礦井通風(fēng)技術(shù)改造是生產(chǎn)礦井挖潛技術(shù)改造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。我國煤礦的通風(fēng)改造任務(wù)很重，到1982年，全國統(tǒng)配煤礦還有89對礦井通風(fēng)能力不足，另有93對礦井存在著通風(fēng)阻力大、通風(fēng)困難和經(jīng)濟(jì)效益差的問題。這些礦井亟待進(jìn)行調(diào)整和改造才能保證礦井的安全生產(chǎn)。

幾年來，我們根據(jù)一些礦井改造的要求，開展了礦井通風(fēng)技術(shù)改造問題的研究和討論，并研究了應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的解算與分析。通過對新汶、肥城、鐵法和撫順等局礦的改造工作，取得了一些較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。

1通風(fēng)技術(shù)改造的內(nèi)容

在礦井生產(chǎn)技術(shù)改造過程中，要求通風(fēng)環(huán)節(jié)的技術(shù)改造內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

1． 1解決礦井通風(fēng)能力不足

（1） 主要通風(fēng)機(jī)的能力。即在其合理的工作范圍內(nèi)，排風(fēng)能力滿足不了礦井生產(chǎn)的要求，這個(gè)指標(biāo)比較明顯，當(dāng)?shù)V井（或某一系統(tǒng)）風(fēng)量確定之后，與風(fēng)機(jī)的排風(fēng)能力相比，即可知道風(fēng)機(jī)的能力是否滿足生產(chǎn)要求。

（2） 井巷系統(tǒng)的通過能力（包括各分系統(tǒng)的通過能力）。即在主要通風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，礦井（或某系統(tǒng)）風(fēng)量的通過能力能否滿足生產(chǎn)的要求。

井巷系統(tǒng)通風(fēng)能力的大小直接與礦井的等積孔有關(guān)。如礦井的等積孔較小時(shí)，要通過一定的風(fēng)量，就會(huì)消耗較大的風(fēng)壓，主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓過高，供風(fēng)能力不足，就會(huì)造成礦井通風(fēng)困難。在生產(chǎn)礦井的通風(fēng)改造過程中，由于礦井通風(fēng)阻力大而引起通風(fēng)能力不足的問題更為普遍些。

因此，要衡量一個(gè)礦井的通風(fēng)能力，應(yīng)按以下4個(gè)條件來檢驗(yàn)。①在風(fēng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，礦井的風(fēng)量能否滿足生產(chǎn)的要求。②消耗的風(fēng)壓是否允許，主要通風(fēng)機(jī)的工況是否合理。③驗(yàn)算各風(fēng)道的風(fēng)速是否符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。④風(fēng)量調(diào)節(jié)后，礦井風(fēng)量和風(fēng)壓的變化還能否滿足生產(chǎn)的要求。

1． 2調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)

在技術(shù)改造過程中，由于生產(chǎn)的發(fā)展變化、產(chǎn)量的增長及開拓布置的變動(dòng)，要求調(diào)整礦井和采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)。生產(chǎn)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，除應(yīng)與礦井設(shè)計(jì)有相同的要求之外，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：

（1） 要充分利用原有的井巷系統(tǒng)和通風(fēng)設(shè)備，充分發(fā)揮其潛力，進(jìn)行合理調(diào)整。盡量減少開拓工程和基本建設(shè)項(xiàng)目，減少改造費(fèi)用。

（2） 老礦的井巷要發(fā)生“老化”，其斷面往往達(dá)不到原設(shè)計(jì)的規(guī)格，加上巷道失修等問題，礦井的通風(fēng)阻力損失和分布會(huì)發(fā)生變化，應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)際現(xiàn)狀，通過調(diào)查摸清情況，有針對性地進(jìn)行綜合治理。

（3） 生產(chǎn)礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，往往由于井田范圍大、老空區(qū)多、多水平同時(shí)開采等多方面的原因，使礦井通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整更為復(fù)雜。因此必須合理選擇通風(fēng)方案，驗(yàn)算通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)設(shè)備的通過能力。這就必須要進(jìn)行復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案比較，從中選取較優(yōu)的方案，以滿足礦井生產(chǎn)的要求。

（4） 礦井風(fēng)量計(jì)算及其基礎(chǔ)資料是關(guān)系到礦井正常生產(chǎn)、安全條件以及確定井巷斷面和通風(fēng)設(shè)備的選型問題，是礦井通風(fēng)的基本參數(shù)。

2技術(shù)改造的幾點(diǎn)做法

2． 1摸清生產(chǎn)礦井的通風(fēng)現(xiàn)狀，查明問題的關(guān)鍵，挖掘潛力

我們在新汶、肥城、鐵法、撫順等局進(jìn)行礦井通風(fēng)改造之前，均首先進(jìn)行了一次通風(fēng)現(xiàn)狀的全面調(diào)查，摸清礦井的通風(fēng)阻力分布、漏風(fēng)情況和風(fēng)機(jī)性能以及其他方面如瓦斯、地質(zhì)、氣候條件、開拓布置等方面資料。找出礦井通風(fēng)能力不足的主要矛盾，進(jìn)而查明解決的途徑，為通風(fēng)技術(shù)改造提供依據(jù)。

（1） 查明井巷通風(fēng)阻力的分布。通過巷道通風(fēng)阻力的測定，可以描繪出礦井風(fēng)壓分布圖。這樣在通風(fēng)系統(tǒng)圖上，清晰地分析各區(qū)段通風(fēng)阻力消耗是否合理，這個(gè)測定的阻力資料也是礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算時(shí)的基礎(chǔ)資料。

（2） 查明漏風(fēng)狀況。礦井漏風(fēng)分兩個(gè)方面：一是外部漏風(fēng)，即井口、風(fēng)機(jī)裝置等部位的漏風(fēng)，按設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，應(yīng)不超過10%~15%，但我國礦井目前均在20%以上。而帶有提升設(shè)備的礦井，如鐵法的曉明、大隆等礦，利用箕斗井作回風(fēng)，其漏風(fēng)率均在30%~35%以上，個(gè)別在50%以上。應(yīng)加強(qiáng)封閉，改進(jìn)井口密封結(jié)構(gòu)。二是內(nèi)部漏風(fēng)，即采空區(qū)，煤柱和通風(fēng)建筑物的漏風(fēng)。由于通風(fēng)設(shè)計(jì)不合理，通風(fēng)建筑物位置與結(jié)構(gòu)以及管理等問題，使礦井的有效風(fēng)量達(dá)不到通風(fēng)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。

（3） 查明風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況，提高主要通風(fēng)機(jī)裝置的綜合效率。我國煤礦主要通風(fēng)機(jī)的使用效率比較低，一般在50%~60%，個(gè)別僅有20%~30%。其原因：①設(shè)備陳舊，效率低。②風(fēng)機(jī)選型不合理，與通風(fēng)系統(tǒng)不匹配，造成大馬拉小車，使電耗增大。特別是大風(fēng)量通風(fēng)機(jī)的高效率區(qū)均在高風(fēng)壓區(qū)（在3000~3500Pa）以上，對等積孔大的大型礦井，很難進(jìn)行通風(fēng)機(jī)的選型。③通風(fēng)機(jī)的附屬裝置阻力大、效率低。尤其是風(fēng)峒的設(shè)計(jì)，斷面過小，拐直角彎，會(huì)引起較大的局部能量損失。

通過礦井通風(fēng)現(xiàn)狀的調(diào)查，可以掌握礦井通風(fēng)技術(shù)改造要解決的問題，針對這些問題采取適當(dāng)措施，滿足生產(chǎn)發(fā)展的要求。

2． 2根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，合理安排采掘部署，均衡生產(chǎn)，充分發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)的通風(fēng)能力，改善礦井通風(fēng)條件

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的布置是緊密結(jié)合開拓布置的，因此在制定礦井生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、開拓布置和安排采掘銜接關(guān)系時(shí)必須考慮該系統(tǒng)的通風(fēng)能力，統(tǒng)籌安排，達(dá)到綜合平衡。

但在生產(chǎn)過程中，由于地質(zhì)條件和生產(chǎn)部署，常會(huì)造成出現(xiàn)兩翼生產(chǎn)的不均衡，有時(shí)產(chǎn)量集中于某一翼或某一采區(qū)，則要求加大定地區(qū)的通風(fēng)強(qiáng)度，而另一翼則不能充分利用。因此要求礦井在安排生產(chǎn)時(shí)，要考慮各個(gè)系統(tǒng)的通風(fēng)能力，進(jìn)行采掘布置時(shí)，盡量達(dá)到均衡生產(chǎn)，這樣來發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)的通風(fēng)能力，改善礦井通風(fēng)條件。

2．3 通風(fēng)技術(shù)改造方案的編制

針對生產(chǎn)礦井通風(fēng)存在的問題，結(jié)合不同時(shí)期的生產(chǎn)發(fā)展，可以編制多種技術(shù)改造措施的通風(fēng)方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后確定較優(yōu)的通風(fēng)改造方案。

在編制改造方案時(shí)，應(yīng)注意以下幾方面的問題：

（1） 通風(fēng)系統(tǒng)的布置要緊密結(jié)合礦井開拓布置，因此要結(jié)合礦井生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃和采掘部署來編制通風(fēng)方案。例如，可按“六五”、“七五”等不同時(shí)期布置通風(fēng)系統(tǒng)，或按不同水平，并且按每個(gè)水平不同區(qū)域（如走向范圍大的礦井）來布置通風(fēng)系統(tǒng)。對于每一時(shí)期應(yīng)該針對通風(fēng)的問題采取多種技術(shù)改造措施，編制盡可能多的方案來進(jìn)行比較。例如，對新汶孫村礦的改造，分為現(xiàn)階段的生產(chǎn)系統(tǒng)、過渡到下水平的過渡時(shí)期以及深水平（一600m水平和一800m水平）3個(gè)不同時(shí)期，每個(gè)時(shí)期根據(jù)不同要求又編制了幾個(gè)方案，總共有21個(gè)方案來進(jìn)行比較。這樣對礦井當(dāng)前和長遠(yuǎn)的通風(fēng)情況有個(gè)較全面認(rèn)識。從而取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。

（2） 生產(chǎn)礦井的改造要充分利用原有的通風(fēng)系統(tǒng)、井巷和通風(fēng)設(shè)備，或加以適當(dāng)改造。這樣的改造項(xiàng)目一般說來投資少、工期短、見效快。如老虎臺(tái)礦東翼排風(fēng)井的通風(fēng)能力有限，目前主要生產(chǎn)水平在一540m水平，回風(fēng)水平為一505m，回風(fēng)流全靠一505m總回風(fēng)經(jīng)風(fēng)井排出地面，勢必造成東翼消耗負(fù)壓更高。而礦井東翼一430m與一330m風(fēng)道維護(hù)均較完好，可作東翼并聯(lián)回風(fēng)，以減輕排風(fēng)井自一505m~一330m的負(fù)擔(dān)，有利于東翼風(fēng)壓的下降。

（3） 在核定通風(fēng)能力時(shí)，要留有余地，選取一定的備用系數(shù)。由于礦井的產(chǎn)量的波動(dòng)、采區(qū)的更替、地質(zhì)條件的變化等因素，要求在編制技術(shù)改造方案，進(jìn)行通風(fēng)能力核定時(shí)，應(yīng)留有一定的備用量，但備用量太大會(huì)造成財(cái)力、物力上的浪費(fèi)。對于新礦井或發(fā)展礦井備用系數(shù)更大些，例如中小型低瓦斯礦井可取10%~15%的備用系數(shù)，大型高瓦斯深井可取15%~20%的備用系數(shù)。對于一些老井或衰老礦井，可以不考慮備用系數(shù)。

2．4 應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算和分析

各個(gè)通風(fēng)方案要進(jìn)行驗(yàn)算其通風(fēng)能力，分析其通風(fēng)效果，這就需要進(jìn)行礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算工作。我們編制了ALGOL60和ForTran語言的有多種功能的計(jì)算機(jī)程序，包括有：

（1） 風(fēng)量自然分配程序。這個(gè)程序是采用H·Cross迭代法，在網(wǎng)孔選擇方面應(yīng)用了圖論中關(guān)于最小樹的理論而編制的。

程序可用于解算存在自然風(fēng)壓、固定用風(fēng)量的多臺(tái)風(fēng)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)解算，可以求算各分支巷道的風(fēng)量自然分配和風(fēng)機(jī)工況。

（2） 風(fēng)機(jī)選優(yōu)程序。在風(fēng)量自然分配程序的基礎(chǔ)上編制風(fēng)機(jī)選優(yōu)程序。程序數(shù)據(jù)庫內(nèi)已列有國產(chǎn)70B2、4-72、4-73和9-57系列等各個(gè)個(gè)體曲線的參數(shù)，即各臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q和風(fēng)壓H及效率η的3個(gè)數(shù)值組。根據(jù)礦井（或各個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)）的風(fēng)量要求，程序可以自己選出功率消耗最小的風(fēng)機(jī)，并在該風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，求出各風(fēng)道分支的風(fēng)量分配。

（3） 礦井風(fēng)量優(yōu)化調(diào)節(jié)程序。根據(jù)現(xiàn)場的風(fēng)流調(diào)節(jié)方法，以最大風(fēng)壓路線為基準(zhǔn)，而在其他風(fēng)流的風(fēng)路系統(tǒng)中加調(diào)節(jié)風(fēng)窗來控制。這種方法常使礦井風(fēng)壓普遍增大。造成通風(fēng)運(yùn)營費(fèi)用的不合理，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)礦井風(fēng)量不足的問題。較好的調(diào)節(jié)方法應(yīng)該是把較低風(fēng)壓路線的風(fēng)壓調(diào)上去的同時(shí)，便高壓路線的風(fēng)壓盡量降下來。其辦法是在礦井的回風(fēng)區(qū)尋找有流入最大風(fēng)壓路線的風(fēng)道，在這個(gè)風(fēng)道上設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗，截流一部分風(fēng)量流入最大風(fēng)壓路線內(nèi)，從而降低最大風(fēng)壓路線的風(fēng)壓。我們已編制了計(jì)算機(jī)程序，可以自動(dòng)編排各條風(fēng)流路線，尋找合適的調(diào)節(jié)風(fēng)道位置，計(jì)算調(diào)節(jié)量大小，又使調(diào)節(jié)后的通風(fēng)能耗達(dá)到最小。

3通風(fēng)系統(tǒng)的評價(jià)

礦井通風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)改造，就是要使礦井改造后有一個(gè)良好的滿足生產(chǎn)的通風(fēng)系統(tǒng)，一個(gè)良好的通風(fēng)系統(tǒng)常用“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理”來衡量，對此我們作些粗略的分析。

3． 1通風(fēng)系統(tǒng)的安全可靠性

（1） 通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從礦井通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的要求來看，保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是一個(gè)重要方面。對于影響風(fēng)流穩(wěn)定的問題，目前討論較多的是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相互影響問題。前者對單角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中提出了角聯(lián)分支風(fēng)流穩(wěn)定的判別式，但對雙角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中角聯(lián)風(fēng)道的風(fēng)流方向就有9種情況及其判別式，這些判別式均相當(dāng)繁瑣，很難在實(shí)際工作中應(yīng)用，而井下實(shí)際的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)比雙角聯(lián)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜得多。同樣對多臺(tái)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)也提出了對風(fēng)機(jī)性能的要求和穩(wěn)定條件。得與復(fù)雜的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起的分析也較困難。為了提高通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流的穩(wěn)定性，要求在通風(fēng)系統(tǒng)布置時(shí)盡量采取分區(qū)并聯(lián)系統(tǒng)，減少角聯(lián)風(fēng)道。另外在日常管理中要加強(qiáng)控制，防止風(fēng)流反向與短路，現(xiàn)提出以下一些具體作法。①全礦通風(fēng)系統(tǒng)要盡量布置成集中入風(fēng)，分區(qū)式獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。多風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各系統(tǒng)的回風(fēng)道應(yīng)該獨(dú)立，如果回風(fēng)道有相聯(lián)時(shí)，則必須用風(fēng)門隔開，防止相互影響。通風(fēng)系統(tǒng)布置時(shí)，要盡量減少入風(fēng)風(fēng)路的通風(fēng)阻力，盡量早分風(fēng)，有早于主要通風(fēng)機(jī)工作的穩(wěn)定。②采區(qū)最好由1個(gè)石門集中入風(fēng)。防止其聯(lián)絡(luò)道中風(fēng)流停滯或不穩(wěn)定而引起瓦斯積聚事故。③回采工作面應(yīng)采用獨(dú)立通風(fēng)，同一采區(qū)內(nèi)的上下階段和鄰近煤層盡量不同時(shí)回采，這樣可以減少角聯(lián)風(fēng)路和防止進(jìn)回風(fēng)流的干擾。④要加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施的質(zhì)量管理。礦井的主要風(fēng)門應(yīng)設(shè)2道，防止同時(shí)啟開。調(diào)節(jié)風(fēng)窗和風(fēng)門的位置盡量不設(shè)在影響風(fēng)流方向改變的危險(xiǎn)風(fēng)道上。盡量用繞道代替風(fēng)橋，保證通風(fēng)的可靠性。⑤在有自然風(fēng)壓影響的井筒區(qū)域，要通過計(jì)算對部分井筒進(jìn)行控制，加強(qiáng)主要通風(fēng)機(jī)對這一區(qū)域的作用能力，抵御自然風(fēng)壓的影響，保證風(fēng)流穩(wěn)定。⑥要定期檢查和驗(yàn)算角聯(lián)風(fēng)道的風(fēng)流穩(wěn)定性，進(jìn)行調(diào)節(jié)，使角聯(lián)風(fēng)道兩端的風(fēng)壓差有一定的數(shù)值，以保證其穩(wěn)定性。

（2） 通風(fēng)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全性有時(shí)以礦井通風(fēng)系