[科普中国]-风量分配

简介

矿井通风设计阶段，根据同时入井最多人数、各用风地点需风量等方法计算矿井需风量后需进行矿井风量分配，矿井风量分配后进行矿井通风阻力计算并在此基础上进行矿井主要通风机选型计算。因此，矿井通风设计中的风量分配直接关系到矿井主要通风机选型结果，从而进一步影响到矿井生产过程中的通风管理、矿井的生产安全。

目前，规程、规范等对矿井风量分配的要求不太明确。例如《煤矿安全规程》第一百零一条对矿井各井巷及采掘工作面等用风地点的风速作了规定，同时规定其他通风人行巷道的最低风速不低于0. 15m/s。《采矿工程设计手册》对矿井风量分配的要求是: 从总风量中减去各回采面、掘进面、硐室用风量，余下的风量按采区产量、采掘面数目、硐室数目等分配到各采区，再按一定的比例将这部分风量分配到其它用风地点，用于维护巷道和行人的风量需求。

在上述要求下，煤矿设计单位对矿井设计中的风量分配也存在一定的分歧，如部分设计单位坚持的原则是由于风门漏风的存在，井下所有巷道，包括各种设置有风门的短距离的联络巷、绕道等均需配风。又如，另一部分设计单位坚持的原则是各种短距离的设置有风门的联络巷、通风/材料绕道等均不配风，需配风的其他巷道设置调节风门1。

矿井通风设计通风设计概述贵州义忠矿井设计生产能力为60 万t /a，设计计算采煤工作面需风量18m³/s，三个掘进工作面需风量计21m³/s，采区变电所、水泵房、消防材料硐室需风量计6m³/s，采区两翼抽采巷需风量计16m³/s，按5% 的系数计算其他巷道需风量为3. 1m³/s，考虑1. 2 的矿井通风系数后计算矿井总需风量76. 9m³/s，取77m³/s。即矿井采掘工作面及硐室需风量合计为61m3 /s，矿井其他巷道需风量约为3m³/s，考虑矿井通风系数后增加的风量约为13m³ /s。

设计特点1) 在矿井通风设计中，同样是设置有风门的巷道，设计巷道断面积相同但配风量不同。如111 中部车场、112 回风石门设计净断面积均为11. 9m²，但配风量分别为2m³/s、1m³/s。

2) 部分设置风门的巷道不配风。如回风井防爆门至引风道段、回风井的行人安全出口、11091W 回风巷与11091E 回风巷之间的联络巷、11091E 运巷掘进材料绕道均未配风。

形成上述风量分配思路的主要依据是: 风门漏风是必然存在的，因此设置风门的巷道也必须配风; 井下巷道不可无风; 矿井总风量计算时考虑有内部漏风系数，由此增加的风量需分配到各漏风地点2。

存在的问题回风井防爆门至引风道段、回风井的行人安全出口、11091W 回风巷与11091E 回风巷之间的联络巷、11091E 运巷掘进材料绕道等部分设置风门的巷道不配风，无疑与风门漏风、相应井巷必须配风的思路相违背，也与井下巷道不可无风的思路相违背。

设计井巷若需配风，则必须符合规程的要求，如其他通风行人巷道的风速不得低于0. 15m/s。已经配风的巷道中，部分巷道的风量配备也不满足0. 15m/s 的风速要求，如112 回风石门设计净断面为11. 9m²，按最低风速0. 15m/s计算，所配风量应大于1. 8m³/s。

对于采用综采的大、中型矿井，井下巷道断面通常在10m2 以上( 如运输绕道等断面均应在12m²以上) ，按井下巷道均需配备风速不少于0. 15m/s 的风量要求，则每条巷道至少需配备约2m³/s 的风量。按所有巷道必须配风的思路，需配风的其他巷道共14 处( 风井防爆门至引风道一段，回风井的行人安全出口，111 回风石门与主斜井的联络巷，111 中部车场，11091W 回风巷与11091E 回风巷之间的联络巷，112 回风石门与112 材料斜巷的联络巷，112 回风石门与主斜井的联络巷，111 运输石门与112 回风石门的联络巷，11091E 运巷掘进材料绕道，11091E 运输巷与11091W 运输巷的联络巷，113 回风石门与回风井的联络巷，113 运输石门掘进巷道，主斜井与井底联络巷之间的巷道，+ 1400m 井底车场)。经计算需配备风量28m³/s，已超出按其他巷道计算的风量( 3m³/s) 和考虑矿井通风系数后的风量( 13m³/s) 之和16m³/s。这也正是部分巷道不配风，部分巷道配备1m³/s 的风量的原因，也即为了满足其他巷道配风量不超过设计计算的其他风量16m³ /s 的要求，只得将部分井巷不配风，部分井巷只配备1m³/s 的风量。

由上述分析可知，根据规范计算的其他巷道需风量及考虑矿井通风系数增加的风量也不足以保证井下所有巷道均可按规定的风速要求配风3。

矿井通风设计合理的风量分配方法矿井通风设计阶段，各回采面、掘进面、硐室按计算需风量配风，余下的风量按采区产量、采掘面数目、硐室数目等分配到各采区，再按一定的比例分配到其它需要配风的巷道。

可不配风的巷道1) 风井防爆门至引风道一段、回风井的行人安全出口等巷道，矿井设计时可不配风。根据规范，考虑矿井通风系数后确定的矿井总风量Qm分配至采掘工作面等用风地点后，进行矿井通风阻力hf计算，然后计算矿井主要通风机所需要的风量Qf = kQm，k 为矿井外部漏风损失系数。外部漏风指防爆门、安全出口和通风机附近的漏风。由矿井风量计算及风机所需风量计算过程可知，防爆门、安全出口和通风机附近的漏风在矿井风量计算时未考虑，因此在矿井风量分配时也不必考虑，此漏风量只是在确定风机所需风量时用外部漏风系数加以考虑，也未参予矿井风量分配的计算过程，因此风井防爆门至引风道一段、回风井的行人安全出口等巷道设计时可不配风。

2) 井下短距离且设置风门的巷道，矿井设计时可不配风，主要考虑以下两点: 一是风门的构筑标准，要求设置风门的巷道不配风。矿井总风量计算时，根据采掘面、硐室等用风量再取矿井通风系数km = 1. 15 ～ 1. 25，取此系数的主要原因在于考虑到矿井内部漏风、配风不均匀、矿井通风管理水平等因素。由于风门的构筑等因素影响，矿井内部漏风确实是必然存在的，但从矿井设计的角度有意识的让风门漏风也是不可取、不可实施的。一方面，漏风量为1m³/s 或2m³/s，甚至漏风量更大的风门无法施工; 另一方面，风门设计、构筑的基本要求也是严密、不漏风。二是参考扩散通风的条件，井下短距离且设置风门的巷道可不配风。规程、规范对井下采用扩散通风的机电设备硐室的要求是深度不得超过6m、入口宽度不得小于1. 5m，且无瓦斯涌出。但对设置风门的巷道的风量却无明确规定，参考扩散通风硐室的相关要求，井下设置风门且无瓦斯涌出的长度不大于12m 甚至更长的联络巷道，在有风门漏风的前提条件下同时满足扩散通风的相关要求，可不考虑配风。

3) 根据矿井通风系数计算出的内部漏风等风量的分配。在矿井设计时，在拥有其他需配风的巷道的瓦斯涌出数据的情况下，其他巷道需风量按瓦斯涌出量计算并按风速验算后确定，此时考虑矿井通风系数km = 1. 15 ～ 1. 25，增加的15% ～ 25%风量应按比例分配至其他需配风的巷道。

新矿井设计时，其他用风巷道所需风量难以计算时，根据采煤、掘进、硐室风量总和的3% ～ 5% 计算其他需配风巷道的风量，由此计算出的其他风量通常不能满足其他需配风道的风量及风速要求，此时，考虑矿井通风系数km= 1. 15 ～ 1. 25，增加的15% ～ 25% 风量更应按比例分配至其他需配风的巷道。

根据上述分析，对于其他需配风的通风行人巷道( 一般长度较大或有瓦斯涌出) ，应设置调节风门调节一定的风量通过，并需保证井下其他需配风的巷道的合理风速要求2。

风门漏风风量的弥补方法1 利用风机实际运行风量大于设计需风量

矿井主要通风机选型时，首先确定主要通风机所需要的风量Qf = kQm，k 为矿井外部漏风损失系数; 其次确定通风机风压，对于目前常用的轴流式通风机静压Hsd = hm + hd± HN，即考虑矿井通风系统总阻力hm，通风机装置( 风硐和扩散塔) 阻力hd，自然风压HN后确定，然后根据Qf、Hsd确定的设计工况点选择风机，但设计工况点不一定恰好在所选风机的特性曲线上，此时必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。

在通风机特性曲图中做通风机工作风阻曲线，对于轴流式通风机，静压曲线Rsd = Hsd /Q2f与风阻曲线的交点即为实际工况点。由实际工况点可确定风机运行时的风量Qf运，Qf运通常大于计算风量Qf，此部分风量足以弥补各种风门设施的漏风量，不足部分也可由矿井生产过程中的通风管理、风量调节等措施实现。

2 矿井通风管理

根据《煤矿安全规程》，矿井必须建立测风制度，每10天进行1 次全面测风。对采掘工作面和其他用风地点，应根据实际需要随时测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。应根据测风结果采取措施，进行风量调节。根据此规定，矿井设计风量分配时也可不考虑内部漏风，矿井内部漏风造成的风量损失可由矿井生产过程中的通风管理、风量调节等措施来实现2。

总结1) 矿井通风设计阶段，各回采面、掘进面、硐室按计算需风量配风，余下的风量按采区产量、采掘面数目、硐室数目等分配到各采区，再按一定的比例分配到其它需要配风的巷道。

2) 风井防爆门至引风道段、回风井的行人安全出口等巷道设计时可不配风，此部分的风门漏风已由矿井设计时期所考虑的外部漏风率来弥补。

3) 井下短距离且设置风门的巷道在设计时可不配风。尽管矿井总风量计算时考虑有矿井内部漏风，但为便于施工并考虑风门等通风构筑物的严密性要求，矿井设计风量分配时不宜有意识的分配风门等的漏风量，而矿井实际生产过程中必然存在的漏风由风机运行时的风量运大于设计需风量。

4) 井下长距离通风行人巷道按规程要求应设置调节风门并配备足够风量。

5) 依据上述思路进行矿井设计风量的分配，不仅能提高矿井通风设计的针对性，而且能够提高矿井通风管理的可操作性3。