通防各工種培訓之礦井測風工培訓教材
目 錄
第一章 礦井空氣及礦井通風任務
第一節(jié) 礦井空氣
第二節(jié) 礦井氣候條件
第三節(jié) 礦井通風任務
第二章 礦井和采區(qū)通風系統(tǒng)及掘進通風
第一節(jié) 礦井通風系統(tǒng)及其基本要求
第二節(jié) 礦井通風圖的繪制
第三節(jié) 采區(qū)通風系統(tǒng)
第四節(jié) 掘進通風
第三章 礦井風量計算、分配與調節(jié)
第一節(jié) 供風基本原則
第二節(jié) 礦井需要量計算
第三節(jié) 礦井風量調節(jié)
第四章 礦井主要通風機的運行及性能
第一節(jié) 礦井通風機的類型及構造
第二節(jié) 通風機的特性曲線
第五章 礦井通風壓力與通風阻力
第一節(jié) 礦井通風壓力
第二節(jié) 礦井通風阻力
第三節(jié) 簡單網(wǎng)絡特性
第四節(jié) 礦井等級孔
第六章 礦井通風構筑物及礦井漏風
第一節(jié) 礦井通風構筑物
第二節(jié) 礦井漏風
第七章 礦井通風儀表
第一節(jié) 風速計
第二節(jié) 氣壓計
第三節(jié) 濕度計
第四節(jié) 壓差計和礦井通風綜合參數(shù)檢測儀
第六節(jié) 皮托管
第八章 礦井測風工技術操作
第二節(jié) 礦井測風工實際操作技術標準
第一章 礦井空氣及礦井通風任務
概 述
礦井通風是指利用機械或自然通風動力，使地面空氣進入井下，并在井巷中作定向和定量地流動，最后排出礦井的全過程稱為礦井通風。其主要目的和基本任務是為井下各工作地點提供足夠的新鮮空氣，使其中有毒有害氣體、粉塵不超過規(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
地面新鮮空氣進入礦井后，在井巷中用風地點以前、受污染程度較輕的進風巷道內的空氣，稱為新鮮空氣;在通過用風地點以后、受污染程度較重的回風巷道內的空氣，稱為污濁空氣。
1.氧氣(O2)
氧氣是維持人體正常生理機能所需要的氣體,人體維持正常生命過程所需的氧氣量，取決于人的體質、精神狀態(tài)和勞動強度等。
當空氣中的氧濃度降低時，人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應，出現(xiàn)種種不舒適的癥狀，嚴重時可能導致缺氧死亡。
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)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。
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)，在風速較小的巷道中底板附近濃度較大;在風速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。
礦井空氣中二氧化碳的主要來源是：煤和有機物的氧化;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.氮氣(N2)
氮氣是一種惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中含氮量升高，則勢必造成氧含量相對降低，從而也可能造成人員的窒息性傷害。正因為氮氣具有的惰性，因此可將其用于井下防滅火和防止瓦斯爆炸。
礦井空氣中氮氣主要來源是：井下爆破和生物的腐爛，有些煤巖層中也有氮氣涌出,滅火人為注氮。
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定采掘工作面進風流中的氧氣濃度不得低于20%;二氧化碳濃度不得超過0.5%;總回風流中不得超過0.75%;當采掘工作面風流中二氧化碳濃度達到1.5%或采區(qū)、采掘工作面回風道風流中二氧化碳濃度超過1.5%時，必須停工處理。
三、礦井空氣中的有害氣體
空氣中常見有害氣體：CO、 H2S 、NO2、SO2 、NH3 、H2 。
1、一氧化碳(CO)
一氧化碳是一種無色、無味、無臭的氣體。相對密度為0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，當空氣中一氧化碳濃度在13～75%范圍內時有爆炸的危險。
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。一旦一氧化碳進入人體后，首先就與血液中的血紅素相結合，因而減少了血紅素與氧結合的機會，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。
主要來源：爆破;礦井火災;煤炭自燃以及煤塵瓦斯爆炸事故等。
2、硫化氫(H2S)
硫化氫無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當空氣中濃度達到0.0001%即可嗅到，但當濃度較高時，因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫相對密度為1.19，易溶于水，在常溫、常壓下一個體積的水可溶解2.5個體積的硫化氫，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%時有爆炸危險。
主要危害：硫化氫劇毒，有強烈的刺激作用;能阻礙生物氧化過程，使人體缺氧。當空氣中硫化氫濃度較低時主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時能引起人體迅速昏迷或死亡。0.005~0.01%，1~2小時后出現(xiàn)眼及呼吸道刺激，0.06~0.07%很快昏迷,短時間死亡
主要來源：有機物腐爛;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，有強烈的刺激氣味，相對密度為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的硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強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。0.01%出現(xiàn)嚴重中毒。主要來源：井下爆破工作。
4.二氧化硫(SO2)
二氧化硫無色、有強烈的硫磺氣味及酸味，空氣中濃度達到0.0005%即可嗅到。其相對密度為2.22，易溶于水。
主要危害：遇水后生成硫酸，對眼睛及呼吸系統(tǒng)粘膜有強烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當濃度達到 0.002%時，眼及呼吸器官即感到有強烈的刺激;濃度達0.05%時，短時間內即有致命危險。
主要來源：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)
無色、有濃烈臭味的氣體，相對密度為0.596，易溶于水，?？諝鉂舛戎羞_30%時有爆炸危險。
主要危害：氨氣對皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫。
主要來源：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)
無色、無味、無毒，相對密度為0.07。氫氣能自燃，其點燃溫度比沼氣低100～200℃，
主要危害：當空氣中氫氣濃度為4～74%時有爆炸危險。
主要來源：井下蓄電池充電時可放出氫氣;有些中等變質的煤層中也有氫氣涌出、或煤氧化。
礦井空氣中有害氣體對井下作業(yè)人員的生命安全危害極大，因此，《規(guī)程》對常見有害氣體的安全標準做了明確的規(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 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、大氣壓力和風速等參數(shù)所反映的綜合狀態(tài)，反映的是人體對井下環(huán)境的熱感受。人不論在休息或在工作時，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、年齡和勞動強度的大小。勞動強度越大，產(chǎn)生熱量越多。人體產(chǎn)生熱量的一部分用來維持人體自身的生理機能活動以及滿足對外做功的需要，其余部分必須通過散熱的方式排出體外。人體散熱主要是通過人體皮膚表面與外界的對流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種形式進行的，呼吸和排泄也散發(fā)少量的熱。對流散熱主要取決于周圍空氣的溫度和流速;輻射散熱主要取決于周圍環(huán)境的溫度;蒸發(fā)散熱主要取決于周圍空氣的相對濕度。當空氣的溫度達到人的皮膚溫度(33～34℃)時，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，人體能夠依靠自身的調節(jié)機能，使散熱量和產(chǎn)熱量之間保持相對平衡，體溫保持在36.5～37℃之間，維持人的正常生理活動。
在井下生產(chǎn)的勞動強度情況下，比較適宜的空氣溫度為20℃左右，風速為1m/s左右。此條件適合人體的對流和輻射散熱，人的感覺會比較舒適?？諝鉁囟瘸^25℃將不利于勞動狀態(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)過快，會感到干燥;濕度高于80%，屬于高濕空氣，蒸發(fā)困難;濕度達到100%，蒸發(fā)停止，人體感覺適宜的濕度為50～60%。井下環(huán)境中，空氣的濕度難以調節(jié)，往往是通過溫度和風速的合理調節(jié)給工作環(huán)境創(chuàng)造一個比較舒適的工作氣候條件，這也是礦井通風的一個基本任務。
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：礦井空氣來自地面，地面空氣溫度對井下氣溫有直接的影響。尤其在冬、夏兩季和開采深度較淺的礦井，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個月處在高溫熱害之中。晝夜溫差也會對井下產(chǎn)生影響。對于開采深度大的礦井，由于受到圍巖溫度的調節(jié)作用，地面氣溫對進風段影響較大，而對采區(qū)及回風區(qū)域的空氣溫度變化影響較小。
?、?圍巖溫度：巖石溫度對井下空氣溫度有很大影響。井巷圍巖向風流的傳熱主要取決于圍巖與風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/℃。
井巷圍巖向風流的傳熱主要取決于圍巖與風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，冬季冷空氣進入井下，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。即圍巖對空氣的溫度具有一定的調節(jié)作用。這種作用在進風區(qū)域比較明顯，隨通風路線的增長，風流溫度變化趨于穩(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40℃以上。
?、蹤C電設備散熱：井下機電設備所消耗的能量均可轉換為熱能，使風流溫度升高。機電設備散熱主要是在機電設備比較集中的生產(chǎn)巷道、采掘工作面以機電硐室。
?、艿叵聼崴旱V井地層中如有高溫熱泉或有地熱水涌出時，能使地下巖層溫度升高，或直接向風流散熱;相反，若低溫的地下水活動強烈，則地下巖層溫度降低。
?、菘諝獾膲嚎s與膨脹：當空氣沿井筒向下流動時，因空氣受到壓縮作用而產(chǎn)生熱量;相反，空氣向上流動時，則因膨脹作用而降溫。
⑥水分蒸發(fā)吸熱礦井通風的過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。
?、咂渌麩嵩?主要有井下煤炭等氧化生熱、風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，井下風流溫度的變化大致有以下規(guī)律：
?、僭谶M風區(qū)段，風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。冬季井巷圍巖向風流散熱，風流溫度逐漸升高;夏季與冬季的情況相反，風流溫度逐漸降低。因此，在進風路線上，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，機電設備多，原巖及采落煤巖放熱量大，人員勞動強度大，放熱多，以及爆破工作、礦巖氧化生熱等，對風流起著加熱作用，氣溫逐漸升高，一般到采掘工作面風流達到最高溫度。
?、刍仫L段，由于圍巖散熱比較穩(wěn)定，加之礦井漏風，風流向上流動體積膨脹等，使風流溫度比采區(qū)有所降低，風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濕度、相對濕度、含濕量、露點溫度等，這里介紹絕對濕度和相對濕度：
① 絕對濕度 單位體積的濕空氣中所含水蒸汽質量，用符號ρv表示：
相對濕度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)的快慢和相對濕度直接有關，所以，礦井氣候條件中指的是相對濕度。
3.風速
礦井風速的大小取決于巷道的段面積和流過風量的大小。一般，礦井的總進、總回風巷道由于風量集中，風速往往比較大;而采區(qū)巷道，風量比較分散，風速較小。風速過大，會使人員感覺不舒適，通風阻力大，還會吹氣礦塵，污染作業(yè)環(huán)境;風速過小，不利于散熱，且容易造成有害氣體積聚。因此，井巷風速必須在規(guī)定的合理范圍，如下表：
井巷斷面平均最高風速規(guī)定
井巷名稱 最高風速m/s
專用風井，專用總進、回風道
專用物料提升井
風橋
提升人員和物料的井筒，中段的主要進、回風道，修理中的井筒，主要斜坡道
運輸巷道，采區(qū)進風道
采場 15
12
10
8
6
4
由于礦井空氣有粘性以及流動中與巷道壁面的摩擦作用，使得巷道斷面上風速的分布是不均勻的，巷道斷面中間的風速大，越靠近巷道的邊壁風速越小。一般講巷道風速指的是巷道斷面的平均風速。
三、衡量礦井氣候條件的指標
礦井氣候條件是由溫度、濕度和風速三者的綜合作用所決定的，要找到一項能夠完全準確地反映礦井氣候條件適宜程度的指標是很困難的。長期以來，人們提出了多種指標用來衡量氣候條件，主要有干球溫度、濕球溫度、卡他度等。
1.干球溫度
干球溫度是我國現(xiàn)行的評價礦井氣候條件的主要指標。一般來說，由于礦井空氣的相對濕度變化不大，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。而且這個指標比較簡單，使用方便。但這個指標只反映了氣溫對礦井氣候條件的影響，而沒有反映出氣候條件中濕度和風速對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，則相對濕度較小;反之，若濕球溫度與氣溫相接近，則相對濕度較大。因此用濕球溫度這個指標可以反映空氣溫度和相對濕度對人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些。但這個指標仍沒有反映風速對人體熱平衡的影響。
3.卡他度
卡他度是1916年由英國L.希爾等人提出的。卡他度用卡他計測定?？ㄋ嬍且环N酒精溫度計，如圖所示?？ㄋ嬒露擞幸粋€比普通溫度計大的貯液球，上端有一個小空腔，玻璃管上只有35℃和38℃兩個刻度，這兩個溫度的平均值恰好等于人體的正常體溫(36.5℃)。測定時，先把貯液球置于熱水中加熱，當酒精柱上升至小空腔的一半時取出，擦干貯液球表面水分，然后將其懸掛于待測空氣中，此時由于液球散熱，酒精柱開始下降，用秒表記下從38℃降到35℃所需時間t，即可用下式求得干卡他度Kd。
式中 F—卡他常數(shù)，每只卡他計玻璃管上都標有F值。
干卡他度反映了氣溫和風速對氣候條件的影響，但沒有反映空氣濕度的影響。為測出溫度、濕度和風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貯液球上包裹上一層濕紗布時測得的卡他度，其實測和計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、濕度和風速調配得當，以創(chuàng)造良好的勞動環(huán)境，保證礦工的身心健康。
1.空氣的預熱
冬季氣溫較低，為保護礦工的身體健康和防止進風井筒、井底結冰造成提升、運輸事故，必須對空氣預先加熱。使混合后的空氣溫度不低于2℃。還有采用地溫預熱空氣的方法。
2.降溫
目前采用的降溫手段和方法有：
1)通風降溫。建立合理的通風系統(tǒng)，盡量避開或減少進風路線的熱源，縮短進風路線;提高礦井進風量，加大巷道和采掘工作面的風速以改善氣候條件。
2)制冷降溫。使用機械制冷設備強制制冷來降低工作面氣溫。目前機械制冷方法有三種：地面集中制冷機制冷;井下集中制冷機制冷;井下移動式冷凍機制冷。
此外還有利用低溫巖層降溫、地層恒溫水降溫、制冰降溫、壓氣降溫等技術已在部分礦井應用或研究。
3.加強空氣濕度控制
實踐表明，井巷內滴水，能使礦內濕度增至90～95%。一般應該防止井巷內的滴水。井筒內有淋水時，可在含水層下部修筑積水圈等設施。為防止巷道內滴水，可在滴水處設置擋水板，減少風流與滴水的直接接觸，減少水分的蒸發(fā)。盡量減少進風流的塵源，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)，及時清除積水，防止水溝敞開和管道泄漏等。
?、艤囟仁菢嫵删職夂驐l件的主要因素，最適宜人們勞動的溫度是15—20℃。⑵空氣濕度是指空氣中所含水蒸氣量的多少，人體最適宜的相對濕度一般為50—60%。⑶風速對人體散熱有著明顯的影響，風速過高或過低都會引起人的不良生理反應，還對礦井有毒有害氣體積聚、煤塵飛揚有直接影響。
我國現(xiàn)行評價礦井氣候條件的指標是干球溫度?！?a href=http://cltuan.cn target=_blank class=infotextkey>煤礦安全規(guī)程》規(guī)定采掘工作面的空氣溫度不得超過26℃;機電設備硐室的空氣溫度不得超過30℃;當空氣溫度超過時，必須縮短超溫地點工作人員的工作時間，并給予高溫保健待遇。
第三節(jié) 礦井通風任務
一、礦井通風任務
礦井通風是煤礦的一項重要工作，其基本任務是：
(1)向井下各工作場所連續(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械設備正常運轉，進而提高勞動生產(chǎn)率。
(4)增強礦井的防災、抗災能力，實現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)。
據(jù)統(tǒng)計，用通風方法排除全礦井瓦斯量的80%-90%，排險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)，排除深井采煤工作面熱量的60%-70%。供給礦井新鮮空氣的質量是礦井產(chǎn)煤量的5-18倍。
二、礦井通風對礦井安全生產(chǎn)的影響
人類千萬年來在地球表面的大氣有比較穩(wěn)定的化學成分、溫度、氣壓和濕度，人體已習慣并適應于這樣的大氣條件。當這些條件發(fā)生劇烈改變時，人體就有不舒服的感覺，其工作能力減弱，甚至生病、死亡。因此，只有當人們能在礦井內建立與地表近似的大氣條件時，采掘工作才能正常進行，礦井通風就風是建立這種大氣條件服務的。也就是說礦井通風的好壞，直接影響工人的安全健康、礦井勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。
在礦井“一通三防”(礦井通風，礦井火災、瓦斯、粉塵防治)管理中，通風是基礎，瓦斯抽放是措施，安全監(jiān)測監(jiān)控是保證。凡是礦井“一通三防”工作沒有做好的礦井，就會發(fā)生事故、造成人員傷亡，國家財產(chǎn)遭受損失，礦井的經(jīng)濟效益下降，搞好礦井通風工作，對保證礦井安全生產(chǎn)志到極其重要的作用。測風工是從事礦井通風工作的一線人員，一定要遵章守紀、盡職盡責，為礦井安全生產(chǎn)作出應有的貢獻。
第二章 礦井和采區(qū)通風系統(tǒng)及掘進通風
第一節(jié)礦井通風系統(tǒng)及其基本要求
一、礦井通風系統(tǒng)的含義
礦井通風系統(tǒng)是向礦井各作業(yè)地點供給新鮮空氣、排出污濁空氣的進、回風井的布置方式，主要通風機的工作方法，通風網(wǎng)路(絡)以及風流控制設施的總稱。
二、對礦井通風系統(tǒng)的基本要求
礦井通風系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，其設計合理與否對全礦井的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟效益具有長期而重要的影響。
對礦井通風系統(tǒng)的基本要求是技術先進合理、安全可靠性和經(jīng)濟效益好。這些主要體現(xiàn)在：
(1)通風系統(tǒng)簡單，網(wǎng)絡結構合理，能保質保量地向用風地點穩(wěn)定可靠地供風。
(2)主要通風機性能與網(wǎng)路特性相匹配，主要通風機的可調性好、高效區(qū)寬、運行效率高、運轉費用少。
(3)具有較高的防災和抗災能力。不因通風系統(tǒng)不合理或不完善而導致災害的發(fā)生，而在發(fā)生某種災害事故時，可以利用現(xiàn)有通風系統(tǒng)加以控制，使災變范圍縮小。
(4)有利于實現(xiàn)機械化和自動化，能適應煤炭生產(chǎn)的新技術、新工藝的推廣和應用。
(5)經(jīng)濟效益好。包括主要通風機的購置、安裝和動轉費用低，專用通風井巷少，通風井巷采用經(jīng)濟斷面、且維修費用少，局部通風機運行費用低，通風構筑物少等方面。
《規(guī)程》對礦井通風系統(tǒng)的基本要求是：
(1)進風井口必須布置在不受粉塵、灰土、有害和高溫氣體侵擾的地方，并能防洪、防凍。礦井排風和主通風機哭聲不得造成公害。
(2)箕斗提升井或裝有帶式輸送機的井筒兼作進風井時，必須符合《規(guī)程》對風速、防塵和消防的要求?；诽嵘孀骰仫L井時，必須有完善的防塵和封閉設施。且漏網(wǎng)率不得超過15%。裝有帶式輸送機的井筒兼作回風井，井筒中的風速不得超過6m/s,且必須裝有甲烷斷電儀。
(3)礦井必須采用機械通風。主要通風機或分區(qū)的主通風機必須安裝在地面，主要通風機要有防爆門(蓋)、反風設施和專用供電線路。
(4)禁止把兩個獨立通風的礦井合并為一個通風系統(tǒng)。若礦井有幾個出風井，則各通風子系統(tǒng)需保持獨立。各水平、各采區(qū)風流保持獨立，進、回風流嚴格分開。
(5)多臺通風機聯(lián)合運轉應穩(wěn)定可靠，總進風和總回風巷斷面積不宜過小，盡量減少公共風路和風阻，防止多臺風機相互影響。
(6)盡可能采用并聯(lián)通風系統(tǒng)，并使各條風路阻力接近相等。避免在通風系統(tǒng)中設置過多的風橋、風門、調節(jié)風窗等通風構筑物。
三、礦井通風系統(tǒng)對礦井安全生產(chǎn)的影響
對全國重大瓦斯、煤塵爆炸事故及零星事故的統(tǒng)計分析表明，零星事故主要是個人違章及工作環(huán)境差造成的，而重大瓦斯爆炸事故都是因通風系統(tǒng)存在問題而造成的。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行串聯(lián)通風、爆炸區(qū)回風系統(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日阜新王營礦瓦斯爆炸死亡78人等事故，都是因風門敞開、風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日盤江月亮田礦瓦斯爆炸死亡43人，都是因為通風系統(tǒng)不合理，通風設施多，風流不穩(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，是因為通風系統(tǒng)混亂，發(fā)生事故的東四采區(qū)一條上山分為進風——回風——進風三段，軌道上山分為一段進風、一段回風。而且，采區(qū)內巷道多處平面交叉，通風設施多，系統(tǒng)復雜，通風管理困難，抗災能力差，一處爆炸，波及全區(qū)，導致事故擴大。
由此可見，按照《規(guī)程》的要求，設計出安全可靠的礦井通風系統(tǒng)何等重要。
四、礦井通風方法
根據(jù)風流獲得動力的來源不同，礦井通風的方法可分為自然通風和機械通風。根據(jù)礦井通風壓力狀態(tài)分為正壓通風和負壓通風。
(一) 自然通風
利用自然因素產(chǎn)生的通風動力，致使空氣在井下巷道流動的通風方法稱為自然通風。自然風壓的大小和風流方向，主要受地面空氣溫度變化、井口的網(wǎng)速等影響。其實質上是進回風井的空氣密度差引起。
采用機械通風的礦井，自然風壓也是始終存在的，并在各個時期內影響著礦井通風工作。對于自然風壓較大的深井，自然風壓對礦井通風起著重要作用，而且它在夏季內可能會出現(xiàn)風流的反向，這在通風管理工作中，應予以充分重視。特別是高瓦斯礦井尤為注意。
(二)機械通風
利用通風機轉動產(chǎn)生的通風動力，致使空氣在井下巷道中流動的通風方法稱為機械通風。
《規(guī)程》規(guī)定，礦井必須采用機械通風
1、主要通風機的安裝和使用要
(1)主要通風機必須安裝在地面;裝有通風機的井口必須封閉嚴密，其外部漏風率在無提升設備時不得超過5%，有提升設備時不得超過15%。
(2)必須保證主要通風機連續(xù)運轉。
(3)必須安裝2套同等能力的主要通風機裝置，其中1套作備用，備用通風機必須能在10min內開動，在建井期間可安裝1套通風機和1部備用電動機。生產(chǎn)礦井現(xiàn)有的2套不同能力的主要通風機，在滿足生產(chǎn)要求時，可繼續(xù)使用。
(4)嚴禁采用局部通風機群作為主要通風機使用。
(5)裝有主要通風機的出風井口應安裝防爆門，防爆門每6個月檢查維修1次。
(6)至少每月檢查1次主要通風機。改變通風機轉數(shù)或葉片角度時，必須經(jīng)礦技術負責人批準。
(7)新安裝的主要通風機投入使用前，必須進行1次通風機試能測定和試運轉工作，以后每5年至少進行1次性能測定。
2、主要通風機的工作方式
主要通風機的工作方式有三種：壓入式、抽出式、壓抽混合式。(1)壓入式主要通風機安設在入風井口，在壓入式主要通風機的作用下，整個通風系統(tǒng)都處天高于當?shù)卮髿鈮毫Φ恼龎籂顟B(tài)。礦井地面漏風是從礦內漏向礦外。
我國在第一個五年計劃期間，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，使一部分污風連同小窯積存的有害氣體通過塌陷區(qū)排出地表。隨著開采深度增加，塌陷區(qū)不再通達地表。在開采第二水平時，逐漸過渡成抽出式。目前西南地區(qū)的一些新建礦井，如渡口礦區(qū)，因為尚在淺部，其三分之二的礦井皆采用壓入式。
壓入式主要通風機一旦因故停止運轉時，井下空氣的絕對靜壓有所下降，可能在短時期內引起礦井絕對瓦斯涌出量增大，一般認為壓入式通風不宜在高瓦斯礦使用。對于這種觀點，國內外多年來作了比較深入的探討，通過實際觀測，不少人認為，在停風后采空區(qū)的瓦斯涌出量與主要通風機工作方式無明顯的聯(lián)系。但是在許多主要通風機通風系統(tǒng)的壓入式通風礦井，當其中某一主要通風機因故停轉時，它所服務的巷道系統(tǒng)內空氣壓力下降，其他主要通風機服務的巷道系統(tǒng)風壓如基本不變，則將改變某些采空區(qū)中風流的能勢分布，促使采空區(qū)氣體向停風區(qū)域涌出;可能導致停風區(qū)域巷道內瓦斯超限，或使巷道中的氧氣濃度下降而低于規(guī)定值，嚴重時可使人員缺氧窒息。
壓入式通風時，需在入風巷道與地面連通的處所設置密閉或風門，以防止漏風，但其中有睦是交通要道，人員、車輛或提升容器來往頻繁，風門易受損壞，漏風較大，通風管理困難。用立井開拓的壓入式通風礦井，在副井口密閉和箕斗井井底煤倉的附近，均可能有較大的漏風。
在冒落裂隙通達地表時，壓入式通風礦井采空區(qū)煤炭自然生成的有害氣體通過塌陷區(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)。因為漏風源附近很難檢測到煤炭自燃初期生成的氣體，有時要到出現(xiàn)明火時才發(fā)現(xiàn)自燃。(2)抽出式主要通風機安設在回風井口。抽出式主要通風機的工作使整個礦井通風系統(tǒng)處在低于當?shù)卮髿鈮毫Φ呢搲籂顟B(tài)。當?shù)V井與地面間存在漏風通道時，漏風從地面漏向向礦內。
當塌陷裂隙通向地表廢舊小窯時，如采用抽出式，會把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時使工作面的有效同量減小。
(3)壓抽混合式，在入風井口設一風機作壓入式工作，回風井口設一風機作抽也式工作。通風系統(tǒng)的進風部分處于正壓，回風部分處于負壓，工作面大致處于中間，其正壓或負壓均不大，采空區(qū)通連地表的漏風因而較小，其缺點是使用的風機設備多，管理復雜。
當?shù)谝凰接脡喝胧?，在開采第二水平改為抽出式時，過渡時期新舊水平同時生產(chǎn)，壓入和抽出風機將同時工作。當過渡的準備工作不充分時，情況就更為復雜，如淮南李郢孜一礦，在由壓入式改為抽出式的過渡期中，用的風機多達8臺，其中有些風機時開時停，前后經(jīng)歷3年才完成過渡。
上述三種工作方式，主要通風機均安設在地面。主要通風機安設在地面的優(yōu)點是安裝、維修方便，當井下發(fā)生火災或爆炸事故時，主要通風機不易損壞，而且便于根據(jù)處理災變的需要，采取停風、反風或控制風量等措施。其據(jù)點是主要通風機附近的井口密閉、反風裝置等漏風較大，應予注意。主要通風機安設在井下只在建井時短期采用。用作臨時主要通風機，通常功率較小。
五、礦井通風方式
按進、回風井在井田內的位置不同，礦井通風方式可分為中央式、對角式、區(qū)域式及混合式
1、中央式
進、回風井均位于井田走向中央。根據(jù)進、回風井的相對位置，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，進風井和回風井大致并列在井田走向的中央，兩井底可以開掘到第一水平，也可將回風井只掘至回風水平，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，進風井大致位于井田走向的中央，回風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，回風井的井底高于進風井的井底。
2、對角式
(1)兩翼對角式。如圖所示，進風井大致位于井田走向的中央，2個回風井位于井田邊界的兩翼(沿傾斜方向淺部)，稱為兩翼對角式。如果只有一個回風井，且進、回風分別位于井田的兩翼稱為單翼對角式。
(2)分區(qū)對角式。如圖所示，進風井位于井田走向的中央，在各采區(qū)開掘一個回風井，無總回風巷。
3、區(qū)域式
如圖所示，在井田的每一個生產(chǎn)區(qū)域開鑿進、回風井，分別構成獨立的通風系統(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角式混合，中央并列式與兩翼對角式混合式，等等，如圖所示。
各種通風方式的優(yōu)缺點及適用條件，見表。
六、礦井通風網(wǎng)絡(路)
礦井通風系統(tǒng)是由縱橫交錯的井巷構成的一個復雜系統(tǒng)。用圖論的方法對通風系統(tǒng)進行抽象描述，把通風系統(tǒng)變成一個由線、點及其屬性組成的系統(tǒng)，稱為通風網(wǎng)絡(路)。通風網(wǎng)絡的基本形式有串聯(lián)、并聯(lián)和角聯(lián)。風流在通風網(wǎng)絡中流動遵循一定的規(guī)律(相關內容在第五章中介紹)。
第二節(jié)礦井通風圖的繪制
為科學進行礦井通風管理，需進行礦井通風系統(tǒng)分析，在進行礦井通風系統(tǒng)分析時，除應掌握必要的基礎理論外，還必須備有可靠的基礎資料。礦井通風系統(tǒng)圖、通風網(wǎng)路圖以及通風技術測定數(shù)據(jù)是必備的技術資料;通風網(wǎng)路中風流流動的基本規(guī)律及通風系統(tǒng)中風流的變化趨勢，則是必須掌握的基礎理論。
一、礦井通風系統(tǒng)圖及其繪制方法
礦井通風系統(tǒng)圖是指根據(jù)礦井開拓、采區(qū)巷道布置及礦井的通風系統(tǒng)，在采掘工程進度圖的基礎上繪制而成的一種工程圖。對于開采傾斜或緩傾斜煤層的礦井，一般繪制通風系統(tǒng)平面圖;為便于看出各井巷間的立體關系，各類礦井，特別是多煤層、多水平開采的礦井，還應繪制通風系統(tǒng)立體示意圖。
1、通風系統(tǒng)圖上一般應標注下列內容：
(1)主要井巷和用風地點的名稱。在平面(或立體圖)上最好標明該井巷的型式和用途，如：進風立井、回風斜井、進風上山、進風下山、回風石門等。
(2)風流線路和風流方向。進、回風流要用不同的箭頭或不同的著色加以區(qū)別，進、回風井要用不同的符號表示，并標出風機位置。
(3)各主要井巷和用風地點的面積、風速和實際風量值，有條件時，還應注明風阻值或阻力值，以及主要通風機的型號及其參數(shù)(風量、風壓、轉速、葉片安裝角等)。
(4)通風構筑物的位置。不同的構筑應用不同的符號標注。
(5)掘進工作面及局部通風機的位置。
(6)火區(qū)的位置及其范圍。
(7)防塵和隔爆設施的位置和種類，不同的種類用不同符號表示。
圖上還應有圖例和圖名、繪制日期等。
對于開采單一煤層的礦井，通風系統(tǒng)圖一般是在開拓平面圖(或立面圖)上加注風向、通風設備和通風構筑物等繪制而成的;對于多煤層、多水平開采的礦井，通風系統(tǒng)多用示意圖表示。繪圖時，多用單線表示井巷，各煤層的各采區(qū)與工作面，不拘泥于嚴格的高程和投影關系，有意識地把各煤層的各采區(qū)或工作面位置錯開，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系統(tǒng)中的相互關系，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、便于使用，各礦應在通風系統(tǒng)平面圖的基礎上，根據(jù)軸側投影關系繪制通風系統(tǒng)立體圖。其作圖步驟如下：
(1)在通風系統(tǒng)平面圖上選定假定的坐標系的原點坐標軸的方向。坐標原點宜采用平面圖上已有的特征點(如立井中心)，坐標軸x和y宜平行于主要巷道方向(如石門和平巷)，然后在平面圖上畫出坐標格網(wǎng)(宜用鉛筆輕輕地畫出，以便修改或刪除)。
(2)確定軸間角(兩軸側投影軸間的夾角)和變形系數(shù)(沿某一投影軸的線段的投影長度與該線段真實長度之比)。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(稱為等側投影)，也可各不相等(稱為三側投影);或者有兩個相等，而第三個系數(shù)不同(稱為二側投影)。
(3)根據(jù)各水平的巷道平面圖作出軸側投影圖。如在作圖所示的—30m水平巷道軸側投影時，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—30m水平的坐標格網(wǎng)，此后，根據(jù)平面圖中巷道特征點(如立井中心、巷道交叉點等)的坐標，在軸側坐標格網(wǎng)中畫出巷道特征點，然后用雙線聯(lián)接各特征點，即得各井巷的輪廓。
(4)畫完上水平后，將豎軸z向下延長，在延長線上按比例尺截取兩水平間高差的投影長度，然后過截取點，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)的巷道軸側投影。依此類推，即可作出各水平的軸側投影。
(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各井巷進行修飾(如兩平行線中某一側線條粗，另一側線條細)，即得全礦或某地區(qū)的巷道軸側投影圖。
(7)涂抹掉軸側投影圖上的坐標格網(wǎng)，標注巷道名稱、風向、通風設備和構筑物等內容，即得通風系統(tǒng)立體圖。
為使圖面更清晰，立體感更強，可以不必拘泥于某些巷道的嚴格尺寸及其位置，作些放大、縮小、簡化和移動，這樣畫出的圖即為通風系統(tǒng)立體示意圖。
隨著計算機的廣泛應用，可以利用計算機繪制通風系統(tǒng)平面圖或立體圖。
二、礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)路圖及其繪制方法
礦井通風系統(tǒng)往往是十分復雜的立體結構，巷道數(shù)目多、縱橫交錯、上下重疊，相互關系不易一目了然，直接用實際的通風系統(tǒng)的圖分析通風問題有很多不便，且在利用電子計算機進行模擬時，也會因輸入數(shù)據(jù)多而容易出差錯，出現(xiàn)占據(jù)計算機的容量多和解算時間長的問題。為克服這些缺點，需要對通風系統(tǒng)網(wǎng)路化，即用長短不按比例、位置和曲直不反映風道空間關系的單線條來表示通風系統(tǒng)中各風流(道)的分合關系，將通風系統(tǒng)網(wǎng)絡圖，簡稱通風黯然銷魂路圖或風網(wǎng)。在種圖中點可以位移、邊可以伸縮、曲直、翻轉，必要時還以對點或邊進行簡化，但必須反映風流的分合關系。圖的幾何形狀也不是唯一的，可畫成長方形(圖中分支用直線表示)，也可畫成隨圓形(圖中分支多用弧線)，也有畫成圓形的。習慣上利用手工繪圖時，采用橢圓形，計算機繪圖時采用長方形。
通風網(wǎng)路圖的畫法沒有統(tǒng)一的格式。習慣上，手工繪圖的步驟是：
(1)節(jié)點編號。即在通風系統(tǒng)圖上確定節(jié)點(風流的分合點)的位置，并從進風井口開始，沿風流流動方向直到出風井口為止，按由小到大的順序對節(jié)點進行編號。
為便于查對、編號時應按翼、采區(qū)逐片編號，以使其號碼接近;所有通大氣、且標高相同的點均作為一個節(jié)點編同一個號碼(習慣上為1號點);如果通大氣的點的標高明顯不同，要考慮自然風壓時在兩點之間可加一個虛分支(用虛線表示);井底車場或采區(qū)車場可簡化為一個節(jié)點;風硐與回風井交叉點處應設一個節(jié)點，以便繪出地面漏風分支;風機入口可設節(jié)點，也可不設節(jié)點;不能有虛節(jié)點(即不是風流分合點上編了號);不能漏掉應編號的節(jié)點;不要用1′、2′、…10′號編號。
(2)繪制草圖。首先，把用風地點(回采面、獨立通風的掘進面、硐室等)排列在圖紙中央的同一條豎線或橫線位置，各用風地點用寫上用風地點名稱的長方杠形表示或用不同符號表示。節(jié)點可用圈內寫有節(jié)點號和圓圈表示，也可用旁邊寫有節(jié)點號的黑圓點表示，如圖所示，為便于查對，通常把對稱的兩翼畫在對稱的位置上，即把同一翼的用風地點又排列在一起，其次，從每個用風地點的始點開始，逆風流方向逐個節(jié)點、逐條分支地畫到進風井口或壓入式通風機的入風口，再從用風地點的末點開始，順其風流方向畫至出風井口或抽出式通風機的擴散器出口。在向兩端繪制過程中，遇到風流流入或流出時，在節(jié)點處應留出分岔，并在分岔上標明流入或流向節(jié)點的號碼，為使圖形美觀，應利用邊(分支)可伸縮、曲直、位移的特點，盡量避免或減少跨越分支的數(shù)量，整個網(wǎng)路圖可水平排列，也可垂直排列。習慣上水平排列進，把進風系統(tǒng)排在圖的左側，回風系統(tǒng)在圖的右上部，無論何種形式排列，進風井分以均排在中心線位置。只有一個回風井時，回風井分支也排在中心線位置;有兩個回風井時，其分支排列在中心線的兩側對稱位置。
圖上用實線表示實際存在的分支，用虛線表示漏風分支或準備開掘的分支，用不同的標志表示進、回風井，采掘面，進、回風流通風構筑物等，用不同顏色的線條或用粗線條表示固定風量風道(分支)。
(3)檢查核對。為了防止遺漏節(jié)點或分支，草圖繪好后，應進行查對。查對時最好由兩人進行。查對的方法是：按節(jié)點序號由小到大逐個進行，檢查流入與流出節(jié)點的分支數(shù)及分支的始末點號是否與系統(tǒng)圖上的相符。
(4)修整圖形。在經(jīng)查對無誤的基礎上，根據(jù)網(wǎng)路圖的結構特性，利用翻轉和伸縮的方法，對草圖進行修整和變形。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、結構正確。經(jīng)再次查對無誤后，即成正式的通風系統(tǒng)網(wǎng)路圖。
按通風系統(tǒng)圖實際分支和節(jié)點畫出的網(wǎng)路圖，往往過于復雜(盡管在繪圖過程中已作初步簡化)，不便分析研究問題，有時重點不突出;而用此網(wǎng)路圖進行解算時，占微機內存多，解題時間長，且實際上沒有必要。因而應根據(jù)分析問題或電算解題的需要，對網(wǎng)路圖進行簡化。簡化的原則是：簡化后的網(wǎng)路結構必須體現(xiàn)出原通風系統(tǒng)的結構特點，不失真;由于簡化導致的網(wǎng)路解算誤差應在允許的誤差范圍內，解算的結果有實用價值。簡化的內容和方法是：
(1)并邊。簡單的串聯(lián)或并聯(lián)分支可用一條等效分支代替。等效分支的風阻值，按串、并聯(lián)風阻計算公式求算。一進一出的局部角聯(lián)風網(wǎng)，也可用一條等效分支代表，其等效風阻值按R=h/Q2計算。根據(jù)解題的需要，在某些情況下，一個采區(qū)或某個系統(tǒng)(如一翼)也可用一條等效分支代替。例如，研究全礦通風系統(tǒng)時，每個采區(qū)都可簡化為一條分支;研究某個系統(tǒng)(采區(qū)或一翼)內的問題時，別的系統(tǒng)(采區(qū)或一翼)則可簡化為一條分支，多風機工作的礦井，如果只是為了研究各主要通風機間的相互影響，則可把各主要通風機工作的通風系統(tǒng)簡化為一條分支。在需詳細研究的通風系統(tǒng)內，具有下述情況之一者，不能作并邊處理：
?、儆蔑L地點所處的分支;
?、谛枰M行調節(jié)的分支;
?、塾心茉?輔助通風機、自然風壓)存在的分支;
?、懿⒙?lián)分支之一有分、合流(節(jié)點)的風網(wǎng)。
(2)并點。在實際系統(tǒng)中，阻力很小(如小于10pa，或小于總阻力的1%)的分支，可將其如末點并為一個節(jié)點，壓降很小的局部風網(wǎng)(如井底車場、采區(qū)車場)也可并為一個節(jié)點;標高相同的幾個進風井口可并為一個節(jié)點;當幾個進風井口標高相同、井底之間通風阻力很小(≤10pa)，而且不需研究各井的風量分配時，可將這幾個進風井全并為一個等效分支，即各井底節(jié)點并為一個節(jié)點，各井口節(jié)點也并為一個節(jié)點。但是，在某些情況下，盡管兩節(jié)間的阻力很小，也不宜進行并點。例如，并點后會改變風流分合關系者、某些不能簡化的角聯(lián)風網(wǎng)的兩端點、直接用風分支兩端點。能否并點，主要取決于研究問題的目的及并點后引起的誤差大小。
(3)斷路。風阻很大的分支可視為斷路。例如，一些漏風量很少的通風構筑物所在的分支，可視為斷路，在網(wǎng)路圖中可不畫出。
總之，應根據(jù)分析研究的目的、對象和要求結果的精確程度決定網(wǎng)路的簡化程度。該繁處則繁，應簡處則簡。簡化后，必然產(chǎn)生誤差，簡化越多，誤差越大。一般而言，重點研究區(qū)域的風網(wǎng)，盡量少簡化，非重點研究的區(qū)域，則多簡化。
第三節(jié)采區(qū)通風系統(tǒng)
一、對采區(qū)通風系統(tǒng)基本要求
采區(qū)通風系統(tǒng)是指礦井風流經(jīng)主要進風巷進入采區(qū)，流經(jīng)采區(qū)進風巷道，清洗采掘工作面、硐室和其他用風巷道后，沿采區(qū)回風巷排至礦井主要回風巷的整個網(wǎng)絡。
采區(qū)通風系統(tǒng)是礦井通風系統(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)進風、回風和工作面進、回風巷道組成的風路連接形式及采區(qū)內的風流控制設施。
采區(qū)通風系統(tǒng)主要取決于采區(qū)巷道布置和采煤方法，同時要滿足采區(qū)通風的特殊要求。在確定采區(qū)通風系統(tǒng)時，必須遵守安全、經(jīng)濟、技術合理等原則。其基本要求是：
(1)采區(qū)必須有獨立的風道，實行分區(qū)通風，采區(qū)進、回風巷必須貫穿整個采區(qū)的長度或高度。嚴禁將一條上山、下山或盤區(qū)的風巷分為兩段，其中一段為進風巷，另一段為回風巷。
(2)采掘工作面、硐室都應采用獨立通風。采用串聯(lián)通風時，必須遵守《規(guī)程》的有關規(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，要盡量減少采區(qū)漏風，并避免新風到達工作面之前被污染和加熱，要保證通風阻力小，通風能力大，風流暢通。
(4)通風網(wǎng)絡要簡單，以便在發(fā)生事故時易于控制和撤離人員，為此應盡量減少通風構筑物的數(shù)量，要盡量避免采用角聯(lián)風路，無法避免時，要有保證風流穩(wěn)定性的措施。
(5)要有較強的抗災和防災能力，為此要調協(xié)防塵線路、避災線路、避難硐室和災變時的風流控制設施。
(6)采掘工作面的進風和回風不得經(jīng)過采空區(qū)或冒頂區(qū)。
(7)采區(qū)內布置的機電硐室、絞車房要配足風量。如果它們的通風采用回風時，在排放瓦斯過程中，必須切斷這些地點的電源，防止高濃度的瓦斯流經(jīng)這些地點時引起瓦斯爆炸。1987年12月9日淮南某礦就是因排放的瓦斯經(jīng)較車房時，產(chǎn)生火花，引起瓦斯爆炸，造成45人死亡。
二、采區(qū)進風上山與回風上山的選擇。
對于薄、中厚的緩傾斜煤層，我國廣泛采用走向長壁采煤法。厚煤層則多采用傾斜分層走向長壁采煤法或放頂煤開采，開掘采區(qū)上(下)山聯(lián)系回風大巷及運輸大巷。上(下)山至少要有2條，即運輸機上山及軌道上山，對生產(chǎn)能力大的采區(qū)可有3條或4條上山。只設2條上山時，一條進風，另一條回風。新鮮風流由大巷經(jīng)進風上(下)山、進風平巷進入采煤工作面，加硯經(jīng)回風巷、回風上(下)山到采區(qū)回風石門。
1、軌道上山進風，運輸機上山回風
新鮮風流由進風大巷、流經(jīng)采區(qū)進風石門、下部車場到軌道上山，故下部車場繞道中不設風門。軌道上山的上部及中部車場凡與回風巷連接處，均設置風門與回風隔離，為此車場巷道要有適當?shù)拈L度，以保證兩道風門間距有一定的長度，解決通風與運輸?shù)拿埽鐖D所示。
2、運輸機上山進風、軌道上山回風
運輸機上山進風時，風流與煤流方向相反，運輸機上山的下部與進風大巷間必須設聯(lián)絡巷上風，禁止從溜煤眼上風。運輸機上山的中部，上部與回風相連接的巷道中均設置風門或風墻。軌道上山的回風，它與各區(qū)段回風巷及回風石門連通，在與進風巷道連接地點，設置通風構筑物。為了將軌道上山與采區(qū)進風巷隔離，其下部車場中應設兩道以上風門，風門間隔不小于一列車長度，這對從下部提料的采區(qū)特別重要，否則提料與通風發(fā)生矛盾，風門破壞或敞開，風流短路，工作面風量不足可能造成事故。對于從上水平下料的采區(qū)，米車通過下部車場很少，上述問題一般不存在，所以這種通風系統(tǒng)對于從上水平下料的采區(qū)比較適宜。
3、兩種通風方式的比較
軌道上山進風，新鮮風流不受煤炭釋放的瓦斯、煤塵污染及放熱影響，軌道上山的絞車房易于通風;變電所設在兩上山之間，其回風
口設調節(jié)風窗，利用兩上山間風壓差通風。
輸送機上山進風，由于風流方向與運煤方向相反，容易引起煤塵飛揚，煤塵濃度增大，影響工作面的安全衛(wèi)生條件;輸送機設備所散發(fā)的熱量，使進風流溫度升高。此外，須在軌道上山的下部車場內安設風門，此外運輸?shù)V車來往頻繁要加強管理，防止風流短路。
進、回風上山的選擇應根據(jù)煤層賦存條件、開采方法以及瓦斯、煤塵和溫度等具體條件，通過技術經(jīng)濟比較后確定。
三、壁式采煤工作面的通風系統(tǒng)類型和特點
(一)類型
回采區(qū)段的通風系統(tǒng)是由工作面的進風巷、回風巷和工作面組成。當?shù)V井采用走向長壁式采煤法時，回采區(qū)段的通風系統(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型通風系統(tǒng)
2、Y型、W型及雙Z型通風系統(tǒng)
3、H型通風系統(tǒng)
采區(qū)內各采掘工作面均應采用獨立通風。若工作面之間不能形成獨立通風，經(jīng)報批后，可以采用串聯(lián)通風，但必須符合《規(guī)程》關于采掘工作面串聯(lián)系通風的有關規(guī)定。
《規(guī)程》規(guī)定：采煤工作面和掘進工作面都應采用獨立通風。同一采區(qū)內，同一煤層上下相連的2個同一風路的采煤工作面、采煤工作面與其相連接的掘進工作面、相鄰的2個掘進工作面，布置獨立通風有困難時，在制定措施后，可采用串聯(lián)通風但串聯(lián)通風的次數(shù)不得超過1次。
《規(guī)程》規(guī)定的串聯(lián)通風，進入串聯(lián)工作面的風流中，必須裝有甲烷自動檢測報警斷電裝置，在此種風流中，瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過0.5%，其他有害氣體濃度都應符合《規(guī)程》的有關規(guī)定。
開采有瓦斯噴出或煤與瓦斯突出的煤層，嚴禁任何兩個工作面之間串聯(lián)通風。
(二)特點
(1)一進一回的工作面通風系統(tǒng)(U形、Z形)有U形后退式和U形前進式、Z形后退式和Z形前進式四種情況。其中U形后退式在我國使用普遍，其優(yōu)點是簡單可靠、漏風少。缺點是上隅角瓦斯易超限，而且工作面的進、回風巷要提前掘進，維護工作量大。
U形前進式系統(tǒng)的掘進量小，不存在采掘工作面串聯(lián)通風問題，在巷旁支護好，漏風不大時，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平巷。Z形前進式的采空區(qū)瓦斯則涌向工作面，特別是上隅角。Z系統(tǒng)采空區(qū)的漏風介于U形后退式與U形前進式之間，關鍵問題之一是巷旁支護。
在工作面和采空區(qū)瓦斯涌出量大時，一進一回系統(tǒng)難以解決瓦斯超限問題。
(2)兩進一回或一進兩回的工作面通風系統(tǒng)(Y形、W形、雙Z形)。這種系統(tǒng)比一進一回系統(tǒng)多了一條通風巷道，其通風能力較大，也增加了巷道維修量和管理的復雜性。
Y形系統(tǒng)回風巷道風量加大，使上隅角及回風道瓦斯不易超限。
W形后退式系統(tǒng)用于高瓦斯的長工作面或雙工作面，進回風平巷都在煤體內，由中間及下部平巷進風，上部平巷回風時，上、下段工作面均為上行風;但其上段風速高，對防塵不利;上隅角瓦斯可能超限。所以，在瓦斯涌出量很大時，常采用上、下平巷進風，中間平巷回風，或者由中間巷進風，上、下平巷回風，以增加風量，提高產(chǎn)量。在中間巷內布置抽瓦斯鉆孔時，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的重要形式。
W形前進式系統(tǒng)巷道維護在采空區(qū)，漏風大，采空區(qū)涌出的瓦斯量也大。
雙Z形形前進式系統(tǒng)，上、下進風平巷維護在采空區(qū)時，漏風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題，對工作面比較安全，雙Z形系統(tǒng)需設邊界上山，采用時須加注意。
(3)兩進兩回或三進一回的H形系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特點是工作面回風量大，采空區(qū)瓦斯不涌向工作面。
(4)兩進兩回或三進一回的U+L形系統(tǒng)。其特點是工作面風量大、采空區(qū)瓦斯不涌向工作面，尤其對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段巷道受采動影響大，維護費用高，通風管理復雜。
總之，多進多回系統(tǒng)的特點是通風能力較大，各風道風量比例可適當調整控制，采空區(qū)的巷道要防止漏風，選用時要因地制宜。
四、采煤工作面上行通風與下行通風
上行通風與下行通風是指進風流方向與采煤工作面的關系而言。當采煤工作面進風巷道水平低于回風巷時，采煤工作面的風流沿傾斜向上流動，稱上行通風;否則，稱為下行通風。同向與逆向通風是指風流方向與煤流方向之間的關系而言，風流方向與煤炭運輸方向呈一致時稱為同向通風，否則，稱為逆向通風這兩種方式各有優(yōu)缺點。
(1)采煤工作面涌出的瓦斯比空氣輕，其自然流動的方向和上行風的方向一致，在正常風速(大于0.5m/s)下，瓦斯分層流動和局部積存的可能性較小;瓦斯自然流動的方向與下行風方向相反，二者易于混合且不易出現(xiàn)瓦斯分層流動和局部積存的現(xiàn)象。
(2)采用上行風是地，須先把采區(qū)的進風流導至采區(qū)下部進風巷，然后進入工作面，流經(jīng)的路線較長，風流會由于壓縮和地溫加熱而升溫，又因巷道中機遇設備散發(fā)的熱量也加入風流中，故上行風比下行風工作面的氣溫要高。
(3)采用上行風，采區(qū)進風流和回風流之間產(chǎn)生的自然風壓和機械風壓的作用方向相同;采用下行風，其作用方向相反，故下行風比上行風所需要的機械風壓要大，如果主要通風機一旦因故停轉，工作面的下行風流就有停風或反向的可能。
(4)工作面一旦起火，所產(chǎn)生的火風壓和下行風工作面的機械風壓作用相反，會使工作面風量減少，瓦斯?jié)舛仍黾?，故下行風在起火起點瓦斯爆炸的可能性比上行風要大，而且工作面風流易于反向，在上行風工作面的風流路線上，風流方向不會逆轉，但在并聯(lián)工作面的風流路線上風流方向可能逆轉和侵入火災氣體，在起火工作面的進風段也可能侵入火災氣體，因此，無論用上行通風還是用下行通風，都應采取防止風流逆轉和火災氣體侵入進風流的安全措施。
五、巷道貫通時的通風系統(tǒng)調整
掘進巷道貫通時，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。
貫通時前，當兩個掘進工作面相距一定距離(綜掘50m，一般巷道20m)時，必須停止一個工作面的掘進工作，此時，地質部門應做好的地質測量工作，掌握好貫通巷道附近的地質構造、頂?shù)装鍘r性和水文地質等情況;通風部門做好正常的通風工作，并做好貫通后的通風系統(tǒng)調整的準備工作，預計貫通后的風流方向、風量和瓦斯量的變化情況，明確調整風流設施的布置和要求。
貫通時，必須由專人在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮，只準一個工作面掘進，另一個工作面要停止工作并撤出該工作面的人員，巷道口設置柵欄及警標，并保持正常通風，風筒完好，瓦斯不超限。向前掘進的工作面每次爆破前，必須設專人和瓦檢員共同到停掘的工作面檢查工作面及其回風流的瓦斯?jié)舛?。瓦斯?jié)舛瘸迺r，必須先停止在掘工作面的工作，然后處理瓦斯，只有在2個工作面及其回風流中的瓦斯?jié)舛榷荚?.0%以下時，在掘工作面方可爆破。每次爆破前，2個工作面入口必須有專人警戒。
貫通后，必須停止采區(qū)內的一切工作，立即調整通風系統(tǒng)，風流穩(wěn)定后，方可恢復工作。
許多煤礦在貫通時，由于爆破打通對方的巷道，雙方?jīng)]有及時調整好通風系統(tǒng)，也沒有很好地檢查瓦斯，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，在運輸巷與工作面開切眼貫通時，由于切眼停止工作，風筒維護不好，切眼迎頭‘處于無風狀態(tài)，瓦斯積聚，在運輸巷向前貫通時，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，造成爆破時打通炮，爆破火焰引爆了切眼內積聚的瓦斯，引起瓦斯爆炸，同時，由于采區(qū)周圍盲巷較多，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2250m，死亡84人，給國家和人民造成了巨大的損失。
第四節(jié) 掘進通風
一、掘進通風方法
掘進通風方法分為兩大類：利用礦井總風壓愛風和使用局部通風設備通風
(一)利用礦井總風壓通風
利用礦井總風壓的一部分能量，借助于各種導風設施，將新鮮風流引入掘進工作面，根據(jù)導風設施不同，分為以下3類：
1、用縱向風墻或風障導風
這種方法是用縱向風墻或風障將巷道一分為二，構成進、回風風路，其通風阻力由礦井主要通風機克服，擋風墻上設置調節(jié)風窗控制掘進工作面的風量，如圖所示。
2、利用風筒導風
利用總風壓克服導風風筒和獨頭巷道的通風阻力，為掘進工作面供給所需風量。由于風筒的通風阻力較大，所能利用的總風壓有限，
一般適用于風量不大、通風距離不長的掘進工作面，如圖所示。
3、利用平行巷道通風
當兩條平行巷道同時掘進時，可每隔一定距離開聯(lián)絡巷，前一聯(lián)絡巷掘通后，每一聯(lián)絡巷即封閉，由兩條巷道與聯(lián)絡巷構成一個進回風系統(tǒng)，由總風壓供風，獨頭巷道部分可利用風障或導風筒導風。
利用總風壓通風的優(yōu)點是安全可靠，管理方便，但須有足夠的風壓以克服通風阻力。其缺點是漏風大，有效風量率低，只適用于短距離掘進巷道或兩條長距離巷道同時掘進。
(二)使用局部通風設備通風
掘進用的局部通風設備有兩類：引射器和局部通風機。
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流，克服風流在風筒和獨頭巷道中流動的阻力，達到給掘進工作面供風的目的。根據(jù)高壓流體的不同。分為壓氣引射器和水力引射器，其缺點是風壓低，風量小、效率低。
2、局部通風機
隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，采煤方法的改革，特別是機械化程度的提高和局部通風技術的進步，局部通風機的通風方法取代了全風壓通風，成為我國掘進工作面的主要通風方法。。用局部通風設備通風時，其工作方法有：壓入式、抽出式、壓抽混合式3種。這3種通風方式設備的布置如圖所示：
壓入式和抽出式通風的比較：
1) 壓入式通風時，局部通風機及其附屬電氣設備均布置在新鮮風流中，污風不通過局部通風機，安全性好;而抽出式通風時，含瓦斯的污風通過局部通風機，若局部通風機不具備防爆性能，則是非常危險的。
2)壓入式通風風筒出口風速和有效射程均較大，可防止瓦斯層狀積聚，且因風速較大而提高散熱效果。然而，抽出式通風有效吸程小，掘進施工中難以保證風筒吸入口到工作面的距離在有效吸程之內。與壓入式通風相比，抽出式風量小,工作面排污風所需時間長、速度慢。 3)壓入式通風時,掘進巷道涌出的瓦斯向遠離工作面方向排走,而用抽出式通風時,巷道壁面涌出的瓦斯隨風流向工作面，安全性較差。
4) 抽出式通風時,新鮮風流沿巷道進向工作面，整個井巷空氣清新，勞動環(huán)境好;而壓入式通風時，污風沿巷道緩慢排出，當掘進巷道越長，排污風速度越慢，受污染時間越久。
5)壓入式通風可用柔性風筒，其成本低、重量輕，便于運輸，而抽出式通風的風筒承受負壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風筒，成本高，重量大，運輸不便。
混合式通風是壓入式和抽出式兩種通風方式的聯(lián)合運用, 新鮮風流經(jīng)壓入式風筒送入工作面, 工作面的污風由壓入式風筒壓入的新風予以沖淡和稀釋，由抽出式主風筒排出。
混合式通風的主要特點：
a、混合式通風是大斷面長距離巖巷掘進通風的較好方式，優(yōu)點是施工巷道內工作環(huán)境較好;
b、主要缺點是降低了壓入式與抽出式兩列風筒重疊段巷道內的風量，當掘進巷道斷面大時,風速就更小,則此段巷道頂板附近易形成瓦斯層狀積聚。
當設置通風機巷道的全風壓供給的風量小于局部通風機的吸入風量或巷道無風時，則由局部用風地點排出的污濁風流，會部分或全部再次經(jīng)局部通風機送往用風地點，故稱其為循環(huán)風。乏風反復返回掘進工作面，有毒有害氣體和粉塵濃度會越來越大，不僅惡化了工作面作業(yè)環(huán)境，更嚴重的是，風流中瓦斯?jié)舛炔粩嘣黾赢斊溥M入局部通風機時，極易引起瓦斯煤塵爆炸?！兑?guī)程》嚴禁掘進工作面循環(huán)通風。
二、局部通風裝備
局部通風裝備是由局部通風動力設備、風筒及其附屬裝置組成。
一)風筒
風筒是最常見的導風裝置。對風筒的基本要求是漏風小、風阻小、重量輕、拆裝簡便。
1. 風筒種類
風筒按其材料力學性質可分為剛性和柔性兩種。
剛性風筒是用金屬板或玻璃鋼材制成。玻璃鋼風筒比金屬風筒輕便、抗酸、堿腐蝕性強、摩擦阻力系數(shù)小。
柔性風筒是應用更廣泛的一種風筒，通常用橡膠、塑料制成。其最大優(yōu)點是輕便，可伸縮、拆裝運搬方便。
2. 風筒接頭
剛性風筒一般采用法蘭盤連接方式。柔性風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.風筒漏風
剛性風筒風筒的漏風，主要發(fā)生在接頭處，柔性風筒不僅接頭而且全長的壁面和縫合針眼都有漏風，故風筒漏風屬連續(xù)的均勻漏風。因此，應用始末端風量的幾何平均值作為風筒的風量Q,即：
三、局部通風機
井下局部地點通風所用的通風機稱為局部通風機。
要求：體積小、風壓高、效率高、噪聲低、性能可調、堅固防爆。
1. 局部通風機的種類和性能
以前我國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機。效率低、低風量風壓、高噪聲。
近年來，我國已研制開發(fā)了一些新產(chǎn)品，如BKJ66、FBD系列對旋風機等。
對掘進通風的安全要求
(1)掘進巷道應采用礦井全風壓通風或局部通風機通風，不得采用擴散通風。1臺局部通風機不得同時向2個同時作業(yè)的掘進工作面供風。
(2)局部通風機必須由指定人員負責管理，保證正常運轉;壓入式局部通風機及啟動裝置必須安裝在進風巷道中，距回風口不得小于10m，局部通風機吸入風量必須小于局部通風機安裝地點的供風量，以避免產(chǎn)生循環(huán)風，進風流中的瓦斯?jié)舛炔坏贸^0.5%。
(3)必須采用抗靜電，阻燃風筒，抽出式局部通風機，必須采用經(jīng)國家檢定單位對和防摩擦火花檢驗合格的抽出式局部通風機。
(4)除塵風機、抽出式局部通風機和位于掘進工作面附近100m范圍內的壓入式局部通風機，其哭聲不應超過85dB(A),并應安設配套的消聲器。
(5)瓦斯噴出區(qū)域或煤與瓦斯(二氧化碳)突出煤層，掘進通風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通風方式，不得采用抽出式，應采用壓入式。如果采用混合式的通風。必須制訂安全措施，應制訂專門的通風設計說明書，列入掘進作業(yè)規(guī)程。掘進巷道的混合式通風，必須采用局部通風機通風，不得采用風障通風。
(6)掘進巷道采用混合式通風時，其布置應遵守下列規(guī)定：①混合式通風應采用“長壓短抽”的方式。壓入式通風筒的出風口或抽出式通風筒吸風口與掘進工作面的距離，應分別在風流的有效射程或有效吸程范圍內，且抽出式通風筒吸風口與掘進工作面的距離不得大于5m。
?、谟型咚褂砍龅木蜻M工作面，抽出式通風筒的吸風口應安設甲烷自動斷電報警斷電裝置，保證吸入風流中的瓦斯?jié)舛炔怀^1%。
?、鄢龎m風機或抽出式局部通風機必須與壓入式局部通風機聯(lián)運閉鎖，當壓入式局部通風機停止運轉時，抽出式局部通風機自動停止運轉;壓入式局部通風機未啟動時，抽出式局部通風機閉鎖，不能先啟動。
(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，所有掘進工作面的局部通風機，都應裝設三專(專用變壓器、專用開關、專用線路)供電;低瓦斯礦井掘進工作面的局部通風機，可采用裝有選擇性漏電保護裝置的供電線路供電或與采煤工作面分開供電。
使用局部通風機通風的掘進工作面，不得停風，局部通風機停止運轉時，必須撤出人員，切斷供風區(qū)域內動力電源。
(8)掘進巷道貫通前，綜合機械化掘進巷道在相距貫通50m前、其他巷道在相距20m前，必須停止一個工作面作業(yè)，做好調整通風系統(tǒng)的準備工作。保證兩端的巷道內不積存瓦斯，并做好貫通時調整風流的準備工作，即繪制貫通巷道兩端附近的通風系統(tǒng)圖，圖上標明風流方向、風量和瓦斯涌出量，并預計貫通后的風流方向、風量和瓦斯量的變化情況，明確貫通時調整風流設施的布置和要法度，貫通時通風部門必須派干部臨場統(tǒng)一指揮，確保施工安全。貫通后，必須停止采區(qū)內的一切工作，通風部門組織人員立即進行風流調整，實現(xiàn)全風壓通風，并檢查風速和瓦斯?jié)舛?，防止瓦斯積聚，待通風系統(tǒng)風流穩(wěn)定后，方可恢復工作。
三、獨頭巷道停風和恢復通風、送電的安全措施
獨頭巷道的局部通風機必須保持經(jīng)常運轉，臨時停工時，也不得停風。如果因臨時停電或其他原因，局部通風機停止運轉，風電閉鎖裝置立即切斷局部通風機供風巷道的一切電氣設備的電源，人員撤至全風壓通風的進風流中，獨頭巷道口設置柵欄，并設明顯警標牌嚴禁人員入內。
停風的獨頭巷道，生班在柵欄處至少檢查1次瓦斯，如發(fā)現(xiàn)柵欄內側1m處瓦斯?jié)舛瘸^3%，不能立即處理時，必須在24小時內予以封閉。
獨頭巷道停風后，其內的瓦斯?jié)舛瘸^1%或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須采取專門的排瓦斯措施，并符合下列要求：
(1)排除獨頭巷道積聚的瓦斯前，須先檢查瓦斯?jié)舛龋斁植客L機及其開關地點附近10m以內風流中瓦斯?jié)舛榷疾怀^0.5%時，方可人工開動局部通風機向獨頭巷道送入有限的風量，逐步排放積聚的瓦斯，必須使獨頭巷道中的風流在與全風壓風流混合處的瓦斯?jié)舛群投趸紳舛染怀^1.5%。
限制送入獨頭巷道中風量，可采用的方法：在局部通風機排風側的風筒上捆上繩索，收緊或放松繩索控制局部通風機的排風量;把風筒接頭斷開，改變風筒接頭對合空隙的大小，調節(jié)送入的風量，局部通風機排風口裝設三通調節(jié)器等。
(2)排放瓦斯時，應有瓦斯檢查人員在獨頭巷道回風流與全風壓風流混合處，經(jīng)常檢查瓦斯?jié)舛?，當瓦斯?jié)舛冉咏?.5%時，應指令調節(jié)風量人員，減少向獨頭巷道的送入風量，確保獨頭巷道排出的瓦斯在全風壓風流混合處的瓦斯?jié)舛群投趸紳舛染怀蕖?/p>
(3)排放瓦斯時，嚴禁局部通風機發(fā)生循環(huán)風。
(4)排放瓦斯時，獨頭巷道的回風系統(tǒng)內，必須切斷電源，撤出人員設置警戒，還應有礦山救護隊在現(xiàn)場值班，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。
(5)排放瓦斯后，經(jīng)檢查證實，整個獨頭巷道內風流中的瓦斯?jié)舛刃∮?%，氧氣濃度不低于20%和二氧化碳濃度不超過1.5%，且穩(wěn)定30min后，瓦斯?jié)舛葲]有變化，才可恢復局部通風機的正常通風。
獨頭巷道恢復正常通風后，必須由電工對獨頭巷道中的電氣設備進行檢查，證實完好時，方可人工恢復局部通風機供風的巷道中的一切電氣設備的電源。
四、大巷及上山掘進時的通風
在與風井貫通前往往要掘進長達數(shù)千米的獨頭巷道。這是建井時期通風最困難的階段，對于長距離獨頭巷道掘進必須做詳盡的局部通風設計。長距離獨頭巷道通風技術要領是：選擇合理的通風方式與設備，減少風筒的漏風，降低風筒的風阻，技術管理是通風效果好壞的關鍵。
(1)選擇合理的通風方式。長距離獨頭巷道掘進時，采用壓入式通風，污風在巷內流動時間長，受污染的范圍大，在安全允許的條件下，應盡量采用混合式通風。但當掘進巷道有瓦斯涌出，污風通過局部通風機有爆炸危險時，應采用壓入式通風。
(2)采用局部通風機聯(lián)合作業(yè)，為克服風筒過大的風阻，可采用局部通風機串聯(lián)作業(yè)。
(3)采用大直徑風筒，增加節(jié)長、改進接頭方式，改善風筒安裝吊掛質量等措施，可降低風筒風阻減少漏風。
(4)加強局部通風機和風筒的管理與維修，防止炮崩、車刮、實行定期巡回檢查風筒狀況的制度。局部通風機啟動時，應先斷續(xù)開停幾次后，再使通風機投入運行，以避免風筒破裂或接頭
第三章、礦井風量計算、分配與調節(jié)
第一節(jié) 供風的基本原則
1、礦井各用風地點風流中瓦斯、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、礦井各用風地點的風量、風速、溫度、濕度、風流中的粉塵濃度等符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。
3、按井下同時工作的最多人數(shù)計算每人供風量不少于4m3/min。
4、確保局部通風機無循環(huán)風。
5、一個采煤工作面瓦斯涌出量大于5m3/min或一個掘進工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通風方法處理瓦斯問題不合理時，必須采取瓦斯抽放措施，采煤工作面瓦斯涌出量大于10m3/min的其抽放率不應少于50%，采煤工作面瓦斯抽放后，風排瓦斯量一般不應大于5m3/min。
第二節(jié) 礦井需要風量計算
一、礦井需要的風量應按采煤、掘進、硐室及其他地點實際需要風量的總和進行計算。
Q礦進=(∑Q采+∑Q掘+∑Q硐+∑Q其它)×K礦通 m3/min
式中 ∑Q采--采煤工作面需要風量總和，m3/min;
∑Q掘--掘進工作面需要風量總和，m3/min;
∑Q峒————峒室需要風量總和，m3/min;
∑Q其它--其它巷道需要風量總和， m3/min;
K礦通--礦井通風系數(shù)，包括礦井內部漏風和配風不均衡等因素，一般可取1.20。
二、采煤工作面實際需要風量計算
每個采煤工作面需要風量，應按工作面氣象條件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、同時工作的最多人數(shù)和一次爆破使用的最大炸藥量等規(guī)定分別進行計算，取其中最大值。
(一)按氣象條件確定需要風量，其計算公式為：
Q采=60×70%×vef×Scf×Kch×Kri×K溫
式中 Q采----采煤工作面需要風量， m3/min;
=工作面控頂距×工作面實際采高×工作面有效斷面率70%×適應風速(不小于1m/s)，且最低風量不得低于表四規(guī)定;
60 ----為單位換算產(chǎn)生的系數(shù);
70%----有效通風斷面系數(shù);
Vef----第i個采煤工作面風速，m/s，按采煤工作面進風流的氣溫從表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算，m2
Kch----第i采煤工作面采高調整系數(shù),具體數(shù)值見表2;
Kri——第i采煤工作面長度調整系數(shù)，見表3;
(二)按瓦斯涌出量計算
Q采i=100q瓦采i×K采通I m3/min
式中 Q采i--第i個采煤工作面實際需要的風量，m3/min;
q瓦采i--第i個采煤工作面回風巷風流中的平均絕對瓦斯涌出量，m3/min;采用瓦斯抽放的采煤工作面，應扣除瓦斯抽放量進行計算;
K采通i--第i個采煤工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，須在正常生產(chǎn)條件下連續(xù)觀測一個月，日最大和月平均日絕對瓦斯涌出量的比值;通常機采、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—按采煤工作面回風流中瓦斯的濃度不應超過1%的換算系數(shù)。
(三)按二氧化碳涌出量計算
Q采i=67 qcgi×Kcgi m3/min
式中 qcgi—第i個采煤工作面回風巷風流中的平均絕對二氧化碳涌出量，m3/min;
Kcgi—第i個采煤工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風量系數(shù)，須在正常生產(chǎn)條件下連續(xù)觀測一個月，日最大和月平均日絕對二氧化碳涌出量的比值;
67—按采煤工作面回風流中二氧化碳的濃度不應超過1.5%的換算系數(shù)。
(四)按一次爆破使用的最大炸藥量計算
1、一級煤礦許用炸藥
Q采i≥25Ai m3/min
2、二、三級煤礦許用炸藥
Q采i≥10Ai m3/min
式中 Ai—第i個炮采工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg
25—每kg一級煤礦許用炸藥需風量，m3/min;
10—每kg二、三級煤礦許用炸藥需風量，m3/min;
(五)按工作人數(shù)計算實際需要風量
Q采i≥4Ni m3/min
式中 Ni —第i個采煤工作面同時工作的最多人數(shù)，人。
(六)按風速進行驗算：
按最低風速驗算，各個采煤工作面的最低風量：
Q采i≥15×S采i， m3/min
式中 S采i—第i個采煤工作面的平均斷面積，m 2
按最高風速驗算，各個采煤工作面的最高風量：
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算得出的采煤工作面實際需風量取其最大值，且不低于表4規(guī)定。
三、掘進工作面實際需要風量計算
每個掘進工作面需要風量，應按瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、一次爆破使用的最大炸藥量、同時工作的最多人數(shù)、局部通風機的實際吸風量等規(guī)定分別進行計算，取其中最大值。
(一)按瓦斯涌出量計算
Q 掘i=100qhgi×Khgi， m3/min
式中 Q掘 i—第i個掘進工作面實際需風量，m3/min;
qhgi—第i個掘進工作面瓦斯絕對涌出量，m3/min;瓦斯絕對涌出量超過3m3/min的掘進工作面，必須進行瓦斯抽放，抽放瓦斯量在風量分配中扣除計算;
100—按掘進工作面回風流中瓦斯的濃度不應超過1%的換算系數(shù)。
Khgi—掘進工作面瓦斯涌出不均勻的備用風量系數(shù)，根據(jù)實際觀測的結果確定, 在正常生產(chǎn)條件下連續(xù)觀測一個月，日最大和月平均日絕對瓦斯涌出量的比值;一般可取1.5～2.0。
(二)按照二氧化碳涌出量計算
Q掘i=67 qhci×Khci m3/min
式中 Q掘 i—第i個掘進工作面實際需風量，m3/min;
qhci—第i個掘進工作面回風巷風流中的平均絕對二氧化碳涌出量，m3/min;
Khci—第i個掘進工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風量系數(shù)，須在正常進尺條件下連續(xù)觀測一個月，日最大和月平均日絕對二氧化碳涌出量的比值;
67—按掘進工作面回風流中二氧化碳的濃度不應超過1.5%的換算系數(shù)。
(三)按一次爆破使用的最大炸藥量計算
1、一級煤礦許用炸藥
Q掘i≥25Ai m3/min
2、二、三級煤礦許用炸藥
Q掘i≥10Ai m3/min
式中 Ai—第i個掘進工作面一次爆破所用的最大炸藥量，kg
25—每kg一級煤礦許用炸藥需風量，m3/min;
10—每kg二、三級煤礦許用炸藥需風量，m3/min;
(四)按人數(shù)計算
Q掘i=4×Ni m3/min
式中 Ni—第i個掘進工作面同時工作最多人數(shù)，人。
(五)按局部通風機的實際吸風量計算
按上述四種方法分別計算后，取其最大值為該工作面的實際需風量。根據(jù)需風量選擇相應型號的局部通風機。
局部通風機的實際吸風量以實測為準，且不少于表5取值。
表5 局部通風機吸風量參考表
局部通風機的實際吸風量加上吸風口到掘進工作面回風巷道最低供風量(為防止循環(huán)風，除保證局部通風機吸風量外，其吸風口至掘進工作面回風巷口之間的巖巷風速不低于9m/min，煤、半煤巷風速不低于15 m/min)即為掘進面應配風量。
(六)按風速進行驗算
按最低風速驗算風量
a:巖巷，Q巖掘i≥9×S巖掘i， m3/min
式中 第S巖掘i—第i個巖巷掘進工作面斷面積，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個煤(半煤)巷掘進工作面的斷面積，m2
按最高風速驗算風量
Q掘i≥240×S掘i， m3/min
式中 第S掘i—第i個掘進巷道的斷面積，m2。
四、硐室實際需要風量計算(獨立供風硐室)
(一)機電設備發(fā)熱量大的大泵房、固定壓風機房，實際需要的風量(Q機硐)，可按機電運轉的發(fā)熱量計算。即：
Q機硐=3600×∑W×θ/(1.2×1.005×60×△t) m3/min
式中 ∑W--機電硐室中運轉電機總功率，KW。
△t--機電硐室進，回風之間氣溫差，℃
θ--機電硐室的發(fā)熱系數(shù)，壓風機房可取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，固定壓風機房可取200～250m3/min
(二)爆破材料庫實際需風量，按每小時4次換氣量計算。
即：Q爆=0.07×V m3/min
式中 V—包括聯(lián)絡巷在內的爆破材料庫的空間總體積，m3
經(jīng)驗配風量為：
(一)大型爆破材料庫100～150m3/min
(二)中、小型爆破材料庫(包括發(fā)放硐室)70～120m3/min
(三)其它機電硐室
井下充電室應按其回風流中氫氣濃度小于0.5%計算風量，機電硐室需要風量應根據(jù)不同硐室內設備的降溫要求進行配風。選取硐室風量，須保證機電硐室溫度不超過30℃，其他硐室溫度不超過26℃。
一般可按經(jīng)驗配風：
(一)充電硐室150～250m3/min
(二)采區(qū)絞車房及變電硐室50～80m3/min
五、其它巷道實際需風量計算
其它巷道實際需風量應根據(jù)瓦斯涌出量和風速分別計算，取其最大值。
(一)按瓦斯涌出量計算：
Q它通i=133×q瓦它i×k它通i m3/min
式中 Q它通i—第i個其他井巷實際用風量，m3/min;
q瓦它i—第i個其它巷道的瓦斯絕對涌出量，m3/min。
k它通i—第i個其它巷道瓦斯涌出不均衡配風系數(shù)，一般可取1.2-1.3。
133——其他用風巷道中風流瓦斯?jié)舛炔怀^0.75%所換算的常數(shù)。
(二)按最低風速驗算：
Q其它i≥9×S其它i m3/min
式中 S其它i—第i個其它巷道斷面積，m 2
(三)采取局部通風機供風地點，應按其局部通風機的功率在表5選配風量。并符合上述1、2所需風量。
六、其它有關規(guī)定說明
1、本細則適用于本公司生產(chǎn)礦井、新井籌備處、工程建設公司。
2、采、掘、峒室和其它所需風量均指獨立供風的風量。
3、備用采煤工作面、收作后尚未封閉的采煤工作面供風量按瓦斯，氣象條件，風速進行計算，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量無法滿足要求,不能全斷面一次起爆時，可以改變施工方式，但必須采取安全措施;或延長通風時間，工作人員應全部撤至新鮮風流中，待炮煙吹散、有害氣體符合規(guī)定后方可進入工作地點。
第三節(jié) 礦井風量調節(jié)
隨著生產(chǎn)的發(fā)展和變化，工作面的推進和更替，巷道風阻、網(wǎng)絡結構及所需的風量均在不斷變化，要求及時進行風量調節(jié)。
從調節(jié)設施來看，有通風機、射流器、風窗、風幕和增加并聯(lián)井巷或擴大通風斷面等。按其調節(jié)的范圍，可分為局部風量調節(jié)與礦井總風量調節(jié)。從通風能量的角度看，可分為增能調節(jié)、耗能調節(jié)和節(jié)能調節(jié)。
一、局部風量調節(jié)
局部風量調節(jié)是指在采區(qū)內部各工作面間，采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風量調節(jié)。調節(jié)方法：增阻法、減阻法及輔助通風機調節(jié)法。
(一) 增阻調節(jié)法
增阻調節(jié)法是在通過在巷道中安設調節(jié)風窗等設施，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量，或增大與其關聯(lián)的通路上的風量。增阻調節(jié)是一種耗能調節(jié)法
主要措施：(1)調節(jié)風窗;(2)臨時風簾;(3)空氣幕調節(jié)裝置等。使用最多的是調節(jié)風窗。
特點：增阻調節(jié)法具有簡單、方便、易行、見效快等優(yōu)點;但增阻調節(jié)法會增加礦井總風阻，減少總風量。
調節(jié)風窗開口面積計算：
(二)減阻調節(jié)法
減阻調節(jié)法是在通過巷道中采取降阻措施，降低巷道的通風阻力，從而增大與該巷道處于同一通路中的風量，或減小與其關聯(lián)通路上的風量。
主要措施：(1)擴大巷道斷面;(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)風路;(5)縮短風流路線的總長度等。
(三)增能調節(jié)法
增能調節(jié)法主要是采用輔助通風機等增加通風能量的方法，增加局部地點的風量。
主要措施：(1)輔助通風機調節(jié)法。(2)利用自然風壓調節(jié)法。
二、礦井總風量的調節(jié)
當?shù)V井(或一翼)總風量不足或過剩時，需調節(jié)總風量，也就是調整主通風機的工況點。采取的措施是：改變主通風機的工作特性，或改變礦井風網(wǎng)的總風阻。
(一) 改變主通風機工作特性
改變主通風機的葉輪轉速、軸流式風機葉片安裝角度和離心式風
機前導器葉片角度等，可以改變通風機的風壓特性，從而達到調節(jié)風
機所在系統(tǒng)總風量的目的。
(二) 改變礦井總風阻值
1. 風硐閘門調節(jié)法
如果在風機風硐內安設調節(jié)閘門，通過改變閘門的開口大小可以改變風機的總工作風阻，從而可調節(jié)風機的工作風量。
2. 降低礦井總風阻
當?shù)V井總風量不足時，如果能降低礦井總風阻，則不僅可增大礦井總風量，而且可以降低礦井總阻力。
第四章、礦井主要通風機的運行及性能
第一節(jié) 礦用通風機的類型及構造
礦用通風機按其服務范圍可分為三種：
1、主要通風機，服務于全礦或礦井的某一翼(部分);
2、輔助通風機，服務于礦井網(wǎng)絡的某一分支(采區(qū)或工作面)，幫助主通風機通風，以保證該分支風量;
3、局部通風機，服務于獨頭掘進井巷道等局部地區(qū)。
按構造和工作原理可分為：離心式通風機和軸流式通風機。
一、離心式通風機的構造和工作原理
1、 風機構造。
離心式通風機一般由：進風口、工作輪(葉輪)、螺形機殼和擴散器等部分組成。有的型號通風機在入風口中還有前導器。
吸風口有：單吸和雙吸兩種。
葉片出口構造角：風流相對速度W2的方向與圓周速度u2的反方向夾角稱為葉片出口構造角，以β2表示。
離心式風機可分為：前傾式(β2>90º)、徑向式(β2=90º)和后傾式(β2<90º)三種。
β2不同，通風機的性能也不同。礦用離心式風機多為后傾式。
2、工作原理
當電機通過傳動裝置帶動葉輪旋轉時，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉而旋轉，獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪，進入機殼。在機殼內速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴散器排出。與此同時，在葉片入口(葉根)形成較低的壓力(低于吸風口壓力)，于是，吸風口的風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。
3、常用型號
目前我國煤礦使用的離心式風機主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風機具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點。
型號參數(shù)的含義舉例說明如下：
二、軸流式風機的構造和工作原理
1、風機構造
主要由進風口、葉輪、整流器、風筒、擴散(芯筒)器和傳動部件等部分組成。葉輪有一級和二級兩種
2、工作原理
(1)特點：在軸流式風機中，風流流動的特點是，當動輪轉動時，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。
(2)葉片安裝角
在葉片迎風側作一外切線稱為弦線。弦線與動輪旋轉方向(u)的夾角稱為葉片安裝角，以θ表示。
可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內調整。但每個動輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。
(3)工作原理
當動輪旋轉時，翼柵即以圓周速度u 移動。處于葉片迎面的氣流受擠壓，靜壓增加;與此同時，葉片背的氣體靜壓降低，翼柵受壓差作用，但受軸承限制，不能向前運動，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”葉道入口側的氣體流入，形成穿過翼柵的連續(xù)氣流。
3、常用型號
目前我國煤礦在用的軸流式風機有1K58、2K58、GAF和BD或BDK(對旋式)等系列軸流式風機。軸流式風機型號的一般含義是：
4、對旋風機的特點
一級葉輪和二級葉輪直接對接，旋轉方向相反;機翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級葉片安裝角一般相差3º;電機為防爆型安裝在主風筒中的密閉罩內，與通風機流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相通，以達到散熱目的。
三、通風機附屬裝置
1、風硐
風硐是連接風機和井筒的一段巷道。通過風量大、內外壓差較大，應盡量降低其風阻，并減少漏風。
2、擴散器(擴散塔)
作用：是降低出口速壓以提高風機靜壓。
擴散器四面張角的大小應視風流從葉片出口的絕對速度方向而定。總的原則是，擴散器的阻力小，出口動壓小并無回流。
3、防爆門(防爆井蓋)
在斜井井口安設防爆門，在立井井口安設防爆井蓋。
作用：當井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，自動打開，以保護主通風機免受毀壞;在正常情況下它是氣密的，以防止風流短路。
4、反風裝置和功能
作用：使井下風流反向的一種設施，以防止進風系統(tǒng)發(fā)生火災時產(chǎn)生的有害氣體進入作業(yè)區(qū);有時為了適應救護工作也需要進行反風。
反風方法因風機的類型和結構不同而異。目前的反風方法主要有：
1)設專用反風道反風;
2)利用備用風機作反風道反風;
3)軸流式風機反轉反風
4)調節(jié)動葉安裝角反風。
要求：
定期進行檢修，確保反風裝置處于良好狀態(tài);動作靈敏可靠，能在10min內改變巷道中風流方向;結構要嚴密，漏風少;反風量不應小于正常風量的40%;每年至少進行一次反風演習。
第二節(jié) 通風機特性曲線
一、通風機的工作參數(shù)
表示通風機性能的主要參數(shù)是風壓H、風量Q、風機軸功率N、效率h和轉速n等。
1、風機(實際)流量Q
風機的實際流量一般是指實際時間內通過風機入口空氣的體積，亦稱體積流量。單位為 m3/h,m3/min 或m3/s 。
2、風機(實際)全壓Hf與靜壓Hs
全壓Ht:是通風機對空氣作功，消耗于每1m3 空氣的能量(N·m/m3 或Pa)，其值為風機出口風流的全壓與入口風流全壓之差。
靜壓:克服管網(wǎng)通風阻力的風壓稱為通風機的靜壓HS(Pa)。
HS=hR=RQ2 因此 Ht=HS+hV
3、通風機的功率
全壓功率：通風機的輸出功率以全壓計算時稱全壓功率Nt。
風機開啟方式：離心式風機在啟動時應將風硐中的閘門全閉，待其達到正常轉速后再將閘門逐漸打開。
說明：(1)離心式風機大多是全壓特性曲線。(2)當供風量超過需風量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風量，以節(jié)省電能。
8、軸流式通風機個體特性曲線
特點：(1)軸流式風機的風壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。
(2)駝峰點D以右的特性曲線為單調下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段;
(3)點D以左是不穩(wěn)定工作段， 產(chǎn)生所謂喘振(或飛動)現(xiàn)象;
(4)軸流式風機的葉片裝置角不太大時，在穩(wěn)定工作段內，功率隨Q增加而減小。
風機開啟方式：軸流式風機應在風阻最小(閘門全開)時啟動，以減少啟動負荷。
說明：軸流式風機給出的大多是靜壓特性曲線。
三、通風機工況點及其經(jīng)濟運行
1、工況點的確定方法
工況點：風機在某一特定轉速和工作風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)。
求風機工況點的方法：(1)圖解法 (2)解方程法
2
、通風機工點的合理工作范圍
(1)從經(jīng)濟角度，通風機的運轉效率不低于60 %。
(2)從安全角度，工況點必須位于駝峰點右側，單調下降的直線段。
(3)實際工作風壓不得超過最高風壓的90%。
(4)風機的運輪轉速不得超過額定轉速。
3、主要通風機工況點調節(jié)
工點調節(jié)方法主要有：
(1)改變風阻特性曲線
當風機特性曲線不變時，改變工作風阻，工況點沿風機特性曲線移動。
1)增風調節(jié)。為了增加礦井的供風量，可以采取下列措施：
①減少礦井總風阻。
②當?shù)孛嫱獠柯╋L較大時，可以采取堵塞地面的外部漏風措施。
2)減風調節(jié)。當?shù)V井風量過大時，應進行減風調節(jié)。
其方法有：
?、僭鲎枵{節(jié)。
?、趯τ谳S流式通風機，可以用增大外部漏風的方法，減小礦井風量。
3)調節(jié)方法有：
?、佥S流風機可采用改變葉片安裝角度達到增減風量的目的。
?、谘b有前導器的離心式風機，可以改變前導器葉片轉角進行風量調節(jié)。
③改變風機轉速。無論是軸流式風機還是離心式風機都可采用。調節(jié)的理論依據(jù)是相似定律，即
主要采用改變電機轉速和利用傳動裝置調速。
調節(jié)方法的選擇，取決于調節(jié)期長短、調節(jié)幅度、投資大小和實施的難易程度。調節(jié)之前應擬定多種方案，經(jīng)過技術和經(jīng)濟比較后擇優(yōu)選用。選用時，還要考慮實施的可能性。有時，可以考慮采用綜合措施。
第五章：礦井通風壓力與通風阻力
第一節(jié) 礦井通風壓力
在礦井進風口與出風口之間，由于自然因素或機械的作用造成空氣能量不平衡產(chǎn)生壓差時，空氣將在井巷中流動，形成井下風流，通常將這一壓差叫做礦井通風壓力，簡稱風壓。
1.靜壓能-靜壓
(1)靜壓能與靜壓的概念
空氣的分子無時無刻不在作無秩序的熱運動。這種由分子熱運動產(chǎn)生的分子動能的一部分轉化的能夠對外作功的機械能叫靜壓能，J/m3，在礦井通風中，壓力的概念與物理學中的壓強相同，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
a.無論靜止的空氣還是流動的空氣都具有靜壓力;
b.風流中任一點的靜壓各向同值，且垂直于作用面;
c.風流靜壓的大小(可以用儀表測量)反映了單位體積風流所具有的能夠對外作功的靜壓能的多少。如說風流的壓力為101332Pa，則指風流1m3具有101332J的靜壓能。
(3)壓力的兩種測算基準(表示方法)
根據(jù)壓力的測算基準不同，壓力可分為：絕對壓力和相對壓力。
A、絕對壓力：以真空為測算零點(比較基準)而測得的壓力稱之為絕對壓力，用 P 表示。
B、相對壓力：以當時當?shù)赝瑯烁叩拇髿鈮毫闇y算基準(零點)測得的壓力稱之為相對壓力，即通常所說的表壓力，用 h 表示。
風流的絕對壓力(P)、相對壓力(h)和與其對應的大氣壓(P0)三者之間的關系如下式所示：h = P - P0
2.動能-動壓
(1)動能與動壓的概念
當空氣流動時，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運動的動能，用Ev表示，J/m3;其動能所轉化顯現(xiàn)的壓力叫動壓或稱速壓，用符號hv表示，單位Pa。
(2)動壓的計算
單位體積空氣所具有的動能為：
Evi = ri×V2×0.5
式中： ri --I點的空氣密度，Kg/m3;
v--I點的空氣流速，m/s。
Evi對外所呈現(xiàn)的動壓hvi，其值相同。
hvi= ri×V2×0.5
(3)動壓的特點
a.只有作定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性。
b.動壓總是大于零。垂直流動方向的作用面所承受的動壓最大(即流動方向上的動壓真值);當作用面與流動方向有夾角時，其感受到的動壓值將小于動壓真值。
c.在同一流動斷面上，由于風速分布的不均勻性，各點的風速不相等，所以其動壓值不等。d.某斷面動壓即為該斷面平均風速計算值。
(4)全壓
風道中任一點風流，在其流動方向上同時存在靜壓和動壓，兩者之和稱之為該點風流的全壓，即：全壓=靜壓+動壓。
由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有絕對和相對之分。
A、絕對全壓(Pti) Pti= Pi+hvi
B、相對全壓(hti) hti= hi+hvi= Pti- Poi
說明：A、相對全壓有正負之分;
B、無論正壓通風還是負壓通風，Pti>Pi hti> hi。
第二節(jié)礦井通風阻力
當空氣沿井巷運動時，由于風流的粘滯性和慣性以及井巷壁面等對風流的阻滯、擾動作用而形成通風阻力，它是造成風流能量損失的原因。井巷通風阻力可分為兩類：摩擦阻力(也稱為沿程阻力)和局部阻力。
一、摩擦阻力
風流在井巷中作沿程流動時，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)與摩擦風阻
1.摩擦阻力系數(shù)α
礦井中大多數(shù)通風井巷風流的Re值已進入阻力平方區(qū)，λ值只與相對糙度有關，對于幾何尺寸和支護已定型的井巷，相對糙度一定，則λ可視為定值;在標準狀態(tài)下空氣密度ρ=1.2kg/m3。
第六章 礦井通風構筑物及礦井漏風
第一節(jié)礦井通風構筑物
一、 通風構筑物的分類
礦井通風系統(tǒng)網(wǎng)路中適當位置安設的隔斷、引導和控制風流的設施和裝置，以保證風流按生產(chǎn)需要流動。這些設施和裝置，統(tǒng)稱為通風構筑物。
分為兩大類：一類是通過風流的通風構筑物，如主要通風機風硐、反風裝置、風橋、測風站、導風板和調節(jié)風窗;另一類是隔斷風流的通風構筑物，如井口密閉、擋風墻、風簾和風門等 。
1、風門
在通風系統(tǒng)中既要隔斷風流又要行人或通車的地方應設立風門。在行人或通車不多的地方，可構筑普通風門。而在行人通車比較頻繁的主要運輸?shù)郎?，則應構筑自動風門。
設置風門應符合下列要求：
(1)每組風門不少于兩道，通車風門間距不小于一列車長度，行人風門間距不小于5m。入排風巷道之間要需設風門處同時設反向風門，其數(shù)量不少于兩道;
(2)風門能自動關閉;通車風門實現(xiàn)自動化，礦井總回風和采區(qū)回風系統(tǒng)的風門要裝有閉鎖裝置;風門不能同時敞開(包括反風門);
(3)門框要包邊沿口，有墊襯，四周接觸嚴密，門扇平整不漏風，門扇與門框不歪扭。門軸與門框要向關門方向傾斜80°至85°;
(4)風門墻垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m，嚴密不漏風;
墻垛周邊要掏槽，見硬頂、硬幫與煤巖接實。墻垛平整，無裂縫、重縫和空縫;
(5)風門水溝要設反水池或擋風簾，通車風門要設底坎，電管路孔要堵嚴;風門前后各5m內巷道支護良好，無雜物、積水、淤泥。
2、風橋
當通風系統(tǒng)中進風道與回風道需水平交叉時，為使進風與回風互相隔開需要構筑風橋。按其結構不同可分為三種。
(1)繞道式風橋 開鑿在巖石里，最堅固耐用，漏風少。
(2)混凝土風橋 結構緊湊，比較堅固。
(3)鐵筒風橋 可在次要風路中使用。
3、密閉
密閉是隔斷風流的構筑物。設置在需隔斷風流、也不需要通車行人的巷道中。
(1)密閉墻的分類
密閉的結構隨服務年限的不同而分為兩類：
1)臨時密閉，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)密閉的設置要求
1)密閉設在幫頂良好的巷道內，四周要掏槽，見硬底硬邦，與煤巖接實。
2)密閉前5米內支護良好，無片幫、冒頂，無雜物、積水和淤泥。
3)密閉四周接觸嚴密，永久密閉用不燃性材料建筑，墻面平整，無裂縫、重縫或空縫，嚴密不漏風。木板密閉應采用魚鱗式搭接，閉面要用灰、泥滿抹或勾縫，不漏風。
4)密閉前要設柵欄、警標，說明板和檢查箱。
5)密閉前無瓦斯積聚。
6)密閉內有水的要設反水池，有自燃發(fā)火煤層的采空區(qū)密閉前要設觀察孔、注漿孔，孔口封堵嚴實。
4、導風板
應用以下幾種導風板。
1)引風導風板 ;
2)降阻導風板;
3)匯流導風板
5、測風站
在主要進風巷道(礦井總進、回風大巷，一翼進、回風大巷，水平進、回風大巷，采區(qū)進、回風巷道)都應設置固定的測風站。
測風站須選在平直的巷道內。測風站本身長度不得小于4米，測風站前后10米內巷道無分叉、拐彎、障礙物和巷道斷面無變化。
對料石砌碹的巷道可直接選擇一段平直巷道作為測風站;對光爆、錨桿支架或裸巷應砌碹構筑或修整斷面，使測風站巷道前后斷面相同;對于棚子支護的巷道應用木板背實頂板和兩幫。
第二節(jié)礦井漏風
一、漏風及有效風量
1、礦井漏風及其危害性
有效風量：礦井中流至各用風地點，起到通風作用的風量。
漏風：未經(jīng)用風地點而經(jīng)過采空區(qū)、地表塌陷區(qū)、通風構筑物和煤柱裂隙等通道直接流(滲)入回風道或排出地表的風量。
漏風的危害：使工作面和用風地點的有效風量減少，氣候和衛(wèi)生條件惡化，增加無益的電能消耗，并可導致煤炭自燃等事故。減少漏風、提高有效風量是通風管理部門的基本任務。
2、漏風的分類及原因
1)漏風的分類
礦井漏風按其地點可分為：(1)外部漏風(或稱井口漏風)泛指地表附近如箕斗井井口，地面主通風機附近的井口、防爆蓋、反風門、調節(jié)閘門等處的漏風。(2)內部漏風(或稱井下漏風)是指井下各種通風構筑物的漏風、采空區(qū)以及碎裂的煤柱的漏風。
2)漏風的原因
當有漏風通路存在，并在其兩端有壓差時，就可產(chǎn)生漏風。漏風風流通過孔隙的流態(tài)，視孔隙情況和漏風大小而異。
3、礦井漏風率及有效風量率
1)礦井有效風量Qe 是指風流通過井下各工作地點實際風量總和。
2)礦井有效風量率： 礦井有效風量率是礦井有效風量Qe與各臺主要通風機風量總和之比。礦井有效風量率應不低于85%。
3)礦井外部漏風量
指直接由主要通風機裝置及其風井附近地表漏失的風量總和?？捎酶髋_主要通風機風量的總和減去礦井總回(或進)風量。
4)礦井外部漏風率
指礦井外部漏風量QL與各臺主要通風機風量總和之比。
礦井主要通風機裝置外部漏風率無提升設備時不得超過5%，有提升設備時不得超過15%。
4、減少漏風、提高有效風量
漏風風量與漏風通道兩端的壓差成正比，和漏風風阻的大小成反比。應增加地面主要通風機的風硐、反風道及附近的風門的氣密性，以減少漏風。
二、礦井漏風的防治措施
為了減小礦井漏風量，應根據(jù)實際情況采取以下措施：
1、合理選擇通風系統(tǒng)。因為通風系統(tǒng)的進、回風巷位置和網(wǎng)絡結構決定了通風構筑物的位置、數(shù)量及其所受的壓力差和漏風條件。
2、因為礦井開拓系統(tǒng)、開采順序和開采方法對漏風有很大影響，故應合理考慮。服務年限長的主要風巷應開拓在巖石內，應盡量采用后退式及下行開采順序，用垮落法管理頂板的采煤方法，適當增加煤柱尺寸或用石垛等方法隔絕采空區(qū)。
3、減少通過塌陷區(qū)和地表之間的漏風。
4、減少井口漏風，其次，也應該防止反風門裝置和閘門的漏風。
5、應使煤倉中的存煤保持一定厚度。減少煤倉漏風。
6、為減少井下通風設施的漏風，通風設施的安設位置、類型及質量應慎重考慮。通風設施不應該設在有裂隙的地點，在風壓大的巷道應采用質量高的設施。
(1)加強對風門的管理，減小風門漏風。風門是礦井內數(shù)量較多的通風設施，在井下漏風中，風門漏風所占的比重最大，故應對于主要巷道中的風門須加強工程質量，經(jīng)常檢查與維修。
(2)減小擋風墻漏風，擋風墻應盡量安設在頂板壓力小且較穩(wěn)定的地點，且必須要保證施工質量，隨時檢查和維修。
