礦井通風系統可靠性影響因素分析

羅鵬

【摘 要】作為地下礦井開采的呼吸機，礦井通風系統的可靠性不僅影響著井下人員工作的順利進行，在及時排除井下瓦斯等可燃易爆氣體，保證生產的安全方面也有著極為重大的作用。因此，在礦井設計與基礎建設、日常的安全管理方面切實保證礦井通風系統的安全可靠性是礦井生產安全、持續、可靠進行的重要保障。

【關鍵詞】礦井；通風系統；可靠性；安全生產

隨著地下開采的不斷深入，地下礦井開采逐漸向大跨度、高縱深方向發展，但與此同時，也給礦下安全生產工作提出了新的要求，特別是在一些地質結構較為復雜、地質活動相對頻繁、地層不穩的礦井生產中，給排水、供配電、通風、應急、提升、通信系統的可靠性與否直接關系著井下生產的正常進行甚至井下人員的生命安全。

一、礦井通風的重要性

地下礦井的開采縱深一般都在一百米以上，作為一個相對封閉的地下空間，空氣質量相對較差。

（一）氧含量較低

地下礦井的開采過程中可能在礦體中存在有大量的氣體及易揮發液體，如地下煤礦常存在著大量的瓦斯等氣體，部分煤層中甚至含有一定的輕組分石油。在開采過程中氣體大量擴散進入作業礦井中，引起井下氧含量濃度下降，影響作業人員的呼吸系統。

（二）粉塵濃度較高

地下開采時，在爆破、破碎、沖擊、挖掘過程中會產生大量的礦質粉塵，彌漫在狹小的作業礦井內。如金屬非金屬礦開采中的重金屬粉塵、煤礦開采中的煤粉等，極易進入人的呼吸道，引起作業人員上呼吸道炎癥、塵肺、矽肺等職業病。

（三）有害氣體過多，危險性過大

地下礦體在常年的地質運動中可能會發生氣化等多種理化反應，形成大量有毒、有害氣體。比較重要的有煤層開采過程中的瓦斯氣體。在地下煤礦的開采中隨著煤層的開挖擴散到礦井空氣中，一旦濃度達到限值，在一定點火能的作用下極容易發生井下爆炸事故，造成大量的人員傷亡。

因此，在地下礦井開采的過程中，利用先進的設備持續可靠地進行井下通風，實現井下空氣的及時置換是井下安全生產正常進行的重要保證。

二、礦井通風系統的組成

礦井通風系統是利用風機、風井、風巷（一般與開采、運輸巷道共用）、通風構筑物、通風儀表、可燃氣體檢測等機械設備組合的用以保證地下礦井供氧、降低可燃氣體濃度、改善地下空氣質量的地下礦井開采配套系統。

（一）礦井通風方式

地下礦井的通風方式根據風井的位置不同大致分為中央式通風、對角式通風、混合式通風等三種。

1、中央式通風

中央式通風是指進風井和回風井大致位于井田走向的中央，中央式通風又分為中央并列式和中央邊界式兩種形式。

2、對角式通風

對角式通風是指進風井位于井田中央，回風井分別位于井田淺部走向兩翼邊界采區的中央，對角式通風又分為兩翼對角式和分區對角式兩種形式。

3、混合式通風

混合式通風一般進風井和回風井由3個或3個以上井筒或斜井按（1）、（2）兩種方式組合而成，分為中央分列與對角混合式、中央并列與對角混合式、中央并列與中央分列混合式三種形式。

（二）礦井通風方法

地下礦井通風方法主要包括壓氣式、抽氣式和混合式三種。

1、壓氣式通風

壓氣式通風一般是利用風機在風巷進口壓入氣體以實現井內氣體置換的通風方式，一般來講，該種方式對風機的性能要求較高，較為耗費電能，而且無法保證部分半通巷道的氣體流動，但相對而言壓入氣體量大而且容易控制，在通巷中通風質量較好。

2、抽氣式通風

抽氣式通風是利用風機的轉動將巷道內氣體抽出以保證巷道內氣體流動從而實現地下礦井系統內的空氣流動置換。相對而言，通巷內的通風量不如壓氣式，而且容易在通風的過程中形成礦井內氣壓過低，但對于部分結構復雜的半通巷道有著極好的通風效果。

3、混合式通風

混合式通風是利用風機采用抽氣式和壓氣式相結合的方式進行通風的通風方法。一般布置時利用多個風機分布在礦井不同地段，分別抽氣和壓氣，以實現井內空氣的快速流動，保證通風質量。

（三）通風網絡

通風網絡是風機組成與布置、風井設置、風巷走向等的組成，是空氣在井內流動的主要控制走向，一般科學合理的通風網絡會盡可能根據礦脈走向、開采標高、開采范圍、開采工程量及供配電系統等進行設計與布置，以保證開采過程中能夠盡可能的實現井內空氣的流動與井上井下的空氣置換。

三、礦井通風系統可靠性影響因素分析

考量礦井通風系統可靠性的主要技術指標為通風量、風速、風流穩定度等。地下礦井通風中，能對通風量、風速、風流穩定度產生影響的主要因素有通風方式、風機性能、通風網絡等。

（一）通風方式

無論采用中央式、對角式還是混合式通風方式，最重要的一點就是要保證通風巷道線路距離不要過長。這是由于在井下流動中，空氣會在巷道褶皺阻力以及轉向折流阻力減少動能，造成風壓下降，通風能力下降。一般來講，在巷道走向復雜、巷道褶皺較多的礦井中，其同條件下的通風質量遠不如直通巷道。這就需要在進行通風方式設計時，需要特別注意通風風流的距離，在空氣流動阻力過大巷段增加一個或多個局扇以增加風壓，保證通風能力。

（二）風機性能

風機性能好壞是影響井下通風質量的一個重要因素。無論采用抽氣式還是壓氣式通風方法，都需要風機在動力驅動下高速運轉增大或者減少局部地區風壓以實現井下空氣流動的目的。性能較好的風機不僅能夠提供穩定的風壓，保證通風風速及風流穩定度，而且能夠極大地降低能耗，實現礦井生產的經濟性；性能較差的風機不僅不能保證提供穩定的風壓實現空氣流動，而且能耗較高，且在使用過程中常出現機械故障，影響通風的正常進行，給礦井生產帶來巨大的安全隱患，特別是在局部通風方面，如果局扇性能過差，在使用過程中出現漏電、卡殼等現象，極容易成為誘導危險事故的不安全因素。

（三）通風網絡

通風網絡的設置是影響井下通風質量的關鍵，也是井下通風系統設置的難點所在。井下結構受到礦脈走向、地層結構、地質運動、開采挖掘工作等的影響會變得異常復雜，常在各巷道存在各種枝杈、邊角、地質斷構帶等，使得井內空氣流動走向異常復雜，常出現折流、漏風等現象，使得通風質量較差，通風能耗增加。

因此，在對通風系統的設計中，需要特別注意對地下礦井巷道復雜性的考量。在礦井開采過程中，如果發現井下空氣質量較差，通風質量不高的情況時，應該及時對廢棄巷道枝杈進行封堵，對漏風點進行修補，對折流現象嚴重的地段加附擋風板等引導空氣的流動方向。在情況特別嚴重的地段可以安裝幾臺局扇以改善井下通風質量。

結束語

礦井通風系統的可靠性對于礦下安全生產工作具有著舉足輕重的意義，做好通風設計、風機布置、風巷及風機的維護與管理等工作是保證礦井通風系統的可靠性，實現礦井生產的安全正常進行，保障井下作業人員的人身安全的前提，需要得到充分的認識與廣泛的關注。

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