第七章 矿井通风系统与通风设计
本章主要内容
1、矿井通风系统 ----类型、适应条件、主要通风机工作
方式,安装地点、通风系统的选择
2、采区通风 ----基本要求、进回风上山选择、采煤工作
面通风系统
3、通风构筑物及漏风 ----风门、风桥、密闭、导风板；
矿井漏风、漏风率、有效风量率、减少漏风措施
4、矿井通风设计 ----内容与要求、优选通风系统、矿井
风量计算、阻力计算、通风设备选择
5、可控循环通风
第七章 矿井通风系统与通风设计
第一节 矿井通风系统
矿井通风系统 是向矿井各作业地点供给新鲜空气, 排出污浊空气的
通风网路, 通风动力和通风控制设施的总称 。
一, 矿井通风系统的类型及其适用条件
按进, 回井在井田内的位置不同, 通风系统可分为 中央式, 对角式,
区域式及混合式 。
1,中央式
进, 回风井均位于井田走向中央 。 根据进, 回风井的相对位置, 又
分为 中央并列式 和 中央边界式 （ 中央分列式 ） 。
2,对角式
1） 两翼对角式
进风井大致位于井田走向的中央, 两个回风井位于井田边界的两
翼 （ 沿倾斜方向的浅部 ）, 称为两翼对角式, 如果只有一个回风
井, 且进, 回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式 。
2） 分区对角式
进风井位于井田走向的中央, 在各采区开掘一个不深的小回风井,
无总回风巷 。
3,区域式
在井田的每一个生产区域开凿进, 回风井, 分别构成独立的通风
系统 。 如图 。
4,混合式
由上述诸种方式混合组成 。 例如, 中央分列与两翼对角混合式,
中央并列与两翼对角混合式等等 。
二, 主要通风机的工作方式与安装地点
主要通风机的工作方式有三种,抽出式, 压入式, 压抽混合式 。
1,抽出式
主要通风机安装在回风井口, 在抽出式主要通风机的作用下, 整个
矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态 。 当主要通风机因
故停止运转时, 井下风流的压力提高, 比较安全 。
2,压入式
主要通风机安设在入风井口, 在压入式主要通风机作用下, 整个矿
井通风系统处在高于当地大气压的正压状态 。 在冒落裂隙通达地面
时, 压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出 。 当主要
通风机因故停止运转时, 井下风流的压力降低 。
3,压抽混合式
在入风井口设一风机作压入式工作, 回风井口设一风机作抽出式工
作 。 通风系统的进风部分处于正压, 回风部分处于负压, 工作面大
致处于中间, 其正压或负压均不大, 采空区通连地表的漏风因而较
小 。 其缺点是使用的通风机设备多, 管理复杂 。
三, 矿井通风系统的选择
根据矿井设计生产能力, 煤层赋存条件, 表土层厚度, 井田面积,
地温, 矿井瓦斯涌出量, 煤层自燃倾向性等条件, 在确保矿井安
全, 兼顾中, 后期生产需要的前提下, 通过对多种个可行的矿井
通风系统方案进行技术经济比较后确定 。
中央式 通风系统具有井巷工程量少, 初期投资省的优点 。 因此,
矿井初期宜优先采用 。
有煤与瓦斯突出危险的矿井, 高瓦斯矿井, 煤层易自燃的矿井及
有热害的矿井, 应采用 对角式或分区对角式 通风；
当井田面积较大时, 初期可采用 中央通风, 逐步过渡为对角式或
分区对角式 。
矿井通风方法 一般采用 抽出式 。 当地形复杂, 露头发育老窑多,
采用多风井通风有利时, 可采用压入式通风 。
第二节 采区通风系统
采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元,包括, 采区进风, 回风
和工作面进, 回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施 。
一, 采区通风系统的基本要求
1,每一个采区, 都必须布置回风道, 实行分区通风 。
2,采煤和掘进工作面应独立通风系统 。 有特殊困难必须串联通风时应符合
有关规定 。
3,煤层倾角大于 12° 的采煤工作面采用下行通风时, 报矿总工程师批准,
4,采煤和掘进工作面的进风和回风, 都不得经过采空区或冒落区 。
二, 采区进风上山与回风上山的选择
上 （ 下 ） 山至少要有两条；对生产能力大的采区可有 3条或 4条上山 。
1,轨道上山进风, 运输机上山回风
2,运输机上山进风, 轨道上山回风
比较,轨道上山进风, 新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯, 煤尘污染及放热影
响, 输送机上山进风, 运输过程中所释放的瓦斯, 可使进风流的瓦斯和
煤尘浓度增大, 影响工作面的安全卫生条件 。
三, 采煤工作面上行风与下行风
上行风与下行风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言 。 当采
煤工作面进风巷道水平低于回风巷时, 采煤工作面的风流沿倾斜
向上流动, 称 上行通风, 否则是 下行通风 。
优缺点,
１, 下行风的方向与瓦斯自然流向相反, 二者易于混合且不易出
现瓦斯分层流动和局部积存的现象 。
２, 上行风比下行风工作面的气温要高 。
３, 下行风比上行风所需要的机械风压要大；
４, 下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大 。
上行通风
运煤方向 新风 污风
下行通风
运煤方向 新风 污风
四, 工作面通风系统
1,U型与 Z型通风系统
2,Y型, W型及双 Z型通风系统
3,H型通风系统
第三节 通风构筑物及漏风
矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断, 引导和控制风流的设施
和装置, 以保证风流按生产需要流动 。 这些设施和装置, 统称为 通风
构筑物 。
一, 通风构筑物
分为两大类, 一类是通过风流的通风构筑物, 如主要通风机风硐, 反
风装置, 风桥, 导风板和调节风窗；另一类是 隔断风流的通风构筑物,
如井口密闭, 挡风墙, 风帘和风门等 。
1,风门 按设地点,在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地
方应设立风门 。 在行人或通车不多的地方, 可构筑普通风门 。 而在行
人通车比较频繁的主要运输道上, 则应构筑自动风门 。
＋－
风门表示方式
＋－
调节风门表示方式
设置风门的要求：
（ 1） 每组风门不少于两道, 通车风门间距不小于一列车长度, 行人
风门间距不小于 5m。 入排风巷道之间要需设风门处同时设反向风门,
其数量不少于两道；
（ 2） 风门能自动关闭；通车风门实现自动化, 矿井总回风和采区回
风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开 （ 包括反风门 ） ；
（ 3） 门框要包边沿口, 有垫衬, 四周接触严密, 门扇平整不漏风,
门扇与门框不歪扭 。 门轴与门框要向关门方向倾斜 80° 至 85° ；
（ 4） 风门墙垛要用不燃材料建筑, 厚度不小于 0.5m,严密不漏风；
墙垛周边要掏槽, 见硬顶, 硬帮与煤岩接实 。 墙垛平整, 无裂缝, 重
缝和空缝；
（ 5） 风门水沟要设反水池或挡风帘, 通车风门要设底坎, 电管路孔
要堵严；风门前后各 5m内巷道支护良好, 无杂物, 积水, 淤泥 。
2,风桥
当通风系统中进风道与回风道需水平交叉时, 为使进风与回风互
相隔开需要构筑风桥 。 按其结构不同可分为三种 。
1） 绕道式风桥 开凿在岩石里, 最坚固耐用, 漏风少 。
2） 混凝土风桥 结构紧凑, 比较坚固 。
3） 铁筒风桥 可在次要风路中使用 。
3,密闭
密闭是隔断风流的构筑物 。 设置在需隔断风流, 也不需要通车行
人的巷道中 。 密闭的结构随服务年限的不同而分为 两类,
1） 临时密闭, 常用木板, 木段等修筑, 并用黄泥, 石灰抹面 。
2） 永久密闭, 常用料石, 砖, 水泥等不燃性材料修筑 。
4,导风板
应用以下几种导风板 。
1） 引风导风板 ；
2） 降阻导风板；
3） 汇流导风板
观察孔
表示方式放水孔
注浆孔
二, 漏风及有效风量
1,矿井漏风及其危害性
有效风量,矿井中流至各用风地点, 起到通风作用的风量 。
漏风,未经用风地点而经过采空区, 地表塌陷区, 通风构筑物和煤柱
裂隙等通道直接流 （ 渗 ） 入回风道或排出地表的风量 。
漏风的危害,使工作面和用风地点的有效风量减少, 气候和卫生条件
恶化, 增加无益的电能消耗, 并可导致煤炭自燃等事故 。 减少漏风,
提高有效风量是通风管理部门的基本任务 。
2,漏风的分类及原因
1） 漏风的分类
矿井漏风按其地点可分为,（ 1） 外部漏风 （ 或称井口漏风 ） 泛指地
表附近如箕斗井井口, 地面主通风机附近的井口, 防爆盖, 反风门,
调节闸门等处的漏风 。 （ 2） 内部漏风 （ 或称井下漏风 ） 是指井下各
种通风构筑物的漏风, 采空区以及碎裂的煤柱的漏风 。
2） 漏风的原因
当有漏风通路存在, 并在其两端有压差时, 就可产生漏风 。 漏风风
流通过孔隙的流态, 视孔隙情况和漏风大小而异 。
3,矿井漏风率及有效风量率
1） 矿井有效风量 Qe 是指风流通过井下各工作地点实际风量总和 。
2） 矿井有效风量率, 矿井有效风量率是矿井有效风量 Qe与各台主要通
风机风量总和之比 。 矿井有效风量率应不低于 85%。
3） 矿井外部漏风量
指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。 可用各
台主要通风机风量的总和减去矿井总回（或进）风量。
4） 矿井外部漏风率
指矿井外部漏风量 QL与各台主要通风机风量总和之比 。
矿井主要通风机装置外部漏风率无提升设备时不得超过 5％, 有提升
设备时不得超过 15％ 。
4,减少漏风, 提高有效风量
漏风风量与漏风通道两端的压差成正比, 和漏风风阻的大小成反比 。
应增加地面主要通风机的风硐, 反风道及附近的风门的气密性, 以减
少漏风 。
第四节 矿井通风设计
一, 矿井通风设计的内容与要求
１, 矿井通风设计的内容
确定矿井通风系统；
矿井风量计算和风量分配；
矿井通风阻力计算；
选择通风设备；
概算矿井通风费用 。
２, 矿井通风设计的要求
将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所, 保证生产和良好的
劳动条件；
通风系统简单, 风流稳定, 易于管理, 具有抗灾能力；
发生事故时, 风流易于控制, 人员便于撤出；
有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；
通风系统的基建投资省, 营运费用低, 综合经济效益好 。
二, 优选矿井通风系统
1,矿井通风系统的要求
1)每一矿井必须有完整的独立通风系统 。
2)进风井囗应按全年风向频率, 必须布置在不受粉尘, 煤尘, 灰尘,
有害气体和高温气体侵入的地方 。
3)箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井, 如果兼作
回风井使用, 必须采取措施, 满足安全的要求 。
4)多风机通风系统, 在满足风量按需分配的前提下, 各主要通风机
的工作风压应接近 。
5)每一个生产水平和每一采区, 必须布置回风巷, 实行分区通风 。
6)井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流, 回风风流必须直接引入
矿井的总回风巷或主要回风巷中 。
7)井下充电室必须单独的新鲜风流通风, 回风风流应引入回风巷 。
２, 确定矿井通风系统
根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土
层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需
要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比
较后确定矿井通风系统。
三, 矿井风量计算
（ 一 ）, 矿井风量计算原则
矿井需风量, 按下列要求分别计算, 并必须采取其中最大值 。
（ １ ） 按井下同时工作最多人数计算, 每人每分钟供给风量不得少于 4m3；
（ ２ ） 按采煤, 掘进, 硐室及其他实际需要风量的总和进行计算 。
(二 ） 矿井需风量的计算
1,采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算, 取其最大值 。
(1)按瓦斯涌出量计算,
式 中, Q wi—— 第 i 个 采 煤 工 作 面 需 要 风 量, m 3 / m i n
Qgwi—— 第 i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量, m3/min
kgwi—— 第 i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数, 通
常机采工作面取 kgwi=1.2~1.6 炮采工作面取 kgwi=1.4~2.0,水采工作面取
kgwi=2.0~3.0
kQQ g w iwi ??? 1 0 0
（ 2） 按工作面进风流温度计算,
采煤工作面应有良好的气候条件 。 其进风流温度可根据风流温度预
测方法进行计算 。 其气温与风速应符合表中的要求：
采煤工作面的需要风量按下式计算：
式中 vwi— 第 i个采煤工作面的风速, 按其进风流温度从表中取； m/s,
Swi— 第 i个采煤工作面有效通风断面, 取最大和最小控顶时有效
断面的平均值, m2 ；
kwi—— 第 i 个工作面的长度系数 。
采煤工作面进风流气温
℃
采煤工作面风速 m / s
< 15
15 ~18
18 ~20
20 ~23
23 ~26
0,3~0, 5
0,5~0, 8
0,8~1, 0
1,0~1, 5
1,5~1, 8
wliwiwiwi kSVQ ??? 60
3） 按使用炸药量计算：
式中 25—— 每使用 1kg炸药的供风量,m3/min；
—— 第 i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量, kg。
4） 按工作人员数量计算,
式中 4—— 每人每分钟应供给的最低风量, m3/min
nwi—— 第 i 个采煤工作面同时工作的最多人数,个 。
5)按风速进行验算
按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：
按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：
wiwi AQ ?? 25
wiA
wiwi nQ ?? 4
wiwi SQ ??? 25.060
wiwi SQ ??? 460
２, 掘进工作面需风量的计算：
煤巷, 半煤岩和岩巷掘进工作面的风量, 应按下列因素分别计算,
取其最大值 。
（ １ ） 按瓦斯涌出量计算：
式中 Qhi—— 第 i个掘进工作面的需风量, m3/min
Qghi—— 第 i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量； m3/min
kghi—— 第 i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数 。
一般可取 1.5~2.0。
（ 2） 按炸药量计算
式中 25—— 使用 1kg炸药的供风量, m3/min;
Ahi—— 第 i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量, kg
ghighihi kQQ ??? 1 0 0
hihi AQ ?? 25
（ 3） 按局部通风机吸风量计算
式中 —— 第 i个掘进工件面同时运转的局部通风机额定风量的和 。
khfi—— 为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数, 一般取
1.2~1.3；进风巷道中无瓦斯涌出时取 1.2,有瓦斯涌出时取 1.3
（ ４ ） 按工作人员数量计算
式中 nhi—— 第 i个掘进工作面同时工作的最多人数, 人 。
（ ５ ） 按风速进行验算
按最小风速验算, 岩巷掘进面最小风量：
各个煤巷或半煤岩巷掘进面的最小风量；
按最高风速验算, 掘进面的最大风量：
式中 shi—— 第 i个掘进工作面巷道的净断面积, m2
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hihi nQ ?? 4
hihi SQ ??? 15.060
dihi SQ ??? 460
hihi SQ ??? 25.060
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３, 硐室需风量计算
独立通风硐室的供风量, 应根据不同类型的硐室分别进行计算：
（ １ ） 机电硐室
发热量大的机电硐室, 按硐室中运行的机电设备发热量进行计算：
式中 Qri—— 第个机电硐室的需风量, m3/min
—— 机电硐室中运转的电动机 （ 变压器 ） 总功率, KW
θ —— 机电硐室的发热系数,
ρ —— 空气密度, 一般取 1.25kg/m3
cp—— 空气的定压比热, 一般可取 1KJ/kgk
Δt —— 机电硐室进, 回风流的温度差, ℃
采区变电所及变电硐室, 可按经验值确定需风量
m3/min
tc
NQ
p
ri ????
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60
3 6 0 0
?
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N?
80~60?riQ
（ 2） 爆破材料库
式中 v—— 库房空积, m3
（ 3） 充电硐室
按其回风流中氢气浓度小于 0.5%计算
式中 qrhi—— 第个充电硐室在充电时产生的氢气量, m3/min
5,矿井总风量计算
矿井的总进风量, 应按采煤, 掘进, 硐室及其他地点实际需要
风量的总和,
式中 ∑ Qwl—— 采煤工作面和备用工作面所需风量之和, m3/min；
∑ Qhl—— 掘进工作面所需风量之和, m3/min；
∑ Qrl—— 硐室所需风量之和, m3/min；
km—— 矿井通风系统 （ 包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素 ）
备用系数, 宜取 1.15~1.25。
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四, 矿井通风总阻力计算
(一 ) 矿井通风总阻力计算原则
1,矿井通风设的总阻力, 不应超过 2940Pa。
2,矿井井巷的局部阻力, 新建矿井按井巷摩擦阻力的 10%计算, 扩建矿
井宜按井巷摩擦阻力的 15%计算 。
（ 二 ） 矿井通风总阻力计算
矿井通风总阻力, 风流由进风井口起, 到回风井口止, 沿一条通路
（ 风流路线 ） 各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和, 简称矿井总阻
力, 用 hm表示 。
对于矿井有两台或多台风主要通风机工作, 矿井通风阻力按每台主要
通风机所服务的系统分别计算 。
矿井通风系统总阻力最小时称 通风容易时期 。 通风系统总阻力最大时
亦称为 通风困难时期 。
对于通风困难和容易时期, 要分别画出通风系统图 。 按照采掘工作面
及硐室的需要分配风量, 再由各段风路的阻力计算矿井总阻力 。
计算方法：
沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力 hf，然后分
别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力 hf1 和 hf2。
通风容易时期总阻力,
通风困难时期总阻力：
hf 按下式计算：
式中
1
1111
)15.1~1.1(
)15.0~1.0(
f
ffefm
h
hhhhh
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n
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2
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iii
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2
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)15.1~1.1(
)15.0~1.0(
f
ffefm
h
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?
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五, 矿井通风设备的选择
矿井通风设备是指主要通风机和电动机 。
（ 一 ） 矿井通风设备的要求,
1,矿井必须装设两套同等能力的主通风设备, 其中一套作备用 。
2,选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化, 并使通风
设备长期高效率运行 。
3,风机能力应留有一定的余量 。
4,进, 出风井井口的高差在 150m以上, 或进, 出风井井口标高相同,
但井深 400m以上时, 宜计算矿井的自然风压 。
（ 二 ） 主要通风机的选择
1,计算通风机风量 Qf
式中 Qf— 主要通风机的工作风量,m3/s; Qm— 矿井需风量,m3/s；
k—— 漏风损失系数，风井不提升用时取 1.1；箕斗井兼作 回砚用
时取 1.15；回风回升降人员时取 1.2。
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2、计算通风机风压
离心式通风机（提供的大多是全压曲线）：
容易时期
困难时期
轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）：
容易时期
困难时期
hm－－ 通风系统的总阻力；
hd－－ 通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；
hvd －－ 扩散器出口动能损失；
Ｈ N－－自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取
,+”；自然风压与通风机负压作用反向时取, -”。
Nvddmtd HhhhH ????mi n
Ndmsd HhhH ???m a x
Ndmsd HhhH ???m i n
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3、初选通风机
根据计算的矿井通风容易时期通风机的 Qf,Hsdmin(或 Htdmin)和矿
井通风困难通风机的 Qf,Hsdmax(或 Htdmax)在通风机特性曲线上, 选
出满足矿井通风要求的通风机 。
4、求通风机的实际工况点
因为根据 Qf,Hsdmin(或 Htdmin)和 Qf,Hsdmax(或 Htdmax)确定的工况点，
但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根
据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。 步骤,
1）计算通风机的工作风阻
用静压特性曲线时,
用全压特性曲线时：
2
mi nmi n
f
sdsd
Q
HR ? 2ma xma x
f
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HR ?
2
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f
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Q
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2
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Q
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2）确定通风机的实际工况点
在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点
即为实际工况点。
5、确定通风的型号和转速
根据通风机的工况参数（ Qf, Hsd, η, N）对初选的通风机进
行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。
Q(m3/s)
H
(Pa)
(Hmin,Qfmin)
(Hmax,Qfmax)
Rmax
RminMmax
Mmin
6、电动机选择
（１）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需
的输入功率 Nmin,Ｎ max 。
或
（２）、电动机的台数及种类
当 Nmin≥0.6N max时，可选一台电动机，电动机功率为：
当 Nmin＜ 0.6Nmax时，选二台电动机，其功率分别为：
初期：
后期按选一台电机公式计算。 η e,电机效率,η tr：传动效率。
s
sdf HQN
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)(m a xm i nm i n treee kNNN ?????
六、概算矿井通风费用
吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。
吨煤通风成本主要包括下列费用：
1、电费（ W1）
吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机, 局部通
风机电费之和除以年产量, 可用如下公式计算：
E—— 主要通风机年耗电量, D—— 电价, 元 /KWh；
T—— 矿井年产量，吨； η v—— 变压器效率，可取 0.95；
EA—— 局部通风机和辅助通风机的年耗电量； η w—— 电缆输电效率
2、设备折旧费
3、材料消耗费用
4、通风工作人员工资费用
5、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费折算至吨煤的费用。
6,采每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用 。
TDEEW A ??? )(1
第五节 可控循环通风概述
可控循环通风是由英国学者 S.J.LEACH和 A.SLACK研究提出, 七十
年初在英国开始应用 。 之后, 包括中国在内的许多国家也相继对
可控循环通风进行了研究和应用 。
定义,在低瓦斯矿中, 当采掘工作面位于矿井的边远地区, 原有
通风系统不能保证按需供风, 而该地区的回风的风质又比较好时,
可以在局部通风系统的进, 回风之间安置通风设备, 设施和监控
设备, 对回风进行合理循环控制加以再利用, 以增加用风地点的
实际风量 。 此种 通风方法称为可控循环风 。
循环率：
%1 00?? QQ C?
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循环风机
第七章作业
? 7-1,7-2,7-3,7-4,7-5
本章主要内容
1、矿井通风系统 ----类型、适应条件、主要通风机工作
方式,安装地点、通风系统的选择
2、采区通风 ----基本要求、进回风上山选择、采煤工作
面通风系统
3、通风构筑物及漏风 ----风门、风桥、密闭、导风板；
矿井漏风、漏风率、有效风量率、减少漏风措施
4、矿井通风设计 ----内容与要求、优选通风系统、矿井
风量计算、阻力计算、通风设备选择
5、可控循环通风
第七章 矿井通风系统与通风设计
第一节 矿井通风系统
矿井通风系统 是向矿井各作业地点供给新鲜空气, 排出污浊空气的
通风网路, 通风动力和通风控制设施的总称 。
一, 矿井通风系统的类型及其适用条件
按进, 回井在井田内的位置不同, 通风系统可分为 中央式, 对角式,
区域式及混合式 。
1,中央式
进, 回风井均位于井田走向中央 。 根据进, 回风井的相对位置, 又
分为 中央并列式 和 中央边界式 （ 中央分列式 ） 。
2,对角式
1） 两翼对角式
进风井大致位于井田走向的中央, 两个回风井位于井田边界的两
翼 （ 沿倾斜方向的浅部 ）, 称为两翼对角式, 如果只有一个回风
井, 且进, 回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式 。
2） 分区对角式
进风井位于井田走向的中央, 在各采区开掘一个不深的小回风井,
无总回风巷 。
3,区域式
在井田的每一个生产区域开凿进, 回风井, 分别构成独立的通风
系统 。 如图 。
4,混合式
由上述诸种方式混合组成 。 例如, 中央分列与两翼对角混合式,
中央并列与两翼对角混合式等等 。
二, 主要通风机的工作方式与安装地点
主要通风机的工作方式有三种,抽出式, 压入式, 压抽混合式 。
1,抽出式
主要通风机安装在回风井口, 在抽出式主要通风机的作用下, 整个
矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态 。 当主要通风机因
故停止运转时, 井下风流的压力提高, 比较安全 。
2,压入式
主要通风机安设在入风井口, 在压入式主要通风机作用下, 整个矿
井通风系统处在高于当地大气压的正压状态 。 在冒落裂隙通达地面
时, 压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出 。 当主要
通风机因故停止运转时, 井下风流的压力降低 。
3,压抽混合式
在入风井口设一风机作压入式工作, 回风井口设一风机作抽出式工
作 。 通风系统的进风部分处于正压, 回风部分处于负压, 工作面大
致处于中间, 其正压或负压均不大, 采空区通连地表的漏风因而较
小 。 其缺点是使用的通风机设备多, 管理复杂 。
三, 矿井通风系统的选择
根据矿井设计生产能力, 煤层赋存条件, 表土层厚度, 井田面积,
地温, 矿井瓦斯涌出量, 煤层自燃倾向性等条件, 在确保矿井安
全, 兼顾中, 后期生产需要的前提下, 通过对多种个可行的矿井
通风系统方案进行技术经济比较后确定 。
中央式 通风系统具有井巷工程量少, 初期投资省的优点 。 因此,
矿井初期宜优先采用 。
有煤与瓦斯突出危险的矿井, 高瓦斯矿井, 煤层易自燃的矿井及
有热害的矿井, 应采用 对角式或分区对角式 通风；
当井田面积较大时, 初期可采用 中央通风, 逐步过渡为对角式或
分区对角式 。
矿井通风方法 一般采用 抽出式 。 当地形复杂, 露头发育老窑多,
采用多风井通风有利时, 可采用压入式通风 。
第二节 采区通风系统
采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元,包括, 采区进风, 回风
和工作面进, 回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施 。
一, 采区通风系统的基本要求
1,每一个采区, 都必须布置回风道, 实行分区通风 。
2,采煤和掘进工作面应独立通风系统 。 有特殊困难必须串联通风时应符合
有关规定 。
3,煤层倾角大于 12° 的采煤工作面采用下行通风时, 报矿总工程师批准,
4,采煤和掘进工作面的进风和回风, 都不得经过采空区或冒落区 。
二, 采区进风上山与回风上山的选择
上 （ 下 ） 山至少要有两条；对生产能力大的采区可有 3条或 4条上山 。
1,轨道上山进风, 运输机上山回风
2,运输机上山进风, 轨道上山回风
比较,轨道上山进风, 新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯, 煤尘污染及放热影
响, 输送机上山进风, 运输过程中所释放的瓦斯, 可使进风流的瓦斯和
煤尘浓度增大, 影响工作面的安全卫生条件 。
三, 采煤工作面上行风与下行风
上行风与下行风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言 。 当采
煤工作面进风巷道水平低于回风巷时, 采煤工作面的风流沿倾斜
向上流动, 称 上行通风, 否则是 下行通风 。
优缺点,
１, 下行风的方向与瓦斯自然流向相反, 二者易于混合且不易出
现瓦斯分层流动和局部积存的现象 。
２, 上行风比下行风工作面的气温要高 。
３, 下行风比上行风所需要的机械风压要大；
４, 下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大 。
上行通风
运煤方向 新风 污风
下行通风
运煤方向 新风 污风
四, 工作面通风系统
1,U型与 Z型通风系统
2,Y型, W型及双 Z型通风系统
3,H型通风系统
第三节 通风构筑物及漏风
矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断, 引导和控制风流的设施
和装置, 以保证风流按生产需要流动 。 这些设施和装置, 统称为 通风
构筑物 。
一, 通风构筑物
分为两大类, 一类是通过风流的通风构筑物, 如主要通风机风硐, 反
风装置, 风桥, 导风板和调节风窗；另一类是 隔断风流的通风构筑物,
如井口密闭, 挡风墙, 风帘和风门等 。
1,风门 按设地点,在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地
方应设立风门 。 在行人或通车不多的地方, 可构筑普通风门 。 而在行
人通车比较频繁的主要运输道上, 则应构筑自动风门 。
＋－
风门表示方式
＋－
调节风门表示方式
设置风门的要求：
（ 1） 每组风门不少于两道, 通车风门间距不小于一列车长度, 行人
风门间距不小于 5m。 入排风巷道之间要需设风门处同时设反向风门,
其数量不少于两道；
（ 2） 风门能自动关闭；通车风门实现自动化, 矿井总回风和采区回
风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开 （ 包括反风门 ） ；
（ 3） 门框要包边沿口, 有垫衬, 四周接触严密, 门扇平整不漏风,
门扇与门框不歪扭 。 门轴与门框要向关门方向倾斜 80° 至 85° ；
（ 4） 风门墙垛要用不燃材料建筑, 厚度不小于 0.5m,严密不漏风；
墙垛周边要掏槽, 见硬顶, 硬帮与煤岩接实 。 墙垛平整, 无裂缝, 重
缝和空缝；
（ 5） 风门水沟要设反水池或挡风帘, 通车风门要设底坎, 电管路孔
要堵严；风门前后各 5m内巷道支护良好, 无杂物, 积水, 淤泥 。
2,风桥
当通风系统中进风道与回风道需水平交叉时, 为使进风与回风互
相隔开需要构筑风桥 。 按其结构不同可分为三种 。
1） 绕道式风桥 开凿在岩石里, 最坚固耐用, 漏风少 。
2） 混凝土风桥 结构紧凑, 比较坚固 。
3） 铁筒风桥 可在次要风路中使用 。
3,密闭
密闭是隔断风流的构筑物 。 设置在需隔断风流, 也不需要通车行
人的巷道中 。 密闭的结构随服务年限的不同而分为 两类,
1） 临时密闭, 常用木板, 木段等修筑, 并用黄泥, 石灰抹面 。
2） 永久密闭, 常用料石, 砖, 水泥等不燃性材料修筑 。
4,导风板
应用以下几种导风板 。
1） 引风导风板 ；
2） 降阻导风板；
3） 汇流导风板
观察孔
表示方式放水孔
注浆孔
二, 漏风及有效风量
1,矿井漏风及其危害性
有效风量,矿井中流至各用风地点, 起到通风作用的风量 。
漏风,未经用风地点而经过采空区, 地表塌陷区, 通风构筑物和煤柱
裂隙等通道直接流 （ 渗 ） 入回风道或排出地表的风量 。
漏风的危害,使工作面和用风地点的有效风量减少, 气候和卫生条件
恶化, 增加无益的电能消耗, 并可导致煤炭自燃等事故 。 减少漏风,
提高有效风量是通风管理部门的基本任务 。
2,漏风的分类及原因
1） 漏风的分类
矿井漏风按其地点可分为,（ 1） 外部漏风 （ 或称井口漏风 ） 泛指地
表附近如箕斗井井口, 地面主通风机附近的井口, 防爆盖, 反风门,
调节闸门等处的漏风 。 （ 2） 内部漏风 （ 或称井下漏风 ） 是指井下各
种通风构筑物的漏风, 采空区以及碎裂的煤柱的漏风 。
2） 漏风的原因
当有漏风通路存在, 并在其两端有压差时, 就可产生漏风 。 漏风风
流通过孔隙的流态, 视孔隙情况和漏风大小而异 。
3,矿井漏风率及有效风量率
1） 矿井有效风量 Qe 是指风流通过井下各工作地点实际风量总和 。
2） 矿井有效风量率, 矿井有效风量率是矿井有效风量 Qe与各台主要通
风机风量总和之比 。 矿井有效风量率应不低于 85%。
3） 矿井外部漏风量
指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。 可用各
台主要通风机风量的总和减去矿井总回（或进）风量。
4） 矿井外部漏风率
指矿井外部漏风量 QL与各台主要通风机风量总和之比 。
矿井主要通风机装置外部漏风率无提升设备时不得超过 5％, 有提升
设备时不得超过 15％ 。
4,减少漏风, 提高有效风量
漏风风量与漏风通道两端的压差成正比, 和漏风风阻的大小成反比 。
应增加地面主要通风机的风硐, 反风道及附近的风门的气密性, 以减
少漏风 。
第四节 矿井通风设计
一, 矿井通风设计的内容与要求
１, 矿井通风设计的内容
确定矿井通风系统；
矿井风量计算和风量分配；
矿井通风阻力计算；
选择通风设备；
概算矿井通风费用 。
２, 矿井通风设计的要求
将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所, 保证生产和良好的
劳动条件；
通风系统简单, 风流稳定, 易于管理, 具有抗灾能力；
发生事故时, 风流易于控制, 人员便于撤出；
有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；
通风系统的基建投资省, 营运费用低, 综合经济效益好 。
二, 优选矿井通风系统
1,矿井通风系统的要求
1)每一矿井必须有完整的独立通风系统 。
2)进风井囗应按全年风向频率, 必须布置在不受粉尘, 煤尘, 灰尘,
有害气体和高温气体侵入的地方 。
3)箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井, 如果兼作
回风井使用, 必须采取措施, 满足安全的要求 。
4)多风机通风系统, 在满足风量按需分配的前提下, 各主要通风机
的工作风压应接近 。
5)每一个生产水平和每一采区, 必须布置回风巷, 实行分区通风 。
6)井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流, 回风风流必须直接引入
矿井的总回风巷或主要回风巷中 。
7)井下充电室必须单独的新鲜风流通风, 回风风流应引入回风巷 。
２, 确定矿井通风系统
根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土
层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需
要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比
较后确定矿井通风系统。
三, 矿井风量计算
（ 一 ）, 矿井风量计算原则
矿井需风量, 按下列要求分别计算, 并必须采取其中最大值 。
（ １ ） 按井下同时工作最多人数计算, 每人每分钟供给风量不得少于 4m3；
（ ２ ） 按采煤, 掘进, 硐室及其他实际需要风量的总和进行计算 。
(二 ） 矿井需风量的计算
1,采煤工作面需风量的计算
采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算, 取其最大值 。
(1)按瓦斯涌出量计算,
式 中, Q wi—— 第 i 个 采 煤 工 作 面 需 要 风 量, m 3 / m i n
Qgwi—— 第 i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量, m3/min
kgwi—— 第 i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数, 通
常机采工作面取 kgwi=1.2~1.6 炮采工作面取 kgwi=1.4~2.0,水采工作面取
kgwi=2.0~3.0
kQQ g w iwi ??? 1 0 0
（ 2） 按工作面进风流温度计算,
采煤工作面应有良好的气候条件 。 其进风流温度可根据风流温度预
测方法进行计算 。 其气温与风速应符合表中的要求：
采煤工作面的需要风量按下式计算：
式中 vwi— 第 i个采煤工作面的风速, 按其进风流温度从表中取； m/s,
Swi— 第 i个采煤工作面有效通风断面, 取最大和最小控顶时有效
断面的平均值, m2 ；
kwi—— 第 i 个工作面的长度系数 。
采煤工作面进风流气温
℃
采煤工作面风速 m / s
< 15
15 ~18
18 ~20
20 ~23
23 ~26
0,3~0, 5
0,5~0, 8
0,8~1, 0
1,0~1, 5
1,5~1, 8
wliwiwiwi kSVQ ??? 60
3） 按使用炸药量计算：
式中 25—— 每使用 1kg炸药的供风量,m3/min；
—— 第 i个采煤工作面一次爆破使用的最大炸药量, kg。
4） 按工作人员数量计算,
式中 4—— 每人每分钟应供给的最低风量, m3/min
nwi—— 第 i 个采煤工作面同时工作的最多人数,个 。
5)按风速进行验算
按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：
按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：
wiwi AQ ?? 25
wiA
wiwi nQ ?? 4
wiwi SQ ??? 25.060
wiwi SQ ??? 460
２, 掘进工作面需风量的计算：
煤巷, 半煤岩和岩巷掘进工作面的风量, 应按下列因素分别计算,
取其最大值 。
（ １ ） 按瓦斯涌出量计算：
式中 Qhi—— 第 i个掘进工作面的需风量, m3/min
Qghi—— 第 i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量； m3/min
kghi—— 第 i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数 。
一般可取 1.5~2.0。
（ 2） 按炸药量计算
式中 25—— 使用 1kg炸药的供风量, m3/min;
Ahi—— 第 i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量, kg
ghighihi kQQ ??? 1 0 0
hihi AQ ?? 25
（ 3） 按局部通风机吸风量计算
式中 —— 第 i个掘进工件面同时运转的局部通风机额定风量的和 。
khfi—— 为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数, 一般取
1.2~1.3；进风巷道中无瓦斯涌出时取 1.2,有瓦斯涌出时取 1.3
（ ４ ） 按工作人员数量计算
式中 nhi—— 第 i个掘进工作面同时工作的最多人数, 人 。
（ ５ ） 按风速进行验算
按最小风速验算, 岩巷掘进面最小风量：
各个煤巷或半煤岩巷掘进面的最小风量；
按最高风速验算, 掘进面的最大风量：
式中 shi—— 第 i个掘进工作面巷道的净断面积, m2
? hfiQ
hihi nQ ?? 4
hihi SQ ??? 15.060
dihi SQ ??? 460
hihi SQ ??? 25.060
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３, 硐室需风量计算
独立通风硐室的供风量, 应根据不同类型的硐室分别进行计算：
（ １ ） 机电硐室
发热量大的机电硐室, 按硐室中运行的机电设备发热量进行计算：
式中 Qri—— 第个机电硐室的需风量, m3/min
—— 机电硐室中运转的电动机 （ 变压器 ） 总功率, KW
θ —— 机电硐室的发热系数,
ρ —— 空气密度, 一般取 1.25kg/m3
cp—— 空气的定压比热, 一般可取 1KJ/kgk
Δt —— 机电硐室进, 回风流的温度差, ℃
采区变电所及变电硐室, 可按经验值确定需风量
m3/min
tc
NQ
p
ri ????
??? ?
60
3 6 0 0
?
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N?
80~60?riQ
（ 2） 爆破材料库
式中 v—— 库房空积, m3
（ 3） 充电硐室
按其回风流中氢气浓度小于 0.5%计算
式中 qrhi—— 第个充电硐室在充电时产生的氢气量, m3/min
5,矿井总风量计算
矿井的总进风量, 应按采煤, 掘进, 硐室及其他地点实际需要
风量的总和,
式中 ∑ Qwl—— 采煤工作面和备用工作面所需风量之和, m3/min；
∑ Qhl—— 掘进工作面所需风量之和, m3/min；
∑ Qrl—— 硐室所需风量之和, m3/min；
km—— 矿井通风系统 （ 包括矿井内部漏风和配风不均匀等因素 ）
备用系数, 宜取 1.15~1.25。
rh iri qQ ?? 200
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四, 矿井通风总阻力计算
(一 ) 矿井通风总阻力计算原则
1,矿井通风设的总阻力, 不应超过 2940Pa。
2,矿井井巷的局部阻力, 新建矿井按井巷摩擦阻力的 10%计算, 扩建矿
井宜按井巷摩擦阻力的 15%计算 。
（ 二 ） 矿井通风总阻力计算
矿井通风总阻力, 风流由进风井口起, 到回风井口止, 沿一条通路
（ 风流路线 ） 各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和, 简称矿井总阻
力, 用 hm表示 。
对于矿井有两台或多台风主要通风机工作, 矿井通风阻力按每台主要
通风机所服务的系统分别计算 。
矿井通风系统总阻力最小时称 通风容易时期 。 通风系统总阻力最大时
亦称为 通风困难时期 。
对于通风困难和容易时期, 要分别画出通风系统图 。 按照采掘工作面
及硐室的需要分配风量, 再由各段风路的阻力计算矿井总阻力 。
计算方法：
沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力 hf，然后分
别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力 hf1 和 hf2。
通风容易时期总阻力,
通风困难时期总阻力：
hf 按下式计算：
式中
1
1111
)15.1~1.1(
)15.0~1.0(
f
ffefm
h
hhhhh
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n
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2
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i
iii
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ulh ??
2
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)15.1~1.1(
)15.0~1.0(
f
ffefm
h
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?
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五, 矿井通风设备的选择
矿井通风设备是指主要通风机和电动机 。
（ 一 ） 矿井通风设备的要求,
1,矿井必须装设两套同等能力的主通风设备, 其中一套作备用 。
2,选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化, 并使通风
设备长期高效率运行 。
3,风机能力应留有一定的余量 。
4,进, 出风井井口的高差在 150m以上, 或进, 出风井井口标高相同,
但井深 400m以上时, 宜计算矿井的自然风压 。
（ 二 ） 主要通风机的选择
1,计算通风机风量 Qf
式中 Qf— 主要通风机的工作风量,m3/s; Qm— 矿井需风量,m3/s；
k—— 漏风损失系数，风井不提升用时取 1.1；箕斗井兼作 回砚用
时取 1.15；回风回升降人员时取 1.2。
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2、计算通风机风压
离心式通风机（提供的大多是全压曲线）：
容易时期
困难时期
轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）：
容易时期
困难时期
hm－－ 通风系统的总阻力；
hd－－ 通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；
hvd －－ 扩散器出口动能损失；
Ｈ N－－自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取
,+”；自然风压与通风机负压作用反向时取, -”。
Nvddmtd HhhhH ????mi n
Ndmsd HhhH ???m a x
Ndmsd HhhH ???m i n
Nvddmtd HhhhH ????ma x
3、初选通风机
根据计算的矿井通风容易时期通风机的 Qf,Hsdmin(或 Htdmin)和矿
井通风困难通风机的 Qf,Hsdmax(或 Htdmax)在通风机特性曲线上, 选
出满足矿井通风要求的通风机 。
4、求通风机的实际工况点
因为根据 Qf,Hsdmin(或 Htdmin)和 Qf,Hsdmax(或 Htdmax)确定的工况点，
但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根
据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。 步骤,
1）计算通风机的工作风阻
用静压特性曲线时,
用全压特性曲线时：
2
mi nmi n
f
sdsd
Q
HR ? 2ma xma x
f
sd
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HR ?
2
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f
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Q
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2
mi nmi n
f
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Q
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2）确定通风机的实际工况点
在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点
即为实际工况点。
5、确定通风的型号和转速
根据通风机的工况参数（ Qf, Hsd, η, N）对初选的通风机进
行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。
Q(m3/s)
H
(Pa)
(Hmin,Qfmin)
(Hmax,Qfmax)
Rmax
RminMmax
Mmin
6、电动机选择
（１）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需
的输入功率 Nmin,Ｎ max 。
或
（２）、电动机的台数及种类
当 Nmin≥0.6N max时，可选一台电动机，电动机功率为：
当 Nmin＜ 0.6Nmax时，选二台电动机，其功率分别为：
初期：
后期按选一台电机公式计算。 η e,电机效率,η tr：传动效率。
s
sdf HQN
?1000
m i n
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s
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m a x
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)(ma x treee kNN ????
)(m a xm i nm i n treee kNNN ?????
六、概算矿井通风费用
吨煤通风成本是通风设计和管理的重要经济指标。
吨煤通风成本主要包括下列费用：
1、电费（ W1）
吨煤的通风电费为主要通风机年耗电费及井下辅助通风机, 局部通
风机电费之和除以年产量, 可用如下公式计算：
E—— 主要通风机年耗电量, D—— 电价, 元 /KWh；
T—— 矿井年产量，吨； η v—— 变压器效率，可取 0.95；
EA—— 局部通风机和辅助通风机的年耗电量； η w—— 电缆输电效率
2、设备折旧费
3、材料消耗费用
4、通风工作人员工资费用
5、专为通风服务的井巷工程折旧费和维护费折算至吨煤的费用。
6,采每吨煤的通风仪表的购置费和维修费用 。
TDEEW A ??? )(1
第五节 可控循环通风概述
可控循环通风是由英国学者 S.J.LEACH和 A.SLACK研究提出, 七十
年初在英国开始应用 。 之后, 包括中国在内的许多国家也相继对
可控循环通风进行了研究和应用 。
定义,在低瓦斯矿中, 当采掘工作面位于矿井的边远地区, 原有
通风系统不能保证按需供风, 而该地区的回风的风质又比较好时,
可以在局部通风系统的进, 回风之间安置通风设备, 设施和监控
设备, 对回风进行合理循环控制加以再利用, 以增加用风地点的
实际风量 。 此种 通风方法称为可控循环风 。
循环率：
%1 00?? QQ C?
Qc
Q
循环风机
第七章作业
? 7-1,7-2,7-3,7-4,7-5
