漏 风不大时，有一定的 优越性。其缺点是采 空区支护较困难
－
＋
－
＋
风门表示方式
调节风门表示方式
设置风门的要求： （ 1 ）每组风门不少于两道，通车风门间距不小于一列车长度，行人 风门间距不小于5m。入排风巷道之间要需设风门处同时设反向风门， 其数量不少于两道；
（ 2 ）风门能自动关闭；通车风门实现自动化，矿井总回风和采区回
风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）； （ 3 ）门框要包边沿口，有垫衬，四周接触严密，门扇平整不漏风， 门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜80°至85°； （4）风门墙垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m，严密不漏风； 墙垛周边要掏槽，见硬顶、硬帮与煤岩接实。墙垛平整，无裂缝、重 缝和空缝；
一、采区通风系统的基本要求
1、每一个采区， 都必须布臵回风道，实行分区通风。 2、采煤和掘进工作面应独立通风系统。有特殊困难必须串联通风时应符合
有关规定。
3、煤层倾角大于12°的采煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准， 4、采煤和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。
二、采区进风上山与回风上山的选择