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礦井通風與空氣調節基礎知識

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1
礦井通風與空氣調節基礎知識 
備注：1
2
現代化的局部通風機
備注：2
3
現代化的主要通風機
備注：3
4
第1章 礦內空氣
礦井通風的任務和目的: 
連續供給井下新鮮空氣, 供人呼吸, 并排除井下有毒有害氣體與礦塵, 創造良好的生產作業環境, 確保井下人員健康與安全.

礦井通風系統：通常被稱為礦井的心臟與動脈。礦井通風是保障礦井安全的最主要技術手段之一。
備注：4
5
進風井筒
主要通風機
回風井
風門
調節風窗
回風巷
進風巷
密閉墻
風橋
工作面
輔助通風機
簡化的通風系統立體圖
進風巷
備注：5
6
礦內空氣的主要成分	
一般來說，將井巷中經過用風地點以前、受污染程度較輕的進風巷道內的空氣稱為新鮮空氣（新風）；經過用風地點以后、受污染程度較重的回風巷道內的空氣，稱為污濁空氣（乏風）。
礦內空氣主要成分除氧氣（O2）、氮氣（N2）、二氧化碳（CO2）、水蒸汽（H2O）以外，
   有時還混入一些有害氣體，如瓦斯（CH4）、一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、氨氣（NH3）、氫氣（H2）和礦塵等。
備注：6
7
氧濃度
（體積）/%	主要癥狀
17	靜止時無影響，工作時能引起喘息和呼吸困難
15	呼吸及心跳急促，耳鳴目眩，感覺和判斷能力降低，失去勞動能力
10～12	失去理智，時間稍長有生命危險
6～9	失去知覺，呼吸停止，如不及時搶救幾分鐘內可能導致死亡
當空氣中氧濃度降低時，人體就可能產生不良生理反應，出現種種不適癥狀，嚴重時可能導致缺氧死亡。
人體缺氧癥狀與空氣中氧濃度的關系
備注：7
8
研究表明：
     當氧氣濃度低于12%時，可燃物失爆；                                                                                                                   當氧氣濃度低于3%時，可燃物失燃。

備注：8
9
（1） 氧氣（O2）
礦內空氣中氧濃度降低的主要原因
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
煤巖和生產過程中產生的各種有害氣體

在井下通風不良的地點，如果不經檢查而貿然進入，就可能引起人員的缺氧窒息。
備注：9
10
《煤礦安全規程》規定，采掘工作面的進風流中氧氣濃度（按體積百分比計算）不得低于20%。
為此，必須對礦井進行不斷的通風，將適量的新鮮空氣源源不斷地送到井下。這是礦井通風最基本的任務之一。
備注：10
11
 礦內空氣的主要成分
（2）氮氣（N2）
氮氣是無色、無味、無臭的惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，對空氣的相對密度為0.97，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。
但空氣中若氮氣濃度升高，則勢必造成氧濃度相對降低，從而也可能導致人員的窒息性傷害。正因為氮氣為惰性氣體，因此又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：地面大氣、井下爆破和生物的腐爛，有些煤巖層中也有氮氣涌出。 
備注：11
12
 礦內空氣的主要成分	
（3）二氧化碳（CO2）
二氧化碳是無色，略帶酸臭味的氣體，比重為1.52，是一種較重的氣體，很難與空氣均勻混合，故常積存在巷道的底部，在靜止的空氣中有明顯的分界。二氧化碳不助燃也不能供人呼吸，易溶于水，生成碳酸，使水溶液成弱酸性，對眼、鼻、喉粘膜有刺激作用。
在新鮮空氣中含有微量的二氧化碳對人體是無害的，但如果空氣中完全不含有二氧化碳，則人體的正常呼吸功能就不能維持。
備注：12
13
二氧化碳對人呼吸的影響
在搶救遇難者進行人工輸氧時，往往要在氧氣中加入5%的二氧化碳，以刺激遇難者的呼吸機能。
當空氣中二氧化碳的濃度過高時，也將使空氣中的氧濃度相對降低，輕則使人呼吸加快，呼吸量增加，嚴重時也可能造成人員中毒或窒息。
（3）二氧化碳（CO2）
備注：13
14
 二氧化碳中毒癥狀與濃度的關系
二氧化碳濃度（體積）/%	主  要  癥  狀
1	呼吸加深，但對工作效率無明顯影響
3	呼吸急促，心跳加快，頭痛，人體很快疲勞
5	呼吸困難，頭痛，惡心，嘔吐，耳鳴
6	嚴重喘息，極度虛弱無力
7～9	動作不直協調，大約十分鐘可發生昏迷
9～11	數分鐘內可導致死亡
備注：14
15
礦井空氣中二氧化碳的主要來源
煤和有機物的氧化；人員呼吸；
碳酸性巖石分解；炸藥爆破；
煤炭自然；瓦斯、煤塵爆炸等。
此外，有的煤層和巖層中也能長期過續地放出二氧化碳，有的甚至能與煤巖粉一起突然大量噴出，給礦井帶來極大的危害。
（3）二氧化碳（CO2）
備注：15
16
《規程》規定
采掘工作面的進風流中， CO2不超過0.5 %。
采區回風巷和采掘工作面回風巷回風流中二氧化碳濃度達到1.5 %時，必須停止工作，撤出人員，查明原因，制定措施，進行處理。
總回風巷或一翼回風巷中，二氧化碳超過0.75 %時，必須查明原因，進行處理。
（3）二氧化碳（CO2）
備注：16
17
礦內空氣中常見的有害氣體
（1）一氧化碳（CO）
CO是一種無色、無味、無臭的氣體，相對對密度為0.97,微溶于水,能與空氣均勻地混合。
CO能燃燒，濃度在13～75%時有爆炸的危險；
CO與人體血液中血紅素的親合力比氧大150～300倍（血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細胞）。
一旦CO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”。
備注：17
18
一氧化碳中毒癥狀與濃度的關系
CO濃度（體積）/%	主  要  癥  狀
0.02	2～3小時內可能引起輕微頭痛
0.08	40分鐘內出現頭痛,眩暈和惡心。2小時內發生體溫和血壓下降，脈搏微弱，出冷汗，可能出現昏迷。
0.32	5～10分鐘內出現頭痛，眩暈。半小時內可能出現昏迷并有死亡危險。
1.28	幾分鐘內出現昏迷和死亡。
備注：18
19
（1）一氧化碳（CO）
礦內CO的來源與允許濃度
空氣中一氧化碳的主要來源有：礦內爆破作業、煤炭自燃及發生火災或煤塵、瓦斯爆炸時都能產生一氧化碳 
《規程》規定:礦內空氣中CO濃度不得超過0.0024% 。

備注：19
20
 礦內空氣中常見的有害氣體
（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，因嗅覺神經中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫對空氣的相對密度為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。
硫化氫有劇毒，有強烈的刺激作用，不但能引起鼻炎、氣管炎和肺水腫；而且還能阻礙生物的氧化過程，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，腐蝕刺激作用往往不明顯。硫化氫中毒癥狀與濃度的關系如表1-1-5所示。 
備注：20
21
 H2S中毒癥狀與濃度的關系
硫化氫濃度 /%	主  要  癥  狀
0.0025～0.003	有強烈臭味
0.005～0.01	1～2h內出現眼及呼吸道刺激癥狀,臭味“減弱”或“消失”
0.015～0.02	出現惡心，嘔吐，頭暈，四肢無力，反應遲鈍。眼和呼吸道有強烈刺激癥狀
0.035～0.045	0.5～1h內出現嚴重中毒,可發生肺炎、支氣管炎及肺水腫，有死亡危險。
0.06～0.07	很快昏迷，短時間內死亡。
備注：21
22
井下H2S的來源與允許濃度
井下空氣中H2S的主要來源：有機物腐爛；含硫礦物的水解；礦物氧化和燃燒；從老空區和廢舊巷道積水中放出；我國有些礦區煤層中也有硫化氫涌出。
《規程》規定：井下空氣中H2S含量不得超過0.00066 %。
備注：22
23
（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.
二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強的硝酸,對眼睛、呼吸道粘膜和肺部組織有強烈的刺激及腐蝕作用，嚴重時可引起肺水腫。
二氧化氮中毒有潛伏期，有的在嚴重中毒時尚無明顯感覺，還可堅持工作。但經過6～24小時后發作，中毒者指頭出現黃色斑點，并出現嚴重的咳嗽、頭痛、嘔吐甚至死亡。
二氧化氮中毒癥狀與濃度的關系如下表所示。
備注：23
24
二氧化氮中毒癥狀與濃度的關系
二氧化氮
（體積）/%	主  要  癥  狀
0.004	2～4小時內可出現咳嗽癥狀。
0.006	短時間內感到喉嚨刺激，咳嗽，胸疼。
0.01	短時間內出現嚴重中毒癥狀，神經麻痹，嚴懲咳嗽，惡心，嘔吐。
0.025	短時間內可能出現死亡。
備注：24
25
（3）二氧化氮（NO2）
二氧化氮的來源與允許濃度
礦內空氣中二氧化氮的主要來源：井下爆破工作。
《規程》規定，氮氧化合物不得超過0.00025%。

備注：25
26
 礦內空氣中常見的有害氣體
（4）二氧化硫（SO2）
二氧化硫為無色氣體，具有強烈的硫磺氣味及酸味，對空氣的相對密度為1.4337，易積聚在巷道底部，易溶于水。
二氧化硫與水后生成硫酸,對呼吸器官有腐蝕作用,使用喉嚨和支氣管發炎,呼吸麻痹,嚴重時引起肺病水腫,
當空氣中含二氧化硫為0.0005%時,嗅覺器官能聞到刺激味。0.002%時,有強烈的刺激,可引起頭痛和喉痛。0.05%時，引起急性支氣管炎和肺水腫，短期間內即死亡。
備注：26
27
（4）二氧化硫（SO2）
二氧化硫的來源與允許濃度
礦內含硫礦物氧化、燃燒及在含硫礦物中爆破都會產生二氧化硫，有時含硫礦層也涌出二氧化硫。
《規程》規定礦內空氣中二氧化硫最高容許濃度為0.0005 %。
備注：27
28
 礦內空氣中常見的有害氣體
（5）氨氣（NH3）
氨氣為無色、有劇毒的氣體，對空氣的相對密度為0.59，易溶于水，對人體有毒害作用
《規程》規定，礦內最大容許濃度為0.004 %(3mg/m3)。但當其濃度達到0.01%時就可嗅到其特殊臭味。氨氣主要在礦內發生火災或爆炸事故時產生。
備注：28
29
礦內空氣中常見的有害氣體
（6）瓦斯（CH4）
瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），甲烷是一種無色、無味、無臭的氣體，對空氣的相對密度為0.55，難溶于水，擴散性較空氣高1.6倍。
雖然無毒，但當濃度較高時，會引起窒息。不助燃，但在空氣中具有一定濃度（5~16 %）并遇到高溫（650～750 ℃）時能引起爆炸。
《規程》規定，工作面進風流中CH4的濃度不能大于0.5 %，采掘工作面和采區的回風流中CH4的濃度不能大于1.0 %，礦井和一翼的總回風流中，CH4最高容許濃度為0.75 %。
備注：29
30
第2章 礦井通風阻力
風流必須具有一定的能量，用以克服井巷對風流所呈現的通風阻力。通常礦井通風阻力分為摩擦阻力與局部阻力兩類，它們與風流的流動狀態有關。一般情況下，摩擦阻力是礦井通風總阻力的主要組成部分。
備注：30
31
摩擦阻力
3.2.1 摩擦阻力的意義和理論基礎
風流在井巷中作均勻流動時，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起內外摩擦而產生的阻力稱作摩擦阻力。所謂均勻流動是指風流沿程的速度和方向都不變，而且各斷面上的速度分布相同。流態不同的風流，摩擦阻力hf r的產生情況和大小也不同。
備注：31
32
摩擦阻力
前人實驗得出水流在圓管中的沿程阻力公式是：

式中λ為實驗比例系數，無因次；    ρ為水流的密度，
L為圓管的長度，m；   d為圓管的直徑，m；    
V為圓管內水流的平均速度，m/s。
上式是礦井風流摩擦阻力計算式的基礎，它對于不同流態的風流都能應用，只是流態不同時，式中λ的實驗表達式不同。
□
備注：32
33
摩擦阻力計算公式的推導
由達西公式：

又因為
式中：r——管道水力半徑，m
           S——與流動方向相垂直的截面積，
           U——被流體所浸潤的周邊長度，m

□
備注：33
34
摩擦阻力計算公式的推導
將                  代入達西公式得

令                        則
又因為若通過井巷的風量為    ，則                代入上式得

此式即為摩擦阻力的計算公式

備注：34
35
摩擦阻力的計算方法
完全紊流狀態下井巷的摩擦阻力的計算是新礦井通風設計的重要依據。
即按照所設計的井巷長度、周界、凈斷面積、支護方式和要求通過的風量，以及其中有無提升運輸設備等，用查表法選定該井巷的摩擦阻力系數值，然后計算該井巷的摩擦阻力。

備注：35
36
局部阻力
局部阻力的概念
    風流在井巷的局部地點，由于速度或方向突然發生變化，導致風流本身產生劇烈的沖擊，形成極為紊亂的渦流，因而在該局部地帶產生一種附加的阻力，稱為局部阻力。
井下產生局部阻力的地點較多，例如巷道拐彎、分叉和匯合處，巷道斷面變化處，進風井口和回風井口等。
備注：36
37
局部阻力
 局部阻力的計算方法
在一般情況下，由于礦井內風流的速壓較小，所產生的局部風阻也較小，井下各處的局部阻力之和只占礦井總阻力的10～20%左右。
故在通風設計工作中，不逐一計算井下各處的局部阻力，只在這個百分數范圍內估計一個總數。但對掘進通風用的風筒和風量較大的井巷，由于其中風流的速壓較大，就要逐一計算局部阻力。
計算局部阻力時，用下式比較簡便。先要根據井巷局部地點的特征，對照前人實驗所得表中查出局部阻力系數的近似值，然后用圖表中所指定的相應風速進行計算。                                                                     
備注：37
38
幾種局部阻力的ζ值 
備注：38
39
第3章  通風動力
 欲使空氣在礦井中源源不斷地流動，就必須克服空氣沿井巷流動時所受到的阻力。這種克服通風阻力的能量或壓力叫通風動力。通風機風壓和自然風壓均是礦井通風的動力。
備注：39
40
通風動力的基本概念
機械風壓
空氣能在井巷中流動，是由于風流的起末點間存在著能量差，由通風機造成的能量差，為機械風壓
自然風壓
由礦井自然條件產生的能量差，則為自然風壓 
機械風壓和自然風壓均是礦井通風的動力，用以克服礦井的通風阻力，促使空氣流動。
備注：40
41
礦用通風機類型及構造
通風用的機械稱為通風機（或通風機），
按服務范圍分為：
      主要通風機
      輔助通風機
      局部通風機。
□
備注：41
42
（1）主要通風機  擔負整個礦井或礦井的一翼或一個較大區域通風的通風機，稱為礦井的主要通風機。
主要通風機必須晝夜運轉，它對礦井安全生產和井下工作人員的身體健康、生命安全關系極大。
主要通風機一般安裝在地面上，也是礦井的重要耗電設備。所以對主要通風機的選用，必須從安全、技術、經濟等方面進行綜合考慮。
備注：42
43
（2）輔助通風機  用來幫助礦井主要通風機對一翼或一個較大區域克服通風阻力，增加風量的通風機，稱為主要通風機的輔助通風機。輔助通風機大多安裝在井下，目前已很少使用。
（3）局部通風機  為滿足井下某一局部地點通風需要而使用的通風機，稱為局部通風機。局部通風機主要用作井巷掘進通風，將在后續章節中討論。
本章重點討論主要通風機。礦用主要通風機按其構造和工作原理不同，可分為離心式通風機和軸流式通風機兩大類，其中軸流式通風機又可分為普通式和對旋式兩種。

備注：43
44
一、離心式通風機
離心式通風機的構造及其在礦井通風井口安裝作抽出式通風的示意圖。離心式通風機主要由動輪（工作輪）、蝸殼體、主軸、錐形擴散器和電動機等部件構成。

備注：44
45
備注：45
46
當葉輪轉動時，靠離心力作用，空氣由吸風口12進入，經前導器進入葉輪的中心部分，然后折轉90°沿徑向離開葉輪而流入機殼2中，再經擴散器3排出.
空氣經過主要通風機后獲得能量，使出風側的壓力高于入風側，造成了壓差以克服井巷的通風阻力促使空氣流動，達到了通風的目的。
備注：46
47
我國礦井使用的離心式風機主要有G4-73、K4-73 、Y4-73和4-72等系列，該類風機的特點是特性曲線較平緩、無駝峰、運行噪聲較小、效率高，且具有啟動功率較小等特點。
運行時調節門（前導器）可在0°～70°范圍內調節，用以改變運行工況，還可通過配置不同轉速的電機或電機調速來改變其運行工況，適應性較好。
其中4-72系列離心式風機主要用于風量和通風阻力不是太大的中小型礦井。我國小型煤礦使用該系列風機較多，由于機型小，配置電機的容量也小，可配用380 V或660 V電壓的電機，適用于低壓供電的礦井。
備注：47
48
軸流式通風機:由動輪l，圓筒形機殼3、集風器4、整流器5、流線體6和環形擴散器7所組成。集風器是外殼呈曲線形且斷面收縮的風筒。流線體是一個遮蓋動輪輪轂部分的曲面圓錐形罩，它與集風器構成環形入風口，以減少入口對風流的阻力。
 軸流式通風機
動輪由固定在輪軸上的輪轂和等間距安裝的葉片2組成。
備注：48
49
        葉片的安裝角θ可以根據需要來調整，國產軸流式通風機的葉片安裝角一般可調為15°、25°、30°、35°、40°和45°七種，使用時可以每隔2.5°調一次。
        葉片按等間距t安裝在動輪上，當動輪的機翼形葉片在空氣中快速掃過時，由于葉片的凹面與空氣沖擊，給空氣以能量，產生正壓，將空氣從葉道壓出，葉片的凸面牽動空氣，產生負壓，將空氣吸入葉道。如此一壓一吸便造成空氣流動。 
備注：49
50
         一個動輪和它后面一個有固定葉片的整流器組成一段。整流器用來整理動輪流出的旋轉氣流，以減少渦流損失。為了提高通風機的風壓，有些軸流式通風機安裝兩段動輪。
環形擴散器是軸流式通風機特有的部件，其作用是使環狀氣流過渡到柱狀氣流時，速壓逐漸減少，以減少沖擊損失，同時使靜壓逐漸增加。
(構造圖)
備注：50
51
備注：51
52
目前我國生產的軸流式主要通風機有2BY、2K系列、GAF、BD(K)、KZS系列等。葉輪直徑從1.2 m～4.2 m，可滿足不同大小井型的需要。該系列風機均為雙級葉輪，機翼型扭曲葉片，葉片角度可在較大范圍內進行有級（2K58）或無級（2K56、2K60）調節，且均可直接反轉反風，是我國煤礦用量較大的一類風機。
GAF系列風機是在引進國外技術的基礎上，結合國內的實際情況加以改型改造的軸流式風機。具有風量風壓調節范圍寬、靜壓效率高、葉片角度調節自動化程度高等優點，特別適用于需要經常改變運行工況的礦井使用。由于葉片角度調整方便，這類風機可通過改變風葉角度實現風機反風，既不需要反風道，也不需要風機反轉控制裝置。
備注：52
53
對旋式通風機 
對旋式通風機在構造上屬于軸流式。近年來，BD（K）系列對旋式通風機發展迅速，該系列風機的特點是采用雙級雙電機驅動結構，兩級葉輪相對并反向旋轉，其結構相當于兩臺同型號軸流風機對接在一起串聯工作，因此被稱之為對旋式風機。
由于這種結構可省去中間及后置固定導葉，且渦流損失較小，具有傳動損耗小、壓力高、高效范圍較寬、效率也較高的特點，其結構如圖。
備注：53
54
         對旋壓抽式軸流通風機結構示意圖
1-集流器  2-前消聲器  3-前機殼  4-進氣翼  5-電機  
6-Ⅰ級葉輪 7-Ⅱ級葉輪 8-出氣翼 9-后機殼  
10-后消聲器
備注：54
55
對旋式通風機作為目前我國礦用風機的新生代產品，國內已有多家風機廠投入生產，結構性能也不斷改進和提高.
如:湖南湘潭平安電氣、山西運城安瑞節能風機有限公司等廠家和西北工業大學合作研制的彎掠組合三維扭曲正交型葉片技術，使風機的靜壓效率、噪聲等性能指標均得到較大提高。
備注：55
九龍川通風設備選型方案比較表
56
備注：56
57
礦井主要通風機附屬裝置
通風機的附屬裝置包括
    反風裝置、防爆門、風硐和擴散器等。

備注：57
58
1.反風裝置
        反風就是使正常風流反向。當進風井筒附近和井底車場發生火災或瓦斯煤塵爆炸時，會產生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害氣體。為了避免災害擴大，就得利用主要通風機s的反風裝置迅速將風流方向反轉過來。
《規程》規定：要求在10min內能把礦井風流方向反轉過來，而且要求反風后的風量不小于正常風量的40%。 
礦井主要通風機附屬裝置
□
備注：58
59
        利用反風道反風是一種常用的可靠方法，能滿足反風的時間和風量要求。下圖為軸流式主要通風機抽出式通風時的反風示意圖，圖A為正常通風時反風門1和2的位置，通風機由井下吸風，然后排至大氣，若將反風門1、2改變為圖B中的位置，風流從大氣吸入通風機內，再經反風道壓入井下，使井下風流的方向改變。 
備注：59
60
        離心式通風機的反風情況如圖4-12所示，正常通風時，反風門1和2為實線位置，反風時，反風門1提起，而將反風門2放下，風流自反風門2進入通風機，再從反風門1進入反風道3，經風井壓入井下。
備注：60
61
 2.防爆門
       《規程》規定：裝有主要通風機的出風井口，應安裝防爆門。
防爆門不得小于出風井口的斷面積，并正對出風口的風流方向。
當井下發生瓦斯爆炸時，爆炸氣浪將防爆門掀起，從而起到保護主要通風機的作用。
備注：61
62
 3．風硐
        風硐是主要通風機和出風井之間的一段聯絡巷道。由于通過風峒的風量很大，內外的壓力差較大，因此應特別注意降低風峒阻力和減少漏風。風峒設計時應滿足：
    1)風硐的斷面不宜太小，其風速以10m／s為宜，最大不應超過15m/s;
    2) 風硐的阻力不大于100～200Pa。因此，風硐不宜過長，與井筒的夾角為60～90°之間，轉彎部分要呈圓弧形，內壁光滑，拐彎平緩，并保持無堆積物，以減少其阻力。
   3) 風硐及其閘門等裝置，結構要嚴密，以防止漏風。
備注：62
63
4.擴散器
        在通風機出風口外，聯接一段斷面逐漸擴大的風道稱為擴散器。其作用是減少出風口的速壓損失，以提高通風機的靜壓。軸流式通風機的擴散器由圓錐形內筒和外筒構成的環狀擴散器。其出口還要與由混凝土砌筑成的外接擴散器相連。外擴散器是一段向上彎曲的風道，出風口為長方形斷面。離心式通風機的擴散器是長方形，其敞角取8～10°，出風口斷面(S3)與入風口斷面(S2)之比約為3～4。
備注：63
64
5．消音裝置
        通風機在運轉時產生噪音，特別是大直徑軸流式通風機的噪音更大，以致影響工業場地和居民區的工作和休息，為了保護環境，需要采取有效措施，把噪音降低到人們感覺正常的程度。我國規定通風機的噪音不得超過90dB。
        速度較大的風流在通風機內和高速旋轉的動輪葉片迅猛沖擊，產生空氣動力噪音，同時機件振動產生機械噪音。當通風機的圓周速度大于20m/s時，空氣動力噪音占主要地位。正對通風機出口方向的噪音最大，側向逐漸減少。
備注：64
65
        消音裝置分為主動式與反射式，前者的作用是吸收聲音的能量，后者是把聲能反射回聲源。通風機多采用主動式消音裝置，風流通過多孔性材料裝成的通道時，其噪音被吸收。對不同頻率的噪音消音器，消音效果不同。為了更有效地降低高頻率的噪音，消音板要有足夠的厚度。也可制成空心消音板，以節省材料。
備注：65
66
一、離心式通風機
    國產離心式通風機類型較多，其中4-72-11型的全壓效率最高達91％，較為常用。其符號的意義舉例如下：
4-72-1 1  No.10  C
                            表示通風機的轉動方式
                       表示通風機的機號，即為葉輪直徑D2(m))×10
              表示通風機的設計順序為第一次
          表示通風機進口為單吸口
    表示通風機在最高效率點時的比轉數
表示通風機在最高效率點時的全壓系數乘10倍的化整數
通風機設備選型
備注：66
67
    傳動方式分為A、B、C、D四段，其中：
    A一表示無軸承箱裝置，與電動機直接傳動；
    B——表示懸臂支承裝置，皮帶傳動，皮帶輪在通風機軸承中間；
    C——表示懸臂支承裝置，皮帶傳動，皮帶輪在通風機軸承外側；
    D——表示懸臂支承裝置，用聯軸節聯結傳動。
     比轉數是表示同類型通風機在效率最高時風壓系數與風量系數的關系的一個常數。比轉數越大，風量越高。
備注：67
68
62 A 14—11 No.24
                        表示通風機的機號，即動輪直徑(m)的10倍
                    表示該型通風機第—次設計結構
                 表示該型通風機為一級動輪
            表示該型通風機之葉形第14次設計應用
       表示該型通風機的輪葉為扭曲機翼形
表示該型通風機的轂輪比的100倍取整數
        這種通風機動輪的葉片是扭曲形，共16片。在不同轉數、不同輪葉數以及γ＝11.76N／m3時，個體特性曲線分別如圖4-32至圖4-39所示。這些圖的左下角是動輪反轉時特性曲線。從這些曲線看出，這種通風機反轉后的風量較小，較難滿足反風要求。 
二、軸流式通風機 
備注：68
69
      另一種新型軸流式通風機是2K60—4型，共有N0.18、24、28、30等幾個機號。其符號意義舉例如下：
  2K 60—1 No.18
                       通風機的機號即為動輪直徑的10倍
                  結構設計的順序號
            輪轂比的100倍
       礦井通風用
   兩級動輪
        這種通風機有兩級動輪，14片扭曲形的動輪葉片，中間和后面整流器的葉片也是扭曲形，并有改變整流器葉片角度的裝置，及時改變這種葉片角度，可使動輪反轉后的風量較大，能基本符合反風要求。 
備注：69
70
三、離心式和軸流式通風機的比較
        結構方面：軸流式通風機的優點是比較緊湊，體積小，轉速高。其缺點是結構比較復雜，噪音大，故障較多。離心式通風機則結構簡單，造價低，維修方便，噪音小。但它的體積大。
        性能方面：軸流式通風機在工作范圍內，當礦井總風阻變化時，風量變化較小。離心式通風機則相反。
        軸流式通風機的風量調節比較方便，反風方法較多。離心式通風機則麻煩一些，反風時必須有反風道。
        軸流式通風機的起動負荷小，風量增加時功率的變化不大，不致過載。離心式通風機則相反。
        軸流式通風機并聯工作的穩定性較差，而離心式通風機并聯工作的穩定性較好。
備注：70
71
第4章 局部通風
備注：71
72
局部通風的概念
礦井新建、擴建或生產時，都要掘進巷道，在掘進過程中，為了稀釋和排出自煤(巖)體涌出的有害氣體、爆破產生的炮煙和礦塵，以及創造良好的氣候條件，必須對獨頭掘進工作面進行通風。
CH4
炮煙
粉塵
怎么工作嘛？？？
備注：72
73
礦井風壓通風方法
局部動力設備通風
局部通風
局部通風的方法
備注：73
74
當總風壓不能滿足掘進通風的要求時，借助專門的動力設備對掘進巷道進行局部通風。局部動力設施主要有局部通風機和引射器。
一、局部通風機通風 
備注：74
75
局部通風機通風
備注：75
76
局部通風機通風是礦井廣泛采用的局部通風方法，按其工作方式分為壓入式、抽出式和混合式三種。    
     1)壓入式通風
局部通風機和啟動裝置安裝在離掘巷道口10m外的進風側，局部通風機把新鮮風流經風筒壓送到掘進工作面，污風沿巷道排出。 
備注：76
77
扒斗裝載機
備注：77
78
掘進機
重車
車場
空車
壓入式風筒
壓入式風機
備注：78
79
2)抽出式通風
這種通風方式是把局部通風機安裝在離巷道口10m以外的回風側。新鮮風流沿巷道流入，污風通過鐵風筒由局部通風機排出。 
備注：79
80
SCF-6濕式除塵風機
可伸縮風筒
膠帶輸送機
水管
轉載機
掘進機
備注：80
81
這種通風方式在風筒吸口附近形成一股流入風筒的風流，離風筒越遠風速越小，只能在一定距離以內有吸入炮煙的作用，這段距離稱為有效吸程ls。在有效吸程以外的炮煙處于停滯狀態。
因此，抽出式風筒口離工作面的距離le應小于有效吸程：
                            le ≤ ls ＝1.5 S^0.5，m
備注：81
82
壓入式通風與抽出式通風優缺點比較：
(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，若局部通風機防爆性能出現問題，則非常危險。

(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。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流向工作面，安全性較差。
備注：82
83
 (4)抽出式通風時，新鮮風流沿巷道進入工作面，整個井巷空氣清新，勞動環境好；而壓入式通風時，污風沿巷道緩慢排出，掘進巷道越長，排污風速越慢，受污染時間越久。這種情況在大斷面長距離巷道掘進中尤為突出。
  (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。
 基于上述分析，當以排除瓦斯為主的煤巷、半煤巖巷掘進時應采用壓入式通風，而當以排除粉塵為主的井巷掘進時，宜采用抽出式通風。 
備注：83
84
 3）混合式通風  
混合式通風的布置如圖所示。其中壓入式風筒出風口與工作面的距離仍應小于有效射程長度，抽出式風筒吸風口與工作面的距離和壓入式局部通風機所在位置有關。
壓入式局部通風機可隨工作面的推進及時向前移動。
抽出式風筒吸風口應超前壓入式局部通風機10米以上，同時其風筒吸風口距工作面的距離還應大于炮煙拋擲長度，一般為30米左右。
壓抽結合
備注：84
85
當局部通風機的吸入風量大于全壓供給設置通風機巷道的風量時，則部分由局部用風地點排出的污濁風流，會再次經局部通風機送往用風地點，故稱其為循環風。
循環通風分為摻有適量外界新風的循環通風和不摻有外界新風的循環通風。前者即為可控循環通風，也稱為開路循環通風；后者稱為閉路循環通風。

掘進工作面連續不斷涌出瓦斯等有害氣體，當使用閉路循環系統時，因既無任何出口，無法除去這些氣體，封閉循環區域中污染物濃度必然會越來越大。《規程》嚴禁采用循環通風。
4）可控循環通風
備注：85
86
   如圖所示，若要采用常規的壓入式通風，它雖能有效地解決瓦斯和氣候條件問題，但無法控制掘進巷道內的礦塵濃度，并且對采煤工作面進風流的礦塵濃度也會產生影響；若要采用常規的抽出式通風，由于采煤工作面內無法安設局部通風機，故只能安裝在工作面外部，當工作面平巷很長時，這樣做是很困難的。
備注：86
87
在回風巷一側如下圖所示，情況正好相反，采用抽出式通風采煤工作面含塵風流直接進入掘進頭，采用壓入式通風則需把局部通風機置于采場通風系統之外。
另一種方法是混合式，但因超前掘進巷道長度一般很短，難以布置兩臺局部通風機，另外掘進巷道內的風速也會很低,因此都非最佳方案。
備注：87
88
    如果采用可控循環通風，進風側采用抽出式通風，局部通風機安在進風巷內，如圖所示，經風機前置除塵器過濾后，流出局部通風機與外部新風混合，其中一部分會再次進入掘進頭循環使用。由于污風在與新風混合前經過了過濾，因而可以減輕或消除掘進頭產生的礦塵對采、掘工作面進風流的污染。 
 
備注：88
89
    在回風側采用壓入式通風，局部通風機安在回風巷內，如圖 所示，風流過濾后再經局部通風機壓入掘進頭，清洗掘進頭后與采煤工作面回風流混合，其中一部分流入回風道，另一部分再次進入掘進頭循環使用。用這種方法可減輕或消除采煤工作面產生的礦塵對掘進頭進風的污染。
     
備注：89
90
可控循環通風除了在壓入式和抽出式通風中應用外，在長距離巷道掘進的混合式通風中也有采用。在長抽短壓式通風中，如圖所示，先啟動抽出式風機后啟動壓入式風機，外部進入的新風先清洗掘進頭，其中一部分污風經風筒，由抽出式風機排出；另一部分污風在壓入式局部通風機的作用下，流過兩列風筒重疊段巷道，再次與外部新風混合經風機前置除塵器過濾后，由局部通風機壓入掘進頭循環使用，從而形成可控循環通風。
備注：90
91
    在長壓短抽式通風中，如圖所示，當抽出式風機風量大于壓入式風機風量時也能產生循環風。先啟動壓入式風機后啟動抽出式風機，新風由壓入式風機和風筒送入掘進頭，污風全部通過抽出風筒，經前置除塵器過濾后，由抽出式風機排出，其中一部分風流(其量約等于壓入式風機風量)沿掘進巷道排入外部貫穿風流中，另一部分風流(其數量等于兩風機風量差)在抽出式風機的作用下通過兩列風筒重疊段巷道，再次與壓入風筒流出的新風混合進入掘進頭循環使用，從而形成可控循環通風． 
備注：91
92
可控循環局部通風具有下列優點：

(1)采用混合式可控循環通風時，掘進巷道風流循環區內(即從后置風筒口至掘進工作面)的風速較高，避免了瓦斯層狀積聚，同時也降低了等效溫度，改善了掘進巷道中的氣候條件。

(2)當在局部通風機前配置除塵器時，可降低礦塵濃度。

(3)在供給掘進工作面相同風量條件下，可降低通風能耗 。

備注：92
93
可控循環局部通風的缺點是：

(1)循環風流通過運轉風機的加熱，再返回掘進工作面，使風溫上升。

(2)由于流經局部通風機的風流中含有一定濃度的瓦斯和粉塵，因此，必須研制新型防爆除塵風機．
     (3)當工作面附近發生火災時，煙流會返回掘進工作面，故安全性差，抗災能力弱，災變時有循環風流通過的風機應立即進行控制，停止循環通風，恢復常規通風。
    
備注：93
94
對使用可控循環通風提出下列要求：

(1)在可控循環通風系統中，必須裝有瓦斯、風量、粉塵自動監測裝置及可靠的報警裝置，同時還必須進行常規環境檢測分析．

(2)對循環風機實現自動開關和風量控制。
對使用可控循環風的混合式通風，抽出式與壓入式的兩臺風機間須設閉鎖裝置，保證主要的局部通風機啟動后，有循環風通過的風機再啟動，以免形成閉路循環風流．同時必須適當地控制抽出式與壓入式兩臺局部通風機的風量比，以獲得可控循環通風的最佳除塵和降溫效果。
備注：94
95
二、礦井全風壓通風 
這種方法不需增設其它動力設備，直接利用礦井主要通風機造成的風壓對掘進巷道和工作面進行通風．為了將新鮮風流引入工作面并排出污風，必須采用擋風墻、風幛和風筒等導風設施。優點是安全可靠，管理方便，但要有足夠的總風壓。
備注：95
96
    風墻的構筑可用磚、石風墻，木板墻及帆布，塑料等柔性風幛。后兩種漏風大，只適用于短距離的導風。磚、石風墻漏風小，導風距離可超過 500m。
1. 利用縱向風墻導風
備注：96
97
 2. 利用風筒導風
采用風筒導風需設置擋風墻，墻上開有風窗的調節風門。 
備注：97
98
火
區
封閉火區的獨頭巷道
備注：98
99
3.利用平行巷道通風
   在掘進主巷的同時，距主巷10～20m另掘一條平行的配風巷，主、配巷之間按一定距離開掘聯絡眼，前一個聯絡眼掘通后，后一個聯絡眼便密封。主巷進風，配巷回風。兩條平行的獨頭巷道可用風幛或風筒導風。 
適于長距離的巷道掘進通風
備注：99
100
4、鉆孔導風
如圖所示，離地表或鄰近水平較近處掘進長巷反眼或上山時，可用鉆孔提前溝通掘進巷道，以便形成貫穿風流。為克服鉆孔阻力，增大風量，可用大直徑鉆孔(300~400 mm)或在鉆孔口安裝風機。這種通風方法曾被應用于煤層上山的掘進通風，取得了良好的排瓦斯效果。
備注：100
101
三、引射器通風
參考書：余常昭，《環境流體力學》
備注：101
102
引射器通風
引射器的通風原理是利用壓力水或壓縮空氣經噴嘴高速射出產生射流。
周圍的空氣被卷吸到射流中，空氣和射流在混合管內摻混，整流后共同向前運動，使風筒內有風流不斷流過。
引射作用的實質:高壓射流將自身的部分能量傳遞給被引射的流體。
備注：102
103
引射器通風具有設備簡單、安全、水引射器有利于除塵和降溫(水溫低時)的優點。
但產生的風壓低，送風量小（20～200 m3/min)，效率低，費用高，只有在用水砂充填采煤法的礦井中，才可順便使用水風扇引射器。為滿足掘進通風的風壓與風量要求，可用多噴咀進行串聯通風。 
優點與缺點
備注：103
104
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、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。掘進工作面通風要求局部通風機體積小、風壓高、效率高、噪聲低、性能可靠、堅固防爆。
上世紀60年代研制的JBT系列軸流式局部通風機，仍在許多礦山使用。其全風壓效率只有60 ％～70 ％，風量、風壓偏低，尤其噪聲高達103～118 dB(A)，已屬淘汰產品．
近年來研制的新產品如沈陽鼓風機廠的BKJ66-11系列,具有效率高，最高效率達90%。
局部通風裝備
備注：104
105
我國還研制生產出對旋軸流式局部通風機。其特點是：噪聲較低，效率較高，且高效區寬；可采用單級運轉或雙級運轉。
近年來開發研制了用于通風除塵和抽排瓦斯的局部通風機。如SCF-6型濕式除塵風機，該機最大的特點是將電動機獨立于風筒風流之外，以防電氣火花引燃風筒風流中的瓦斯，并裝備了濕式除塵器。
但局部通風機內部通風能耗較大，風筒積水積塵清理較難，故適用于瓦斯涌出量較小、掘進距離600 m以內的機掘巷道。
備注：105
106
2、局部通風機聯合工作
1）局部通風機串聯
當在通風距離長、風筒風阻大，一臺局部通風機風壓不能保證掘進需風量時，可采用兩臺或多臺局部通風機串聯。串聯的方式有集中串聯和間隔串聯。
若兩臺或多臺局部通風機之間僅用較短(1~2 m)的鐵風筒連接稱為集中串聯；若局部通風機分別布置在風筒的端部和中部，則稱為間隔串聯。
備注：106
107
局部通風機串聯的布置方式不同，沿風筒的壓力分布也不同。
集中串聯的風筒全長均應處于正壓狀態，以防柔性風筒抽癟。但靠近風機側的風筒承壓較高，柔性風筒易脹裂，且漏風較大。
間隔串聯的風筒承壓較低，漏風較少。但當兩臺局部通風機相距過遠時，其連接風筒可能出現負壓段，如圖(c)所示，使柔性風筒抽癟而不能正常通風。
據實驗兩臺JBT-52型局部通風機間隔串聯間距不應超過風筒全長的三分之一。

2）局部通風機并聯
當風筒風阻不大，用一臺局部通風機供風不足時，可采用兩臺或多臺局部通風機集中并聯工作。
備注：107
108
二、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、質量輕、拆裝方便。
1、風筒的種類
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料制成。玻璃鋼風筒比金屬風筒輕便、抗酸、堿腐蝕性強、摩擦阻力系數小。
柔性風筒是應用更廣泛的一種風筒，通常用膠布、橡膠、塑料制成。其最大優點是輕便、可伸縮、拆裝運搬方便。
備注：108
109
風筒直徑 /mm	風筒節長 /m	壁厚 /mm	墊圈厚 /mm	風筒質量 /kg·m-1
400	2，2.5	2	8	23.4
500	2.5，3	2	8	28.3
600	2.5，3	2	8	34.8
700	2.5，3	2.5	8	46.1
800	3	2.5	8	54.5
900	3	2.5	8	60.8
1000	3	2.5	8	68.0
直徑 /mm	節長 /m	壁厚 /mm	風筒質量 /kg·m-1	風筒斷面 /m2
300	10	1.2	1.3	0.071
400	10	1.2	1.6	0.126
500	10	1.2	1.9	0.196
600	10	1.2	2.3	0.283
800	10	1.2	3.2	0.503
1000	10	1.2	4.0	0.785
鐵風筒規格參數表
膠布風筒規格參數表
備注：109
110
隨著大斷面巷道機械化掘進的增多，混合式通風除塵技術得到了廣泛應用，為了滿足其抽出式通風的要求，采用金屬整體螺旋彈簧鋼圈為骨架的可伸縮風筒。      	它既可承受一定的負壓，又具有可伸縮的特點，比鐵風筒質量輕，使用方便。礦山常用的風筒直徑有300 mm、400 mm、500 mm、600 mm、800 mm和1000mm等規格。 
備注：110
111
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、活三環多反邊接頭、螺圈接頭等多種形式。

目前井下廣泛采用接頭嚴密、漏風小的反邊接頭法。反邊接頭又分單反邊、雙反邊和多反邊等。
備注：111
112
雙反邊接頭的連接順序如圖所示，先在風筒兩端套上鐵環l、2，并各留200～ 300mm的反邊(圖A)順風流方向把有鐵環1的風筒插入有鐵環2的風筒內，拉緊風筒使兩環靠攏，要防止風筒歪斜出褶皺(圖B)，然后把風筒1的反邊翻套過來，再把風筒2的反邊翻套過來(圖C)。 
備注：112
113
      多反邊接頭如圖示，是在雙反邊的基礎上多一個活環3。活環3先套在有鐵環2的風筒上(圖A)，當風筒1反邊翻套在風筒2上時，再把活環3套在風筒2的反邊和風筒1的翻邊上(圖B)，然后把風筒2的反邊和風筒l的翻邊都翻套在活環3和鐵環1上(圖C)。
    此外，及時修補風筒和堵補風筒的針眼也是常用的減少漏風的手段。 
備注：113
114
表5-2-6 柔性風筒百米漏風率p
風筒接頭類型	100m漏風率p（%）
膠接	0.1~0.4
多反邊	0.6~0.4
多層反邊	3.05
插接	12.8
備注：114
115
5、風筒的安裝與要求
我國煤礦在長距離獨頭巷道掘進通風技術管理和風筒安裝方面，積累了豐富的經驗。可歸納如下：
（1）適當增加風筒節長，減少接頭數目，降低風筒的局部風阻和漏風。
（2）改進接頭連接方式，淮北沈莊煤礦用鐵圈壓板接頭代替插接方式，送風距離達3033 m，工作面風量為63.2 m3/min，風筒百米漏風率減少了75％。棗莊礦使用的螺圈接頭，內壁光滑，接頭局部風阻小，漏風也小，送風距離達3795 m。
（3）風筒懸吊要平、直、穩、緊，逢環必吊，缺環必補，防止急拐彎。風機安裝、懸吊也要與風筒保持平直。風機與風筒直徑不同時，要用異徑緩變接頭連接。
（4）在每隔一定距離風筒上安裝放水嘴，隨時放出風筒中凝結的積水。
備注：115
116
第5章 通風系統
備注：116
117
9.1  礦井通風系統的擬定
礦井通風系統是礦井生產系統的主要組成部分，包含礦井通風方式（The types of mine ventilation system）、通風方法（Ventilation mode）和通風網絡（Ventilation network）。礦井通風方式是指進風井(或平硐)和回風井(或平硐)的布置方式，可分為中央式、對角式和混合式等；
礦井通風方法是指產生通風動力的方法，有自然通風法和機械通風法(壓入式、抽出式)；
礦井通風網絡是指井下各風路按各種形式聯接而成的網絡。
備注：117
118
礦井通風系統
    一、礦井通風系統的類型
   按進回風井在井田內的位置不同，通風系統可以分為
   中央式、對角式、區域式及混合式。
備注：118
119
1．中央式
進、回風井均位于井田走向中央。根據進、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。其中又分為：
        中央并列抽出式  在地形條件許可時，進風井和出風井大致并列在井田走向的中央，二井底都開掘到第一水平，主要通風機設在出風井的井口附近，將污風抽到地表，出風井的井底必須和總進風流隔開，出風井的井口一般用防爆門緊閉；還要在巖石中做條回風石門m—n，煤層傾角越大、總回風石門越短，反之越長。
備注：119
120
中央并列壓入式  
 把壓入式主要通風機設置在進風井的井口附近，將新風自地表壓入井下，進風井的井口房須密閉，其它與抽出式相同。
備注：120
121
 2)中央分列式(又名中央邊界式)。其中又分為：
        中央分列抽出式   進風井大致位于井田走向的中央，出風井大致位于井田淺部邊界沿走向的中央，在沿傾斜方向上，出風井和進風井相隔—段距離，出風井的井底高于進風井的井底，主要通風機設在出風井口附近；在井田走向的中央開鑿主井和副井。
備注：121
122
中央分列壓入式  如圖9—3所示，主要通風機安設在進風井口(副井口)附近，其井口房須密閉，主井底和總進風須隔開，其它都與圖9—2相同。 
備注：122
123
2．對角式
  1)兩翼對角式。其中又分為：
        兩翼對角抽出式  進風井筒大致位于井田走向的中央，兩個出風井筒分別位于兩翼邊界采區中央的淺部，主要通風機設在出風井口附近。為了開采深水平，有時把兩翼風井設在兩翼沿傾斜的中央和沿走向的邊界附近。用斜井和平峒開拓時，可把圖9—4中的立井改為斜井和平峒。 
備注：123
124
 兩翼對角壓入式  進風井和出風井的位置與圖9—4相同，只是在進風井口(副井口)附近安設壓入式主要通風機，進風副井口須密閉，主井底和總進風須隔開。 
備注：124
125
2) 分區對角式。其中又分為：
    分區對角抽出式   進風井大致位于井田走向的中央，在每個采區各掘一個小回風井，并分別安設抽出式分區主要通風機，可不必做總回風道。在圖9—5中也可以用斜井代替立井，或者進風用垂直于走向(或平行于走向)的平峒，出風用斜井；或者進風和出風都用平峒。 
備注：125
126
分區對角壓入式  各出風井口不安設通風機，只在進風井口(副井口)附近安設壓入式主要通風機，進風副井口要密閉，主井井底和總進風須隔開。 
備注：126
127
二、擬定礦井通風系統 
     1. 選擇礦井通風系統的基本要求
選擇任何通風系統，都要符合投產較快，出煤較多、安全可靠、技術經濟指標合理等總原則。具體要求有：
    1) 每個礦井特別是地震區、多雷區的礦井，至少要有兩個通到地面的安全出口，各個出口之間的距離不得小于30m，新建和改建的礦井，如果采用中央并列式通風時，還要在井田邊界附近設置安全出口。
井下每一個水平到上一水平和每個采區至少都有兩個出口，并與通到地面的安全出口相連通，通到地面的安全出口和兩個水平之間的出口都必須有便于人行的設施(臺階和梯子間等)。
備注：127
128
 2) 進風井口要避免污風、塵土、煉焦氣體，矸石燃燒氣體等的侵入。
進風井口距離產生煙塵、有害氣體的地點不得小于500m；為防止進風井筒冬季結冰，需裝設暖風設備；礦井的總回風道不得作為主要人行道；地面主要通風機和回風流的噪音都不得造成公害；進風井與出風井的設置地點必須地層穩定，施工地質條件比較簡單，占地少，壓煤少，而且要在當地歷年來洪水位的最高標高以上(大中型和小型礦井分別超過當地百年和50年內最高水位)。
    
備注：128
129
3) 箕斗井一般不應兼作進風井或出風井。
如果井上、下裝卸裝置和井塔有完善的封閉措施，其漏風率不超過15％，并有可靠的降塵設施，箕斗井可以兼作出風井；若井筒中風速不超過6m/s，有可靠的降塵措施，保證粉塵濃度符合工業衛生標準，箕斗井可以兼作進風井。膠帶斜井不得兼作出風井。如果膠帶斜井中風速不超過4m/s，有可靠的降塵措施，粉塵濃度符合衛生標準，才可兼作進風井。

備注：129
130
    4) 所有礦井都要采用機械通風，主要通風機和分區主要通風機必須安裝在地面。但有戰備的特殊要求時，可以考慮裝在井下。新設計礦井不宜在同一井口選用幾臺主要通風機聯合運轉。
    5) 不宜把兩個可以獨立通風的礦井合并為一個通風系統。若有幾個出風井，則自采區流到各個出風井的風流需保持獨立；各工作面的回風在進入采區回風道之前、各采區的回風在進入回風水平之前都不能任意貫通，下水平的回風流和上水平的進風流必須嚴格隔開，在條件允許時，要盡量使總進風早分開，總回風晚匯合。
    6) 采用多臺分區主要通風機通風時，為了保持聯合運轉的穩定性，總進風道的斷面不宜過小，盡可能減少公共風路的風阻。各分區主要通風機的回風流、中央主要通風機和每一翼主要通風機的回風流都必須嚴格隔開。 
備注：130
131
     7) 要充分注意降低通風費用，
為此，主要風道的斷面不宜過小，并做到壁面光滑，以降低摩擦阻力，主要風道的拐彎要緩慢，斷面的變化要均勻，以降低局部阻力；要盡可能使每個采區的產量均衡，阻力接近，使自然分配的風量基本上和按需要分配的風量一致；盡可能少用通風構筑物，同時也要重視降低基建費用。為此，要充分利用一切可用的直通地面的舊井巷，或利用上水平可用的舊巷道幫助下水平回風。
    8) 要符合采區通風和掘進通風的若干要求，要滿足防治瓦斯、火、塵、水和高溫對礦井通風系統的要求，還要有利于深水平或后期通風系統的發展變化。
備注：131
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2. 選擇礦井主要通風機的工作方法
       煤礦主要通風機的工作方法基本上分為抽出式與壓入式兩種：
    1) 抽出式主要通風機使井下風流處于負壓狀態。一旦主要通風機因故停止運轉，井下風流的壓力提高，有可能使采空區瓦斯涌出量減少，比較安全；
壓入式主要通風機使井下風流處于正壓狀態，當主要通風機停轉時，風流壓力降低，有可能使采空區瓦斯涌出量增加。
   2) 采用壓入式通風時，須在礦井總進風路線上設置若干構筑物，使通風管理工作比較困難，漏風較大。用抽出式通風，就沒有這種缺點。
備注：132
133
        用平峒開拓時，往往需要在材料、人行道上設置自動風門1，人員、車輛來往頻繁，風門漏風較大，有時風門被撞壞，還會造成風流短路。在出煤路線的翻籠下面煤倉2中須經常存留一定煤量，以防漏風。但往往因煤炭被放空或放出較多，使大量風流自煤倉經過皮帶斜井3漏到地面。
        對于立井提升的壓入式通風的礦井，在副井鋼絲繩通過處1和箕斗井底煤倉2有時都有較大的漏風。
備注：133
134
      3) 在地面小窯塌陷區分布較廣，并和采區相溝通的條件下，用抽出式通風，會把小窯積存的有害氣體抽到井下，同時使通過主要通風機的一部分風流短路，總進風量和工作面有效風量都會減少。
用壓入式通風，則能用一部分回風流把小窯塌陷區的有害氣體帶到地面。另外，如果能夠嚴防總進風路線上的漏風，則壓入式主要通風機的規格尺寸和通風電力費用都較抽出式為小。
    
備注：134
135
4) 在由壓入式通風過渡到深水平抽出式通風時，有一定困難，因為過渡時期是新舊水平同時產生，戰線較長，如果某環節因故出現問題，就不能按照既定的采掘程序和起止期限進行生產，使過渡時期通風系統和風量都發生較大的變化。

備注：135
136
        一般地說，在地面小窯塌陷區漏風嚴重、開采第一水平和低沼氣礦井等條件下，采用壓入式通風是比較合適的，否則，就不宜采用壓入式通風。所以，抽出式通風仍是當前主要通風機基本的工作方法。
 3. 選擇礦井的通風方式
        新建礦井多數是在中央并列式，中央分列式、兩翼對角式和分區對角式等方式中進行選擇。混合式是前幾種方式的發展，多在老礦井的改建、擴建時使用。
        選擇礦井通風方式一般是針對服務范圍來確定的。如果礦井的服務年限不長(10～20a)，則服務范圍為整個礦井；如果礦井范圍較大，服務年限較長(30～50a)，則只考慮頭15～25a的開采范圍作為服務范圍；這時服務范圍往往是第一水平；或者包括第一、第二水平在內。對于服務范圍之外的后期通風系統，設計中只作粗略的考慮。
備注：136
137
 1) 中央并列式的使用條件：煤層傾角大、埋藏深，但走向長度不大(≤4km)，瓦斯、自然發火都不嚴重，在此條件下，采用中央并列式是比較合理的。
盡管存在著風路較長，阻力較大，采空區的漏風較大的缺點，但對于瓦斯、自然發火不嚴重的礦井來說，這并不很重要。同時，由于產生的阻力較大，通風電力費較大，進風與出風兩井筒之間的漏風較大，箕斗井回風時外部漏風較大等，這些缺點對走向不大的礦井來說也不是一個很大的問題。
相反，由于煤層傾角大，總回風石門長度小，開掘費小，兩個井筒集中，便于開掘，開掘費也較少，便于貫通，建井期限較短，采用中央并列式通風方式，具有初期投資較少、出煤較快的優點。同時它的護井煤柱較小，且便于延深井簡，為深部通風的準備工作提供有利條件。
備注：137
138
2) 中央分列式的適用條件：一般地說，這種通風方式適用于煤層傾角較小，埋藏較淺，走向長度不大(≤4km) ，而且瓦斯，自然發火比較嚴重的新建礦井。與中央并列式相比，這種通風方式的安全性要好，建井期限略長，有時初期投資稍大(多打一個出風井，少掘一條總回風石門)，但相差不懸殊。
如果中央有兩個井筒，以后在延深井筒、做深部通風的準備工作時，也就不會困難，這種方式由于多打一個直通地面的回風井，所以礦井的通風阻力較小，內部漏風小，這對于瓦斯，自然發火的管理工作是比較有利的，增加了一個安全出口，工業廣場沒有主要通風機的噪音影響，從回風系統鋪設防塵灑水管路系統都比較方便。 
備注：138
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 3) 兩翼對角式的適用條件：一般認為，這種布置方式(指對角風井位于淺部邊界附近者)適用于煤層走向較大(超過4km)、井型較大、煤層上部距地面較淺、瓦斯和自然發火嚴重的新建礦井。
它的優缺點，完全和中央并列式相反，比中央分列式的安全性更好，但初期投資更大。如果能夠進行相向掘進，就能適當減輕建井期限長，投產較晚的缺點。有些瓦斯等級不高，但煤層走向較長、產量較大的新礦井，也可采用這種通風方式。 
備注：139
140
 4) 分區對角式的適用條件：煤層距地表淺，或因地表高低起伏較大，無法開掘淺部的總回風道(因會穿出地面)，在此條件下，開采第一水平時，只能采用這種小風井(立井、斜井或平峒)分區通風的布置方式。每個采區各有獨立通風路線，互不影響，是主要優點。
        對于一個實際條件下的礦井，并不唯一只適用某種通風系統，往往是有幾種通風系統都可考慮，很難肯定哪種最好，這時就得進行方案比較，即除了作技術分析外，還要進行經濟比較，然后選定。
        
備注：140
141
      根據礦井設計生產能力、煤層賦存條件、表土層厚度、井田面積、地溫、礦井瓦斯涌出量、煤層自燃傾向性等條件，在確保礦井安全、兼顧中、后期生產需要的前提下，通過對多個可行的礦井通風系統方案進行技術經濟比較后確定。
     中央式通風系統具有井巷工程量少、初期投資省的優點。因此，礦井初期宜優先采用。
     有煤與瓦斯突出危險的礦井、高瓦斯礦井、煤層易自燃的礦井及有熱害的礦井，應采用對角式或分區對角式通風；
   當井田面積較大時，初期可采用中央通風，逐步過渡為對角式或分區對角式。
     礦井通風方法一般采用抽出式。當地形復雜、露頭發育老窯多、采用多風井通風有利時，可采用壓入式。
備注：141
142
礦井總風量的計算和分配
       
 礦井總風量是井下各個工作地點的有效風量和各條風路上的漏風量的總和。
礦井風量計算原則
    礦井需風量，按下列要求分別計算，并必須采取其中最大值。
（１）按井下同時工作最多人數計算，每人每分鐘供給風量不得少于4m3；
（２）按采煤、掘進、硐室及其他實際需要風量的總和進行計算。
    
備注：142
143
礦井的總回風量或總進風量計算：
      Qwz＝(∑Qai+∑Qbi+∑Qci+∑Qdi)×Kwz，m3/min
式中 ∑Qai——各回采工作面和備用工作面所需風量之和，m3/min
          ∑Qbi——各掘進工作面所需風量之和；
          ∑Qci——各峒室所需風量之和；
         ∑Qdi——除上述各用風地點外，其它巷道所需風量之和；
         Kwz——礦井風量備用系數，包括礦井內部漏風和配風不均勻等因素影響，與礦井通風方式有關，一般可取1.15～1.25。對于中央并列式，1.25；中央分列式和混合式，1.2；對角式，1.15。
備注：143
144
二、新建礦井和延深礦井所需風量
有條件時，要參照鄰近生產礦井的通風資料，按生產礦井的風量計算方法細致進行，否則只好采用“由外往里”的計算方法，即先計算礦井的總風量，然后大致分配到各個用風地點。
備注：144
145
         對于高瓦斯礦井  按總回風流中的瓦斯濃度不超過0.75%的要求來計算礦井總風量：
             Q＝0.0926qgTK，m3/min(1/(24×60×0.75%)
式中  qg——礦井沼氣平均相對涌出量，m3/t；
           T——礦井平均日產量，t/d；
           K——風量備用系數，即K＝K2K3K4K5，這些系數的乘積介于1.7～2.1之間，具體數值可以查表得到。
備注：145
146
        無論是高瓦斯礦井，還是低瓦斯礦井都要按井下同時工作的最多人數來驗算礦井總風量Q，取大值作為礦井的總風量：
                       Q＝4NK，m3/min
式中  N——井下同時工作的最多人數，人，
    4——以人數為計算單位的供風標準，m3/min；
    K——風量備用系數，它是產量不均衡系數、備用工作面的風量系數和礦井內部漏風系數的總概括。采用中央并列式的通風系統時，K＝1.45；采用中央分列式或對角式通風系統時，K＝1.35。
備注：146
147
        新建礦井的風量分配是在算得的礦井總風量Q中，減去獨立回風的掘進風量Qb和峒室風量Qc，再按以下原則對剩余的風量Qre進行大致的分配；各個回采工作面的風量，按照與產量成正比的原則進行分配；各個備用工作面的風量，按照它在生產時所需風量的一半進行分配。即：
                Qre＝Q－(Qb－Qc)，m3/min
式中  Qb——所有獨立回風的各個掘進工作面風量之和，m3/min；
           Qc——所有獨立回風的各個峒室風量之和，m3/min。
備注：147
148
        剩余風量Qre的分配方法是：先用下式計算回采工作面日產一噸煤所需配給的風量q，即：

式中  Ta——各個回采工作面的日產量之和，即
                            Ta=∑ta，t/d
          ta——各個回采工作面的日產量，t/d；
         Ta'——各個備用工作面的計劃日產量之和，即
                             Ta'＝∑ta'，t/d
          ta'——各個備用工作面計劃日產量，t/d。
備注：148
149
分配給各個回采工作面的風量為：
                           Qa＝qta，m3/min
分配給各個備用工作面的風量為：
                           Qa'＝qta' /2，m3/min 
2．新建礦井風量的分配
        在各個用風地點，將計算的風量直接配給用風地點所在巷道，如掘進巷道和峒室等。但這時在U型采煤工作面，不考慮從采空區漏走的風量。因此在上順槽和下順槽的風量與采煤工作面的風量相同。 
備注：149
150
四、確定礦井總風量和各個分風量
        通過以上的風量分配，初步確定了井下各個用風地點與它們的進風和回風路線上的各個風量(必要時要算出局部地區各分支的自然分配風量)。但是，各條風路上的風量還未最后確定，必須進行各條風路的風速校核，即用各處的斷面積分別去除分配到該處的風量，所得出的風速，須符合《規程》的規定(見表9-1) 。
         各條風路的風量經過驗算后，如能符合風速的要求，則各條風路的風量可以確定；如低于規定的風速，則該條風路的風量要相應增加。如超過規定的風速，則需要擴大該風路的斷面或調整該風路的風量，使之風速降到規定值以下。最后，確定礦井總風量。
備注：150
151
備注：151
152
備注：152

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