矿井通风基本知识
一、 矿井通风概述
（一）矿内空气
矿内空气是矿井井巷内气体的总称。它包括地面进入井下的新鲜空气和井下的有毒有害气体、浮尘。矿内空气的主要来源是地面空气，但地面空气进入井下后，化学成分和物理状态会发生一系列的变化，因而矿内空气与地面空气在性质上和成分上均有较大差别。
地面空气进入井下后，由于煤岩中涌出各种气体以及可燃物的氧化，其成分发生变化。风流在经过采掘面等用风地点之前，气成分变化不大，称为新鲜空气或新风；风流经过采掘工作面等用风地点后，其成分发生较大的变化，称为污浊空气或乏风。
1. 矿内空气主要成分
矿内空气与地面空气的成分尽管不同，但其成分仍是以氧气和氮气为主，另外包含少量其它气体。
2.矿内空气中的有毒有害气体
（1）一氧化碳：一氧化碳是无色、无味、无臭的气体。一氧化碳毒性很强，吸入人体后会引起中毒、窒息，浓度为0．4％就可使人致命中毒。一氧化碳的主要来源是：火灾、爆破工作、瓦斯和煤尘爆炸。
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（2）硫化氢：硫化氢是一种无色、微甜、带有臭鸡蛋味的气体，能燃烧，有强烈的毒性。对人的眼睛、黏膜及呼吸系统有强烈刺激作用。浓度为0.05%时，半小时内人失去知觉、痉挛、死亡。硫化氢的主要来源：有机物腐烂、硫化矿物水解、老空积水中释放、煤岩中放出。
（3）二氧化硫：二氧化硫是一种无色、具有强硫磺臭味的气体，易溶于水，易积聚在巷道底部。二氧化硫对人体影响较大，能强烈刺激眼和呼吸器官，使喉咙和支气管发炎，呼吸麻痹，严重时会引起肺水肿。二氧化硫的主要来源：含硫矿物氧化、燃烧、在含硫矿体中爆破，以及从含硫矿层中涌出。
（4）二氧化氮：二氧化氮是一种红褐色气体，极易溶于水，它与水结合形成硝酸，对眼睛、鼻腔呼吸及肺部组织起破坏作用，引起肺水肿，但起初只感觉到呼吸道受刺激、咳嗽，经过6～24小时后才出现中毒征兆。俗称的炮烟熏人，其实质就是二氧化氮中毒。二氧化氮的主要来源是井下爆破。
（5）氨气：氨气是一种无色、具有强烈的刺激臭味的气体，易溶于水，毒性很强。氨气对人体上呼吸道黏膜有较大刺激作用，引起咳嗽，使人流泪、头晕，严重时可至肺水肿。氨气主要来源是井下爆破。
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（二）矿井气候条件要求
煤矿作业人员在井下工作时，需要一个适宜的气候条件，包括适宜的温度、湿度、风速。 （1） 采掘工作面的进风流中，氧气浓度不低于20％，二氧化碳浓度不超过0.5％。
（2） 矿井有害气体的最高允许浓度如表3-1所示。瓦斯、二氧化碳和氢气的允许浓度按《煤矿安全规程》的有关规定执行。
（3） 采掘工作面的空气温度不得超过26 ℃，机电硐室的空气温度不得超过30 ℃。采掘工作面的空气温度超过30 ℃、机电设备硐室的空气温度超过34 ℃时，必须停止作业。
（4） 采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷最低允许风速为0.25 m/s，掘进中的岩巷最低允许风速为0.15 m/s，最高允许风速均为4 m/s。
（三）矿井通风的基本任务
1.供给井下人员呼吸所需要的氧气；
2.稀释和排除井下的各种有害气体和矿尘；
3.调节井下气候条件，创造良好的作业环境；
4.提高矿井的抗灾能力。
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二、 矿井通风系统
矿井通风系统是指向矿井输送空气的通风方法、通风方式、矿井通风网络、通风构筑物的统称。
1.矿井通风方法
矿井通风方法是指矿井主要通风机对井下供风的工作方法。《煤矿安全规程》规定每一矿井必须采用机械通风。机械通风就是利用通风机产生的风压，对矿井和井巷进行通风的方法。矿井主要通风机对井下供风的工作方式可分为抽出式、压入式和抽压混合式3种。
矿井必须安装2套同等能力的主要通风机装置，1套工作另1套作备用，备用通风机必须能在10 min内开动。生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10 min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40％。 2.矿井通风方式
根据进风井与回风井之间的相互位置关系不同，矿井通风方式可分为中央式、对角式和混合式3类。
（1）中央式通风。中央式通风是指进风井与回风井大致位于井田走向的中央。按进、回风井在井田倾斜方向位置的不同又分为中央并列式和中央边界式2种。
（2） 对角式通风。对角式通风是指进风井大致位于井田中央，回风井位于井田浅部走向上方的通风系统。根据回风井在走向位置的不同又可分为两翼对角式、分区对角式2
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种。
（3） 混合式通风。混合式通风即中央式与对角式的混合布置，常见的混合式有中央并列与双翼对角混合、中央边界与双翼对角混合及中央并列与中央边界混合等。
3.矿井通风网络
矿井风流按照生产要求在巷道流动时，风流分岔、汇合线路的结构形式称为矿井通风网络。矿井通风网络有串联通风、并联通风和角联通风三种基本形式。
串联通风是指两条或两条以上的巷道循序底首尾连接在一起的通风网络，又称一条龙通风；并联通风是指两条或两条以上的通风巷道在某一点分开，又在另一点汇合，中间没有交叉的通风网络；角联通风是指在并联的两条风路之间，还有一条或数条风路连通的通风网络。
3. 矿井通风构筑物
在矿井通风系统中，用以隔断﹑引导和控制风流的设施和装置，叫做通风构筑物。它们的作用是保证风流按计划的方向和风量流动，以保证井下人员在进行正常作业时所需要的风量﹑风速。通风构筑物主要有风门、风桥、风墙、风窗和风硐等。如图3-20所示。
（1） 风门。在井下平时行人、行车的巷道内设置的能够隔断风流和对风量进行调节的通风构筑物称为风门。
（2） 风桥。在进、回风巷道的交叉点，为避免风流短路而建造的通风构筑物称为风
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桥。根据风桥的服务年限，可分为永久性风桥和临时性风桥两大类。永久性风桥有绕道式风桥和混凝土（或砖石）风桥；临时性风桥一般用木板或铁风筒构成。
（3） 风墙。风墙又称“密闭”，是为截断风流而在巷道中设置的隔墙。凡是不运输、不行人，又需遮断风流的井巷都应设有风墙，可用它来封闭采空区、火区和废弃的旧巷等。
（4） 风窗。风窗又称“调节风门”，是安装在风门或其他通风设施上可调节风量的窗口。在并联网络中，若一个风路中风量需要增加，则可在另一风路中安设风窗，使并联风网中的风量按需供应，达到风量调节的目的。
（5） 风硐。风硐是联接主要通风机装置和回风井之间的一段巷道，断面形状通常是圆形或拱形，以引导风流，减少通风阻力。
（a）
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b）c）d）
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（
（
（
图3-20 通风构筑物示意图
a—风门、风窗 b—风桥 c—风墙 d—风硐
三、 矿井通风基本要求
1.采区通风
采区通风系统是矿井通风系统的基本组成部分，是指矿井风流从主要进风巷进入采区，流经有关巷道，清洗采掘工作面、硐室和其他用风巷道后，排到矿井主要回风巷的整个风流路线。
（1） 每一个生产水平和采区，必须布置单独的回风巷，实行分区通风。采区进、回风巷必须贯穿整个采区的长度或高度。严禁一段为进风巷，一段为回风巷。采掘工作面、硐室都要采用独立通风。采用串联通风时，必须符合《煤矿安全规程》的要求。
（2） 井下各地点按《煤矿安全规程》对风流中的瓦斯、二氧化碳、氢气和其他有害气体的浓度，风速以及温度，每人供风量的规定合理配风。按井下同时工作的最多人数计算，每人每分钟供给风量不得少于4 m3。要尽量减少采区漏风。
（3） 有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。
（4） 凡长度超过6 m而又不通风或通风不良的独头巷道，按盲巷管理。
2.采煤工作面通风
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采煤工作面通风主要采取全风压通风方式，即利用矿井主要通风机产生的风压和通风设施向工作面供风的通风方法。采煤工作面常用的通风方式主要有U形、W形、Y形、Z形等，
如图3-21所示为常见的U形、Z形通风方式。
（a）
（b）
图3-21采煤工作面通风方式
a—U形通风方式 b --Z形通风方式
3.掘进通风
掘进通风又称局部通风，其方法主要有全风压通风和局部通风机通风。其中，局部通
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风机通风是目前广泛采用的一种掘进通风方法，它有压入式、抽出式和混合式3种，如图3-22所示。瓦斯喷出区域和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤层的掘进通风必须采用压入式。
（1） 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10 m；全风压供给该处的风量必须大于局部通风机的吸入风量。
（2） 高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井、瓦斯矿井中高瓦斯区的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面正常工作的局部通风机必须配备安装同等能力的备用局部通风机，并能自动切换。
（3） 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1台局部通风机同时向2个作业的掘进工作面供风。
图3-22掘进通风方式
a—压入式 b—抽出式 c—混合式
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（4） 使用局部通风机通风的掘进工作面，不得停风；因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。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10 m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。
（5） 掘进工作面的局部通风要实现“三专两闭锁”。“三专”即专用变压器、专用开关、专用电缆，“两闭锁”即风电闭锁和瓦斯电闭锁。
复习思考题
1. 地质构造对煤矿安全生产有什么影响？
2. 煤矿井下生产系统有哪些？
3. 煤（岩）层产状三要素是什么？
4. 什么是地质构造?常见的构造形态有哪些？
5. 煤矿使用的爆破材料有哪些？如何实现安全爆破？
6. 什么是矿山压力？矿山压力显现？
7.矿井通风任务有哪些？
8.简述矿井通风系统构成。
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