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矿井通风方法

/mine ventilation methods/
条目作者吴超

吴超

最后更新 2022-01-20
浏览 310
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为使风流按矿井通风需要而流动所采取的方法。

英文名称
mine ventilation methods
所属学科
矿业工程

按照矿山生产阶段划分,矿井通风方法可分为矿井基建时期的通风方法和生产时期的通风方法。

新建矿井从建井到生产,对通风的要求有所不同。矿井基建时期的通风指基建井巷掘进时的通风,即开凿井筒或平硐、井底车场、井下硐室、第一水平运输巷道和通风巷道时的通风。在这个时期中,当处于独头巷道掘进阶段时,应按局部通风的方法进行局部通风。当进、出风井贯通后,应尽快安装主要通风机(主扇),即用主扇对已开凿的井巷进行总压差通风,从而缩短其余井巷与硐室掘进时局部通风的距离,改善基建时期通风困难的局面。此时通风与生产时期相似,只是规模和对象有所不同,所以应根据基建过程各阶段做出相应的通风设计,并尽量与生产时期通风系统相衔接。

局部通风又称掘进通风,按通风动力形式的不同,掘进通风方法可分为局部通风机(局扇)通风、矿井总风压通风和引射器通风3种。其中,局扇通风是最为常用的一种掘进通风方法。掘进工作面通风是矿井作业面通风的重点和难点,特别是对于深井或长距离独头掘进的通风,其通风技术和管理难度很大,需要采取多种掘进通风技术和方式,做好掘进面通风对保障掘进面作业人员安全健康具有特别重要的意义。

利用局扇作动力,通过风筒导风把新鲜风流送入掘进工作面的通风方法。局扇通风按其工作方式不同又分为压入式、抽出式和混合式3种。压入式通风是将局扇和启动装置安设在离掘进巷道口10米以外的进风侧巷道中,通风机把新鲜风流经风筒压送到工作面,而污浊空气沿巷道排出。抽出式通风是将局扇和启动装置安设在离掘进巷道口10米以外的回风侧,新鲜风流沿掘进巷道流入工作面,而污浊风经风筒由局扇抽出。混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用。

利用矿井主扇的风压,借助导风设施把主导风流的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道风阻。按导风设施不同可分为:风筒导风、平行巷道导风、钻孔导风、风幛导风等。

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

矿井生产时期的通风方法分为压入式通风方法、抽出式通风方法、压抽混合式通风方法、辅扇通风方法4种。

把主扇安装在矿井总进风井巷中,将地表新风压入井下,在压入式工作主扇的作用下,整个通风系统形成高于当地大气压力的“正压状态”。压入式通风方法的优点是采用专用进风井压入新风,风流不受污染,风质好;在北方寒冷地区,可使主提升井处于出风状态,温暖的上行漏风对提升井冬季防冻有益。缺点是为防止压入的新风从人行、运输、提升等井巷往外漏出,需在这些井巷中安装风门堵漏,风门与人行运输冲突较大,管理较难。由于集中进风,进风段阻力大、电耗大、风压高、漏风多;而在用风段和回风段,由于风路多,风流分散,压力梯度较小,易受自然风流干扰而发生风流反向。

把主扇安装在矿井总回风井巷中,将井下空气抽出地表,在抽出式工作主扇的作用下,整个通风系统形成低于当地大气压力的“负压状态”。抽出式通风的优点是回风段负压梯度高,使各作业面的污浊风流迅速向回风道集中,烟尘不易向其他巷道扩散,排出速度快;由于风流调控设施均安装于回风道中,不妨碍运输、行人,管理方便,控制可靠。缺点是当回风系统不严密时,容易造成短路吸风,特别是在采用崩落法开采,地表有塌陷区与采空区相连通的情况下更为严重。在回风道上部采取严密的隔离密闭堵漏措施,将回风系统与上部采空区隔开,是防止短路吸风,保证抽出式通风发挥良好作用的重要条件。抽出式通风使矿井主提升井处于进风状态,进风段、用风段和回风段均处于负压状态,采空区和岩石裂隙中析出的氡会渗入井下,风流易受氡和提升运输产尘的污染,寒冷地区的矿山还应考虑冬季提升井防冻问题。只要能够维护好一个比较完整的回风系统,使之在回采过程中不致遭到破坏,采用抽出式通风比较有利,故金属矿山大部分采用抽出式通风。

进风井安装压入式的主扇,回风井安装抽出式的主扇,联合对矿井通风,使井下空气压力在整个通风线路上不同的地点形成不同的压力状态。压抽混合式通风的优点是在进风段和回风段均利用主扇控制风流,使整个通风系统在较高的压力梯度作用下,驱使风流沿指定路线流动,故排烟快、漏风少、不易受自然风流干扰而造成风流反向。采用崩落法开采的矿井,漏风情况比较复杂,单纯地采用压入式或抽出式,大多不能有效地解决漏风问题,采用压抽混合式通风可将漏风严重的用风部分置于零压区附近,让漏风随着压差的降低而减少,使通过采区的有效风量少受外部漏风影响,只有将有效风量率提高了,风速合格率才可能相应提高。因此,压抽混合式通风方式兼有压入式与抽出式两种通风方式的优点,是提高矿井通风效果的重要途径。压抽混合式通风的缺点是所需通风设备较多,管理较复杂。

当矿井通风系统并联网络中各分支的阻力相差悬殊时,可在助力较大和风量不足的分支中安设辅助通风机(辅扇),以提高克服该分支通风阻力的通风压力,从而达到调节风量的目的。辅扇通风实质上是一种增压风量调节方法,用辅扇调节时,应将辅扇安设在阻力大或风量不足的分支中。在生产实际中,辅扇调节的方法分为带风墙的辅扇调节法和无风墙的辅扇调节法两种。

辅扇通风方式除了用于调节并联巷道的通风量外,也经常被用在大断面的硐室型采矿场中作为导风使用,以加强工作面的通风效果。随着矿井采深的增加,辅助通风方式有时也用于矿井工作面的受控循环通风,以增大作业面的有效风速和改善作业环境的体感温度。

  • 王英敏.矿井通风与防尘.北京:冶金工业出版社,2007.

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