第 四 章 礦井通風系統(tǒng) 礦井通風系統(tǒng) 是向礦井各作業(yè)地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的通風網(wǎng)路、通風動力和通風控制設施 等構(gòu)成的工程體系。 建立 穩(wěn)定可靠的 礦井通風系統(tǒng)是搞好礦井通風防塵的基礎。 礦井通風系統(tǒng)按服務范圍分為統(tǒng)一通風和分區(qū)通風；按進風井與回風井在井田范圍內(nèi)的布局分為中央式、對角式和中央對角混合式；按主扇的工作方式分為壓入式、抽出式 、 壓抽混合式 和多機站形式 。 第一節(jié) 統(tǒng)一通風與分區(qū)通風 一、統(tǒng)一通風系統(tǒng) 一個礦井 構(gòu) 成一個整體的通風系統(tǒng)稱為統(tǒng)一通風 系統(tǒng)。 統(tǒng)一通風系統(tǒng)具有進、 排 風比較集中，使用 的通風設備較少，便于集中管理的優(yōu)點。 對于開采范圍集中，通地表出口不多的礦井，特別是深礦井，采用統(tǒng)一通風系統(tǒng)比較合 理。如圖 4-1-1通風系統(tǒng) ，即是一 個統(tǒng) 一 通風系統(tǒng)有專用的 永久 進、回風井巷。抽壓混合通風方 式。在每一個回采分層有風天井。 圖 4-1-1統(tǒng)一 通風系統(tǒng) 二、分區(qū)通風系統(tǒng) 將一個礦井劃分 為 若干個相對獨立的通風系統(tǒng)，各個系統(tǒng)均有各自的進、 回風井 和通風動力，風流互不干擾 ， 相互獨立 ， 稱為分區(qū)通風系統(tǒng)。 分區(qū)通風具有風路短、阻力小、網(wǎng)路簡單、風流易 于控制等優(yōu)點。因此，在一些礦體埋藏較淺且分散的礦山或礦井開采淺部礦體的時期，得到了廣泛的應用。但是，由于分區(qū)通風需要具備較多的進排風井，它的推廣使用就受到一定的限制。是否適合分區(qū)通風，主要看開鑿通達地表的通風井巷工程量的大小或有無現(xiàn)成的其他井巷可供利用。一般說來，在下述條件下，采用分區(qū)通風比較有利： （ 1）礦體埋藏較淺且分散，開鑿通達地表的通風井巷工程量較小，或有現(xiàn)成的井巷可供利用； （ 2）礦體埋藏較淺，走向長，產(chǎn)量大，若構(gòu)成一個通風系統(tǒng)，風路長，漏風大，網(wǎng)路復雜，風量調(diào)節(jié)困難； （ 3）開采圍巖或礦石有自然發(fā)火危險的規(guī)模較大的礦井。 實行分區(qū)通風應合理劃分通風區(qū)域。通常將礦量比較集中，生產(chǎn)上密切相關(guān)的地段，劃在一個通風區(qū)域內(nèi)。有如下幾種分區(qū)方法： 1 按礦體分區(qū) 當一個礦井只有少幾個大礦體或幾個礦量比較集中的礦體群時，可根據(jù)礦體分布情況，將最靠近的礦體或礦體群，劃為一個通風區(qū)。例如，柴河鉛鋅礦就是按礦體將礦 井劃分為兩個通風區(qū)，每個區(qū)域開采兩個大礦體，主提升井開鑿在中間無礦帶內(nèi)，每一通風區(qū)均有各自的進回風并，形成兩個獨立的分區(qū)通風系統(tǒng) （ 圖 4-1-2） 圖 4-1-2 柴河 鉛鋅礦分區(qū)通風系統(tǒng) 圖 4-1-3 西華山鎢礦分區(qū)通風系統(tǒng) 1 進風平巷； 2 進風井； 3 回風平巷； 4 回風井； 5 抽出式主扇； 6 溜礦井； 7 提升井； 8 風門 2按階段分區(qū) 當開采沿山坡分布的平行密集脈狀礦床時，礦體距地表較近經(jīng)常有舊巷或采空區(qū)與地表貫通，上下階段之間聯(lián)系較少，可按階段劃分通風區(qū)域。西華山鎢礦是按階段分區(qū)的典型例子 （ 圖 4-1-3） 。該礦每個階段劃分 為 一個或兩個通風區(qū)，每個通風區(qū)均有獨立的進風口和排風口，各系統(tǒng)之間風流互不干擾。 3按采區(qū)分區(qū) 對于 走 向 長，開采范圍廣的礦井 ，可沿走向每個采區(qū)建立一個獨立的通風系統(tǒng)。 如，龐家堡鐵礦走 向 走長 900012000m，共分五個采區(qū)，各采區(qū)之間聯(lián)系甚少，每個采區(qū)可構(gòu)成一個獨立通風系統(tǒng) （ 圖 4-1-4） 。 圖 4-1-4 龐家堡鐵礦分區(qū)通風系統(tǒng) 4按通風方法分區(qū) 某些生產(chǎn)礦井，當靠近地表的淺部礦體已基本上采空，并形成大量采空區(qū)和舊巷與地表相通， 故 將該部從主 扇 通風系統(tǒng)中隔離出來，單獨構(gòu)成一個以自然通風為主的通風區(qū) （ 安設臨時輔扇加強通風 ） 。這樣， 形成 了 淺部殘采區(qū)的風流系統(tǒng) 和 深部主扇通風系統(tǒng) ，減少了相互影響 （ 圖 4-1-5） 圖 4-1-5 自然通風與機械通風分區(qū) 第二節(jié) 進風井與回風井的布局 每 通風系統(tǒng)至少有一個可靠的進 風井和一個可靠的回風井。在 般情況下，均以罐籠提升井兼做進風井 。 由于 裝卸礦過程中產(chǎn)生大量粉塵造成風流污染 ， 箕斗井和箕斗、罐籠混合井不做進風井 。 因為排風風流中含有大量有毒氣體和粉塵 ，回 風井通常均為專用 。按進風井與 回 風井的相對位置 關(guān)系 ， 通風系統(tǒng) 的形式 可分為中央式、對角式和中央對角混合式三類不同的布置形式： 1中央式 進風井與排風井均位于井田走向的中央，風流在井下的流動路線呈折返式 （ 圖 4-2-1） 。中央式布置具 有基建費用少、投產(chǎn)快，地面建筑集中，便于管理，井筒延深工作方便， 容易實現(xiàn)反風等優(yōu)點。中央式多用于開采層狀礦體。金屬礦山，當?shù)V脈走向不太長，要求早期投產(chǎn)，或受地形、地質(zhì)條件限制，在兩翼不宜開掘風井時，可采用中央式。 圖 4-2-1 中央式通風 2對角式 進風井在礦體一翼，排風井在礦體另一翼，或者進風井在礦體中央，排風井在兩翼，風流在井下的流動路線呈直向式 ，前者為 單翼對角式； 后者為 兩翼對角式 （ 圖4-2-2） 。對角式布置具有風流路線短，風壓 損失小，漏風少，整個礦井生產(chǎn)期間風壓比較穩(wěn)定，風量分配比較均 勻，排出的污風距工業(yè)場地較遠等優(yōu)點。金屬礦山多采用對角式布置方式。 圖 4-2-2 對角式通風 （ a）單翼對角式；（ b）兩翼對角式 根據(jù)礦體埋藏條件和開拓方式的不同，對角式布置有多種不同的型式。如果礦體走向較短，礦量集中，整個開采范圍不大，可將進風井布置在礦體一端，排風井在另一 端 ，構(gòu)成側(cè)翼對角式布置型式。如果同時開采不只一個礦體，而有兩個或兩個以上大礦體時，也可將進風井布置在一端，而另一揣根據(jù)礦體所在位置，分別設置兩個或兩個以上回風井，也稱側(cè)翼對角式。這種方式多在礦體埋藏不深，開鑿回風井不太困難時采用。 礦體走向較長且規(guī)整，采用中央開拓，可將進風井布置在中央，兩翼各設一個回風井，構(gòu)成兩翼對角式。有時兩 翼 礦體比較分散，埋藏 較 淺，開掘回風井工程不大，也可在每一翼布置兩個或兩個以上回風井，也稱為兩翼對角式。當?shù)V體走向特別長，規(guī)模大，產(chǎn)量高，由一個井筒集中進風風速過高，可將進風井與回風井沿走向間隔布置，構(gòu)成間隔對角式布置方式 （ 圖 4-2-3） 。 圖 4-2-3 間隔對角式通風 3中央對角混合式 當?shù)V體走向長，開采范圍廣，采用中央式開拓，可在井田中部布置進風井和回風井，用于解決中部礦體開采時通風；同時在礦井兩翼 另開掘回風并，解決邊遠礦體開采時通風。整個礦井既有中央式又有對角式，形成中央對角混合式 （ 圖 4-2-4） 。有些礦井，在中部井底車場附近有破碎硐室、主溜礦井和火藥庫等需要獨立通風的井下硐室，此時也可在中央建立回風系統(tǒng)，而在兩翼另設回風井，解決礦體開采過程中的通風。 圖 4-2-4 中央對角混合式通風 進風井與回風井的布置形式，且可歸納為上述幾類，但由于礦體賦存條件復雜，開拓、開采方式多種多樣，在礦井 設 計和生產(chǎn)實踐中，要結(jié)合各礦具體條件，因地制宜，靈活運用，而不要受上述類別的局限。確定進風井與回風井布置方式 時，還應注意以下影響因素： （ 1） 當?shù)V體埋藏較淺且分散時，開鑿通達地表的井巷工程 量較小，而開鑿貫通各礦體的通風聯(lián)絡巷道較長、工程量較大時，則可多開幾個進、回風井，分散布置，還可降低通風阻力。反之，當?shù)V體埋藏較深且集中，開鑿通風井的工程量大，而開鑿各礦體間的通風聯(lián)絡巷道工程量較小，就應少開進、回風井，集中通風。在礦井淺部開采時期，由于距地表較近，可分散布置；到深部開采時，再適當集中，也是合理的。 （ 2） 要求早期投產(chǎn)的礦井，特別是礦體邊界尚未探清的情況下，暫時采用中央式布置，使井下很快構(gòu)成貫通風流，有利于早期投 產(chǎn)。隨著兩翼礦體勘探情況的不斷進展，再考慮開鑿邊界風井。 （ 3） 當?shù)V體走向特別長或特別分散，礦井開采范圍廣，生產(chǎn)能力大，所需風量較多時，采用多井口、多扇風機分散布置的方式，對降低通風阻力，減少漏風十分有益。 （ 4） 主通風井應避免開鑿在含水層、受地質(zhì)破壞或不穩(wěn)定的巖層中。井筒要在圍巖崩落帶以外，井口應高出歷年最高洪水位。進風井周圍風質(zhì)要好，也要考慮排風井不應對周圍環(huán)境造成污染。 （ 5） 在生產(chǎn)礦山，可以考慮利用穩(wěn)固的、無毒害物質(zhì)涌出的舊巷道或采空區(qū)作輔助的進風井或排風井。以減少開鑿工程量。 第三節(jié) 主扇工作 方式與安裝地點 一、主扇工作方式 主扇工作方式有三種：壓入式、抽出式和壓抽混合式 ，如圖 4-3-1。不同的通風方式，一方面使礦井空氣處于不同的受壓狀態(tài)，另一方面在整個通風路線上形成了不同形式的壓力分布狀態(tài)，從而在風量、風質(zhì)和受自然風流干擾的程度上，出現(xiàn)了不同的通風效果。 圖 4-3-1 主扇工作方式 a 壓入式； b 抽出式； c 混合式 1壓入式 如圖 4-3-1a， 主扇安裝于進風井巷，將新鮮風流從地面經(jīng)進風井壓入井下，整個系統(tǒng)形成高于當?shù)赝瑯烁叽髿鈮毫?，為“正壓狀態(tài)”。 壓入式的優(yōu)點是進風段壓力梯度 較高，可使新鮮風流沿指定的線路迅速送入井下，避免受其它作業(yè)污染，風質(zhì)好；可利用采空區(qū)、崩落區(qū)或回風段其它通地表的井巷組成多路回風，降低風阻；井下 呈 正壓狀態(tài)，可減少有毒有害氣體從礦巖表面或裂隙中的析出，特別是氡和氡子體的析出量。 壓入式的缺點是井口和運輸巷道密閉困難，整個進風段管理復雜，漏風量大；風流控制設施設在進風段， 影 響行 人 和運輸；回風段壓力梯度低，風流紊亂，不利于煙塵的迅速排出。 壓入式通風適合在下列條件下采用： （ 1） 回采過程中回風系統(tǒng)易受破壞，難以維護； （ 2） 礦井有專用進風井巷，能將新鮮風流直接送 往作業(yè)地點； （ 3） 靠近地表開采，或采用崩落法開采，覆蓋巖層透氣性好； （ 4） 礦石或圍巖含放射性元素，有氡及氡子體析出。 由專用進風井壓入式通風，風流不受污染，風質(zhì)好，主提升井處于回風狀態(tài)（漏風），對寒冷地區(qū)冬季提升井防凍有利。 2抽出式 如圖 4-3-1b， 主扇安裝于回風井巷，將廢風從井下抽出，全系統(tǒng)形成低于同標高當?shù)卮髿鈮毫Φ摹柏搲籂顟B(tài)”。 抽出式通風的優(yōu)點是回風集中，回風側(cè)壓力梯度高有利于污風迅速向回風段集中，排出煙塵的速度快；風流控制設施一般設在回風段，主要運輸井巷和井口不需安裝風門和密閉，不妨 礙行入與運輸；管理方便，風流控制設施可靠，漏風小。因此，有條件的礦井應盡可能地采用抽出式通風。 抽出式通風的缺點是當回風系統(tǒng)不嚴密時，容易造成短路現(xiàn)象 ， 特別是當采用崩落法開采，地表有塌陷區(qū)與采空區(qū)相連通的情況下更為嚴重。 用提升井作進風井時，北方礦山井筒在冬季需要考慮防凍。 采用抽出式通風系統(tǒng)各礦的實踐經(jīng)驗表明，在回風道上部建立嚴密的隔離層，將回風系統(tǒng)與上部采空區(qū)隔開，防止短路吸風，是保證抽出式通風發(fā)揮良好作用的重要條件。一般來說，只要能夠維護一個完整的回風系統(tǒng)，使之在回采過程中不致遭到破壞，采用抽出式通風比 較有利。我國金屬礦山大部分采用抽出式通風。 3壓抽混合式 如圖 4-3-1c， 在進風井巷安裝壓入式主扇，回風井巷安裝抽出式主扇，聯(lián)合對礦井通風。 壓抽混合通風方式的進、回風段都處在較高風壓和較高壓力梯度的作用下，排煙塵快、漏風少，且風流不易受自然風壓的干擾。這種通風方式兼壓入式和抽出式的優(yōu)點，是提高礦井通風效果的有力措施。缺點是所需通風設備較多，專用通風井巷增加 ，管理較復雜。 在下述條件下可采用壓抽混合式： （ 1）采礦作業(yè)區(qū)與地面塌陷區(qū)相溝通，采用壓抽混合式可平衡風壓，控制漏風量； （ 2）有自燃發(fā)火危險的礦 山，為防止大量風流漏入采空區(qū)引起發(fā)火，可采用壓抽混合式； （ 3）利用地層的調(diào)溫作用解決提升井防凍的礦井，可在預熱區(qū)安設壓入式扇風機送風，與抽出式主扇相配合，形成壓抽混合式。 4多級機站通風 這是一種由幾級進風機站以接力方式將新鮮空氣經(jīng)進風井巷送到作業(yè)區(qū)，再由幾級回風機站將作業(yè)時形成的污濁空氣經(jīng)回風井巷排出礦井的通風系統(tǒng)。其通風方式屬壓抽混合式。由于此系統(tǒng)在進風段、需風段和回風段均設有扇風機，對全系統(tǒng)施行均壓通風，能有效地控制漏風，節(jié)省通風能耗，風量 調(diào) 節(jié)也比較靈活。但所需通風設備較多，管理較復雜。 （ 圖4-3-2） 。 圖 4-3-2 多級機站通風系統(tǒng) 1 進風井巷（進風段）； 2 需風巷（需風段）； 3 回風井巷（回風段）； 4 兩級壓入機站； 5 兩級抽出機站； 6 溜礦井； 7 提升井 多級機站串并聯(lián)通風方式是 1980 年代以來在我國金屬礦山出現(xiàn)的一種通風技術(shù) ， 得到了 推廣應用 ， 取得了良好的通風效果和節(jié)能效益。 多級機站通風是利用幾級機站接力來代替主扇作用。各級機站之間是串聯(lián)關(guān)系，本身用一臺或多臺同型號風機并聯(lián)運行，形成多級機站串并聯(lián)壓抽混合式通風系統(tǒng)。 多級機站可用三級、四級甚至更多級，一般多用四級機站， 其 布 置方式是： 一級機站是壓入式 機 站，擔負系統(tǒng)總進風，新鮮空氣由其引入礦井。 二級機站起接力及分風的作用，保證作業(yè)區(qū)的供風，風機靠近用風段，作壓入 式供 風。 三級機站把作業(yè)區(qū)域的乏風排至回風道，扇風機安裝在回風一側(cè)靠近用風部分的井巷中，作抽出式通風。 四級機站擔負系統(tǒng)的總回風，把三級機站排出的廢風集中排至地表，作抽出式通風。 這種通風方式的主要優(yōu)點是： ； (1)機站為多臺同型號的風機并聯(lián)，可根據(jù)作業(yè)區(qū)內(nèi)需風量的變化來決定開閉扇風機的數(shù)量，達到調(diào)節(jié)風量的目的。 (2)機站間為分段串聯(lián)，降低了每一機站的壓 差，全系統(tǒng)壓力分布較均勻，可按需調(diào)整零壓區(qū)，大幅度減少漏風，提高有效風量率。 (3)進、回風 般部設專用井巷，使新鮮風流直接送到需風作業(yè)面，保證了工作面的進風量，減少了內(nèi)部漏風。 (4)節(jié)能效果突出。 缺點是機站和風機數(shù)最多，管理要求較嚴，需要專用的通風井巷較多，增加基建費用 多級機站通風方式適用于生產(chǎn)作業(yè)分布廣，開采量較大的礦井，特別是對需要采用抽壓混合式通風的礦井尤為適用，對某些有分區(qū)通風條件的礦山亦可適用。 圖 4-3-3 為梅山鐵礦北采區(qū)多級機站通風系統(tǒng)。在 -200 m 水平入風井底安裝一級機站， 由四臺扇風機并聯(lián)工作，入風后分風給三個作業(yè)分層；在三個作業(yè)分層的進風側(cè)分別安裝二級機站 ，每一機站由兩臺扇風機并聯(lián)工作；在各作業(yè)分層出風側(cè)安裝三級機站 ，每一機站也由兩臺扇風機并聯(lián)工作；在 -140 m 回風平巷安裝四級視站 ，由四臺扇風機并聯(lián)工作。該系統(tǒng)共有 20 臺扇風機聯(lián)合工作。 圖 4-3-3 梅山鐵礦北采區(qū)多級風機站通風系統(tǒng)圖 選擇通風方式時，地表有無塌陷區(qū)或其他難以隔離的通路即產(chǎn)生漏風的因素，十分重要。對于開采無地表塌陷區(qū)或雖有塌陷區(qū)但可充填、密閉，能夠保持回風道有良好嚴 密性的礦井，應采用抽出式，或以抽出式為主的壓抽混合式。開采有地表塌陷區(qū)，而且回風道與采空區(qū)之間不易隔絕的礦井，應采用壓入式，或以壓入式為主的壓抽混合式。選擇通風方式時，還應考慮井下污染源產(chǎn)生的地點和特性。有氡及氡子體污染的礦升，為控制氡的析出量，進風段和需風段應施行正壓控制 （ 壓入式 ） ；回風段施行負壓控制（抽出式 ） 。有自燃發(fā)火危險的礦井，采區(qū)應施行零壓控制 （ 壓抽混合式 ） 。有沼氣涌出的煤礦多施行負壓控制 （ 抽出式 ） 。 二、主扇安裝地點 主扇可安裝在地表，也可安裝在井下， 各有不同特點和適用性， 一般多安裝在地表。 1主扇安裝在地表 安裝在地表的主要優(yōu)點：安裝、檢修、維護管理比較方便；井下發(fā)生災變事故時，扇風機不易受到損害，便于采取停風、反風或控制風量等應急措施。其缺點：井口密閉、反風裝置和風硐的漏風較大；當?shù)V井較深，工作面距主扇較遠時，沿途漏風大；在地形條件復條的情況下，安裝、建筑費用較高。 2主扇安裝在井下 主扇安裝在地下的優(yōu)點：主扇裝置漏風少；扇風機靠近作業(yè)區(qū)，沿途漏風也少；可利用較多井巷進風或回風，降低通風阻力，密閉工程量較少。其缺點：安裝、檢修和管理不方便；易因井下災害而遭到破壞。在下列情況下可考慮將主扇安 裝在井下： （ 1） 地形險峻，在地面無適當?shù)攸c可供安裝主扇，或地面 有山崩、滾石、滑坡等不利因素，威脅主扇安全； （ 2） 礦井進風區(qū)段運輸行人頻繁，風流難以控制，而回風區(qū)段又與采空區(qū)及地表塌陷區(qū)溝通，不易隔離； （ 3） 礦井深部開采階段，作業(yè)面距地表主扇遠，沿途漏風大且不易控制； （ 4） 使用小型 主 扇進行多級機站通風。 主扇安裝在井下時應注意的問題： （ 1） 主扇應安裝在不受地壓及其他災害威脅的安全可靠的地點； （ 2） 進風系統(tǒng)與回風系統(tǒng)之間一切漏風通道應嚴加密閉； （ 3） 抽出式通風的地下主扇，主扇房和檢修通道應供給新鮮 風流； （ 4） 采用具有良好空氣動力性能的機站結(jié)構(gòu)，降低通風阻力。 第四節(jié) 階段通風網(wǎng)路結(jié)構(gòu) 金屬礦山通常多階段同時作業(yè)。為使各階段作業(yè)面都能從進風井得到新鮮風流，并將所排出的污風送到回風井，各作業(yè)面的風流應互不串聯(lián)，就必須對各階段的進、回風巷道統(tǒng)一安排，構(gòu)成一定型式的階段通風網(wǎng)路。階段通風網(wǎng)路由階段進風道、階段回風道、礦井總回風道和集中回風天井等巷道聯(lián)結(jié)而成。 （ 1） 階段進風道。通常以階段運輸?shù)兰骐A段進風道。當運輸?shù)乐醒b卸礦作業(yè)的產(chǎn)塵量大或漏風嚴重難以控制時，也可開鑿專用進風道； （ 2） 階段回風道。通常 利用上階段已結(jié)束作業(yè)的運輸?shù)雷鱿码A段的回風道。如果沒有一個已結(jié)束作業(yè)的運輸?shù)揽晒┗仫L之用，則應設立專用的階段回風道。專用回風道可一個階段設立一條，或兩個階段共用一條； （ 3） 總回風道與集中回風天井。在各開采階段的最上部，維護或開鑿一條專用回風道，用以匯集下部各階段作業(yè)面所排出的污風，并將其送到回風井，此回風道稱為總回風道。建立總回風道可省掉各階段的回風道，但需建立集中回風天井。集中回風天井是沿走向布置的貫通各階段的回風小井，它可將各階段作業(yè)面排出的污風送至上部總回風道。 金屬礦山推廣使用以下幾種階段通風網(wǎng)路 ： 1 階梯式 當?shù)V體由邊界回風井向中央進風井方向后退回采時，可利用上階段已結(jié)束作業(yè)的運輸?shù)雷鱿码A段的回風道，使各階段的風流呈階梯式互相錯開，新風與污風互不串聯(lián)（ 圖 4-4-1）。這種通風網(wǎng)路結(jié)構(gòu)簡單，工程量最少，風流穩(wěn)定，適用于能嚴格遵守回采順序，礦體規(guī)整的脈狀礦床。其缺點是對開采順序限制較大，常因不能維持所要求的開采順序，而造成風流污染。 圖 4-4-1 階梯式通風網(wǎng) 2平行雙巷式 每個階段開鑿兩條沿走向互相平行的巷道，其中一條進風，另一條回風，構(gòu)成平行雙巷通風網(wǎng)。各階段采場均由本階段進風道得到 新鮮風流，其污風可經(jīng)上階段或本階段的回風道排走 （ 圖 4-4-2） 。平行雙巷通風網(wǎng)的結(jié)構(gòu)簡單，能有效地解決風流串聯(lián)污染。但是開鑿工程量較大，適于在礦體較厚、開采強度較大的礦山使用。有些礦山結(jié)合探礦工程，只需開鑿少量專用通風巷道即可形成平行雙巷， 也可使用此種通風網(wǎng)路。 圖 4-4-2 平行雙巷通風網(wǎng) 3. 棋盤式 由各階段進風道、集中回風天井和總回風道所構(gòu)成。通常，在上部已采階段維護或開鑿一條總回風道，然后沿礦體走向每隔一定距離 （ 60 120 m） ，保留一條貫通上下各階段的回風天井。各天井與階段運輸?shù)澜?叉處用風橋或繞道跨過。另有一分支巷道與采場回風道相溝通。各回風天井均與上部總回風道相連。新鮮風流由各階段運輸平巷進入采場，污濁風流通過采場回風道和分文聯(lián)絡巷道引進回風天井，直接進入上部總回風道，其網(wǎng)路結(jié)構(gòu)如圖 4-4-3所示。棋盤式通風能有效地消除多階段作業(yè)時，回風作業(yè)面間風流串聯(lián)，但需開鑿一定數(shù)量的專用回風天井，通風構(gòu)筑物也較多，通風成本較高。 4上、下行間隔式 每隔一個階 段建立 脈外集中回風平巷，用來匯集上、下兩個階段的污風，然后排到回風井。在回風階段上部的作業(yè)面，由上階段運輸?shù)肋M風，風流下行，污風由下部集中回風平巷排走，在進風階段下部的作業(yè)面，由下階段運輸?shù)肋M風，風流上行，污風也匯集于回風平巷排走，其網(wǎng)路結(jié)構(gòu)如圖 4-4-4。上、下行間隔式通風網(wǎng)路能有效地解決多階段作業(yè)時，作業(yè)面風流串聯(lián)。開鑿工程雖比平行雙巷網(wǎng)路少，適于在開采強度較大的礦山使用。但回風巷必須專用，并加強主扇對回風系統(tǒng)的控制和風量調(diào)節(jié)，防止出現(xiàn)風流反向。 圖 4-4-3 棋盤式通風網(wǎng) 圖 4-4-4 上、下行間隔式通風網(wǎng) 5梳式 當開采平行密集脈狀礦床時，每一階段建立一條脈外集中回風道，還不能將各層礦脈的污風全部匯集到回風道中。盤古山鎢礦建立了一種叫做梳式的通風網(wǎng)路，較好地解決了各層礦脈的回風問題。該礦將穿脈巷道斷面擴大，然后用風障隔成兩格，一格運輸兼進風，另一格回風?；仫L格與沿脈回風平巷相連，構(gòu)成形如梳狀的回風系統(tǒng)。各采場均由本階段的穿脈運輸格進風，其污風則由本階段或上階段穿脈巷道的回風格排到沿脈集中回風平巷（圖 4-4-5） 。此通風網(wǎng)能有效地解決作業(yè)面間風流串聯(lián)。但擴大穿脈巷道斷面和修建風障的工程較大，進、回風格相距很近，容易漏風。這種通風網(wǎng)適用于開采多層密集脈狀礦體的礦井。 圖 4-4-5 梳狀通風網(wǎng)路 1 階段運輸平巷； 2 穿脈巷運輸格； 3 沿脈運輸平巷； 4 穿脈巷回風格； 5 階段脈外回風巷； 6 風橋 第五節(jié) 采場通風網(wǎng)路及通風方法 合理的采場通風網(wǎng)路和通風方法，是保證整個通風系統(tǒng)發(fā)揮有效通風作用的最終環(huán)節(jié)，是整個通風系統(tǒng)的重要組成都分。按各種采礦方法的結(jié)構(gòu)特點，回采作業(yè)面的通風可歸納為：（ 1） 無出礦水平的巷道型或硐室型采場的通風； （ 2） 有出礦水平的采場的通風； （ 3） 無底柱分段崩落采礦法的通風。 一、無出礦水平的巷道型或硐室型采場的通風 淺孔留礦法、充填法、房柱法和壁式陷落法的采場，均屬于無出礦水平的巷道型或硐室型采場。這類采場的待點是鑿巖、充填和出礦作業(yè)都在采場內(nèi)進行，風路簡單，通風較容易，通常均采用貫穿風流通風。對于作業(yè)面較短的采場，可在一端維護一條人行天井兼做進風井，另一端有貫通上階段回風道的回風天道井 （ 圖 4-5-1a） 。對于作業(yè)面較長或開采強度較大的采場，可在兩端各維護一條人行天井做進風井，在中央開鑿貫通上階段回風井的通風天井 （ 圖4-5-1b） 。一般情況下，利用主扇 的總風壓通風即可滿足要求。在邊遠地區(qū)，總風壓微弱風量不足時，可利用輔扇加強通風。對于采場空間較大、同時作業(yè)機臺數(shù)較多的硐室型采場，除合理布置進風天井與回風天井位置，使采場內(nèi)風流暢通，不產(chǎn)生風流停滯區(qū)以外，還應采取噴霧灑水及其他除塵凈化措施。 圖 4-5-1 無出礦水下采場通風路線 1 進風平巷； 2 進風天井； 3 作業(yè)面； 4 回風天井； 5 回風道 二、 有出礦底部結(jié)構(gòu)采礦方法的通風 在崩落法、分段濁、階段礦房法及留礦法等采礦方法中，廣泛使用出礦底部結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)的出礦能力大，效率高，生產(chǎn)安全。有出礦底部 結(jié)構(gòu)時，采場作業(yè)面被分為兩部分：一是出礦作業(yè)面；一是鑿巖作業(yè)面。這兩部分均應利用貫通風流通風，并各有獨立的通風路線，風流互不串聯(lián)。出礦巷道中的風流方向應使作業(yè)人員處于上風側(cè)。各出礦巷道之間構(gòu)成并聯(lián)風路，保持風流方向穩(wěn)定，風量分配均勻。圖 4-5-2為有出礦底部結(jié)構(gòu)采礦方法的風流路線圖。新鮮風流由進風平巷經(jīng)人行大井到出礦水平和上部鑿巖作業(yè)面。清洗作業(yè)面后的污濁風流，由回風天井排到上階段回風道。鑿巖作業(yè)面與出礦水平之間風流互不串聯(lián)，通風效果好。 圖 4-5-2 有出礦水平采場的通風路線圖 1 進風平巷： 2 人 行天井； 3 出礦巷道； 4 鑿巖作業(yè)面； 5 回風天井； 6 回風平巷 三、無底柱分段崩落采礦法的通風 無底柱分段崩落采礦法的采準和回采工作多在獨頭巷道內(nèi)進行，通風比較困難。采場進路可采用局扇通風或通過崩落礦巖的空隙進行滲透式的通風 （ 簡稱爆堆通風 ） 。采用局扇通風時，不僅要合理選擇通風方式和通風設備，還要有一個合理的采區(qū)通風路線，以保證在分段巷道中有較強的貫穿風流。一般情況下，分段巷道可布置在下盤脈外，沿走向每隔一定距離設一回風天井，通過分支聯(lián)絡巷與分段巷道和上階段回風平巷相連。新鮮風流由運輸平巷和進風天井送入各 分段巷道，污風由各回風天井排至上階段回風道 （ 圖 4-5-3） 。 圖 4-5-3 無底柱分段崩落法采區(qū)通風網(wǎng)路圖 1 進風平巷； 2 進風天井； 3 回風天井； 4 分段巷道； 5 回風巷 回采進路用局扇通風時，采用抽出式或壓入式均可。由于作業(yè)區(qū)內(nèi)爆破沖擊波較強，應特別注意扇風機和風筒的布置與維護。爆堆通風是利用扇風機的壓力，使新鮮風流經(jīng)回采進路強行 通過已崩落礦巖的空隙，由上部采空區(qū)排走，使回采進路形成貫穿風流。大冶鐵礦尖林山在 70 年代曾試用這種通風方法。當進路爆堆阻力為 400-500Pa時，大部分回采道路的風速可 達到 0 3m s。崩落礦巖通風阻力不大的礦山可采用此法。 第六節(jié) 礦井通風構(gòu)筑物 礦井通風構(gòu)筑物是礦井通風系統(tǒng)中的風流調(diào)控設施，用以保證風流按生產(chǎn)需要的路線流動。凡用于引導風流、遮斷風流和調(diào)節(jié)風量的裝置，統(tǒng)稱為通風構(gòu)筑物。合理地安設通風構(gòu)筑物，并使其經(jīng)常處于完好狀態(tài)，是礦井通風技術(shù)管理的一項重要任務。通風構(gòu)筑物可分為兩大類：一類是通過風流的構(gòu)筑物，包括風橋、導風板、調(diào)節(jié)風窗和風障；另一類是遮斷風流的構(gòu)筑物，包括擋風墻和風門等。 一 、風橋 通風系統(tǒng)中進風道與回風道交叉處，為使新風與污風互相隔開需 構(gòu)筑風轎。風橋應堅固耐久，不漏風主要風橋應采用磚石或混凝土構(gòu)筑或開鑿立體交叉的繞道。風橋的風阻要小，通過風橋的風速不大于 10m s，主要風路上的風橋斷面應不小于 1 5m2；次要風路上應不小于 0 75m2.。 繞道式風橋開鑿在巖層里，最堅固耐用，不漏風，能通過較大的風量。這種風橋可在主要風路中使用 （ 圖 4-6-1） 。 圖 4-6-1 繞道式風橋 泥凝土風橋也比較堅固，當通過的風量不超過 20m3 s時，可以采用，其結(jié)構(gòu)如圖 4-6-2。鐵筒風橋可在次要風路中使用，通過的風量不大于 10m3 s。鐵筒可制成圓形或 矩形，鐵板厚不小于 5mm。 圖 4-6-2 泥凝土風橋 三、導風板 礦井通風工程中使用以下幾種導風板： 1引風導風板 壓入式通風的礦井，為防止井底車場漏風，在進風石門與階段沿脈巷道交叉處，安設引導風流的導風板，利用風流動壓的方向性，改變風流分配狀況，提高礦井有效風量率。圖 4-6-3是導風板安裝示意圖。導風板可用木板、鐵板或混凝土板制成。 圖 4-6-3 引風 導風板 進風巷道與沿脈巷道的交叉角可取 45。巷道轉(zhuǎn)角和導風板都要做成圓弧形。導風板的長度應超過巷道突叉 口 0.5-1.0m。 2、降阻導風板 在風速較高的巷道 直角 轉(zhuǎn)彎處，為降低通風阻力，可用鐵板制成機翼形或普通翼型導風板，減少風流沖擊的能量損失。圖 4-6-4是直角轉(zhuǎn)彎處的導風板裝置，導風板的敞 開角取 100，導風板的安裝角取 45-50。安設導風板后，直角轉(zhuǎn)彎的局部阻力系數(shù)可由原來的 l.40降低到 0.3 0.4。 3、 匯流導風板 在三岔口巷道中，當兩股風流對頭相遇時，可安設如圖 4-6-5所示的導風板，減少風流相遇時的沖擊能量損失。此種導風板可用木板制成，安裝時應使導風板伸入?yún)R流巷道后所分成 的兩個隔間的面積 和 ，與各自所通過的風量 與 成比例， 圖 4-6-4 直角轉(zhuǎn)彎處的導流板 圖 4-6-5 匯流導風板 四、調(diào)節(jié)風窗及縱向風障 調(diào)節(jié)風窗是以增加巷道局部阻力的方式，調(diào)節(jié)巷道風量的通風構(gòu)筑物 （如圖 4-6-6） 。在擋風墻或風門上留一個可調(diào)節(jié)其面積大小的窗口，通過改變窗口的面積，控制所通過的風量。調(diào)節(jié)風窗 多設置在無運輸行人或運輸行人較少的巷道中。 圖 4-6-6 調(diào)節(jié)風窗 縱向風障是沿巷道長度方向砌筑的風墻。它將一個巷道隔成兩個格間，一格入風，另一格回風。縱向風障可在長獨頭巷道掘進通風時應用。根據(jù)服務時間的長短，縱向風障可用木板、磚石或混凝上構(gòu)筑。 五、擋風墻（密閉） 擋風墻又稱密閉，是遮斷風流的構(gòu)筑物。擋風墻通常砌筑在非生產(chǎn)的巷道里。永久性擋風墻可用磚、石或混凝上砌筑。當巷道中有水時，在擋風墻下部應留有放水管。為防止漏風，可把放水管一端做成 U 形，保持水封（圖 4-6-7）。臨時 性擋風墻可用木 柱 、木板和 廢 舊風筒布釘成。有些單位正在研制可快速裝卸的臨時性擋風墻。 圖 4-6-7 擋風墻 （密閉） 六、風門 在通風系統(tǒng)中，既需要隔斷風流，又需要通車行人的地方，需建立風門。在回風道中，只行人不通車或通車不多的地方，可構(gòu)筑普通風門。在通車行人比較頻繁的主要運輸?shù)郎蟿t應構(gòu)筑自動風門。 普通風門可用木板或鐵板制成。圖 4-6-8是一種木制普通風門。其特點是門扇與門框之間呈斜面接觸，嚴密堅固，可使用 1.5 2年。風門開啟方向要迎著風流，使風門關(guān)閉時受風壓作用而保持嚴密。門框和門軸均應傾斜 80 85 ，使風門能借本身自重而關(guān)閉。為防止漏風和保持風流穩(wěn)定，在需要遮斷風流的巷道中，應同時設置兩道或多道風門。 圖 4-6-8 普通風門 圖 4-6-9 碰撞式自動風門 自動風門種類很多，金屬礦山常用的自動風門有以下幾種： 1碰撞式自動風門 由門板、推門杠桿、門耳、緩沖彈簧、推門弓和鉸鏈等組成（圖 4-6-9）。風門靠礦車碰撞門板上的推門弓或推門杠桿而自動打開，借風門自重而關(guān)閉。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟實用；其缺點是碰撞構(gòu)件容易損壞需經(jīng)常維修。可在行車不太頻繁的巷道中使用。 2氣 動或水動風門 風門的動力來源是壓縮空氣或高壓水。它是一種由電氣觸點控制電磁閥，電磁閥控制氣缸或水缸的閥門，使活塞做往復運動，再通過聯(lián)動機構(gòu)控制風門開閉的風門 （圖 4-6-10）。這種風門簡單可靠，但只能用于有壓氣和高壓水源的地方，嚴寒易凍的地點不能使用。 圖 4-6-10 水動自動風門 3電動風門 這種風門是以電動機為動力，經(jīng)減速后帶動聯(lián)動機構(gòu)使風門開閉。電機的啟動與停止，可借車輛觸動電氣開關(guān)或光電控制器自動控制。電功風門 應 用較廣，適應性較強，但減速和傳動機構(gòu)較復雜電動風門樣式較多，圖 4-6-11 是其中一種。 風門的電氣控制方式通常使用輔助滑線（亦稱復線）、光電控制器和軌道接點。輔助滑線控制方式是在距風門一定距離的電機車架線旁約 0.1m 處，另架設一條長約 1.52.0 m的滑線（銅 線或鐵線）。當電機車通過時，靠接電弓子將正線與復線接通，從而使相應的繼電器帶電，控制風門開閉?；€控制方式簡單而實用，動作可靠但只有電機車通過時才能發(fā)出信號，手推車及人員通過時，需另設開關(guān)。光電控制方式是將光源和光敏電阻分別布置在距風門一定距離的巷道兩側(cè)。當列車或行人通過時，光線受到遮擋，光敏電阻阻值發(fā)生變化，使光電控 制開關(guān)動作，再經(jīng)其他電控裝置使風門啟閉。光電控制方式對任何通過物都能起作用，動作比較可靠。但光電元件易受損壞，成本較高。軌道接點是把電氣開關(guān)設置在軌道近旁，靠車輪壓動開關(guān)控制風門。軌道開關(guān)只能用巷道條件較好、行車不太頻繁的巷道中。 圖 4-6-11 電動風門 第七節(jié) 通風系統(tǒng)的漏風及有效風量 一、礦井漏風及其危害 經(jīng)進風系統(tǒng)送入的新風，到達作業(yè)地點，達到通風 目 的 的 風流稱為有效風流。未經(jīng)作業(yè)地點，而通過采空區(qū)、地表塌陷區(qū)以及通風構(gòu)筑物的縫隙，直接滲入回風道或直接排出地表的風流稱為漏風。礦井漏風降低了作 業(yè)面的有效風量，大量漏風風路的存在，可使礦井 通風 效率降低，無益電耗增加。此外，礦井漏風還能加速可燃性礦物自燃發(fā)火。減少漏風提高有效風量是礦井通風管理的重要任務。 二、漏風地點及漏風原因 一般而言，有漏風通道存在，并在漏風通道兩端有壓差時，就可產(chǎn)生漏風。金屬礦山的主要漏風地點和產(chǎn)生漏風的原因如下： （ 1）抽出式通風的礦井，通過地表塌陷區(qū)及采空區(qū)直接漏入回風道的短路風流有時可達很高的數(shù)值。造成這種漏風的原因，首先是由于開采上缺乏統(tǒng)籌安排，過早地形成地表塌陷區(qū)；在回風道的上部沒有保留必要的隔離礦柱；同時也由于對 地表塌陷區(qū)和采空區(qū) 未 及時充填或隔離。 （ 2）壓入式通風的礦井，通過井底車場的短路漏風量也很高。這種漏風常常是由于井底車場風門不嚴密或風門完全失效所致。 （ 3）作業(yè)面分散，廢舊巷道不能及時封閉，造成風流浪費。 （ 4）井口密閉、反風裝置、井下風門、風橋、擋風墻等通風構(gòu)筑物不嚴密也能造成較大的漏風。 三、礦 井 漏風率及有效風漏率 全礦總漏風量 Ql 與扇風機工作風量 Qf之比稱礦井漏風率（以百分數(shù)表示）。它是衡量礦井 通風設施質(zhì)量好壞和礦井通風管理工作水平的主要指標。以 p表示礦井漏風率，則： P=Ql/Qf 100% 礦井有效風量率是全礦各作業(yè)地點和硐室的總有效風量 Q與扇風機工作風量 Qf之比。以 表示礦井有效風量率，則： =Q/Qf 100% 金屬礦山要求礦井有效風量率不得低于 60%。 礦井漏風是由地表外部漏風和井下內(nèi)部漏風兩部分所組成。地表外部漏風是指井口通風構(gòu)筑物的漏風。在抽出式通風系統(tǒng)中，它等于扇風機風量與礦井總排風量之差；在壓入式通風系統(tǒng)中，它等于扇風機風量與礦井總進風量之差。井下內(nèi)部漏風包括采區(qū)和井下各通風構(gòu)筑物的漏風。在抽出式通風系統(tǒng)中，它等于礦井總排風量與礦井有效風量之差；在壓入式通風系統(tǒng)中，它等于礦 井總進風量與礦井有效風量之差 四、 減少漏風，提高有效風量 （ 1）礦井開拓系統(tǒng)、開采順序、采礦方法等因素對礦井漏風有很大影響。對角式通風系統(tǒng)，由于進風井與排風井相距較遠，風流直向流動，壓差較小，比中央并列式通風系統(tǒng)漏風小。后退式開采順序，采空區(qū)由兩翼向中央發(fā)展，對減少漏風和防止風流串聯(lián)有利。充填采礦法比其他采礦法漏風少。在巷道布置上，主要運輸?shù)篮屯L巷道布置在脈外，使其在開采過程中不致過早遭到破壞，對維護正常的通風系統(tǒng)，減少漏風有利。 （ 2）抽出式通風的礦井，應特別注意地表塌陷區(qū)和采空區(qū)的漏風。從采礦設 計和生產(chǎn)管理上，應盡量避免過早地形成地表塌陷區(qū)已形成塌陷區(qū)的礦井，在回風道上部應注意保護礦柱，并應充填采空區(qū)以密閉天井口。壓入式通風的礦井，應注意防止進風井底車場的漏風。在進風井與提升井之間至少要建立兩道可靠的自動風門。有些礦井在各階段進風穿脈巷道口試用導風板或空氣幕引導風流，防止井底車場漏風。有些礦山由進風井開鑿專用進風平