矿井通风系统可靠性影响因素分析

罗鹏

【摘 要】作为地下矿井开采的呼吸机，矿井通风系统的可靠性不仅影响着井下人员工作的顺利进行，在及时排除井下瓦斯等可燃易爆气体，保证生产的安全方面也有着极为重大的作用。因此，在矿井设计与基础建设、日常的安全管理方面切实保证矿井通风系统的安全可靠性是矿井生产安全、持续、可靠进行的重要保障。

【关键词】矿井；通风系统；可靠性；安全生产

随着地下开采的不断深入，地下矿井开采逐渐向大跨度、高纵深方向发展，但与此同时，也给矿下安全生产工作提出了新的要求，特别是在一些地质结构较为复杂、地质活动相对频繁、地层不稳的矿井生产中，给排水、供配电、通风、应急、提升、通信系统的可靠性与否直接关系着井下生产的正常进行甚至井下人员的生命安全。

一、矿井通风的重要性

地下矿井的开采纵深一般都在一百米以上，作为一个相对封闭的地下空间，空气质量相对较差。

（一）氧含量较低

地下矿井的开采过程中可能在矿体中存在有大量的气体及易挥发液体，如地下煤矿常存在着大量的瓦斯等气体，部分煤层中甚至含有一定的轻组分石油。在开采过程中气体大量扩散进入作业矿井中，引起井下氧含量浓度下降，影响作业人员的呼吸系统。

（二）粉尘浓度较高

地下开采时，在爆破、破碎、冲击、挖掘过程中会产生大量的矿质粉尘，弥漫在狭小的作业矿井内。如金属非金属矿开采中的重金属粉尘、煤矿开采中的煤粉等，极易进入人的呼吸道，引起作业人员上呼吸道炎症、尘肺、矽肺等职业病。

（三）有害气体过多，危险性过大

地下矿体在常年的地质运动中可能会发生气化等多种理化反应，形成大量有毒、有害气体。比较重要的有煤层开采过程中的瓦斯气体。在地下煤矿的开采中随着煤层的开挖扩散到矿井空气中，一旦浓度达到限值，在一定点火能的作用下极容易发生井下爆炸事故，造成大量的人员伤亡。

因此，在地下矿井开采的过程中，利用先进的设备持续可靠地进行井下通风，实现井下空气的及时置换是井下安全生产正常进行的重要保证。

二、矿井通风系统的组成

矿井通风系统是利用风机、风井、风巷（一般与开采、运输巷道共用）、通风构筑物、通风仪表、可燃气体检测等机械设备组合的用以保证地下矿井供氧、降低可燃气体浓度、改善地下空气质量的地下矿井开采配套系统。

（一）矿井通風方式

地下矿井的通风方式根据风井的位置不同大致分为中央式通风、对角式通风、混合式通风等三种。

1、中央式通风

中央式通风是指进风井和回风井大致位于井田走向的中央，中央式通风又分为中央并列式和中央边界式两种形式。

2、对角式通风

对角式通风是指进风井位于井田中央，回风井分别位于井田浅部走向两翼边界采区的中央，对角式通风又分为两翼对角式和分区对角式两种形式。

3、混合式通风

混合式通风一般进风井和回风井由3个或3个以上井筒或斜井按（1）、（2）两种方式组合而成，分为中央分列与对角混合式、中央并列与对角混合式、中央并列与中央分列混合式三种形式。

（二）矿井通风方法

地下矿井通风方法主要包括压气式、抽气式和混合式三种。

1、压气式通风

压气式通风一般是利用风机在风巷进口压入气体以实现井内气体置换的通风方式，一般来讲，该种方式对风机的性能要求较高，较为耗费电能，而且无法保证部分半通巷道的气体流动，但相对而言压入气体量大而且容易控制，在通巷中通风质量较好。

2、抽气式通风

抽气式通风是利用风机的转动将巷道内气体抽出以保证巷道内气体流动从而实现地下矿井系统内的空气流动置换。相对而言，通巷内的通风量不如压气式，而且容易在通风的过程中形成矿井内气压过低，但对于部分结构复杂的半通巷道有着极好的通风效果。

3、混合式通风

混合式通风是利用风机采用抽气式和压气式相结合的方式进行通风的通风方法。一般布置时利用多个风机分布在矿井不同地段，分别抽气和压气，以实现井内空气的快速流动，保证通风质量。

（三）通风网络

通风网络是风机组成与布置、风井设置、风巷走向等的组成，是空气在井内流动的主要控制走向，一般科学合理的通风网络会尽可能根据矿脉走向、开采标高、开采范围、开采工程量及供配电系统等进行设计与布置，以保证开采过程中能够尽可能的实现井内空气的流动与井上井下的空气置换。

三、矿井通风系统可靠性影响因素分析

考量矿井通风系统可靠性的主要技术指标为通风量、风速、风流稳定度等。地下矿井通风中，能对通风量、风速、风流稳定度产生影响的主要因素有通风方式、风机性能、通风网络等。

（一）通风方式

无论采用中央式、对角式还是混合式通风方式，最重要的一点就是要保证通风巷道线路距离不要过长。这是由于在井下流动中，空气会在巷道褶皱阻力以及转向折流阻力减少动能，造成风压下降，通风能力下降。一般来讲，在巷道走向复杂、巷道褶皱较多的矿井中，其同条件下的通风质量远不如直通巷道。这就需要在进行通风方式设计时，需要特别注意通风风流的距离，在空气流动阻力过大巷段增加一个或多个局扇以增加风压，保证通风能力。

（二）风机性能

风机性能好坏是影响井下通风质量的一个重要因素。无论采用抽气式还是压气式通风方法，都需要风机在动力驱动下高速运转增大或者减少局部地区风压以实现井下空气流动的目的。性能较好的风机不仅能够提供稳定的风压，保证通风风速及风流稳定度，而且能够极大地降低能耗，实现矿井生产的经济性；性能较差的风机不仅不能保证提供稳定的风压实现空气流动，而且能耗较高，且在使用过程中常出现机械故障，影响通风的正常进行，给矿井生产带来巨大的安全隐患，特别是在局部通风方面，如果局扇性能过差，在使用过程中出现漏电、卡壳等现象，极容易成为诱导危险事故的不安全因素。

（三）通风网络

通风网络的设置是影响井下通风质量的关键，也是井下通风系统设置的难点所在。井下结构受到矿脉走向、地层结构、地质运动、开采挖掘工作等的影响会变得异常复杂，常在各巷道存在各种枝杈、边角、地质断构带等，使得井内空气流动走向异常复杂，常出现折流、漏风等现象，使得通风质量较差，通风能耗增加。

因此，在对通风系统的设计中，需要特别注意对地下矿井巷道复杂性的考量。在矿井开采过程中，如果发现井下空气质量较差，通风质量不高的情况时，应该及时对废弃巷道枝杈进行封堵，对漏风点进行修补，对折流现象严重的地段加附挡风板等引导空气的流动方向。在情况特别严重的地段可以安装几台局扇以改善井下通风质量。

结束语

矿井通风系统的可靠性对于矿下安全生产工作具有着举足轻重的意义，做好通风设计、风机布置、风巷及风机的维护与管理等工作是保证矿井通风系统的可靠性，实现矿井生产的安全正常进行，保障井下作业人员的人身安全的前提，需要得到充分的认识与广泛的关注。

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