通防各工種培訓(xùn)之礦井測(cè)風(fēng)工培訓(xùn)教材
目 錄
第一章 礦井空氣及礦井通風(fēng)任務(wù)
第一節(jié) 礦井空氣
第二節(jié) 礦井氣候條件
第三節(jié) 礦井通風(fēng)任務(wù)
第二章 礦井和采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)及掘進(jìn)通風(fēng)
第一節(jié) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)及其基本要求
第二節(jié) 礦井通風(fēng)圖的繪制
第三節(jié) 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)
第四節(jié) 掘進(jìn)通風(fēng)
第三章 礦井風(fēng)量計(jì)算、分配與調(diào)節(jié)
第一節(jié) 供風(fēng)基本原則
第二節(jié) 礦井需要量計(jì)算
第三節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)
第四章 礦井主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行及性能
第一節(jié) 礦井通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造
第二節(jié) 通風(fēng)機(jī)的特性曲線
第五章 礦井通風(fēng)壓力與通風(fēng)阻力
第一節(jié) 礦井通風(fēng)壓力
第二節(jié) 礦井通風(fēng)阻力
第三節(jié) 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)特性
第四節(jié) 礦井等級(jí)孔
第六章 礦井通風(fēng)構(gòu)筑物及礦井漏風(fēng)
第一節(jié) 礦井通風(fēng)構(gòu)筑物
第二節(jié) 礦井漏風(fēng)
第七章 礦井通風(fēng)儀表
第一節(jié) 風(fēng)速計(jì)
第二節(jié) 氣壓計(jì)
第三節(jié) 濕度計(jì)
第四節(jié) 壓差計(jì)和礦井通風(fēng)綜合參數(shù)檢測(cè)儀
第六節(jié) 皮托管
第八章 礦井測(cè)風(fēng)工技術(shù)操作
第二節(jié) 礦井測(cè)風(fēng)工實(shí)際操作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
第九章 測(cè)風(fēng)工應(yīng)知應(yīng)會(huì)及案例分析
第一章 礦井空氣及礦井通風(fēng)任務(wù)
概 述
礦井通風(fēng)是指利用機(jī)械或自然通風(fēng)動(dòng)力，使地面空氣進(jìn)入井下，并在井巷中作定向和定量地流動(dòng)，最后排出礦井的全過(guò)程稱為礦井通風(fēng)。其主要目的和基本任務(wù)是為井下各工作地點(diǎn)提供足夠的新鮮空氣，使其中有毒有害氣體、粉塵不超過(guò)規(guī)定值，并有適宜的氣候條件。
第一節(jié) 礦井空氣
一、地面空氣的組成
地面空氣是由干空氣和水蒸汽組成的混合氣體，亦稱為濕空氣。
干空氣是指完全不含有水蒸汽的空氣，由氧、氮、二氧化碳、氬、氖和其他一些微量氣體所組成的混合氣體。干空氣的組成成分比較穩(wěn)定，其主要成分如下。
二、礦井空氣的主要成分及基本性質(zhì)
地面新鮮空氣進(jìn)入礦井后，在井巷中用風(fēng)地點(diǎn)以前、受污染程度較輕的進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)的空氣，稱為新鮮空氣;在通過(guò)用風(fēng)地點(diǎn)以后、受污染程度較重的回風(fēng)巷道內(nèi)的空氣，稱為污濁空氣。
1.氧氣(O2)
氧氣是維持人體正常生理機(jī)能所需要的氣體,人體維持正常生命過(guò)程所需的氧氣量，取決于人的體質(zhì)、精神狀態(tài)和勞動(dòng)強(qiáng)度等。
當(dāng)空氣中的氧濃度降低時(shí)，人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應(yīng)，出現(xiàn)種種不舒適的癥狀，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致缺氧死亡。
礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有：人員呼吸;煤巖和其他有機(jī)物的緩慢氧化;煤炭自燃;瓦斯、煤塵爆炸;此外，煤巖和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對(duì)降低。
2.二氧化碳(CO2)
二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略帶酸臭味。二氧化碳比空氣重(其比重為1.52)，在風(fēng)速較小的巷道中底板附近濃度較大;在風(fēng)速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。
礦井空氣中二氧化碳的主要來(lái)源是：煤和有機(jī)物的氧化;人員呼吸;碳酸性巖石分解;炸藥爆破;煤炭自燃;瓦斯、煤塵爆炸等。
3.氮?dú)?N2)
氮?dú)馐且环N惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，它本身無(wú)毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中含氮量升高，則勢(shì)必造成氧含量相對(duì)降低，從而也可能造成人員的窒息性傷害。正因?yàn)榈獨(dú)饩哂械亩栊裕虼丝蓪⑵溆糜诰路罍缁鸷头乐雇咚贡ā?/p>
礦井空氣中氮?dú)庵饕獊?lái)源是：井下爆破和生物的腐爛，有些煤巖層中也有氮?dú)庥砍?滅火人為注氮。
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度不得低于20%;二氧化碳濃度不得超過(guò)0.5%;總回風(fēng)流中不得超過(guò)0.75%;當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度達(dá)到1.5%或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧化碳濃度超過(guò)1.5%時(shí)，必須停工處理。
三、礦井空氣中的有害氣體
空氣中常見(jiàn)有害氣體：CO、 H2S 、NO2、SO2 、NH3 、H2 。
1、一氧化碳(CO)
一氧化碳是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體。相對(duì)密度為0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，當(dāng)空氣中一氧化碳濃度在13～75%范圍內(nèi)時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)。
主要危害：血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細(xì)胞。一氧化碳與人體血液中血紅素的親合力比氧大250～300倍。一旦一氧化碳進(jìn)入人體后，首先就與血液中的血紅素相結(jié)合，因而減少了血紅素與氧結(jié)合的機(jī)會(huì)，使血紅素失去輸氧的功能，從而造成人體血液“窒息”。0 .08%，40分鐘引起頭痛眩暈和惡心，0.32%，5~10分鐘引起頭痛、眩暈，30分鐘引起昏迷，死亡。
主要來(lái)源：爆破;礦井火災(zāi);煤炭自燃以及煤塵瓦斯爆炸事故等。
2、硫化氫(H2S)
硫化氫無(wú)色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當(dāng)空氣中濃度達(dá)到0.0001%即可嗅到，但當(dāng)濃度較高時(shí)，因嗅覺(jué)神經(jīng)中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫相對(duì)密度為1.19，易溶于水，在常溫、常壓下一個(gè)體積的水可溶解2.5個(gè)體積的硫化氫，所以它可能積存于舊巷的積水中。硫化氫能燃燒，空氣中硫化氫濃度為4.3～45.5%時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。
主要危害：硫化氫劇毒，有強(qiáng)烈的刺激作用;能阻礙生物氧化過(guò)程，使人體缺氧。當(dāng)空氣中硫化氫濃度較低時(shí)主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時(shí)能引起人體迅速昏迷或死亡。0.005~0.01%，1~2小時(shí)后出現(xiàn)眼及呼吸道刺激，0.06~0.07%很快昏迷,短時(shí)間死亡
主要來(lái)源：有機(jī)物腐爛;含硫礦物的水解;礦物氧化和燃燒;從老空區(qū)和舊巷積水中放出。
3、二氧化氮(NO2)
二氧化氮是一種褐紅色的氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味，相對(duì)密度為1.59，易溶于水。
主要危害：二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強(qiáng)的硝酸，對(duì)眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強(qiáng)烈的刺激及腐蝕作用，二氧化氮中毒有潛伏期，中毒者指頭出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)。0.01%出現(xiàn)嚴(yán)重中毒。主要來(lái)源：井下爆破工作。
4.二氧化硫(SO2)
二氧化硫無(wú)色、有強(qiáng)烈的硫磺氣味及酸味，空氣中濃度達(dá)到0.0005%即可嗅到。其相對(duì)密度為2.22，易溶于水。
主要危害：遇水后生成硫酸，對(duì)眼睛及呼吸系統(tǒng)粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當(dāng)濃度達(dá)到 0.002%時(shí)，眼及呼吸器官即感到有強(qiáng)烈的刺激;濃度達(dá)0.05%時(shí)，短時(shí)間內(nèi)即有致命危險(xiǎn)。
主要來(lái)源：含硫礦物的氧化與自燃;在含硫礦物中爆破;以及從含硫礦層中涌出。
5.氨氣(NH3)
無(wú)色、有濃烈臭味的氣體，相對(duì)密度為0.596，易溶于水，。空氣濃度中達(dá)30%時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。
主要危害：氨氣對(duì)皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫。
主要來(lái)源：爆破工作，注凝膠、水滅火等;部分巖層中也有氨氣涌出。
6.氫氣(H2)
無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，相對(duì)密度為0.07。氫氣能自燃，其點(diǎn)燃溫度比沼氣低100～200℃，
主要危害：當(dāng)空氣中氫氣濃度為4～74%時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。
主要來(lái)源：井下蓄電池充電時(shí)可放出氫氣;有些中等變質(zhì)的煤層中也有氫氣涌出、或煤氧化。
礦井空氣中有害氣體對(duì)井下作業(yè)人員的生命安全危害極大，因此，《規(guī)程》對(duì)常見(jiàn)有害氣體的安全標(biāo)準(zhǔn)做了明確的規(guī)定。
礦井空氣中有害氣體的最高容許濃度
有害氣體名稱 符號(hào) 最高容許濃度/%
一氧化碳 CO 0.0024
氧化氮(折算成二氧化氮) NO2 0.00025
二氧化硫 SO2 0.0005
硫化氫 H2S 0.00066
氨 NH3 0.004
第二節(jié) 礦井氣候條件
一、礦井氣候條件及其對(duì)人體熱平衡的影響
礦井氣候條件是指礦井空氣溫度、濕度、大氣壓力和風(fēng)速等參數(shù)所反映的綜合狀態(tài)，反映的是人體對(duì)井下環(huán)境的熱感受。人不論在休息或在工作時(shí)，身體不斷地產(chǎn)生熱量和散失熱量，以保持熱平衡，人體產(chǎn)生熱量的多少取決于體質(zhì)、年齡和勞動(dòng)強(qiáng)度的大小。勞動(dòng)強(qiáng)度越大，產(chǎn)生熱量越多。人體產(chǎn)生熱量的一部分用來(lái)維持人體自身的生理機(jī)能活動(dòng)以及滿足對(duì)外做功的需要，其余部分必須通過(guò)散熱的方式排出體外。人體散熱主要是通過(guò)人體皮膚表面與外界的對(duì)流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種形式進(jìn)行的，呼吸和排泄也散發(fā)少量的熱。對(duì)流散熱主要取決于周?chē)諝獾臏囟群土魉?輻射散熱主要取決于周?chē)h(huán)境的溫度;蒸發(fā)散熱主要取決于周?chē)諝獾南鄬?duì)濕度。當(dāng)空氣的溫度達(dá)到人的皮膚溫度(33～34℃)時(shí)，出汗蒸發(fā)幾乎成為人體唯一的散熱方式。即工作環(huán)境的溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合狀態(tài)決定著人體的散熱條件。三者在一定的范圍內(nèi)，人體能夠依靠自身的調(diào)節(jié)機(jī)能，使散熱量和產(chǎn)熱量之間保持相對(duì)平衡，體溫保持在36.5～37℃之間，維持人的正常生理活動(dòng)。
在井下生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度情況下，比較適宜的空氣溫度為20℃左右，風(fēng)速為1m/s左右。此條件適合人體的對(duì)流和輻射散熱，人的感覺(jué)會(huì)比較舒適?？諝鉁囟瘸^(guò)25℃將不利于勞動(dòng)狀態(tài)下人體的散熱?？諝獾臐穸葲Q定著蒸發(fā)的效果。濕度低于30%，屬于干燥空氣，蒸發(fā)過(guò)快，會(huì)感到干燥;濕度高于80%，屬于高濕空氣，蒸發(fā)困難;濕度達(dá)到100%，蒸發(fā)停止，人體感覺(jué)適宜的濕度為50～60%。井下環(huán)境中，空氣的濕度難以調(diào)節(jié)，往往是通過(guò)溫度和風(fēng)速的合理調(diào)節(jié)給工作環(huán)境創(chuàng)造一個(gè)比較舒適的工作氣候條件，這也是礦井通風(fēng)的一個(gè)基本任務(wù)。
二、礦井的氣候特征
1、礦井空氣的溫度
空氣溫度是影響礦井氣候最敏感的因素，井下空氣溫度的變化主要受下列因素的影響：
?、?地面空氣溫度：礦井空氣來(lái)自地面，地面空氣溫度對(duì)井下氣溫有直接的影響。尤其在冬、夏兩季和開(kāi)采深度較淺的礦井，影響較為顯著。冬季地面空氣溫度很低，冷空氣流入礦井后，使井下氣溫降低。夏季地面空氣溫度很高，熱空氣進(jìn)入井下后，使井下氣溫升高，如南方地區(qū)有的礦井的井下或工作面每年有1～2個(gè)月處在高溫?zé)岷χ?。晝夜溫差也?huì)對(duì)井下產(chǎn)生影響。對(duì)于開(kāi)采深度大的礦井，由于受到圍巖溫度的調(diào)節(jié)作用，地面氣溫對(duì)進(jìn)風(fēng)段影響較大，而對(duì)采區(qū)及回風(fēng)區(qū)域的空氣溫度變化影響較小。
② 圍巖溫度：巖石溫度對(duì)井下空氣溫度有很大影響。井巷圍巖向風(fēng)流的傳熱主要取決于圍巖與風(fēng)流之間的溫度差和傳熱系數(shù)的大小。在地面以下，一般在25～ 30米深度的地帶，巖石的溫度基本上是常年恒定，這一地帶被稱為恒溫帶。恒溫帶的巖石溫度近似為該地區(qū)的年平均溫度。在恒溫帶以上，巖石溫度隨地面氣候而改變，在恒溫帶以下，巖石溫度隨深度的增加而升高，巖層溫度增加1℃時(shí)所增加的垂直深度(m)叫地溫率。各地區(qū)的地溫增加率是有所差異的，在含煤地層中地溫率一般為30～35米/℃。根據(jù)但溫帶的溫度與地溫率就可以計(jì)算出不同深度地層的溫度。
式中 t—深度為Z米處的巖層溫度，℃;
t恒—恒溫帶的巖層溫度，℃;
Z恒—恒溫帶深度，m;
g溫—地溫率，m/℃。
井巷圍巖向風(fēng)流的傳熱主要取決于圍巖與風(fēng)流之間的溫度差和傳熱系數(shù)的大小。例如礦井深度不大，巖石溫度不太高時(shí)，冬季冷空氣進(jìn)入井下，將從巖石吸取熱量，使空氣溫度升高;而在夏季則相反，故井下有冬暖夏涼的感覺(jué)。即圍巖對(duì)空氣的溫度具有一定的調(diào)節(jié)作用。這種作用在進(jìn)風(fēng)區(qū)域比較明顯，隨通風(fēng)路線的增長(zhǎng)，風(fēng)流溫度變化趨于穩(wěn)定下。一般深井熱害主要是由于巖溫引起的，有的礦井巖石溫度已達(dá)40℃以上。
?、蹤C(jī)電設(shè)備散熱：井下機(jī)電設(shè)備所消耗的能量均可轉(zhuǎn)換為熱能，使風(fēng)流溫度升高。機(jī)電設(shè)備散熱主要是在機(jī)電設(shè)備比較集中的生產(chǎn)巷道、采掘工作面以機(jī)電硐室。
④地下熱水：礦井地層中如有高溫?zé)崛蛴械責(zé)崴砍鰰r(shí)，能使地下巖層溫度升高，或直接向風(fēng)流散熱;相反，若低溫的地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，則地下巖層溫度降低。
?、菘諝獾膲嚎s與膨脹：當(dāng)空氣沿井筒向下流動(dòng)時(shí)，因空氣受到壓縮作用而產(chǎn)生熱量;相反，空氣向上流動(dòng)時(shí)，則因膨脹作用而降溫。
?、匏终舭l(fā)吸熱礦井通風(fēng)的過(guò)程可以帶走井下大量的水蒸氣，礦井水分的不斷蒸發(fā)，將從空氣中吸收熱量，使空氣溫度降低。
⑦其他熱源 主要有井下煤炭等氧化生熱、風(fēng)流的摩擦熱及人體散熱等。
2)井下空氣溫度的變化規(guī)律
根據(jù)以上熱源的綜合作用，井下風(fēng)流溫度的變化大致有以下規(guī)律：
?、僭谶M(jìn)風(fēng)區(qū)段，風(fēng)流溫度主要受到地面氣溫、圍巖溫度、空氣自壓縮、水分蒸發(fā)等因素影響。冬季井巷圍巖向風(fēng)流散熱，風(fēng)流溫度逐漸升高;夏季與冬季的情況相反，風(fēng)流溫度逐漸降低。因此，在進(jìn)風(fēng)路線上，礦井空氣溫度隨四季而變，和地表氣溫相比較，有冬暖夏涼的現(xiàn)象。
?、诓蓞^(qū)段，采區(qū)是礦井的生產(chǎn)區(qū)域，機(jī)電設(shè)備多，原巖及采落煤巖放熱量大，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，放熱多，以及爆破工作、礦巖氧化生熱等，對(duì)風(fēng)流起著加熱作用，氣溫逐漸升高，一般到采掘工作面風(fēng)流達(dá)到最高溫度。
?、刍仫L(fēng)段，由于圍巖散熱比較穩(wěn)定，加之礦井漏風(fēng)，風(fēng)流向上流動(dòng)體積膨脹等，使風(fēng)流溫度比采區(qū)有所降低，風(fēng)流溫度分布比較恒定，而且常年變化較小。
2.礦井空氣濕度
1)空氣濕度的表示方法
空氣濕度是指空氣中所合的水蒸汽量多少而言，空氣中含的水蒸汽量越多則濕度越大。表示空氣濕度的方法有多種如絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量、露點(diǎn)溫度等，這里介紹絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度：
① 絕對(duì)濕度 單位體積的濕空氣中所含水蒸汽質(zhì)量，用符號(hào)ρv表示：
相對(duì)濕度φ的大小反映了空氣接近飽和的程度。水分向空氣中蒸發(fā)的快慢和相對(duì)濕度直接有關(guān)，所以，礦井氣候條件中指的是相對(duì)濕度。
3.風(fēng)速
礦井風(fēng)速的大小取決于巷道的段面積和流過(guò)風(fēng)量的大小。一般，礦井的總進(jìn)、總回風(fēng)巷道由于風(fēng)量集中，風(fēng)速往往比較大;而采區(qū)巷道，風(fēng)量比較分散，風(fēng)速較小。風(fēng)速過(guò)大，會(huì)使人員感覺(jué)不舒適，通風(fēng)阻力大，還會(huì)吹氣礦塵，污染作業(yè)環(huán)境;風(fēng)速過(guò)小，不利于散熱，且容易造成有害氣體積聚。因此，井巷風(fēng)速必須在規(guī)定的合理范圍，如下表：
井巷斷面平均最高風(fēng)速規(guī)定
井巷名稱 最高風(fēng)速m/s
專用風(fēng)井，專用總進(jìn)、回風(fēng)道
專用物料提升井
風(fēng)橋
提升人員和物料的井筒，中段的主要進(jìn)、回風(fēng)道，修理中的井筒，主要斜坡道
運(yùn)輸巷道，采區(qū)進(jìn)風(fēng)道
采場(chǎng) 15
12
10
8
6
4
由于礦井空氣有粘性以及流動(dòng)中與巷道壁面的摩擦作用，使得巷道斷面上風(fēng)速的分布是不均勻的，巷道斷面中間的風(fēng)速大，越靠近巷道的邊壁風(fēng)速越小。一般講巷道風(fēng)速指的是巷道斷面的平均風(fēng)速。
三、衡量礦井氣候條件的指標(biāo)
礦井氣候條件是由溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合作用所決定的，要找到一項(xiàng)能夠完全準(zhǔn)確地反映礦井氣候條件適宜程度的指標(biāo)是很困難的。長(zhǎng)期以來(lái)，人們提出了多種指標(biāo)用來(lái)衡量氣候條件，主要有干球溫度、濕球溫度、卡他度等。
1.干球溫度
干球溫度是我國(guó)現(xiàn)行的評(píng)價(jià)礦井氣候條件的主要指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，由于礦井空氣的相對(duì)濕度變化不大，所以干球溫度能在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。而且這個(gè)指標(biāo)比較簡(jiǎn)單，使用方便。但這個(gè)指標(biāo)只反映了氣溫對(duì)礦井氣候條件的影響，而沒(méi)有反映出氣候條件中濕度和風(fēng)速對(duì)人體熱平衡的綜合作用，因而存在較大的局限性。
2.濕球溫度
在相同的氣溫(干球溫度)下，若濕球溫度較低，則相對(duì)濕度較小;反之，若濕球溫度與氣溫相接近，則相對(duì)濕度較大。因此用濕球溫度這個(gè)指標(biāo)可以反映空氣溫度和相對(duì)濕度對(duì)人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些。但這個(gè)指標(biāo)仍沒(méi)有反映風(fēng)速對(duì)人體熱平衡的影響。
3.卡他度
卡他度是1916年由英國(guó)L.希爾等人提出的?？ㄋ扔每ㄋ?jì)測(cè)定?？ㄋ?jì)是一種酒精溫度計(jì)，如圖所示。卡他計(jì)下端有一個(gè)比普通溫度計(jì)大的貯液球，上端有一個(gè)小空腔，玻璃管上只有35℃和38℃兩個(gè)刻度，這兩個(gè)溫度的平均值恰好等于人體的正常體溫(36.5℃)。測(cè)定時(shí)，先把貯液球置于熱水中加熱，當(dāng)酒精柱上升至小空腔的一半時(shí)取出，擦干貯液球表面水分，然后將其懸掛于待測(cè)空氣中，此時(shí)由于液球散熱，酒精柱開(kāi)始下降，用秒表記下從38℃降到35℃所需時(shí)間t，即可用下式求得干卡他度Kd。
式中 F—卡他常數(shù)，每只卡他計(jì)玻璃管上都標(biāo)有F值。
干卡他度反映了氣溫和風(fēng)速對(duì)氣候條件的影響，但沒(méi)有反映空氣濕度的影響。為測(cè)出溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合作用效果，需要采用濕卡他度Kw。濕卡他度是在卡他計(jì)貯液球上包裹上一層濕紗布時(shí)測(cè)得的卡他度，其實(shí)測(cè)和計(jì)算方法完全與干卡他度相同。
四、井下氣候條件的改善
改善井下氣候條件的目的是將井下特別是采掘工作面的空氣溫度、濕度和風(fēng)速調(diào)配得當(dāng)，以創(chuàng)造良好的勞動(dòng)環(huán)境，保證礦工的身心健康。
1.空氣的預(yù)熱
冬季氣溫較低，為保護(hù)礦工的身體健康和防止進(jìn)風(fēng)井筒、井底結(jié)冰造成提升、運(yùn)輸事故，必須對(duì)空氣預(yù)先加熱。使混合后的空氣溫度不低于2℃。還有采用地溫預(yù)熱空氣的方法。
2.降溫
目前采用的降溫手段和方法有：
1)通風(fēng)降溫。建立合理的通風(fēng)系統(tǒng)，盡量避開(kāi)或減少進(jìn)風(fēng)路線的熱源，縮短進(jìn)風(fēng)路線;提高礦井進(jìn)風(fēng)量，加大巷道和采掘工作面的風(fēng)速以改善氣候條件。
2)制冷降溫。使用機(jī)械制冷設(shè)備強(qiáng)制制冷來(lái)降低工作面氣溫。目前機(jī)械制冷方法有三種：地面集中制冷機(jī)制冷;井下集中制冷機(jī)制冷;井下移動(dòng)式冷凍機(jī)制冷。
此外還有利用低溫巖層降溫、地層恒溫水降溫、制冰降溫、壓氣降溫等技術(shù)已在部分礦井應(yīng)用或研究。
3.加強(qiáng)空氣濕度控制
實(shí)踐表明，井巷內(nèi)滴水，能使礦內(nèi)濕度增至90～95%。一般應(yīng)該防止井巷內(nèi)的滴水。井筒內(nèi)有淋水時(shí)，可在含水層下部修筑積水圈等設(shè)施。為防止巷道內(nèi)滴水，可在滴水處設(shè)置擋水板，減少風(fēng)流與滴水的直接接觸，減少水分的蒸發(fā)。盡量減少進(jìn)風(fēng)流的塵源，從而減少噴霧灑水等增濕環(huán)節(jié)。減少排水系統(tǒng)的蒸發(fā)，及時(shí)清除積水，防止水溝敞開(kāi)和管道泄漏等。
?、艤囟仁菢?gòu)成井下氣候條件的主要因素，最適宜人們勞動(dòng)的溫度是15—20℃。⑵空氣濕度是指空氣中所含水蒸氣量的多少，人體最適宜的相對(duì)濕度一般為50—60%。⑶風(fēng)速對(duì)人體散熱有著明顯的影響，風(fēng)速過(guò)高或過(guò)低都會(huì)引起人的不良生理反應(yīng)，還對(duì)礦井有毒有害氣體積聚、煤塵飛揚(yáng)有直接影響。
我國(guó)現(xiàn)行評(píng)價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)是干球溫度。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定采掘工作面的空氣溫度不得超過(guò)26℃;機(jī)電設(shè)備硐室的空氣溫度不得超過(guò)30℃;當(dāng)空氣溫度超過(guò)時(shí)，必須縮短超溫地點(diǎn)工作人員的工作時(shí)間，并給予高溫保健待遇。
第三節(jié) 礦井通風(fēng)任務(wù)
一、礦井通風(fēng)任務(wù)
礦井通風(fēng)是煤礦的一項(xiàng)重要工作，其基本任務(wù)是：
(1)向井下各工作場(chǎng)所連續(xù)不斷地供給適宜的新鮮空氣，供人員呼吸。
(2)將有毒有害氣體和礦塵稀釋到安全濃度以下，并將其排出礦井之外。
(3)提供適宜的氣候條件，創(chuàng)造良好的生產(chǎn)環(huán)境，以保障職工的身體健康和生命安全以及機(jī)械設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
(4)增強(qiáng)礦井的防災(zāi)、抗災(zāi)能力，實(shí)現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，用通風(fēng)方法排除全礦井瓦斯量的80%-90%，排險(xiǎn)采煤工作面瓦斯量的70%-80%，排除采煤工作面粉塵量的20%-30%(裝有抑塵裝置時(shí))，排除深井采煤工作面熱量的60%-70%。供給礦井新鮮空氣的質(zhì)量是礦井產(chǎn)煤量的5-18倍。
二、礦井通風(fēng)對(duì)礦井安全生產(chǎn)的影響
人類千萬(wàn)年來(lái)在地球表面的大氣有比較穩(wěn)定的化學(xué)成分、溫度、氣壓和濕度，人體已習(xí)慣并適應(yīng)于這樣的大氣條件。當(dāng)這些條件發(fā)生劇烈改變時(shí)，人體就有不舒服的感覺(jué)，其工作能力減弱，甚至生病、死亡。因此，只有當(dāng)人們能在礦井內(nèi)建立與地表近似的大氣條件時(shí)，采掘工作才能正常進(jìn)行，礦井通風(fēng)就風(fēng)是建立這種大氣條件服務(wù)的。也就是說(shuō)礦井通風(fēng)的好壞，直接影響工人的安全健康、礦井勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。
在礦井“一通三防”(礦井通風(fēng)，礦井火災(zāi)、瓦斯、粉塵防治)管理中，通風(fēng)是基礎(chǔ)，瓦斯抽放是措施，安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控是保證。凡是礦井“一通三防”工作沒(méi)有做好的礦井，就會(huì)發(fā)生事故、造成人員傷亡，國(guó)家財(cái)產(chǎn)遭受損失，礦井的經(jīng)濟(jì)效益下降，搞好礦井通風(fēng)工作，對(duì)保證礦井安全生產(chǎn)志到極其重要的作用。測(cè)風(fēng)工是從事礦井通風(fēng)工作的一線人員，一定要遵章守紀(jì)、盡職盡責(zé)，為礦井安全生產(chǎn)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
第二章 礦井和采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)及掘進(jìn)通風(fēng)
第一節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)及其基本要求
一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)的含義
礦井通風(fēng)系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點(diǎn)供給新鮮空氣、排出污濁空氣的進(jìn)、回風(fēng)井的布置方式，主要通風(fēng)機(jī)的工作方法，通風(fēng)網(wǎng)路(絡(luò))以及風(fēng)流控制設(shè)施的總稱。
二、對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求
礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)合理與否對(duì)全礦井的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益具有長(zhǎng)期而重要的影響。
對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求是技術(shù)先進(jìn)合理、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)效益好。這些主要體現(xiàn)在：
(1)通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理，能保質(zhì)保量地向用風(fēng)地點(diǎn)穩(wěn)定可靠地供風(fēng)。
(2)主要通風(fēng)機(jī)性能與網(wǎng)路特性相匹配，主要通風(fēng)機(jī)的可調(diào)性好、高效區(qū)寬、運(yùn)行效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用少。
(3)具有較高的防災(zāi)和抗災(zāi)能力。不因通風(fēng)系統(tǒng)不合理或不完善而導(dǎo)致災(zāi)害的發(fā)生，而在發(fā)生某種災(zāi)害事故時(shí)，可以利用現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)加以控制，使災(zāi)變范圍縮小。
(4)有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，能適應(yīng)煤炭生產(chǎn)的新技術(shù)、新工藝的推廣和應(yīng)用。
(5)經(jīng)濟(jì)效益好。包括主要通風(fēng)機(jī)的購(gòu)置、安裝和動(dòng)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，專用通風(fēng)井巷少，通風(fēng)井巷采用經(jīng)濟(jì)斷面、且維修費(fèi)用少，局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用低，通風(fēng)構(gòu)筑物少等方面。
《規(guī)程》對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求是：
(1)進(jìn)風(fēng)井口必須布置在不受粉塵、灰土、有害和高溫氣體侵?jǐn)_的地方，并能防洪、防凍。礦井排風(fēng)和主通風(fēng)機(jī)哭聲不得造成公害。
(2)箕斗提升井或裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作進(jìn)風(fēng)井時(shí)，必須符合《規(guī)程》對(duì)風(fēng)速、防塵和消防的要求?；诽嵘孀骰仫L(fēng)井時(shí)，必須有完善的防塵和封閉設(shè)施。且漏網(wǎng)率不得超過(guò)15%。裝有帶式輸送機(jī)的井筒兼作回風(fēng)井，井筒中的風(fēng)速不得超過(guò)6m/s,且必須裝有甲烷斷電儀。
(3)礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)。主要通風(fēng)機(jī)或分區(qū)的主通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面，主要通風(fēng)機(jī)要有防爆門(mén)(蓋)、反風(fēng)設(shè)施和專用供電線路。
(4)禁止把兩個(gè)獨(dú)立通風(fēng)的礦井合并為一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。若礦井有幾個(gè)出風(fēng)井，則各通風(fēng)子系統(tǒng)需保持獨(dú)立。各水平、各采區(qū)風(fēng)流保持獨(dú)立，進(jìn)、回風(fēng)流嚴(yán)格分開(kāi)。
(5)多臺(tái)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)穩(wěn)定可靠，總進(jìn)風(fēng)和總回風(fēng)巷斷面積不宜過(guò)小，盡量減少公共風(fēng)路和風(fēng)阻，防止多臺(tái)風(fēng)機(jī)相互影響。
(6)盡可能采用并聯(lián)通風(fēng)系統(tǒng)，并使各條風(fēng)路阻力接近相等。避免在通風(fēng)系統(tǒng)中設(shè)置過(guò)多的風(fēng)橋、風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)風(fēng)窗等通風(fēng)構(gòu)筑物。
三、礦井通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)礦井安全生產(chǎn)的影響
對(duì)全國(guó)重大瓦斯、煤塵爆炸事故及零星事故的統(tǒng)計(jì)分析表明，零星事故主要是個(gè)人違章及工作環(huán)境差造成的，而重大瓦斯爆炸事故都是因通風(fēng)系統(tǒng)存在問(wèn)題而造成的。例如，1997年2月24日江西豐城坪湖礦瓦斯爆炸死亡114人，是因在瓦斯突出礦井的采掘面進(jìn)行串聯(lián)通風(fēng)、爆炸區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)排煙能力低造成的。1996年5月21日平十礦瓦斯爆炸死亡84人及1999年1月24日阜新王營(yíng)礦瓦斯爆炸死亡78人等事故，都是因風(fēng)門(mén)敞開(kāi)、風(fēng)流短路造成瓦斯積聚引爆。1996年7月24日土城礦瓦斯爆炸死亡21人和1997年11月4日盤(pán)江月亮田礦瓦斯爆炸死亡43人，都是因?yàn)橥L(fēng)系統(tǒng)不合理，通風(fēng)設(shè)施多，風(fēng)流不穩(wěn)定，造成瓦斯積聚。1997年11月13日淮南潘三礦瓦斯爆炸死亡88人，是因?yàn)橥L(fēng)系統(tǒng)混亂，發(fā)生事故的東四采區(qū)一條上山分為進(jìn)風(fēng)——回風(fēng)——進(jìn)風(fēng)三段，軌道上山分為一段進(jìn)風(fēng)、一段回風(fēng)。而且，采區(qū)內(nèi)巷道多處平面交叉，通風(fēng)設(shè)施多，系統(tǒng)復(fù)雜，通風(fēng)管理困難，抗災(zāi)能力差，一處爆炸，波及全區(qū)，導(dǎo)致事故擴(kuò)大。
由此可見(jiàn)，按照《規(guī)程》的要求，設(shè)計(jì)出安全可靠的礦井通風(fēng)系統(tǒng)何等重要。
四、礦井通風(fēng)方法
根據(jù)風(fēng)流獲得動(dòng)力的來(lái)源不同，礦井通風(fēng)的方法可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。根據(jù)礦井通風(fēng)壓力狀態(tài)分為正壓通風(fēng)和負(fù)壓通風(fēng)。
(一) 自然通風(fēng)
利用自然因素產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，致使空氣在井下巷道流動(dòng)的通風(fēng)方法稱為自然通風(fēng)。自然風(fēng)壓的大小和風(fēng)流方向，主要受地面空氣溫度變化、井口的網(wǎng)速等影響。其實(shí)質(zhì)上是進(jìn)回風(fēng)井的空氣密度差引起。
采用機(jī)械通風(fēng)的礦井，自然風(fēng)壓也是始終存在的，并在各個(gè)時(shí)期內(nèi)影響著礦井通風(fēng)工作。對(duì)于自然風(fēng)壓較大的深井，自然風(fēng)壓對(duì)礦井通風(fēng)起著重要作用，而且它在夏季內(nèi)可能會(huì)出現(xiàn)風(fēng)流的反向，這在通風(fēng)管理工作中，應(yīng)予以充分重視。特別是高瓦斯礦井尤為注意。
(二)機(jī)械通風(fēng)
利用通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，致使空氣在井下巷道中流動(dòng)的通風(fēng)方法稱為機(jī)械通風(fēng)。
《規(guī)程》規(guī)定，礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)
1、主要通風(fēng)機(jī)的安裝和使用要
(1)主要通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面;裝有通風(fēng)機(jī)的井口必須封閉嚴(yán)密，其外部漏風(fēng)率在無(wú)提升設(shè)備時(shí)不得超過(guò)5%，有提升設(shè)備時(shí)不得超過(guò)15%。
(2)必須保證主要通風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
(3)必須安裝2套同等能力的主要通風(fēng)機(jī)裝置，其中1套作備用，備用通風(fēng)機(jī)必須能在10min內(nèi)開(kāi)動(dòng)，在建井期間可安裝1套通風(fēng)機(jī)和1部備用電動(dòng)機(jī)。生產(chǎn)礦井現(xiàn)有的2套不同能力的主要通風(fēng)機(jī)，在滿足生產(chǎn)要求時(shí)，可繼續(xù)使用。
(4)嚴(yán)禁采用局部通風(fēng)機(jī)群作為主要通風(fēng)機(jī)使用。
(5)裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口應(yīng)安裝防爆門(mén)，防爆門(mén)每6個(gè)月檢查維修1次。
(6)至少每月檢查1次主要通風(fēng)機(jī)。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或葉片角度時(shí)，必須經(jīng)礦技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。
(7)新安裝的主要通風(fēng)機(jī)投入使用前，必須進(jìn)行1次通風(fēng)機(jī)試能測(cè)定和試運(yùn)轉(zhuǎn)工作，以后每5年至少進(jìn)行1次性能測(cè)定。
2、主要通風(fēng)機(jī)的工作方式
主要通風(fēng)機(jī)的工作方式有三種：壓入式、抽出式、壓抽混合式。(1)壓入式主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在入風(fēng)井口，在壓入式主要通風(fēng)機(jī)的作用下，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)都處天高于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ恼龎籂顟B(tài)。礦井地面漏風(fēng)是從礦內(nèi)漏向礦外。
我國(guó)在第一個(gè)五年計(jì)劃期間，許多礦井的第一水平離地表較淺，小窯分布多，頂板冒落裂隙直通地表，瓦斯少，所以較多采用了壓入式，使一部分污風(fēng)連同小窯積存的有害氣體通過(guò)塌陷區(qū)排出地表。隨著開(kāi)采深度增加，塌陷區(qū)不再通達(dá)地表。在開(kāi)采第二水平時(shí)，逐漸過(guò)渡成抽出式。目前西南地區(qū)的一些新建礦井，如渡口礦區(qū)，因?yàn)樯性跍\部，其三分之二的礦井皆采用壓入式。
壓入式主要通風(fēng)機(jī)一旦因故停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，井下空氣的絕對(duì)靜壓有所下降，可能在短時(shí)期內(nèi)引起礦井絕對(duì)瓦斯涌出量增大，一般認(rèn)為壓入式通風(fēng)不宜在高瓦斯礦使用。對(duì)于這種觀點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外多年來(lái)作了比較深入的探討，通過(guò)實(shí)際觀測(cè)，不少人認(rèn)為，在停風(fēng)后采空區(qū)的瓦斯涌出量與主要通風(fēng)機(jī)工作方式無(wú)明顯的聯(lián)系。但是在許多主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的壓入式通風(fēng)礦井，當(dāng)其中某一主要通風(fēng)機(jī)因故停轉(zhuǎn)時(shí)，它所服務(wù)的巷道系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力下降，其他主要通風(fēng)機(jī)服務(wù)的巷道系統(tǒng)風(fēng)壓如基本不變，則將改變某些采空區(qū)中風(fēng)流的能勢(shì)分布，促使采空區(qū)氣體向停風(fēng)區(qū)域涌出;可能導(dǎo)致停風(fēng)區(qū)域巷道內(nèi)瓦斯超限，或使巷道中的氧氣濃度下降而低于規(guī)定值，嚴(yán)重時(shí)可使人員缺氧窒息。
壓入式通風(fēng)時(shí)，需在入風(fēng)巷道與地面連通的處所設(shè)置密閉或風(fēng)門(mén)，以防止漏風(fēng)，但其中有睦是交通要道，人員、車(chē)輛或提升容器來(lái)往頻繁，風(fēng)門(mén)易受損壞，漏風(fēng)較大，通風(fēng)管理困難。用立井開(kāi)拓的壓入式通風(fēng)礦井，在副井口密閉和箕斗井井底煤倉(cāng)的附近，均可能有較大的漏風(fēng)。
在冒落裂隙通達(dá)地表時(shí)，壓入式通風(fēng)礦井采空區(qū)煤炭自然生成的有害氣體通過(guò)塌陷區(qū)向外漏出，這是有利的一方面，但是自然征兆也因而不易發(fā)現(xiàn)。因?yàn)槁╋L(fēng)源附近很難檢測(cè)到煤炭自燃初期生成的氣體，有時(shí)要到出現(xiàn)明火時(shí)才發(fā)現(xiàn)自燃。(2)抽出式主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在回風(fēng)井口。抽出式主要通風(fēng)機(jī)的工作使整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)處在低于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ呢?fù)壓狀態(tài)。當(dāng)?shù)V井與地面間存在漏風(fēng)通道時(shí)，漏風(fēng)從地面漏向向礦內(nèi)。
當(dāng)塌陷裂隙通向地表廢舊小窯時(shí)，如采用抽出式，會(huì)把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時(shí)使工作面的有效同量減小。
(3)壓抽混合式，在入風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)作壓入式工作，回風(fēng)井口設(shè)一風(fēng)機(jī)作抽也式工作。通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)部分處于正壓，回風(fēng)部分處于負(fù)壓，工作面大致處于中間，其正壓或負(fù)壓均不大，采空區(qū)通連地表的漏風(fēng)因而較小，其缺點(diǎn)是使用的風(fēng)機(jī)設(shè)備多，管理復(fù)雜。
當(dāng)?shù)谝凰接脡喝胧?，在開(kāi)采第二水平改為抽出式時(shí)，過(guò)渡時(shí)期新舊水平同時(shí)生產(chǎn)，壓入和抽出風(fēng)機(jī)將同時(shí)工作。當(dāng)過(guò)渡的準(zhǔn)備工作不充分時(shí)，情況就更為復(fù)雜，如淮南李郢孜一礦，在由壓入式改為抽出式的過(guò)渡期中，用的風(fēng)機(jī)多達(dá)8臺(tái)，其中有些風(fēng)機(jī)時(shí)開(kāi)時(shí)停，前后經(jīng)歷3年才完成過(guò)渡。
上述三種工作方式，主要通風(fēng)機(jī)均安設(shè)在地面。主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在地面的優(yōu)點(diǎn)是安裝、維修方便，當(dāng)井下發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故時(shí)，主要通風(fēng)機(jī)不易損壞，而且便于根據(jù)處理災(zāi)變的需要，采取停風(fēng)、反風(fēng)或控制風(fēng)量等措施。其據(jù)點(diǎn)是主要通風(fēng)機(jī)附近的井口密閉、反風(fēng)裝置等漏風(fēng)較大，應(yīng)予注意。主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在井下只在建井時(shí)短期采用。用作臨時(shí)主要通風(fēng)機(jī)，通常功率較小。
五、礦井通風(fēng)方式
按進(jìn)、回風(fēng)井在井田內(nèi)的位置不同，礦井通風(fēng)方式可分為中央式、對(duì)角式、區(qū)域式及混合式
1、中央式
進(jìn)、回風(fēng)井均位于井田走向中央。根據(jù)進(jìn)、回風(fēng)井的相對(duì)位置，又分為中央并列式和中央邊界式(中央分列式)。
(1)中央并列式。如圖所示，進(jìn)風(fēng)井和回風(fēng)井大致并列在井田走向的中央，兩井底可以開(kāi)掘到第一水平，也可將回風(fēng)井只掘至回風(fēng)水平，后者一般適用于較小型礦井。
(2)中央邊界式(中央分列式)。如圖所示，進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，回風(fēng)井大致位于井田淺部邊界沿走向中央。在傾斜方向上兩井相隔一段距離，回風(fēng)井的井底高于進(jìn)風(fēng)井的井底。
2、對(duì)角式
(1)兩翼對(duì)角式。如圖所示，進(jìn)風(fēng)井大致位于井田走向的中央，2個(gè)回風(fēng)井位于井田邊界的兩翼(沿傾斜方向淺部)，稱為兩翼對(duì)角式。如果只有一個(gè)回風(fēng)井，且進(jìn)、回風(fēng)分別位于井田的兩翼稱為單翼對(duì)角式。
(2)分區(qū)對(duì)角式。如圖所示，進(jìn)風(fēng)井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開(kāi)掘一個(gè)回風(fēng)井，無(wú)總回風(fēng)巷。
3、區(qū)域式
如圖所示，在井田的每一個(gè)生產(chǎn)區(qū)域開(kāi)鑿進(jìn)、回風(fēng)井，分別構(gòu)成獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。
4、混合式
由上述講和方式混合組成。例如，中央分列式與兩翼對(duì)角式混合，中央并列式與兩翼對(duì)角式混合式，等等，如圖所示。
各種通風(fēng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件，見(jiàn)表。
六、礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)(路)
礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由縱橫交錯(cuò)的井巷構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。用圖論的方法對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象描述，把通風(fēng)系統(tǒng)變成一個(gè)由線、點(diǎn)及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)(路)。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本形式有串聯(lián)、并聯(lián)和角聯(lián)。風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)遵循一定的規(guī)律(相關(guān)內(nèi)容在第五章中介紹)。
第二節(jié)礦井通風(fēng)圖的繪制
為科學(xué)進(jìn)行礦井通風(fēng)管理，需進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析，在進(jìn)行礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析時(shí)，除應(yīng)掌握必要的基礎(chǔ)理論外，還必須備有可靠的基礎(chǔ)資料。礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖、通風(fēng)網(wǎng)路圖以及通風(fēng)技術(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)是必備的技術(shù)資料;通風(fēng)網(wǎng)路中風(fēng)流流動(dòng)的基本規(guī)律及通風(fēng)系統(tǒng)中風(fēng)流的變化趨勢(shì)，則是必須掌握的基礎(chǔ)理論。
一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖及其繪制方法
礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖是指根據(jù)礦井開(kāi)拓、采區(qū)巷道布置及礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，在采掘工程進(jìn)度圖的基礎(chǔ)上繪制而成的一種工程圖。對(duì)于開(kāi)采傾斜或緩傾斜煤層的礦井，一般繪制通風(fēng)系統(tǒng)平面圖;為便于看出各井巷間的立體關(guān)系，各類礦井，特別是多煤層、多水平開(kāi)采的礦井，還應(yīng)繪制通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖。
1、通風(fēng)系統(tǒng)圖上一般應(yīng)標(biāo)注下列內(nèi)容：
(1)主要井巷和用風(fēng)地點(diǎn)的名稱。在平面(或立體圖)上最好標(biāo)明該井巷的型式和用途，如：進(jìn)風(fēng)立井、回風(fēng)斜井、進(jìn)風(fēng)上山、進(jìn)風(fēng)下山、回風(fēng)石門(mén)等。
(2)風(fēng)流線路和風(fēng)流方向。進(jìn)、回風(fēng)流要用不同的箭頭或不同的著色加以區(qū)別，進(jìn)、回風(fēng)井要用不同的符號(hào)表示，并標(biāo)出風(fēng)機(jī)位置。
(3)各主要井巷和用風(fēng)地點(diǎn)的面積、風(fēng)速和實(shí)際風(fēng)量值，有條件時(shí)，還應(yīng)注明風(fēng)阻值或阻力值，以及主要通風(fēng)機(jī)的型號(hào)及其參數(shù)(風(fēng)量、風(fēng)壓、轉(zhuǎn)速、葉片安裝角等)。
(4)通風(fēng)構(gòu)筑物的位置。不同的構(gòu)筑應(yīng)用不同的符號(hào)標(biāo)注。
(5)掘進(jìn)工作面及局部通風(fēng)機(jī)的位置。
(6)火區(qū)的位置及其范圍。
(7)防塵和隔爆設(shè)施的位置和種類，不同的種類用不同符號(hào)表示。
圖上還應(yīng)有圖例和圖名、繪制日期等。
對(duì)于開(kāi)采單一煤層的礦井，通風(fēng)系統(tǒng)圖一般是在開(kāi)拓平面圖(或立面圖)上加注風(fēng)向、通風(fēng)設(shè)備和通風(fēng)構(gòu)筑物等繪制而成的;對(duì)于多煤層、多水平開(kāi)采的礦井，通風(fēng)系統(tǒng)多用示意圖表示。繪圖時(shí)，多用單線表示井巷，各煤層的各采區(qū)與工作面，不拘泥于嚴(yán)格的高程和投影關(guān)系，有意識(shí)地把各煤層的各采區(qū)或工作面位置錯(cuò)開(kāi)，并用不同的線條或顏色表示，以便在圖紙上清楚地看出各巷道在通風(fēng)系統(tǒng)中的相互關(guān)系，避免圖形重疊、混亂。各井巷的尺寸也不完全按比例繪制。
2、通風(fēng)系統(tǒng)立體作圖步驟
為避免某些巷道在圖紙上的重疊或擁擠，使圖紙清晰、立體感強(qiáng)、便于使用，各礦應(yīng)在通風(fēng)系統(tǒng)平面圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)軸側(cè)投影關(guān)系繪制通風(fēng)系統(tǒng)立體圖。其作圖步驟如下：
(1)在通風(fēng)系統(tǒng)平面圖上選定假定的坐標(biāo)系的原點(diǎn)坐標(biāo)軸的方向。坐標(biāo)原點(diǎn)宜采用平面圖上已有的特征點(diǎn)(如立井中心)，坐標(biāo)軸x和y宜平行于主要巷道方向(如石門(mén)和平巷)，然后在平面圖上畫(huà)出坐標(biāo)格網(wǎng)(宜用鉛筆輕輕地畫(huà)出，以便修改或刪除)。
(2)確定軸間角(兩軸側(cè)投影軸間的夾角)和變形系數(shù)(沿某一投影軸的線段的投影長(zhǎng)度與該線段真實(shí)長(zhǎng)度之比)。軸間角一般為45°—60°。變形系數(shù)p(x軸)、q(y軸)和r(z軸)一般為0.5—1，p、q和r可相等(稱為等側(cè)投影)，也可各不相等(稱為三側(cè)投影);或者有兩個(gè)相等，而第三個(gè)系數(shù)不同(稱為二側(cè)投影)。
(3)根據(jù)各水平的巷道平面圖作出軸側(cè)投影圖。如在作圖所示的—30m水平巷道軸側(cè)投影時(shí)，首先在繪圖紙的上部作軸x、y、z，并根據(jù)平面圖的比例尺和變形系數(shù)，畫(huà)—30m水平的坐標(biāo)格網(wǎng)，此后，根據(jù)平面圖中巷道特征點(diǎn)(如立井中心、巷道交叉點(diǎn)等)的坐標(biāo)，在軸側(cè)坐標(biāo)格網(wǎng)中畫(huà)出巷道特征點(diǎn)，然后用雙線聯(lián)接各特征點(diǎn)，即得各井巷的輪廓。
(4)畫(huà)完上水平后，將豎軸z向下延長(zhǎng)，在延長(zhǎng)線上按比例尺截取兩水平間高差的投影長(zhǎng)度，然后過(guò)截取點(diǎn)，平行于上水平的x軸和y軸作下水平的x軸和y軸，最后按上一步驟所述，作出下水平(如—230m水平)的巷道軸側(cè)投影。依此類推，即可作出各水平的軸側(cè)投影。
(5)用雙線連接各水平之間的井巷(如上、下山，立井、斜井)。
(6)用陰影線或其他線條對(duì)各井巷進(jìn)行修飾(如兩平行線中某一側(cè)線條粗，另一側(cè)線條細(xì))，即得全礦或某地區(qū)的巷道軸側(cè)投影圖。
(7)涂抹掉軸側(cè)投影圖上的坐標(biāo)格網(wǎng)，標(biāo)注巷道名稱、風(fēng)向、通風(fēng)設(shè)備和構(gòu)筑物等內(nèi)容，即得通風(fēng)系統(tǒng)立體圖。
為使圖面更清晰，立體感更強(qiáng)，可以不必拘泥于某些巷道的嚴(yán)格尺寸及其位置，作些放大、縮小、簡(jiǎn)化和移動(dòng)，這樣畫(huà)出的圖即為通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖。
隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，可以利用計(jì)算機(jī)繪制通風(fēng)系統(tǒng)平面圖或立體圖。
二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路圖及其繪制方法
礦井通風(fēng)系統(tǒng)往往是十分復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)，巷道數(shù)目多、縱橫交錯(cuò)、上下重疊，相互關(guān)系不易一目了然，直接用實(shí)際的通風(fēng)系統(tǒng)的圖分析通風(fēng)問(wèn)題有很多不便，且在利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬時(shí)，也會(huì)因輸入數(shù)據(jù)多而容易出差錯(cuò)，出現(xiàn)占據(jù)計(jì)算機(jī)的容量多和解算時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。為克服這些缺點(diǎn)，需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路化，即用長(zhǎng)短不按比例、位置和曲直不反映風(fēng)道空間關(guān)系的單線條來(lái)表示通風(fēng)系統(tǒng)中各風(fēng)流(道)的分合關(guān)系，將通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，簡(jiǎn)稱通風(fēng)黯然銷魂路圖或風(fēng)網(wǎng)。在種圖中點(diǎn)可以位移、邊可以伸縮、曲直、翻轉(zhuǎn)，必要時(shí)還以對(duì)點(diǎn)或邊進(jìn)行簡(jiǎn)化，但必須反映風(fēng)流的分合關(guān)系。圖的幾何形狀也不是唯一的，可畫(huà)成長(zhǎng)方形(圖中分支用直線表示)，也可畫(huà)成隨圓形(圖中分支多用弧線)，也有畫(huà)成圓形的。習(xí)慣上利用手工繪圖時(shí)，采用橢圓形，計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)采用長(zhǎng)方形。
通風(fēng)網(wǎng)路圖的畫(huà)法沒(méi)有統(tǒng)一的格式。習(xí)慣上，手工繪圖的步驟是：
(1)節(jié)點(diǎn)編號(hào)。即在通風(fēng)系統(tǒng)圖上確定節(jié)點(diǎn)(風(fēng)流的分合點(diǎn))的位置，并從進(jìn)風(fēng)井口開(kāi)始，沿風(fēng)流流動(dòng)方向直到出風(fēng)井口為止，按由小到大的順序?qū)?jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。
為便于查對(duì)、編號(hào)時(shí)應(yīng)按翼、采區(qū)逐片編號(hào)，以使其號(hào)碼接近;所有通大氣、且標(biāo)高相同的點(diǎn)均作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)編同一個(gè)號(hào)碼(習(xí)慣上為1號(hào)點(diǎn));如果通大氣的點(diǎn)的標(biāo)高明顯不同，要考慮自然風(fēng)壓時(shí)在兩點(diǎn)之間可加一個(gè)虛分支(用虛線表示);井底車(chē)場(chǎng)或采區(qū)車(chē)場(chǎng)可簡(jiǎn)化為一個(gè)節(jié)點(diǎn);風(fēng)硐與回風(fēng)井交叉點(diǎn)處應(yīng)設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以便繪出地面漏風(fēng)分支;風(fēng)機(jī)入口可設(shè)節(jié)點(diǎn)，也可不設(shè)節(jié)點(diǎn);不能有虛節(jié)點(diǎn)(即不是風(fēng)流分合點(diǎn)上編了號(hào));不能漏掉應(yīng)編號(hào)的節(jié)點(diǎn);不要用1′、2′、…10′號(hào)編號(hào)。
(2)繪制草圖。首先，把用風(fēng)地點(diǎn)(回采面、獨(dú)立通風(fēng)的掘進(jìn)面、硐室等)排列在圖紙中央的同一條豎線或橫線位置，各用風(fēng)地點(diǎn)用寫(xiě)上用風(fēng)地點(diǎn)名稱的長(zhǎng)方杠形表示或用不同符號(hào)表示。節(jié)點(diǎn)可用圈內(nèi)寫(xiě)有節(jié)點(diǎn)號(hào)和圓圈表示，也可用旁邊寫(xiě)有節(jié)點(diǎn)號(hào)的黑圓點(diǎn)表示，如圖所示，為便于查對(duì)，通常把對(duì)稱的兩翼畫(huà)在對(duì)稱的位置上，即把同一翼的用風(fēng)地點(diǎn)又排列在一起，其次，從每個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)的始點(diǎn)開(kāi)始，逆風(fēng)流方向逐個(gè)節(jié)點(diǎn)、逐條分支地畫(huà)到進(jìn)風(fēng)井口或壓入式通風(fēng)機(jī)的入風(fēng)口，再?gòu)挠蔑L(fēng)地點(diǎn)的末點(diǎn)開(kāi)始，順其風(fēng)流方向畫(huà)至出風(fēng)井口或抽出式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器出口。在向兩端繪制過(guò)程中，遇到風(fēng)流流入或流出時(shí)，在節(jié)點(diǎn)處應(yīng)留出分岔，并在分岔上標(biāo)明流入或流向節(jié)點(diǎn)的號(hào)碼，為使圖形美觀，應(yīng)利用邊(分支)可伸縮、曲直、位移的特點(diǎn)，盡量避免或減少跨越分支的數(shù)量，整個(gè)網(wǎng)路圖可水平排列，也可垂直排列。習(xí)慣上水平排列進(jìn)，把進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)排在圖的左側(cè)，回風(fēng)系統(tǒng)在圖的右上部，無(wú)論何種形式排列，進(jìn)風(fēng)井分以均排在中心線位置。只有一個(gè)回風(fēng)井時(shí)，回風(fēng)井分支也排在中心線位置;有兩個(gè)回風(fēng)井時(shí)，其分支排列在中心線的兩側(cè)對(duì)稱位置。
圖上用實(shí)線表示實(shí)際存在的分支，用虛線表示漏風(fēng)分支或準(zhǔn)備開(kāi)掘的分支，用不同的標(biāo)志表示進(jìn)、回風(fēng)井，采掘面，進(jìn)、回風(fēng)流通風(fēng)構(gòu)筑物等，用不同顏色的線條或用粗線條表示固定風(fēng)量風(fēng)道(分支)。
(3)檢查核對(duì)。為了防止遺漏節(jié)點(diǎn)或分支，草圖繪好后，應(yīng)進(jìn)行查對(duì)。查對(duì)時(shí)最好由兩人進(jìn)行。查對(duì)的方法是：按節(jié)點(diǎn)序號(hào)由小到大逐個(gè)進(jìn)行，檢查流入與流出節(jié)點(diǎn)的分支數(shù)及分支的始末點(diǎn)號(hào)是否與系統(tǒng)圖上的相符。
(4)修整圖形。在經(jīng)查對(duì)無(wú)誤的基礎(chǔ)上，根據(jù)網(wǎng)路圖的結(jié)構(gòu)特性，利用翻轉(zhuǎn)和伸縮的方法，對(duì)草圖進(jìn)行修整和變形。要求修整、變形后的網(wǎng)路圖中有最少的跨越分支，且外形美觀、結(jié)構(gòu)正確。經(jīng)再次查對(duì)無(wú)誤后，即成正式的通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路圖。
按通風(fēng)系統(tǒng)圖實(shí)際分支和節(jié)點(diǎn)畫(huà)出的網(wǎng)路圖，往往過(guò)于復(fù)雜(盡管在繪圖過(guò)程中已作初步簡(jiǎn)化)，不便分析研究問(wèn)題，有時(shí)重點(diǎn)不突出;而用此網(wǎng)路圖進(jìn)行解算時(shí)，占微機(jī)內(nèi)存多，解題時(shí)間長(zhǎng)，且實(shí)際上沒(méi)有必要。因而應(yīng)根據(jù)分析問(wèn)題或電算解題的需要，對(duì)網(wǎng)路圖進(jìn)行簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化的原則是：簡(jiǎn)化后的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)必須體現(xiàn)出原通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，不失真;由于簡(jiǎn)化導(dǎo)致的網(wǎng)路解算誤差應(yīng)在允許的誤差范圍內(nèi)，解算的結(jié)果有實(shí)用價(jià)值。簡(jiǎn)化的內(nèi)容和方法是：
(1)并邊。簡(jiǎn)單的串聯(lián)或并聯(lián)分支可用一條等效分支代替。等效分支的風(fēng)阻值，按串、并聯(lián)風(fēng)阻計(jì)算公式求算。一進(jìn)一出的局部角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，也可用一條等效分支代表，其等效風(fēng)阻值按R=h/Q2計(jì)算。根據(jù)解題的需要，在某些情況下，一個(gè)采區(qū)或某個(gè)系統(tǒng)(如一翼)也可用一條等效分支代替。例如，研究全礦通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)采區(qū)都可簡(jiǎn)化為一條分支;研究某個(gè)系統(tǒng)(采區(qū)或一翼)內(nèi)的問(wèn)題時(shí)，別的系統(tǒng)(采區(qū)或一翼)則可簡(jiǎn)化為一條分支，多風(fēng)機(jī)工作的礦井，如果只是為了研究各主要通風(fēng)機(jī)間的相互影響，則可把各主要通風(fēng)機(jī)工作的通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一條分支。在需詳細(xì)研究的通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，具有下述情況之一者，不能作并邊處理：
?、儆蔑L(fēng)地點(diǎn)所處的分支;
?、谛枰M(jìn)行調(diào)節(jié)的分支;
③有能源(輔助通風(fēng)機(jī)、自然風(fēng)壓)存在的分支;
④并聯(lián)分支之一有分、合流(節(jié)點(diǎn))的風(fēng)網(wǎng)。
(2)并點(diǎn)。在實(shí)際系統(tǒng)中，阻力很小(如小于10pa，或小于總阻力的1%)的分支，可將其如末點(diǎn)并為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，壓降很小的局部風(fēng)網(wǎng)(如井底車(chē)場(chǎng)、采區(qū)車(chē)場(chǎng))也可并為一個(gè)節(jié)點(diǎn);標(biāo)高相同的幾個(gè)進(jìn)風(fēng)井口可并為一個(gè)節(jié)點(diǎn);當(dāng)幾個(gè)進(jìn)風(fēng)井口標(biāo)高相同、井底之間通風(fēng)阻力很小(≤10pa)，而且不需研究各井的風(fēng)量分配時(shí)，可將這幾個(gè)進(jìn)風(fēng)井全并為一個(gè)等效分支，即各井底節(jié)點(diǎn)并為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，各井口節(jié)點(diǎn)也并為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。但是，在某些情況下，盡管兩節(jié)間的阻力很小，也不宜進(jìn)行并點(diǎn)。例如，并點(diǎn)后會(huì)改變風(fēng)流分合關(guān)系者、某些不能簡(jiǎn)化的角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的兩端點(diǎn)、直接用風(fēng)分支兩端點(diǎn)。能否并點(diǎn)，主要取決于研究問(wèn)題的目的及并點(diǎn)后引起的誤差大小。
(3)斷路。風(fēng)阻很大的分支可視為斷路。例如，一些漏風(fēng)量很少的通風(fēng)構(gòu)筑物所在的分支，可視為斷路，在網(wǎng)路圖中可不畫(huà)出。
總之，應(yīng)根據(jù)分析研究的目的、對(duì)象和要求結(jié)果的精確程度決定網(wǎng)路的簡(jiǎn)化程度。該繁處則繁，應(yīng)簡(jiǎn)處則簡(jiǎn)。簡(jiǎn)化后，必然產(chǎn)生誤差，簡(jiǎn)化越多，誤差越大。一般而言，重點(diǎn)研究區(qū)域的風(fēng)網(wǎng)，盡量少簡(jiǎn)化，非重點(diǎn)研究的區(qū)域，則多簡(jiǎn)化。
第三節(jié)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)
一、對(duì)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)基本要求
采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是指礦井風(fēng)流經(jīng)主要進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)入采區(qū)，流經(jīng)采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷道，清洗采掘工作面、硐室和其他用風(fēng)巷道后，沿采區(qū)回風(fēng)巷排至礦井主要回風(fēng)巷的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成單元，是采區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分。安包括采區(qū)進(jìn)風(fēng)、回風(fēng)和工作面進(jìn)、回風(fēng)巷道組成的風(fēng)路連接形式及采區(qū)內(nèi)的風(fēng)流控制設(shè)施。
采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)主要取決于采區(qū)巷道布置和采煤方法，同時(shí)要滿足采區(qū)通風(fēng)的特殊要求。在確定采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，必須遵守安全、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)合理等原則。其基本要求是：
(1)采區(qū)必須有獨(dú)立的風(fēng)道，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)，采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)巷必須貫穿整個(gè)采區(qū)的長(zhǎng)度或高度。嚴(yán)禁將一條上山、下山或盤(pán)區(qū)的風(fēng)巷分為兩段，其中一段為進(jìn)風(fēng)巷，另一段為回風(fēng)巷。
(2)采掘工作面、硐室都應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。采用串聯(lián)通風(fēng)時(shí)，必須遵守《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
(3)按瓦斯、二氧化碳、氣候條件和工業(yè)衛(wèi)生的要求，合理配風(fēng)，要盡量減少采區(qū)漏風(fēng)，并避免新風(fēng)到達(dá)工作面之前被污染和加熱，要保證通風(fēng)阻力小，通風(fēng)能力大，風(fēng)流暢通。
(4)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)要簡(jiǎn)單，以便在發(fā)生事故時(shí)易于控制和撤離人員，為此應(yīng)盡量減少通風(fēng)構(gòu)筑物的數(shù)量，要盡量避免采用角聯(lián)風(fēng)路，無(wú)法避免時(shí)，要有保證風(fēng)流穩(wěn)定性的措施。
(5)要有較強(qiáng)的抗災(zāi)和防災(zāi)能力，為此要調(diào)協(xié)防塵線路、避災(zāi)線路、避難硐室和災(zāi)變時(shí)的風(fēng)流控制設(shè)施。
(6)采掘工作面的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)不得經(jīng)過(guò)采空區(qū)或冒頂區(qū)。
(7)采區(qū)內(nèi)布置的機(jī)電硐室、絞車(chē)房要配足風(fēng)量。如果它們的通風(fēng)采用回風(fēng)時(shí)，在排放瓦斯過(guò)程中，必須切斷這些地點(diǎn)的電源，防止高濃度的瓦斯流經(jīng)這些地點(diǎn)時(shí)引起瓦斯爆炸。1987年12月9日淮南某礦就是因排放的瓦斯經(jīng)較車(chē)房時(shí)，產(chǎn)生火花，引起瓦斯爆炸，造成45人死亡。
二、采區(qū)進(jìn)風(fēng)上山與回風(fēng)上山的選擇。
對(duì)于薄、中厚的緩傾斜煤層，我國(guó)廣泛采用走向長(zhǎng)壁采煤法。厚煤層則多采用傾斜分層走向長(zhǎng)壁采煤法或放頂煤開(kāi)采，開(kāi)掘采區(qū)上(下)山聯(lián)系回風(fēng)大巷及運(yùn)輸大巷。上(下)山至少要有2條，即運(yùn)輸機(jī)上山及軌道上山，對(duì)生產(chǎn)能力大的采區(qū)可有3條或4條上山。只設(shè)2條上山時(shí)，一條進(jìn)風(fēng)，另一條回風(fēng)。新鮮風(fēng)流由大巷經(jīng)進(jìn)風(fēng)上(下)山、進(jìn)風(fēng)平巷進(jìn)入采煤工作面，加硯經(jīng)回風(fēng)巷、回風(fēng)上(下)山到采區(qū)回風(fēng)石門(mén)。
1、軌道上山進(jìn)風(fēng)，運(yùn)輸機(jī)上山回風(fēng)
新鮮風(fēng)流由進(jìn)風(fēng)大巷、流經(jīng)采區(qū)進(jìn)風(fēng)石門(mén)、下部車(chē)場(chǎng)到軌道上山，故下部車(chē)場(chǎng)繞道中不設(shè)風(fēng)門(mén)。軌道上山的上部及中部車(chē)場(chǎng)凡與回風(fēng)巷連接處，均設(shè)置風(fēng)門(mén)與回風(fēng)隔離，為此車(chē)場(chǎng)巷道要有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，以保證兩道風(fēng)門(mén)間距有一定的長(zhǎng)度，解決通風(fēng)與運(yùn)輸?shù)拿埽鐖D所示。
2、運(yùn)輸機(jī)上山進(jìn)風(fēng)、軌道上山回風(fēng)
運(yùn)輸機(jī)上山進(jìn)風(fēng)時(shí)，風(fēng)流與煤流方向相反，運(yùn)輸機(jī)上山的下部與進(jìn)風(fēng)大巷間必須設(shè)聯(lián)絡(luò)巷上風(fēng)，禁止從溜煤眼上風(fēng)。運(yùn)輸機(jī)上山的中部，上部與回風(fēng)相連接的巷道中均設(shè)置風(fēng)門(mén)或風(fēng)墻。軌道上山的回風(fēng)，它與各區(qū)段回風(fēng)巷及回風(fēng)石門(mén)連通，在與進(jìn)風(fēng)巷道連接地點(diǎn)，設(shè)置通風(fēng)構(gòu)筑物。為了將軌道上山與采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷隔離，其下部車(chē)場(chǎng)中應(yīng)設(shè)兩道以上風(fēng)門(mén)，風(fēng)門(mén)間隔不小于一列車(chē)長(zhǎng)度，這對(duì)從下部提料的采區(qū)特別重要，否則提料與通風(fēng)發(fā)生矛盾，風(fēng)門(mén)破壞或敞開(kāi)，風(fēng)流短路，工作面風(fēng)量不足可能造成事故。對(duì)于從上水平下料的采區(qū)，米車(chē)通過(guò)下部車(chē)場(chǎng)很少，上述問(wèn)題一般不存在，所以這種通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)于從上水平下料的采區(qū)比較適宜。
3、兩種通風(fēng)方式的比較
軌道上山進(jìn)風(fēng)，新鮮風(fēng)流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，軌道上山的絞車(chē)房易于通風(fēng);變電所設(shè)在兩上山之間，其回風(fēng)
口設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗，利用兩上山間風(fēng)壓差通風(fēng)。
輸送機(jī)上山進(jìn)風(fēng)，由于風(fēng)流方向與運(yùn)煤方向相反，容易引起煤塵飛揚(yáng)，煤塵濃度增大，影響工作面的安全衛(wèi)生條件;輸送機(jī)設(shè)備所散發(fā)的熱量，使進(jìn)風(fēng)流溫度升高。此外，須在軌道上山的下部車(chē)場(chǎng)內(nèi)安設(shè)風(fēng)門(mén)，此外運(yùn)輸?shù)V車(chē)來(lái)往頻繁要加強(qiáng)管理，防止風(fēng)流短路。
進(jìn)、回風(fēng)上山的選擇應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件、開(kāi)采方法以及瓦斯、煤塵和溫度等具體條件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。
三、壁式采煤工作面的通風(fēng)系統(tǒng)類型和特點(diǎn)
(一)類型
回采區(qū)段的通風(fēng)系統(tǒng)是由工作面的進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷和工作面組成。當(dāng)?shù)V井采用走向長(zhǎng)壁式采煤法時(shí)，回采區(qū)段的通風(fēng)系統(tǒng)有U型、Z形、H形、Y形、W形、雙Z形和U+L形等，如圖所示。
1、U型與Z型通風(fēng)系統(tǒng)
2、Y型、W型及雙Z型通風(fēng)系統(tǒng)
3、H型通風(fēng)系統(tǒng)
采區(qū)內(nèi)各采掘工作面均應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。若工作面之間不能形成獨(dú)立通風(fēng)，經(jīng)報(bào)批后，可以采用串聯(lián)通風(fēng)，但必須符合《規(guī)程》關(guān)于采掘工作面串聯(lián)系通風(fēng)的有關(guān)規(guī)定。
《規(guī)程》規(guī)定：采煤工作面和掘進(jìn)工作面都應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)。同一采區(qū)內(nèi)，同一煤層上下相連的2個(gè)同一風(fēng)路的采煤工作面、采煤工作面與其相連接的掘進(jìn)工作面、相鄰的2個(gè)掘進(jìn)工作面，布置獨(dú)立通風(fēng)有困難時(shí)，在制定措施后，可采用串聯(lián)通風(fēng)但串聯(lián)通風(fēng)的次數(shù)不得超過(guò)1次。
《規(guī)程》規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)，進(jìn)入串聯(lián)工作面的風(fēng)流中，必須裝有甲烷自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警斷電裝置，在此種風(fēng)流中，瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過(guò)0.5%，其他有害氣體濃度都應(yīng)符合《規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
開(kāi)采有瓦斯噴出或煤與瓦斯突出的煤層，嚴(yán)禁任何兩個(gè)工作面之間串聯(lián)通風(fēng)。
(二)特點(diǎn)
(1)一進(jìn)一回的工作面通風(fēng)系統(tǒng)(U形、Z形)有U形后退式和U形前進(jìn)式、Z形后退式和Z形前進(jìn)式四種情況。其中U形后退式在我國(guó)使用普遍，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠、漏風(fēng)少。缺點(diǎn)是上隅角瓦斯易超限，而且工作面的進(jìn)、回風(fēng)巷要提前掘進(jìn)，維護(hù)工作量大。
U形前進(jìn)式系統(tǒng)的掘進(jìn)量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風(fēng)問(wèn)題，在巷旁支護(hù)好，漏風(fēng)不大時(shí)，有一定的優(yōu)越性。而且，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面。
Z形后退式系統(tǒng)，采空區(qū)瓦斯不涌入工作面而涌向回風(fēng)平巷。Z形前進(jìn)式的采空區(qū)瓦斯則涌向工作面，特別是上隅角。Z系統(tǒng)采空區(qū)的漏風(fēng)介于U形后退式與U形前進(jìn)式之間，關(guān)鍵問(wèn)題之一是巷旁支護(hù)。
在工作面和采空區(qū)瓦斯涌出量大時(shí)，一進(jìn)一回系統(tǒng)難以解決瓦斯超限問(wèn)題。
(2)兩進(jìn)一回或一進(jìn)兩回的工作面通風(fēng)系統(tǒng)(Y形、W形、雙Z形)。這種系統(tǒng)比一進(jìn)一回系統(tǒng)多了一條通風(fēng)巷道，其通風(fēng)能力較大，也增加了巷道維修量和管理的復(fù)雜性。
Y形系統(tǒng)回風(fēng)巷道風(fēng)量加大，使上隅角及回風(fēng)道瓦斯不易超限。
W形后退式系統(tǒng)用于高瓦斯的長(zhǎng)工作面或雙工作面，進(jìn)回風(fēng)平巷都在煤體內(nèi)，由中間及下部平巷進(jìn)風(fēng)，上部平巷回風(fēng)時(shí)，上、下段工作面均為上行風(fēng);但其上段風(fēng)速高，對(duì)防塵不利;上隅角瓦斯可能超限。所以，在瓦斯涌出量很大時(shí)，常采用上、下平巷進(jìn)風(fēng)，中間平巷回風(fēng)，或者由中間巷進(jìn)風(fēng)，上、下平巷回風(fēng)，以增加風(fēng)量，提高產(chǎn)量。在中間巷內(nèi)布置抽瓦斯鉆孔時(shí)，抽放孔可處于抽放區(qū)域的中心，抽放率比U形系統(tǒng)可提高50%，這咱系統(tǒng)是高瓦斯綜采工作面通風(fēng)的重要形式。
W形前進(jìn)式系統(tǒng)巷道維護(hù)在采空區(qū)，漏風(fēng)大，采空區(qū)涌出的瓦斯量也大。
雙Z形形前進(jìn)式系統(tǒng)，上、下進(jìn)風(fēng)平巷維護(hù)在采空區(qū)時(shí)，漏風(fēng)帶出的瓦斯可能使工作面瓦斯超限。雙Z形后退式則不存在此問(wèn)題，對(duì)工作面比較安全，雙Z形系統(tǒng)需設(shè)邊界上山，采用時(shí)須加注意。
(3)兩進(jìn)兩回或三進(jìn)一回的H形系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是工作面回風(fēng)量大，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面。
(4)兩進(jìn)兩回或三進(jìn)一回的U+L形系統(tǒng)。其特點(diǎn)是工作面風(fēng)量大、采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，尤其對(duì)上隅角的瓦斯管理非常有效，適用于高瓦斯礦井的高產(chǎn)工作面。但其L段巷道受采動(dòng)影響大，維護(hù)費(fèi)用高，通風(fēng)管理復(fù)雜。
總之，多進(jìn)多回系統(tǒng)的特點(diǎn)是通風(fēng)能力較大，各風(fēng)道風(fēng)量比例可適當(dāng)調(diào)整控制，采空區(qū)的巷道要防止漏風(fēng)，選用時(shí)要因地制宜。
四、采煤工作面上行通風(fēng)與下行通風(fēng)
上行通風(fēng)與下行通風(fēng)是指進(jìn)風(fēng)流方向與采煤工作面的關(guān)系而言。當(dāng)采煤工作面進(jìn)風(fēng)巷道水平低于回風(fēng)巷時(shí)，采煤工作面的風(fēng)流沿傾斜向上流動(dòng)，稱上行通風(fēng);否則，稱為下行通風(fēng)。同向與逆向通風(fēng)是指風(fēng)流方向與煤流方向之間的關(guān)系而言，風(fēng)流方向與煤炭運(yùn)輸方向呈一致時(shí)稱為同向通風(fēng)，否則，稱為逆向通風(fēng)這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。
(1)采煤工作面涌出的瓦斯比空氣輕，其自然流動(dòng)的方向和上行風(fēng)的方向一致，在正常風(fēng)速(大于0.5m/s)下，瓦斯分層流動(dòng)和局部積存的可能性較小;瓦斯自然流動(dòng)的方向與下行風(fēng)方向相反，二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯分層流動(dòng)和局部積存的現(xiàn)象。
(2)采用上行風(fēng)是地，須先把采區(qū)的進(jìn)風(fēng)流導(dǎo)至采區(qū)下部進(jìn)風(fēng)巷，然后進(jìn)入工作面，流經(jīng)的路線較長(zhǎng)，風(fēng)流會(huì)由于壓縮和地溫加熱而升溫，又因巷道中機(jī)遇設(shè)備散發(fā)的熱量也加入風(fēng)流中，故上行風(fēng)比下行風(fēng)工作面的氣溫要高。
(3)采用上行風(fēng)，采區(qū)進(jìn)風(fēng)流和回風(fēng)流之間產(chǎn)生的自然風(fēng)壓和機(jī)械風(fēng)壓的作用方向相同;采用下行風(fēng)，其作用方向相反，故下行風(fēng)比上行風(fēng)所需要的機(jī)械風(fēng)壓要大，如果主要通風(fēng)機(jī)一旦因故停轉(zhuǎn)，工作面的下行風(fēng)流就有停風(fēng)或反向的可能。
(4)工作面一旦起火，所產(chǎn)生的火風(fēng)壓和下行風(fēng)工作面的機(jī)械風(fēng)壓作用相反，會(huì)使工作面風(fēng)量減少，瓦斯?jié)舛仍黾?，故下行風(fēng)在起火起點(diǎn)瓦斯爆炸的可能性比上行風(fēng)要大，而且工作面風(fēng)流易于反向，在上行風(fēng)工作面的風(fēng)流路線上，風(fēng)流方向不會(huì)逆轉(zhuǎn)，但在并聯(lián)工作面的風(fēng)流路線上風(fēng)流方向可能逆轉(zhuǎn)和侵入火災(zāi)氣體，在起火工作面的進(jìn)風(fēng)段也可能侵入火災(zāi)氣體，因此，無(wú)論用上行通風(fēng)還是用下行通風(fēng)，都應(yīng)采取防止風(fēng)流逆轉(zhuǎn)和火災(zāi)氣體侵入進(jìn)風(fēng)流的安全措施。
五、巷道貫通時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整
掘進(jìn)巷道貫通時(shí)，存在的事故隱患多，引起的事故多，因此，必須遵守《規(guī)程》的規(guī)定。
貫通時(shí)前，當(dāng)兩個(gè)掘進(jìn)工作面相距一定距離(綜掘50m，一般巷道20m)時(shí)，必須停止一個(gè)工作面的掘進(jìn)工作，此時(shí)，地質(zhì)部門(mén)應(yīng)做好的地質(zhì)測(cè)量工作，掌握好貫通巷道附近的地質(zhì)構(gòu)造、頂?shù)装鍘r性和水文地質(zhì)等情況;通風(fēng)部門(mén)做好正常的通風(fēng)工作，并做好貫通后的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的準(zhǔn)備工作，預(yù)計(jì)貫通后的風(fēng)流方向、風(fēng)量和瓦斯量的變化情況，明確調(diào)整風(fēng)流設(shè)施的布置和要求。
貫通時(shí)，必須由專人在現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮，只準(zhǔn)一個(gè)工作面掘進(jìn)，另一個(gè)工作面要停止工作并撤出該工作面的人員，巷道口設(shè)置柵欄及警標(biāo)，并保持正常通風(fēng)，風(fēng)筒完好，瓦斯不超限。向前掘進(jìn)的工作面每次爆破前，必須設(shè)專人和瓦檢員共同到停掘的工作面檢查工作面及其回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛取Ｍ咚節(jié)舛瘸迺r(shí)，必須先停止在掘工作面的工作，然后處理瓦斯，只有在2個(gè)工作面及其回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛榷荚?.0%以下時(shí)，在掘工作面方可爆破。每次爆破前，2個(gè)工作面入口必須有專人警戒。
貫通后，必須停止采區(qū)內(nèi)的一切工作，立即調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)流穩(wěn)定后，方可恢復(fù)工作。
許多煤礦在貫通時(shí)，由于爆破打通對(duì)方的巷道，雙方?jīng)]有及時(shí)調(diào)整好通風(fēng)系統(tǒng)，也沒(méi)有很好地檢查瓦斯，引起瓦斯爆炸事故，例如，1987年貴州水城局木沖溝煤礦東部采區(qū)1111工作面，在運(yùn)輸巷與工作面開(kāi)切眼貫通時(shí)，由于切眼停止工作，風(fēng)筒維護(hù)不好，切眼迎頭‘處于無(wú)風(fēng)狀態(tài)，瓦斯積聚，在運(yùn)輸巷向前貫通時(shí)，炮眼和裝藥量均不符合作業(yè)規(guī)程的規(guī)定，最小抵抗線不足，造成爆破時(shí)打通炮，爆破火焰引爆了切眼內(nèi)積聚的瓦斯，引起瓦斯爆炸，同時(shí)，由于采區(qū)周?chē)は镙^多，煤塵大，引發(fā)了3次瓦斯煤塵連續(xù)爆炸，涉及損壞巷道達(dá)2250m，死亡84人，給國(guó)家和人民造成了巨大的損失。
第四節(jié) 掘進(jìn)通風(fēng)
一、掘進(jìn)通風(fēng)方法
掘進(jìn)通風(fēng)方法分為兩大類：利用礦井總風(fēng)壓愛(ài)風(fēng)和使用局部通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)
(一)利用礦井總風(fēng)壓通風(fēng)
利用礦井總風(fēng)壓的一部分能量，借助于各種導(dǎo)風(fēng)設(shè)施，將新鮮風(fēng)流引入掘進(jìn)工作面，根據(jù)導(dǎo)風(fēng)設(shè)施不同，分為以下3類：
1、用縱向風(fēng)墻或風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)
這種方法是用縱向風(fēng)墻或風(fēng)障將巷道一分為二，構(gòu)成進(jìn)、回風(fēng)風(fēng)路，其通風(fēng)阻力由礦井主要通風(fēng)機(jī)克服，擋風(fēng)墻上設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗控制掘進(jìn)工作面的風(fēng)量，如圖所示。
2、利用風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)
利用總風(fēng)壓克服導(dǎo)風(fēng)風(fēng)筒和獨(dú)頭巷道的通風(fēng)阻力，為掘進(jìn)工作面供給所需風(fēng)量。由于風(fēng)筒的通風(fēng)阻力較大，所能利用的總風(fēng)壓有限，
一般適用于風(fēng)量不大、通風(fēng)距離不長(zhǎng)的掘進(jìn)工作面，如圖所示。
3、利用平行巷道通風(fēng)
當(dāng)兩條平行巷道同時(shí)掘進(jìn)時(shí)，可每隔一定距離開(kāi)聯(lián)絡(luò)巷，前一聯(lián)絡(luò)巷掘通后，每一聯(lián)絡(luò)巷即封閉，由兩條巷道與聯(lián)絡(luò)巷構(gòu)成一個(gè)進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)，由總風(fēng)壓供風(fēng)，獨(dú)頭巷道部分可利用風(fēng)障或?qū)эL(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)。
利用總風(fēng)壓通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是安全可靠，管理方便，但須有足夠的風(fēng)壓以克服通風(fēng)阻力。其缺點(diǎn)是漏風(fēng)大，有效風(fēng)量率低，只適用于短距離掘進(jìn)巷道或兩條長(zhǎng)距離巷道同時(shí)掘進(jìn)。
(二)使用局部通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)
掘進(jìn)用的局部通風(fēng)設(shè)備有兩類：引射器和局部通風(fēng)機(jī)。
1、引射器
引射器將高壓水或壓縮空氣的部分能量傳遞給風(fēng)流，克服風(fēng)流在風(fēng)筒和獨(dú)頭巷道中流動(dòng)的阻力，達(dá)到給掘進(jìn)工作面供風(fēng)的目的。根據(jù)高壓流體的不同。分為壓氣引射器和水力引射器，其缺點(diǎn)是風(fēng)壓低，風(fēng)量小、效率低。
2、局部通風(fēng)機(jī)
隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，采煤方法的改革，特別是機(jī)械化程度的提高和局部通風(fēng)技術(shù)的進(jìn)步，局部通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)方法取代了全風(fēng)壓通風(fēng)，成為我國(guó)掘進(jìn)工作面的主要通風(fēng)方法。。用局部通風(fēng)設(shè)備通風(fēng)時(shí)，其工作方法有：壓入式、抽出式、壓抽混合式3種。這3種通風(fēng)方式設(shè)備的布置如圖所示：
壓入式和抽出式通風(fēng)的比較：
1) 壓入式通風(fēng)時(shí)，局部通風(fēng)機(jī)及其附屬電氣設(shè)備均布置在新鮮風(fēng)流中，污風(fēng)不通過(guò)局部通風(fēng)機(jī)，安全性好;而抽出式通風(fēng)時(shí)，含瓦斯的污風(fēng)通過(guò)局部通風(fēng)機(jī)，若局部通風(fēng)機(jī)不具備防爆性能，則是非常危險(xiǎn)的。
2)壓入式通風(fēng)風(fēng)筒出口風(fēng)速和有效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，且因風(fēng)速較大而提高散熱效果。然而，抽出式通風(fēng)有效吸程小，掘進(jìn)施工中難以保證風(fēng)筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之內(nèi)。與壓入式通風(fēng)相比，抽出式風(fēng)量小,工作面排污風(fēng)所需時(shí)間長(zhǎng)、速度慢。 3)壓入式通風(fēng)時(shí),掘進(jìn)巷道涌出的瓦斯向遠(yuǎn)離工作面方向排走,而用抽出式通風(fēng)時(shí),巷道壁面涌出的瓦斯隨風(fēng)流向工作面，安全性較差。
4) 抽出式通風(fēng)時(shí),新鮮風(fēng)流沿巷道進(jìn)向工作面，整個(gè)井巷空氣清新，勞動(dòng)環(huán)境好;而壓入式通風(fēng)時(shí)，污風(fēng)沿巷道緩慢排出，當(dāng)掘進(jìn)巷道越長(zhǎng)，排污風(fēng)速度越慢，受污染時(shí)間越久。
5)壓入式通風(fēng)可用柔性風(fēng)筒，其成本低、重量輕，便于運(yùn)輸，而抽出式通風(fēng)的風(fēng)筒承受負(fù)壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風(fēng)筒，成本高，重量大，運(yùn)輸不便。
混合式通風(fēng)是壓入式和抽出式兩種通風(fēng)方式的聯(lián)合運(yùn)用, 新鮮風(fēng)流經(jīng)壓入式風(fēng)筒送入工作面, 工作面的污風(fēng)由壓入式風(fēng)筒壓入的新風(fēng)予以沖淡和稀釋，由抽出式主風(fēng)筒排出。
混合式通風(fēng)的主要特點(diǎn)：
a、混合式通風(fēng)是大斷面長(zhǎng)距離巖巷掘進(jìn)通風(fēng)的較好方式，優(yōu)點(diǎn)是施工巷道內(nèi)工作環(huán)境較好;
b、主要缺點(diǎn)是降低了壓入式與抽出式兩列風(fēng)筒重疊段巷道內(nèi)的風(fēng)量，當(dāng)掘進(jìn)巷道斷面大時(shí),風(fēng)速就更小,則此段巷道頂板附近易形成瓦斯層狀積聚。
當(dāng)設(shè)置通風(fēng)機(jī)巷道的全風(fēng)壓供給的風(fēng)量小于局部通風(fēng)機(jī)的吸入風(fēng)量或巷道無(wú)風(fēng)時(shí)，則由局部用風(fēng)地點(diǎn)排出的污濁風(fēng)流，會(huì)部分或全部再次經(jīng)局部通風(fēng)機(jī)送往用風(fēng)地點(diǎn)，故稱其為循環(huán)風(fēng)。乏風(fēng)反復(fù)返回掘進(jìn)工作面，有毒有害氣體和粉塵濃度會(huì)越來(lái)越大，不僅惡化了工作面作業(yè)環(huán)境，更嚴(yán)重的是，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔粩嘣黾赢?dāng)其進(jìn)入局部通風(fēng)機(jī)時(shí)，極易引起瓦斯煤塵爆炸?！兑?guī)程》嚴(yán)禁掘進(jìn)工作面循環(huán)通風(fēng)。
二、局部通風(fēng)裝備
局部通風(fēng)裝備是由局部通風(fēng)動(dòng)力設(shè)備、風(fēng)筒及其附屬裝置組成。
一)風(fēng)筒
風(fēng)筒是最常見(jiàn)的導(dǎo)風(fēng)裝置。對(duì)風(fēng)筒的基本要求是漏風(fēng)小、風(fēng)阻小、重量輕、拆裝簡(jiǎn)便。
1. 風(fēng)筒種類
風(fēng)筒按其材料力學(xué)性質(zhì)可分為剛性和柔性兩種。
剛性風(fēng)筒是用金屬板或玻璃鋼材制成。玻璃鋼風(fēng)筒比金屬風(fēng)筒輕便、抗酸、堿腐蝕性強(qiáng)、摩擦阻力系數(shù)小。
柔性風(fēng)筒是應(yīng)用更廣泛的一種風(fēng)筒，通常用橡膠、塑料制成。其最大優(yōu)點(diǎn)是輕便，可伸縮、拆裝運(yùn)搬方便。
2. 風(fēng)筒接頭
剛性風(fēng)筒一般采用法蘭盤(pán)連接方式。柔性風(fēng)筒的接頭方式有插接、單反邊接頭、雙反邊接頭、活三環(huán)多反邊接頭、羅圈接頭等多種形式。
3.風(fēng)筒漏風(fēng)
剛性風(fēng)筒風(fēng)筒的漏風(fēng)，主要發(fā)生在接頭處，柔性風(fēng)筒不僅接頭而且全長(zhǎng)的壁面和縫合針眼都有漏風(fēng)，故風(fēng)筒漏風(fēng)屬連續(xù)的均勻漏風(fēng)。因此，應(yīng)用始末端風(fēng)量的幾何平均值作為風(fēng)筒的風(fēng)量Q,即：
三、局部通風(fēng)機(jī)
井下局部地點(diǎn)通風(fēng)所用的通風(fēng)機(jī)稱為局部通風(fēng)機(jī)。
要求：體積小、風(fēng)壓高、效率高、噪聲低、性能可調(diào)、堅(jiān)固防爆。
1. 局部通風(fēng)機(jī)的種類和性能
以前我國(guó)煤礦大部分仍延用六十年代研制的JBT系列軸流式局部通風(fēng)機(jī)。效率低、低風(fēng)量風(fēng)壓、高噪聲。
近年來(lái)，我國(guó)已研制開(kāi)發(fā)了一些新產(chǎn)品，如BKJ66、FBD系列對(duì)旋風(fēng)機(jī)等。
對(duì)掘進(jìn)通風(fēng)的安全要求
(1)掘進(jìn)巷道應(yīng)采用礦井全風(fēng)壓通風(fēng)或局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，不得采用擴(kuò)散通風(fēng)。1臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)不得同時(shí)向2個(gè)同時(shí)作業(yè)的掘進(jìn)工作面供風(fēng)。
(2)局部通風(fēng)機(jī)必須由指定人員負(fù)責(zé)管理，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn);壓入式局部通風(fēng)機(jī)及啟動(dòng)裝置必須安裝在進(jìn)風(fēng)巷道中，距回風(fēng)口不得小于10m，局部通風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)量必須小于局部通風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)的供風(fēng)量，以避免產(chǎn)生循環(huán)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^(guò)0.5%。
(3)必須采用抗靜電，阻燃風(fēng)筒，抽出式局部通風(fēng)機(jī)，必須采用經(jīng)國(guó)家檢定單位對(duì)和防摩擦火花檢驗(yàn)合格的抽出式局部通風(fēng)機(jī)。
(4)除塵風(fēng)機(jī)、抽出式局部通風(fēng)機(jī)和位于掘進(jìn)工作面附近100m范圍內(nèi)的壓入式局部通風(fēng)機(jī)，其哭聲不應(yīng)超過(guò)85dB(A),并應(yīng)安設(shè)配套的消聲器。
(5)瓦斯噴出區(qū)域或煤與瓦斯(二氧化碳)突出煤層，掘進(jìn)通風(fēng)方式必須采用壓入式。煤巷、半煤巖巷和有瓦斯涌出的巖巷的掘進(jìn)通風(fēng)方式，不得采用抽出式，應(yīng)采用壓入式。如果采用混合式的通風(fēng)。必須制訂安全措施，應(yīng)制訂專門(mén)的通風(fēng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，列入掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程。掘進(jìn)巷道的混合式通風(fēng)，必須采用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，不得采用風(fēng)障通風(fēng)。
(6)掘進(jìn)巷道采用混合式通風(fēng)時(shí)，其布置應(yīng)遵守下列規(guī)定：①混合式通風(fēng)應(yīng)采用“長(zhǎng)壓短抽”的方式。壓入式通風(fēng)筒的出風(fēng)口或抽出式通風(fēng)筒吸風(fēng)口與掘進(jìn)工作面的距離，應(yīng)分別在風(fēng)流的有效射程或有效吸程范圍內(nèi)，且抽出式通風(fēng)筒吸風(fēng)口與掘進(jìn)工作面的距離不得大于5m。
②有瓦斯涌出的掘進(jìn)工作面，抽出式通風(fēng)筒的吸風(fēng)口應(yīng)安設(shè)甲烷自動(dòng)斷電報(bào)警斷電裝置，保證吸入風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)1%。
?、鄢龎m風(fēng)機(jī)或抽出式局部通風(fēng)機(jī)必須與壓入式局部通風(fēng)機(jī)聯(lián)運(yùn)閉鎖，當(dāng)壓入式局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，抽出式局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn);壓入式局部通風(fēng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)，抽出式局部通風(fēng)機(jī)閉鎖，不能先啟動(dòng)。
(7)在瓦斯噴出區(qū)域，高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井中，所有掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)，都應(yīng)裝設(shè)三專(專用變壓器、專用開(kāi)關(guān)、專用線路)供電;低瓦斯礦井掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)機(jī)，可采用裝有選擇性漏電保護(hù)裝置的供電線路供電或與采煤工作面分開(kāi)供電。
使用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)的掘進(jìn)工作面，不得停風(fēng)，局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須撤出人員，切斷供風(fēng)區(qū)域內(nèi)動(dòng)力電源。
(8)掘進(jìn)巷道貫通前，綜合機(jī)械化掘進(jìn)巷道在相距貫通50m前、其他巷道在相距20m前，必須停止一個(gè)工作面作業(yè)，做好調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作。保證兩端的巷道內(nèi)不積存瓦斯，并做好貫通時(shí)調(diào)整風(fēng)流的準(zhǔn)備工作，即繪制貫通巷道兩端附近的通風(fēng)系統(tǒng)圖，圖上標(biāo)明風(fēng)流方向、風(fēng)量和瓦斯涌出量，并預(yù)計(jì)貫通后的風(fēng)流方向、風(fēng)量和瓦斯量的變化情況，明確貫通時(shí)調(diào)整風(fēng)流設(shè)施的布置和要法度，貫通時(shí)通風(fēng)部門(mén)必須派干部臨場(chǎng)統(tǒng)一指揮，確保施工安全。貫通后，必須停止采區(qū)內(nèi)的一切工作，通風(fēng)部門(mén)組織人員立即進(jìn)行風(fēng)流調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全風(fēng)壓通風(fēng)，并檢查風(fēng)速和瓦斯?jié)舛?，防止瓦斯積聚，待通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流穩(wěn)定后，方可恢復(fù)工作。
三、獨(dú)頭巷道停風(fēng)和恢復(fù)通風(fēng)、送電的安全措施
獨(dú)頭巷道的局部通風(fēng)機(jī)必須保持經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)，臨時(shí)停工時(shí)，也不得停風(fēng)。如果因臨時(shí)停電或其他原因，局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)電閉鎖裝置立即切斷局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)巷道的一切電氣設(shè)備的電源，人員撤至全風(fēng)壓通風(fēng)的進(jìn)風(fēng)流中，獨(dú)頭巷道口設(shè)置柵欄，并設(shè)明顯警標(biāo)牌嚴(yán)禁人員入內(nèi)。
停風(fēng)的獨(dú)頭巷道，生班在柵欄處至少檢查1次瓦斯，如發(fā)現(xiàn)柵欄內(nèi)側(cè)1m處瓦斯?jié)舛瘸^(guò)3%，不能立即處理時(shí)，必須在24小時(shí)內(nèi)予以封閉。
獨(dú)頭巷道停風(fēng)后，其內(nèi)的瓦斯?jié)舛瘸^(guò)1%或二氧化碳濃度超過(guò)1.5%時(shí)，必須采取專門(mén)的排瓦斯措施，并符合下列要求：
(1)排除獨(dú)頭巷道積聚的瓦斯前，須先檢查瓦斯?jié)舛?，?dāng)局部通風(fēng)機(jī)及其開(kāi)關(guān)地點(diǎn)附近10m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛榷疾怀^(guò)0.5%時(shí)，方可人工開(kāi)動(dòng)局部通風(fēng)機(jī)向獨(dú)頭巷道送入有限的風(fēng)量，逐步排放積聚的瓦斯，必須使獨(dú)頭巷道中的風(fēng)流在與全風(fēng)壓風(fēng)流混合處的瓦斯?jié)舛群投趸紳舛染怀^(guò)1.5%。
限制送入獨(dú)頭巷道中風(fēng)量，可采用的方法：在局部通風(fēng)機(jī)排風(fēng)側(cè)的風(fēng)筒上捆上繩索，收緊或放松繩索控制局部通風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量;把風(fēng)筒接頭斷開(kāi)，改變風(fēng)筒接頭對(duì)合空隙的大小，調(diào)節(jié)送入的風(fēng)量，局部通風(fēng)機(jī)排風(fēng)口裝設(shè)三通調(diào)節(jié)器等。
(2)排放瓦斯時(shí)，應(yīng)有瓦斯檢查人員在獨(dú)頭巷道回風(fēng)流與全風(fēng)壓風(fēng)流混合處，經(jīng)常檢查瓦斯?jié)舛?，?dāng)瓦斯?jié)舛冉咏?.5%時(shí)，應(yīng)指令調(diào)節(jié)風(fēng)量人員，減少向獨(dú)頭巷道的送入風(fēng)量，確保獨(dú)頭巷道排出的瓦斯在全風(fēng)壓風(fēng)流混合處的瓦斯?jié)舛群投趸紳舛染怀蕖?/p>
(3)排放瓦斯時(shí)，嚴(yán)禁局部通風(fēng)機(jī)發(fā)生循環(huán)風(fēng)。
(4)排放瓦斯時(shí)，獨(dú)頭巷道的回風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，必須切斷電源，撤出人員設(shè)置警戒，還應(yīng)有礦山救護(hù)隊(duì)在現(xiàn)場(chǎng)值班，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。
(5)排放瓦斯后，經(jīng)檢查證實(shí)，整個(gè)獨(dú)頭巷道內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛刃∮?%，氧氣濃度不低于20%和二氧化碳濃度不超過(guò)1.5%，且穩(wěn)定30min后，瓦斯?jié)舛葲](méi)有變化，才可恢復(fù)局部通風(fēng)機(jī)的正常通風(fēng)。
獨(dú)頭巷道恢復(fù)正常通風(fēng)后，必須由電工對(duì)獨(dú)頭巷道中的電氣設(shè)備進(jìn)行檢查，證實(shí)完好時(shí)，方可人工恢復(fù)局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)的巷道中的一切電氣設(shè)備的電源。
四、大巷及上山掘進(jìn)時(shí)的通風(fēng)
在與風(fēng)井貫通前往往要掘進(jìn)長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米的獨(dú)頭巷道。這是建井時(shí)期通風(fēng)最困難的階段，對(duì)于長(zhǎng)距離獨(dú)頭巷道掘進(jìn)必須做詳盡的局部通風(fēng)設(shè)計(jì)。長(zhǎng)距離獨(dú)頭巷道通風(fēng)技術(shù)要領(lǐng)是：選擇合理的通風(fēng)方式與設(shè)備，減少風(fēng)筒的漏風(fēng)，降低風(fēng)筒的風(fēng)阻，技術(shù)管理是通風(fēng)效果好壞的關(guān)鍵。
(1)選擇合理的通風(fēng)方式。長(zhǎng)距離獨(dú)頭巷道掘進(jìn)時(shí)，采用壓入式通風(fēng)，污風(fēng)在巷內(nèi)流動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，受污染的范圍大，在安全允許的條件下，應(yīng)盡量采用混合式通風(fēng)。但當(dāng)掘進(jìn)巷道有瓦斯涌出，污風(fēng)通過(guò)局部通風(fēng)機(jī)有爆炸危險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)采用壓入式通風(fēng)。
(2)采用局部通風(fēng)機(jī)聯(lián)合作業(yè)，為克服風(fēng)筒過(guò)大的風(fēng)阻，可采用局部通風(fēng)機(jī)串聯(lián)作業(yè)。
(3)采用大直徑風(fēng)筒，增加節(jié)長(zhǎng)、改進(jìn)接頭方式，改善風(fēng)筒安裝吊掛質(zhì)量等措施，可降低風(fēng)筒風(fēng)阻減少漏風(fēng)。
(4)加強(qiáng)局部通風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒的管理與維修，防止炮崩、車(chē)刮、實(shí)行定期巡回檢查風(fēng)筒狀況的制度。局部通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)先斷續(xù)開(kāi)停幾次后，再使通風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，以避免風(fēng)筒破裂或接頭
第三章、礦井風(fēng)量計(jì)算、分配與調(diào)節(jié)
第一節(jié) 供風(fēng)的基本原則
1、礦井各用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)流中瓦斯、二氧化碳、氫氣及其他有害氣體的濃度符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。
2、礦井各用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量、風(fēng)速、溫度、濕度、風(fēng)流中的粉塵濃度等符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。
3、按井下同時(shí)工作的最多人數(shù)計(jì)算每人供風(fēng)量不少于4m3/min。
4、確保局部通風(fēng)機(jī)無(wú)循環(huán)風(fēng)。
5、一個(gè)采煤工作面瓦斯涌出量大于5m3/min或一個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通風(fēng)方法處理瓦斯問(wèn)題不合理時(shí)，必須采取瓦斯抽放措施，采煤工作面瓦斯涌出量大于10m3/min的其抽放率不應(yīng)少于50%，采煤工作面瓦斯抽放后，風(fēng)排瓦斯量一般不應(yīng)大于5m3/min。
第二節(jié) 礦井需要風(fēng)量計(jì)算
一、礦井需要的風(fēng)量應(yīng)按采煤、掘進(jìn)、硐室及其他地點(diǎn)實(shí)際需要風(fēng)量的總和進(jìn)行計(jì)算。
Q礦進(jìn)=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其它)×K礦通 m3/min
式中 ∑Q采--采煤工作面需要風(fēng)量總和，m3/min;
∑Q掘--掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量總和，m3/min;
∑Q峒————峒室需要風(fēng)量總和，m3/min;
∑Q其它--其它巷道需要風(fēng)量總和， m3/min;
K礦通--礦井通風(fēng)系數(shù)，包括礦井內(nèi)部漏風(fēng)和配風(fēng)不均衡等因素，一般可取1.20。
二、采煤工作面實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算
每個(gè)采煤工作面需要風(fēng)量，應(yīng)按工作面氣象條件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、同時(shí)工作的最多人數(shù)和一次爆破使用的最大炸藥量等規(guī)定分別進(jìn)行計(jì)算，取其中最大值。
(一)按氣象條件確定需要風(fēng)量，其計(jì)算公式為：
Q采=60×70%×vef×Scf×Kch×Kri×K溫
式中 Q采----采煤工作面需要風(fēng)量， m3/min;
=工作面控頂距×工作面實(shí)際采高×工作面有效斷面率70%×適應(yīng)風(fēng)速(不小于1m/s)，且最低風(fēng)量不得低于表四規(guī)定;
60 ----為單位換算產(chǎn)生的系數(shù);
70%----有效通風(fēng)斷面系數(shù);
Vef----第i個(gè)采煤工作面風(fēng)速，m/s，按采煤工作面進(jìn)風(fēng)流的氣溫從表1選取，m/s;
Scf----第i采煤工作面的平均有效斷面積，可按最大和最小控頂斷面積的平均值計(jì)算，m2
Kch----第i采煤工作面采高調(diào)整系數(shù),具體數(shù)值見(jiàn)表2;
Kri——第i采煤工作面長(zhǎng)度調(diào)整系數(shù)，見(jiàn)表3;
(二)按瓦斯涌出量計(jì)算
Q采i=100q瓦采i×K采通I m3/min
式中 Q采i--第i個(gè)采煤工作面實(shí)際需要的風(fēng)量，m3/min;
q瓦采i--第i個(gè)采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中的平均絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min;采用瓦斯抽放的采煤工作面，應(yīng)扣除瓦斯抽放量進(jìn)行計(jì)算;
K采通i--第i個(gè)采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，須在正常生產(chǎn)條件下連續(xù)觀測(cè)一個(gè)月，日最大和月平均日絕對(duì)瓦斯涌出量的比值;通常機(jī)采、綜采工作面取1.2～1.6，炮采工作面取1.4～2.0，放頂煤工作面取1.5～2.2;各礦總工程師根據(jù)具體情況確定, 采取瓦斯抽放的工作面,扣除瓦斯抽放量。
100—按采煤工作面回風(fēng)流中瓦斯的濃度不應(yīng)超過(guò)1%的換算系數(shù)。
(三)按二氧化碳涌出量計(jì)算
Q采i=67 qcgi×Kcgi m3/min
式中 qcgi—第i個(gè)采煤工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中的平均絕對(duì)二氧化碳涌出量，m3/min;
Kcgi—第i個(gè)采煤工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，須在正常生產(chǎn)條件下連續(xù)觀測(cè)一個(gè)月，日最大和月平均日絕對(duì)二氧化碳涌出量的比值;
67—按采煤工作面回風(fēng)流中二氧化碳的濃度不應(yīng)超過(guò)1.5%的換算系數(shù)。
(四)按一次爆破使用的最大炸藥量計(jì)算
1、一級(jí)煤礦許用炸藥
Q采i≥25Ai m3/min
2、二、三級(jí)煤礦許用炸藥
Q采i≥10Ai m3/min
式中 Ai—第i個(gè)炮采工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg
25—每kg一級(jí)煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3/min;
10—每kg二、三級(jí)煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3/min;
(五)按工作人數(shù)計(jì)算實(shí)際需要風(fēng)量
Q采i≥4Ni m3/min
式中 Ni —第i個(gè)采煤工作面同時(shí)工作的最多人數(shù)，人。
(六)按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算：
按最低風(fēng)速驗(yàn)算，各個(gè)采煤工作面的最低風(fēng)量：
Q采i≥15×S采i， m3/min
式中 S采i—第i個(gè)采煤工作面的平均斷面積，m 2
按最高風(fēng)速驗(yàn)算，各個(gè)采煤工作面的最高風(fēng)量：
Q采i≤240×S采i， m3/min
經(jīng)上述瓦斯、二氧化碳、氣象條件、人數(shù)、一次爆破使用用的最大炸藥量等計(jì)算得出的采煤工作面實(shí)際需風(fēng)量取其最大值，且不低于表4規(guī)定。
三、掘進(jìn)工作面實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算
每個(gè)掘進(jìn)工作面需要風(fēng)量，應(yīng)按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、一次爆破使用的最大炸藥量、同時(shí)工作的最多人數(shù)、局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量等規(guī)定分別進(jìn)行計(jì)算，取其中最大值。
(一)按瓦斯涌出量計(jì)算
Q 掘i=100qhgi×Khgi， m3/min
式中 Q掘 i—第i個(gè)掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/min;
qhgi—第i個(gè)掘進(jìn)工作面瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min;瓦斯絕對(duì)涌出量超過(guò)3m3/min的掘進(jìn)工作面，必須進(jìn)行瓦斯抽放，抽放瓦斯量在風(fēng)量分配中扣除計(jì)算;
100—按掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中瓦斯的濃度不應(yīng)超過(guò)1%的換算系數(shù)。
Khgi—掘進(jìn)工作面瓦斯涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果確定, 在正常生產(chǎn)條件下連續(xù)觀測(cè)一個(gè)月，日最大和月平均日絕對(duì)瓦斯涌出量的比值;一般可取1.5～2.0。
(二)按照二氧化碳涌出量計(jì)算
Q掘i=67 qhci×Khci m3/min
式中 Q掘 i—第i個(gè)掘進(jìn)工作面實(shí)際需風(fēng)量，m3/min;
qhci—第i個(gè)掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中的平均絕對(duì)二氧化碳涌出量，m3/min;
Khci—第i個(gè)掘進(jìn)工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風(fēng)量系數(shù)，須在正常進(jìn)尺條件下連續(xù)觀測(cè)一個(gè)月，日最大和月平均日絕對(duì)二氧化碳涌出量的比值;
67—按掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中二氧化碳的濃度不應(yīng)超過(guò)1.5%的換算系數(shù)。
(三)按一次爆破使用的最大炸藥量計(jì)算
1、一級(jí)煤礦許用炸藥
Q掘i≥25Ai m3/min
2、二、三級(jí)煤礦許用炸藥
Q掘i≥10Ai m3/min
式中 Ai—第i個(gè)掘進(jìn)工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg
25—每kg一級(jí)煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3/min;
10—每kg二、三級(jí)煤礦許用炸藥需風(fēng)量，m3/min;
(四)按人數(shù)計(jì)算
Q掘i=4×Ni m3/min
式中 Ni—第i個(gè)掘進(jìn)工作面同時(shí)工作最多人數(shù)，人。
(五)按局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量計(jì)算
按上述四種方法分別計(jì)算后，取其最大值為該工作面的實(shí)際需風(fēng)量。根據(jù)需風(fēng)量選擇相應(yīng)型號(hào)的局部通風(fēng)機(jī)。
局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量以實(shí)測(cè)為準(zhǔn)，且不少于表5取值。
表5 局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量參考表
局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)際吸風(fēng)量加上吸風(fēng)口到掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷道最低供風(fēng)量(為防止循環(huán)風(fēng)，除保證局部通風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量外，其吸風(fēng)口至掘進(jìn)工作面回風(fēng)巷口之間的巖巷風(fēng)速不低于9m/min，煤、半煤巷風(fēng)速不低于15 m/min)即為掘進(jìn)面應(yīng)配風(fēng)量。
(六)按風(fēng)速進(jìn)行驗(yàn)算
按最低風(fēng)速驗(yàn)算風(fēng)量
a:巖巷，Q巖掘i≥9×S巖掘i， m3/min
式中 第S巖掘i—第i個(gè)巖巷掘進(jìn)工作面斷面積，m2。
B:煤、半煤巷，Q煤掘i≥15×S煤掘i m3/min
式中 S煤掘i—第i個(gè)煤(半煤)巷掘進(jìn)工作面的斷面積，m2
按最高風(fēng)速驗(yàn)算風(fēng)量
Q掘i≥240×S掘i， m3/min
式中 第S掘i—第i個(gè)掘進(jìn)巷道的斷面積，m2。
四、硐室實(shí)際需要風(fēng)量計(jì)算(獨(dú)立供風(fēng)硐室)
(一)機(jī)電設(shè)備發(fā)熱量大的大泵房、固定壓風(fēng)機(jī)房，實(shí)際需要的風(fēng)量(Q機(jī)硐)，可按機(jī)電運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)熱量計(jì)算。即：
Q機(jī)硐=3600×∑W×θ/(1.2×1.005×60×△t) m3/min
式中 ∑W--機(jī)電硐室中運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)總功率，KW。
△t--機(jī)電硐室進(jìn)，回風(fēng)之間氣溫差，℃
θ--機(jī)電硐室的發(fā)熱系數(shù)，壓風(fēng)機(jī)房可取0.2～0.23，大泵房可取0.02～0.04。
1.2--空氣密度，kg/m3
1.005--空氣定壓比熱容，KJ/kg.k。
在保證硐室氣溫符合《規(guī)程》規(guī)定的情況下，一般大泵房可取150～200m3/min，固定壓風(fēng)機(jī)房可取200～250m3/min
(二)爆破材料庫(kù)實(shí)際需風(fēng)量，按每小時(shí)4次換氣量計(jì)算。
即：Q爆=0.07×V m3/min
式中 V—包括聯(lián)絡(luò)巷在內(nèi)的爆破材料庫(kù)的空間總體積，m3
經(jīng)驗(yàn)配風(fēng)量為：
(一)大型爆破材料庫(kù)100～150m3/min
(二)中、小型爆破材料庫(kù)(包括發(fā)放硐室)70～120m3/min
(三)其它機(jī)電硐室
井下充電室應(yīng)按其回風(fēng)流中氫氣濃度小于0.5%計(jì)算風(fēng)量，機(jī)電硐室需要風(fēng)量應(yīng)根據(jù)不同硐室內(nèi)設(shè)備的降溫要求進(jìn)行配風(fēng)。選取硐室風(fēng)量，須保證機(jī)電硐室溫度不超過(guò)30℃，其他硐室溫度不超過(guò)26℃。
一般可按經(jīng)驗(yàn)配風(fēng)：
(一)充電硐室150～250m3/min
(二)采區(qū)絞車(chē)房及變電硐室50～80m3/min
五、其它巷道實(shí)際需風(fēng)量計(jì)算
其它巷道實(shí)際需風(fēng)量應(yīng)根據(jù)瓦斯涌出量和風(fēng)速分別計(jì)算，取其最大值。
(一)按瓦斯涌出量計(jì)算：
Q它通i=133×q瓦它i×k它通i m3/min
式中 Q它通i—第i個(gè)其他井巷實(shí)際用風(fēng)量，m3/min;
q瓦它i—第i個(gè)其它巷道的瓦斯絕對(duì)涌出量，m3/min。
k它通i—第i個(gè)其它巷道瓦斯涌出不均衡配風(fēng)系數(shù)，一般可取1.2-1.3。
133——其他用風(fēng)巷道中風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)0.75%所換算的常數(shù)。
(二)按最低風(fēng)速驗(yàn)算：
Q其它i≥9×S其它i m3/min
式中 S其它i—第i個(gè)其它巷道斷面積，m 2
(三)采取局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)地點(diǎn)，應(yīng)按其局部通風(fēng)機(jī)的功率在表5選配風(fēng)量。并符合上述1、2所需風(fēng)量。
六、其它有關(guān)規(guī)定說(shuō)明
1、本細(xì)則適用于本公司生產(chǎn)礦井、新井籌備處、工程建設(shè)公司。
2、采、掘、峒室和其它所需風(fēng)量均指獨(dú)立供風(fēng)的風(fēng)量。
3、備用采煤工作面、收作后尚未封閉的采煤工作面供風(fēng)量按瓦斯，氣象條件，風(fēng)速進(jìn)行計(jì)算，且不小于正常生產(chǎn)工作面的50%;特殊情況由礦總工程師定。
4、大斷面巷道全斷面一次起爆炸藥量較多而供風(fēng)量無(wú)法滿足要求,不能全斷面一次起爆時(shí)，可以改變施工方式，但必須采取安全措施;或延長(zhǎng)通風(fēng)時(shí)間，工作人員應(yīng)全部撤至新鮮風(fēng)流中，待炮煙吹散、有害氣體符合規(guī)定后方可進(jìn)入工作地點(diǎn)。
第三節(jié) 礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)
隨著生產(chǎn)的發(fā)展和變化，工作面的推進(jìn)和更替，巷道風(fēng)阻、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及所需的風(fēng)量均在不斷變化，要求及時(shí)進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。
從調(diào)節(jié)設(shè)施來(lái)看，有通風(fēng)機(jī)、射流器、風(fēng)窗、風(fēng)幕和增加并聯(lián)井巷或擴(kuò)大通風(fēng)斷面等。按其調(diào)節(jié)的范圍，可分為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)與礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。從通風(fēng)能量的角度看，可分為增能調(diào)節(jié)、耗能調(diào)節(jié)和節(jié)能調(diào)節(jié)。
一、局部風(fēng)量調(diào)節(jié)
局部風(fēng)量調(diào)節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間，采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風(fēng)量調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方法：增阻法、減阻法及輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。
(一) 增阻調(diào)節(jié)法
增阻調(diào)節(jié)法是在通過(guò)在巷道中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗等設(shè)施，增大巷道中的局部阻力，從而降低與該巷道處于同一通路中的風(fēng)量，或增大與其關(guān)聯(lián)的通路上的風(fēng)量。增阻調(diào)節(jié)是一種耗能調(diào)節(jié)法
主要措施：(1)調(diào)節(jié)風(fēng)窗;(2)臨時(shí)風(fēng)簾;(3)空氣幕調(diào)節(jié)裝置等。使用最多的是調(diào)節(jié)風(fēng)窗。
特點(diǎn)：增阻調(diào)節(jié)法具有簡(jiǎn)單、方便、易行、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn);但增阻調(diào)節(jié)法會(huì)增加礦井總風(fēng)阻，減少總風(fēng)量。
調(diào)節(jié)風(fēng)窗開(kāi)口面積計(jì)算：
(二)減阻調(diào)節(jié)法
減阻調(diào)節(jié)法是在通過(guò)巷道中采取降阻措施，降低巷道的通風(fēng)阻力，從而增大與該巷道處于同一通路中的風(fēng)量，或減小與其關(guān)聯(lián)通路上的風(fēng)量。
主要措施：(1)擴(kuò)大巷道斷面;(2)降低摩擦阻力系數(shù);(3)清除巷道中的局部阻力物;(4)采用并聯(lián)風(fēng)路;(5)縮短風(fēng)流路線的總長(zhǎng)度等。
(三)增能調(diào)節(jié)法
增能調(diào)節(jié)法主要是采用輔助通風(fēng)機(jī)等增加通風(fēng)能量的方法，增加局部地點(diǎn)的風(fēng)量。
主要措施：(1)輔助通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)法。(2)利用自然風(fēng)壓調(diào)節(jié)法。
二、礦井總風(fēng)量的調(diào)節(jié)
當(dāng)?shù)V井(或一翼)總風(fēng)量不足或過(guò)剩時(shí)，需調(diào)節(jié)總風(fēng)量，也就是調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。采取的措施是：改變主通風(fēng)機(jī)的工作特性，或改變礦井風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)阻。
(一) 改變主通風(fēng)機(jī)工作特性
改變主通風(fēng)機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)速、軸流式風(fēng)機(jī)葉片安裝角度和離心式風(fēng)
機(jī)前導(dǎo)器葉片角度等，可以改變通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性，從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)
機(jī)所在系統(tǒng)總風(fēng)量的目的。
(二) 改變礦井總風(fēng)阻值
1. 風(fēng)硐閘門(mén)調(diào)節(jié)法
如果在風(fēng)機(jī)風(fēng)硐內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)閘門(mén)，通過(guò)改變閘門(mén)的開(kāi)口大小可以改變風(fēng)機(jī)的總工作風(fēng)阻，從而可調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量。
2. 降低礦井總風(fēng)阻
當(dāng)?shù)V井總風(fēng)量不足時(shí)，如果能降低礦井總風(fēng)阻，則不僅可增大礦井總風(fēng)量，而且可以降低礦井總阻力。
第四章、礦井主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行及性能
第一節(jié) 礦用通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造
礦用通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍可分為三種：
1、主要通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼(部分);
2、輔助通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支(采區(qū)或工作面)，幫助主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量;
3、局部通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于獨(dú)頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)。
按構(gòu)造和工作原理可分為：離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)。
一、離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理
1、 風(fēng)機(jī)構(gòu)造。
離心式通風(fēng)機(jī)一般由：進(jìn)風(fēng)口、工作輪(葉輪)、螺形機(jī)殼和擴(kuò)散器等部分組成。有的型號(hào)通風(fēng)機(jī)在入風(fēng)口中還有前導(dǎo)器。
吸風(fēng)口有：?jiǎn)挝碗p吸兩種。
葉片出口構(gòu)造角：風(fēng)流相對(duì)速度W2的方向與圓周速度u2的反方向夾角稱為葉片出口構(gòu)造角，以β2表示。
離心式風(fēng)機(jī)可分為：前傾式(β2>90º)、徑向式(β2=90º)和后傾式(β2<90º)三種。
β2不同，通風(fēng)機(jī)的性能也不同。礦用離心式風(fēng)機(jī)多為后傾式。
2、工作原理
當(dāng)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪，進(jìn)入機(jī)殼。在機(jī)殼內(nèi)速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴(kuò)散器排出。與此同時(shí)，在葉片入口(葉根)形成較低的壓力(低于吸風(fēng)口壓力)，于是，吸風(fēng)口的風(fēng)流便在此壓差的作用下流入葉道，自葉根流入，在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動(dòng)。
3、常用型號(hào)
目前我國(guó)煤礦使用的離心式風(fēng)機(jī)主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風(fēng)機(jī)具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點(diǎn)。
型號(hào)參數(shù)的含義舉例說(shuō)明如下：
二、軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理
1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造
主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、整流器、風(fēng)筒、擴(kuò)散(芯筒)器和傳動(dòng)部件等部分組成。葉輪有一級(jí)和二級(jí)兩種
2、工作原理
(1)特點(diǎn)：在軸流式風(fēng)機(jī)中，風(fēng)流流動(dòng)的特點(diǎn)是，當(dāng)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。
(2)葉片安裝角
在葉片迎風(fēng)側(cè)作一外切線稱為弦線。弦線與動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)方向(u)的夾角稱為葉片安裝角，以θ表示。
可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整。但每個(gè)動(dòng)輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。
(3)工作原理
當(dāng)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，翼柵即以圓周速度u 移動(dòng)。處于葉片迎面的氣流受擠壓，靜壓增加;與此同時(shí)，葉片背的氣體靜壓降低，翼柵受壓差作用，但受軸承限制，不能向前運(yùn)動(dòng)，于是葉片迎面的高壓氣流由葉道出口流出，翼背的低壓區(qū)“吸引”葉道入口側(cè)的氣體流入，形成穿過(guò)翼柵的連續(xù)氣流。
3、常用型號(hào)
目前我國(guó)煤礦在用的軸流式風(fēng)機(jī)有1K58、2K58、GAF和BD或BDK(對(duì)旋式)等系列軸流式風(fēng)機(jī)。軸流式風(fēng)機(jī)型號(hào)的一般含義是：
4、對(duì)旋風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)
一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪直接對(duì)接，旋轉(zhuǎn)方向相反;機(jī)翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級(jí)葉片安裝角一般相差3º;電機(jī)為防爆型安裝在主風(fēng)筒中的密閉罩內(nèi)，與通風(fēng)機(jī)流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相通，以達(dá)到散熱目的。
三、通風(fēng)機(jī)附屬裝置
1、風(fēng)硐
風(fēng)硐是連接風(fēng)機(jī)和井筒的一段巷道。通過(guò)風(fēng)量大、內(nèi)外壓差較大，應(yīng)盡量降低其風(fēng)阻，并減少漏風(fēng)。
2、擴(kuò)散器(擴(kuò)散塔)
作用：是降低出口速壓以提高風(fēng)機(jī)靜壓。
擴(kuò)散器四面張角的大小應(yīng)視風(fēng)流從葉片出口的絕對(duì)速度方向而定?？偟脑瓌t是，擴(kuò)散器的阻力小，出口動(dòng)壓小并無(wú)回流。
3、防爆門(mén)(防爆井蓋)
在斜井井口安設(shè)防爆門(mén)，在立井井口安設(shè)防爆井蓋。
作用：當(dāng)井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時(shí)，受高壓氣浪的沖擊作用，自動(dòng)打開(kāi)，以保護(hù)主通風(fēng)機(jī)免受毀壞;在正常情況下它是氣密的，以防止風(fēng)流短路。
4、反風(fēng)裝置和功能
作用：使井下風(fēng)流反向的一種設(shè)施，以防止進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)入作業(yè)區(qū);有時(shí)為了適應(yīng)救護(hù)工作也需要進(jìn)行反風(fēng)。
反風(fēng)方法因風(fēng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有：
1)設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng);
2)利用備用風(fēng)機(jī)作反風(fēng)道反風(fēng);
3)軸流式風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)
4)調(diào)節(jié)動(dòng)葉安裝角反風(fēng)。
要求：
定期進(jìn)行檢修，確保反風(fēng)裝置處于良好狀態(tài);動(dòng)作靈敏可靠，能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向;結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，漏風(fēng)少;反風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%;每年至少進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。
第二節(jié) 通風(fēng)機(jī)特性曲線
一、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)
表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸功率N、效率h和轉(zhuǎn)速n等。
1、風(fēng)機(jī)(實(shí)際)流量Q
風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)入口空氣的體積，亦稱體積流量。單位為 m3/h,m3/min 或m3/s 。
2、風(fēng)機(jī)(實(shí)際)全壓Hf與靜壓Hs
全壓Ht:是通風(fēng)機(jī)對(duì)空氣作功，消耗于每1m3 空氣的能量(N·m/m3 或Pa)，其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。
靜壓:克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機(jī)的靜壓HS(Pa)。
HS=hR=RQ2 因此 Ht=HS+hV
3、通風(fēng)機(jī)的功率
全壓功率：通風(fēng)機(jī)的輸出功率以全壓計(jì)算時(shí)稱全壓功率Nt。
風(fēng)機(jī)開(kāi)啟方式：離心式風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門(mén)全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門(mén)逐漸打開(kāi)。
說(shuō)明：(1)離心式風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。(2)當(dāng)供風(fēng)量超過(guò)需風(fēng)量過(guò)大時(shí)，常常利用閘門(mén)加阻來(lái)減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。
8、軸流式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線
特點(diǎn)：(1)軸流式風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。
(2)駝峰點(diǎn)D以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段;
(3)點(diǎn)D以左是不穩(wěn)定工作段， 產(chǎn)生所謂喘振(或飛動(dòng))現(xiàn)象;
(4)軸流式風(fēng)機(jī)的葉片裝置角不太大時(shí)，在穩(wěn)定工作段內(nèi)，功率隨Q增加而減小。
風(fēng)機(jī)開(kāi)啟方式：軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻最小(閘門(mén)全開(kāi))時(shí)啟動(dòng)，以減少啟動(dòng)負(fù)荷。
說(shuō)明：軸流式風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線。
三、通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行
1、工況點(diǎn)的確定方法
工況點(diǎn)：風(fēng)機(jī)在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù)，如Q、H、N和η等，一般是指H和Q兩參數(shù)。
求風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的方法：(1)圖解法 (2)解方程法
2
、通風(fēng)機(jī)工點(diǎn)的合理工作范圍
(1)從經(jīng)濟(jì)角度，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不低于60 %。
(2)從安全角度，工況點(diǎn)必須位于駝峰點(diǎn)右側(cè)，單調(diào)下降的直線段。
(3)實(shí)際工作風(fēng)壓不得超過(guò)最高風(fēng)壓的90%。
(4)風(fēng)機(jī)的運(yùn)輪轉(zhuǎn)速不得超過(guò)額定轉(zhuǎn)速。
3、主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)調(diào)節(jié)
工點(diǎn)調(diào)節(jié)方法主要有：
(1)改變風(fēng)阻特性曲線
當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線不變時(shí)，改變工作風(fēng)阻，工況點(diǎn)沿風(fēng)機(jī)特性曲線移動(dòng)。
1)增風(fēng)調(diào)節(jié)。為了增加礦井的供風(fēng)量，可以采取下列措施：
?、贉p少礦井總風(fēng)阻。
②當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時(shí)，可以采取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。
2)減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過(guò)大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行減風(fēng)調(diào)節(jié)。
其方法有：
①增阻調(diào)節(jié)。
?、趯?duì)于軸流式通風(fēng)機(jī)，可以用增大外部漏風(fēng)的方法，減小礦井風(fēng)量。
3)調(diào)節(jié)方法有：
?、佥S流風(fēng)機(jī)可采用改變?nèi)~片安裝角度達(dá)到增減風(fēng)量的目的。
?、谘b有前導(dǎo)器的離心式風(fēng)機(jī)，可以改變前導(dǎo)器葉片轉(zhuǎn)角進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。
③改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。無(wú)論是軸流式風(fēng)機(jī)還是離心式風(fēng)機(jī)都可采用。調(diào)節(jié)的理論依據(jù)是相似定律，即
主要采用改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和利用傳動(dòng)裝置調(diào)速。
調(diào)節(jié)方法的選擇，取決于調(diào)節(jié)期長(zhǎng)短、調(diào)節(jié)幅度、投資大小和實(shí)施的難易程度。調(diào)節(jié)之前應(yīng)擬定多種方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。選用時(shí)，還要考慮實(shí)施的可能性。有時(shí)，可以考慮采用綜合措施。
第五章：礦井通風(fēng)壓力與通風(fēng)阻力
第一節(jié) 礦井通風(fēng)壓力
在礦井進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口之間，由于自然因素或機(jī)械的作用造成空氣能量不平衡產(chǎn)生壓差時(shí)，空氣將在井巷中流動(dòng)，形成井下風(fēng)流，通常將這一壓差叫做礦井通風(fēng)壓力，簡(jiǎn)稱風(fēng)壓。
1.靜壓能-靜壓
(1)靜壓能與靜壓的概念
空氣的分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在作無(wú)秩序的熱運(yùn)動(dòng)。這種由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能叫靜壓能，J/m3，在礦井通風(fēng)中，壓力的概念與物理學(xué)中的壓強(qiáng)相同，即單位面積上受到的垂直作用力。靜壓Pa=N/m2也可稱為是靜壓能，值相等
(2)靜壓特點(diǎn)
a.無(wú)論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力;
b.風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直于作用面;
c.風(fēng)流靜壓的大小(可以用儀表測(cè)量)反映了單位體積風(fēng)流所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多少。如說(shuō)風(fēng)流的壓力為101332Pa，則指風(fēng)流1m3具有101332J的靜壓能。
(3)壓力的兩種測(cè)算基準(zhǔn)(表示方法)
根據(jù)壓力的測(cè)算基準(zhǔn)不同，壓力可分為：絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力。
A、絕對(duì)壓力：以真空為測(cè)算零點(diǎn)(比較基準(zhǔn))而測(cè)得的壓力稱之為絕對(duì)壓力，用 P 表示。
B、相對(duì)壓力：以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高的大氣壓力為測(cè)算基準(zhǔn)(零點(diǎn))測(cè)得的壓力稱之為相對(duì)壓力，即通常所說(shuō)的表壓力，用 h 表示。
風(fēng)流的絕對(duì)壓力(P)、相對(duì)壓力(h)和與其對(duì)應(yīng)的大氣壓(P0)三者之間的關(guān)系如下式所示：h = P - P0
2.動(dòng)能-動(dòng)壓
(1)動(dòng)能與動(dòng)壓的概念
當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，用Ev表示，J/m3;其動(dòng)能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫動(dòng)壓或稱速壓，用符號(hào)hv表示，單位Pa。
(2)動(dòng)壓的計(jì)算
單位體積空氣所具有的動(dòng)能為：
Evi = ri×V2×0.5
式中： ri --I點(diǎn)的空氣密度，Kg/m3;
v--I點(diǎn)的空氣流速，m/s。
Evi對(duì)外所呈現(xiàn)的動(dòng)壓hvi，其值相同。
hvi= ri×V2×0.5
(3)動(dòng)壓的特點(diǎn)
a.只有作定向流動(dòng)的空氣才具有動(dòng)壓，因此動(dòng)壓具有方向性。
b.動(dòng)壓總是大于零。垂直流動(dòng)方向的作用面所承受的動(dòng)壓最大(即流動(dòng)方向上的動(dòng)壓真值);當(dāng)作用面與流動(dòng)方向有夾角時(shí)，其感受到的動(dòng)壓值將小于動(dòng)壓真值。
c.在同一流動(dòng)斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點(diǎn)的風(fēng)速不相等，所以其動(dòng)壓值不等。d.某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算值。
(4)全壓
風(fēng)道中任一點(diǎn)風(fēng)流，在其流動(dòng)方向上同時(shí)存在靜壓和動(dòng)壓，兩者之和稱之為該點(diǎn)風(fēng)流的全壓，即：全壓=靜壓+動(dòng)壓。
由于靜壓有絕對(duì)和相對(duì)之分，故全壓也有絕對(duì)和相對(duì)之分。
A、絕對(duì)全壓(Pti) Pti= Pi+hvi
B、相對(duì)全壓(hti) hti= hi+hvi= Pti- Poi
說(shuō)明：A、相對(duì)全壓有正負(fù)之分;
B、無(wú)論正壓通風(fēng)還是負(fù)壓通風(fēng)，Pti>Pi hti> hi。
第二節(jié)礦井通風(fēng)阻力
當(dāng)空氣沿井巷運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對(duì)風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而形成通風(fēng)阻力，它是造成風(fēng)流能量損失的原因。井巷通風(fēng)阻力可分為兩類：摩擦阻力(也稱為沿程阻力)和局部阻力。
一、摩擦阻力
風(fēng)流在井巷中作沿程流動(dòng)時(shí)，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力(也叫沿程阻力)。
二、摩擦阻力系數(shù)與摩擦風(fēng)阻
1.摩擦阻力系數(shù)α
礦井中大多數(shù)通風(fēng)井巷風(fēng)流的Re值已進(jìn)入阻力平方區(qū)，λ值只與相對(duì)糙度有關(guān)，對(duì)于幾何尺寸和支護(hù)已定型的井巷，相對(duì)糙度一定，則λ可視為定值;在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度ρ=1.2kg/m3。
第六章 礦井通風(fēng)構(gòu)筑物及礦井漏風(fēng)
第一節(jié)礦井通風(fēng)構(gòu)筑物
一、 通風(fēng)構(gòu)筑物的分類
礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)路中適當(dāng)位置安設(shè)的隔斷、引導(dǎo)和控制風(fēng)流的設(shè)施和裝置，以保證風(fēng)流按生產(chǎn)需要流動(dòng)。這些設(shè)施和裝置，統(tǒng)稱為通風(fēng)構(gòu)筑物。
分為兩大類：一類是通過(guò)風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物，如主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)硐、反風(fēng)裝置、風(fēng)橋、測(cè)風(fēng)站、導(dǎo)風(fēng)板和調(diào)節(jié)風(fēng)窗;另一類是隔斷風(fēng)流的通風(fēng)構(gòu)筑物，如井口密閉、擋風(fēng)墻、風(fēng)簾和風(fēng)門(mén)等 。
1、風(fēng)門(mén)
在通風(fēng)系統(tǒng)中既要隔斷風(fēng)流又要行人或通車(chē)的地方應(yīng)設(shè)立風(fēng)門(mén)。在行人或通車(chē)不多的地方，可構(gòu)筑普通風(fēng)門(mén)。而在行人通車(chē)比較頻繁的主要運(yùn)輸?shù)郎?，則應(yīng)構(gòu)筑自動(dòng)風(fēng)門(mén)。
設(shè)置風(fēng)門(mén)應(yīng)符合下列要求：
(1)每組風(fēng)門(mén)不少于兩道，通車(chē)風(fēng)門(mén)間距不小于一列車(chē)長(zhǎng)度，行人風(fēng)門(mén)間距不小于5m。入排風(fēng)巷道之間要需設(shè)風(fēng)門(mén)處同時(shí)設(shè)反向風(fēng)門(mén)，其數(shù)量不少于兩道;
(2)風(fēng)門(mén)能自動(dòng)關(guān)閉;通車(chē)風(fēng)門(mén)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，礦井總回風(fēng)和采區(qū)回風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)門(mén)要裝有閉鎖裝置;風(fēng)門(mén)不能同時(shí)敞開(kāi)(包括反風(fēng)門(mén));
(3)門(mén)框要包邊沿口，有墊襯，四周接觸嚴(yán)密，門(mén)扇平整不漏風(fēng)，門(mén)扇與門(mén)框不歪扭。門(mén)軸與門(mén)框要向關(guān)門(mén)方向傾斜80°至85°;
(4)風(fēng)門(mén)墻垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m，嚴(yán)密不漏風(fēng);
墻垛周邊要掏槽，見(jiàn)硬頂、硬幫與煤巖接實(shí)。墻垛平整，無(wú)裂縫、重縫和空縫;
(5)風(fēng)門(mén)水溝要設(shè)反水池或擋風(fēng)簾，通車(chē)風(fēng)門(mén)要設(shè)底坎，電管路孔要堵嚴(yán);風(fēng)門(mén)前后各5m內(nèi)巷道支護(hù)良好，無(wú)雜物、積水、淤泥。
2、風(fēng)橋
當(dāng)通風(fēng)系統(tǒng)中進(jìn)風(fēng)道與回風(fēng)道需水平交叉時(shí)，為使進(jìn)風(fēng)與回風(fēng)互相隔開(kāi)需要構(gòu)筑風(fēng)橋。按其結(jié)構(gòu)不同可分為三種。
(1)繞道式風(fēng)橋 開(kāi)鑿在巖石里，最堅(jiān)固耐用，漏風(fēng)少。
(2)混凝土風(fēng)橋 結(jié)構(gòu)緊湊，比較堅(jiān)固。
(3)鐵筒風(fēng)橋 可在次要風(fēng)路中使用。
3、密閉
密閉是隔斷風(fēng)流的構(gòu)筑物。設(shè)置在需隔斷風(fēng)流、也不需要通車(chē)行人的巷道中。
(1)密閉墻的分類
密閉的結(jié)構(gòu)隨服務(wù)年限的不同而分為兩類：
1)臨時(shí)密閉，常用木板、木段等修筑，并用黃泥、石灰抹面。
2)永久密閉，常用料石、磚、水泥等不燃性材料修筑。
(2)密閉的設(shè)置要求
1)密閉設(shè)在幫頂良好的巷道內(nèi)，四周要掏槽，見(jiàn)硬底硬邦，與煤巖接實(shí)。
2)密閉前5米內(nèi)支護(hù)良好，無(wú)片幫、冒頂，無(wú)雜物、積水和淤泥。
3)密閉四周接觸嚴(yán)密，永久密閉用不燃性材料建筑，墻面平整，無(wú)裂縫、重縫或空縫，嚴(yán)密不漏風(fēng)。木板密閉應(yīng)采用魚(yú)鱗式搭接，閉面要用灰、泥滿抹或勾縫，不漏風(fēng)。
4)密閉前要設(shè)柵欄、警標(biāo)，說(shuō)明板和檢查箱。
5)密閉前無(wú)瓦斯積聚。
6)密閉內(nèi)有水的要設(shè)反水池，有自燃發(fā)火煤層的采空區(qū)密閉前要設(shè)觀察孔、注漿孔，孔口封堵嚴(yán)實(shí)。
4、導(dǎo)風(fēng)板
應(yīng)用以下幾種導(dǎo)風(fēng)板。
1)引風(fēng)導(dǎo)風(fēng)板 ;
2)降阻導(dǎo)風(fēng)板;
3)匯流導(dǎo)風(fēng)板
5、測(cè)風(fēng)站
在主要進(jìn)風(fēng)巷道(礦井總進(jìn)、回風(fēng)大巷，一翼進(jìn)、回風(fēng)大巷，水平進(jìn)、回風(fēng)大巷，采區(qū)進(jìn)、回風(fēng)巷道)都應(yīng)設(shè)置固定的測(cè)風(fēng)站。
測(cè)風(fēng)站須選在平直的巷道內(nèi)。測(cè)風(fēng)站本身長(zhǎng)度不得小于4米，測(cè)風(fēng)站前后10米內(nèi)巷道無(wú)分叉、拐彎、障礙物和巷道斷面無(wú)變化。
對(duì)料石砌碹的巷道可直接選擇一段平直巷道作為測(cè)風(fēng)站;對(duì)光爆、錨桿支架或裸巷應(yīng)砌碹構(gòu)筑或修整斷面，使測(cè)風(fēng)站巷道前后斷面相同;對(duì)于棚子支護(hù)的巷道應(yīng)用木板背實(shí)頂板和兩幫。
第二節(jié)礦井漏風(fēng)
一、漏風(fēng)及有效風(fēng)量
1、礦井漏風(fēng)及其危害性
有效風(fēng)量：礦井中流至各用風(fēng)地點(diǎn)，起到通風(fēng)作用的風(fēng)量。
漏風(fēng)：未經(jīng)用風(fēng)地點(diǎn)而經(jīng)過(guò)采空區(qū)、地表塌陷區(qū)、通風(fēng)構(gòu)筑物和煤柱裂隙等通道直接流(滲)入回風(fēng)道或排出地表的風(fēng)量。
漏風(fēng)的危害：使工作面和用風(fēng)地點(diǎn)的有效風(fēng)量減少，氣候和衛(wèi)生條件惡化，增加無(wú)益的電能消耗，并可導(dǎo)致煤炭自燃等事故。減少漏風(fēng)、提高有效風(fēng)量是通風(fēng)管理部門(mén)的基本任務(wù)。
2、漏風(fēng)的分類及原因
1)漏風(fēng)的分類
礦井漏風(fēng)按其地點(diǎn)可分為：(1)外部漏風(fēng)(或稱井口漏風(fēng))泛指地表附近如箕斗井井口，地面主通風(fēng)機(jī)附近的井口、防爆蓋、反風(fēng)門(mén)、調(diào)節(jié)閘門(mén)等處的漏風(fēng)。(2)內(nèi)部漏風(fēng)(或稱井下漏風(fēng))是指井下各種通風(fēng)構(gòu)筑物的漏風(fēng)、采空區(qū)以及碎裂的煤柱的漏風(fēng)。
2)漏風(fēng)的原因
當(dāng)有漏風(fēng)通路存在，并在其兩端有壓差時(shí)，就可產(chǎn)生漏風(fēng)。漏風(fēng)風(fēng)流通過(guò)孔隙的流態(tài)，視孔隙情況和漏風(fēng)大小而異。
3、礦井漏風(fēng)率及有效風(fēng)量率
1)礦井有效風(fēng)量Qe 是指風(fēng)流通過(guò)井下各工作地點(diǎn)實(shí)際風(fēng)量總和。
2)礦井有效風(fēng)量率： 礦井有效風(fēng)量率是礦井有效風(fēng)量Qe與各臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量總和之比。礦井有效風(fēng)量率應(yīng)不低于85%。
3)礦井外部漏風(fēng)量
指直接由主要通風(fēng)機(jī)裝置及其風(fēng)井附近地表漏失的風(fēng)量總和?？捎酶髋_(tái)主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的總和減去礦井總回(或進(jìn))風(fēng)量。
4)礦井外部漏風(fēng)率
指礦井外部漏風(fēng)量QL與各臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量總和之比。
礦井主要通風(fēng)機(jī)裝置外部漏風(fēng)率無(wú)提升設(shè)備時(shí)不得超過(guò)5%，有提升設(shè)備時(shí)不得超過(guò)15%。
4、減少漏風(fēng)、提高有效風(fēng)量
漏風(fēng)風(fēng)量與漏風(fēng)通道兩端的壓差成正比，和漏風(fēng)風(fēng)阻的大小成反比。應(yīng)增加地面主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)硐、反風(fēng)道及附近的風(fēng)門(mén)的氣密性，以減少漏風(fēng)。
二、礦井漏風(fēng)的防治措施
為了減小礦井漏風(fēng)量，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取以下措施：
1、合理選擇通風(fēng)系統(tǒng)。因?yàn)橥L(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)、回風(fēng)巷位置和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了通風(fēng)構(gòu)筑物的位置、數(shù)量及其所受的壓力差和漏風(fēng)條件。
2、因?yàn)榈V井開(kāi)拓系統(tǒng)、開(kāi)采順序和開(kāi)采方法對(duì)漏風(fēng)有很大影響，故應(yīng)合理考慮。服務(wù)年限長(zhǎng)的主要風(fēng)巷應(yīng)開(kāi)拓在巖石內(nèi)，應(yīng)盡量采用后退式及下行開(kāi)采順序，用垮落法管理頂板的采煤方法，適當(dāng)增加煤柱尺寸或用石垛等方法隔絕采空區(qū)。
3、減少通過(guò)塌陷區(qū)和地表之間的漏風(fēng)。
4、減少井口漏風(fēng)，其次，也應(yīng)該防止反風(fēng)門(mén)裝置和閘門(mén)的漏風(fēng)。
5、應(yīng)使煤倉(cāng)中的存煤保持一定厚度。減少煤倉(cāng)漏風(fēng)。
6、為減少井下通風(fēng)設(shè)施的漏風(fēng)，通風(fēng)設(shè)施的安設(shè)位置、類型及質(zhì)量應(yīng)慎重考慮。通風(fēng)設(shè)施不應(yīng)該設(shè)在有裂隙的地點(diǎn)，在風(fēng)壓大的巷道應(yīng)采用質(zhì)量高的設(shè)施。
(1)加強(qiáng)對(duì)風(fēng)門(mén)的管理，減小風(fēng)門(mén)漏風(fēng)。風(fēng)門(mén)是礦井內(nèi)數(shù)量較多的通風(fēng)設(shè)施，在井下漏風(fēng)中，風(fēng)門(mén)漏風(fēng)所占的比重最大，故應(yīng)對(duì)于主要巷道中的風(fēng)門(mén)須加強(qiáng)工程質(zhì)量，經(jīng)常檢查與維修。
(2)減小擋風(fēng)墻漏風(fēng)，擋風(fēng)墻應(yīng)盡量安設(shè)在頂板壓力小且較穩(wěn)定的地點(diǎn)，且必須要保證施工質(zhì)量，隨時(shí)檢查和維修。
