作为采矿工程师,矿井通风设计是井下安全的核心保障,核心是向井下供给新鲜空气、稀释有害气体、调节温湿度,保障作业安全,所有设计需严格遵循《煤矿安全规程》《矿井通风设计规范》(2025年修订版)。
一、前期基础资料收集
设计前需完成基础资料核查,所有参数需实测或采用矿井实际勘察数据,杜绝估算偏差,核心收集3类资料:
1. 地质资料:煤层瓦斯含量(实测值)、地温梯度、断层分布及落差、地下水位,重点标注高瓦斯区域、热害区域(地温≥26℃)及漏风隐患点(采空区、废弃巷道位置及规模);
2. 生产资料:矿井设计生产能力、采煤/掘进工作面数量及布置、采掘工艺(综采/综掘)、设备功率(采煤机、掘进机)、机电硐室数量及设备发热量;
3. 现有系统资料(改扩建矿井):现有通风方式、主扇参数、风量分配数据、阻力测定结果、漏风率及历史通风隐患(瓦斯积聚、风量不足等)。
二、通风系统选型
选型核心是“匹配矿井地质+生产规模”,优先选择可靠性高、阻力小、易维护的模式,杜绝“大马拉小车”或风量不足,现场常用3种模式,选型标准明确:
1. 中央并列式:适用于生产能力≤120万吨/年、瓦斯含量低(≤4m³/t)、开采深度浅(≤600m)、无明显热害的矿井,风路短、能耗低,初期投资少;
2. 对角式:适用于生产能力120-300万吨/年、瓦斯含量中等(4-8m³/t)、开采范围广的矿井,分区通风,单个区域故障不影响全局,通风可靠性高;
3. 分区式:适用于生产能力≥300万吨/年、高瓦斯(≥8m³/t)、地质构造复杂(多断层)或有热害的矿井,划分独立通风区域,各区域配备独立主扇,漏风率易控制(≤5%)。
补充:通风方式统一采用机械抽出式(井下形成负压,新鲜风自然流入,有害气体排出更彻底),严禁自然通风(可靠性不足,无法应对瓦斯突发涌出)。
三、相关计算
计算核心是“风量够、阻力小、设备适配”,以下2类计算为现场必备,公式简化(摒弃复杂推导),参数采用行业常规取值,结合实例说明,直接套用。
(一)矿井总风量计算(最核心,确保各区域风量达标)
采用“分项叠加+备用系数”法,现场优先采用此方法,比单一按人数计算更贴合实际,公式如下:
现场实例(直接套用):某120万吨/年矿井(低瓦斯,K=1.2),2个综采工作面(采煤机功率1200kW/台),6个综掘工作面(巷道净断面12m²,v=0.8m/s),8个机电硐室(总发热量1.2×10⁷kJ/h,Δt=5℃),漏风率η=10%,计算总风量:
补充:计算后需核查风速限值,采煤工作面风速1.0-4.0m/s,掘进工作面0.5-4.0m/s,主运输巷1.5-6.0m/s,回风巷1.2-8.0m/s,超标需调整巷道断面或风量分配。
四、主通风设备选型)
设备选型核心是“风量≥计算总风量,全压≥总阻力+余量”,优先选用矿用防爆型对旋轴流式通风机(效率高、易维护),核心要点2点:
五、通风设施设计(减少漏风、避免风流短路)
设施设计核心是“密封严、阻力小、易维护”,所有设施需与通风系统匹配,重点把控4点,均为现场易出问题的细节:
1. 风门:主要进回风巷之间、采区进回风巷之间,必须设置双向风门,门扇采用阻燃材料,关闭严密,漏风率≤2m³/min;运输巷与回风巷交叉处,设置自动风门,实现“行车风门开、行人风门关”,防止风流短路。
2. 风桥:进回风巷交叉处(无法绕道),设置风桥,采用钢制或混凝土结构,净断面≥原巷道断面的80%,风桥内风速≤5m/s,密封严密,漏风率≤1%,防止进回风混合。
3. 挡风墙:废弃巷道、采空区入口,必须设置永久挡风墙,采用砖砌或混凝土浇筑,厚度≥0.5m,密封严密,漏风率≤0.5m³/min;临时挡风墙采用木板+黄泥封堵,用于临时停工巷道,拆除后及时恢复通风。
4. 风窗:用于调节各区域风量,设置在回风巷内,采用可调式风窗,调节范围适配风量分配需求,避免某区域风量不足或过剩,风窗安装后需实测风量,校准调节角度。
六、调试与验收(闭环,确保符合现场需求)
设计完成后,必须经过调试、验收,合格后方可投入使用,核心2个环节:
1. 调试:启动主通风机,实测矿井总风量、各区域风量、通风阻力,与计算值对比,偏差≤5%;调试局部通风机,确保掘进工作面风量达标,“三专两闭锁”功能正常;调试通风设施,排查漏风点,确保漏风率符合要求。
2. 验收:对照《煤矿安全规程》及设计方案,验收内容包括:通风系统布局、设备参数、风量分配、阻力值、通风设施质量、瓦斯及粉尘浓度(瓦斯浓度≤0.8%,呼吸性粉尘≤1mg/m³),所有指标达标后,方可正式投入生产;投用后,每月实测1次风量、阻力,每季度排查1次漏风点,每年进行1次通风系统全面检测。
七、现场设计禁忌
1. 严禁采用自然通风,无论矿井规模大小、瓦斯含量高低,均需采用机械抽出式通风;
2. 严禁掘进工作面串联通风(1台局部通风机供多个掘进工作面),必须实现独立通风;
3. 严禁通风设施随意拆除、损坏,废弃巷道必须及时封堵,杜绝漏风率超标;
4. 高瓦斯、热害矿井,严禁选用普通通风设备,必须配套瓦斯抽采系统、热害治理子系统,通风设计与瓦斯抽采、热害治理同步进行。