礦井通風技術改造是生產礦井挖潛技術改造中的一個重要環節。我國煤礦的通風改造任務很重，到1982年，全國統配煤礦還有89對礦井通風能力不足，另有93對礦井存在著通風阻力大、通風困難和經濟效益差的問題。這些礦井亟待進行調整和改造才能保證礦井的安全生產。

　　幾年來，我們根據一些礦井改造的要求，開展了礦井通風技術改造問題的研究和討論，并研究了應用電子計算機進行通風網絡的解算與分析。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和經濟效果。

　　1通風技術改造的內容

　　在礦井生產技術改造過程中，要求通風環節的技術改造內容包括以下幾個方面。

　　1． 1解決礦井通風能力不足

　　（1） 主要通風機的能力。即在其合理的工作范圍內，排風能力滿足不了礦井生產的要求，這個指標比較明顯，當礦井（或某一系統）風量確定之后，與風機的排風能力相比，即可知道風機的能力是否滿足生產要求。

　　（2） 井巷系統的通過能力（包括各分系統的通過能力）。即在主要通風機的驅動下，礦井（或某系統）風量的通過能力能否滿足生產的要求。

　　井巷系統通風能力的大小直接與礦井的等積孔有關。如礦井的等積孔較小時，要通過一定的風量，就會消耗較大的風壓，主要通風機風壓過高，供風能力不足，就會造成礦井通風困難。在生產礦井的通風改造過程中，由于礦井通風阻力大而引起通風能力不足的問題更為普遍些。

　　因此，要衡量一個礦井的通風能力，應按以下4個條件來檢驗。①在風機的驅動下，礦井的風量能否滿足生產的要求。②消耗的風壓是否允許，主要通風機的工況是否合理。③驗算各風道的風速是否符合《煤礦安全規程》規定。④風量調節后，礦井風量和風壓的變化還能否滿足生產的要求。

　　1． 2調整通風系統

　　在技術改造過程中，由于生產的發展變化、產量的增長及開拓布置的變動，要求調整礦井和采區的通風系統。生產礦井的通風系統調整，除應與礦井設計有相同的要求之外，還應考慮以下幾個問題：

　　（1） 要充分利用原有的井巷系統和通風設備，充分發揮其潛力，進行合理調整。盡量減少開拓工程和基本建設項目，減少改造費用。

　?。?） 老礦的井巷要發生“老化”，其斷面往往達不到原設計的規格，加上巷道失修等問題，礦井的通風阻力損失和分布會發生變化，應根據礦井實際現狀，通過調查摸清情況，有針對性地進行綜合治理。

　　（3） 生產礦井的通風系統，往往由于井田范圍大、老空區多、多水平同時開采等多方面的原因，使礦井通風系統的調整更為復雜。因此必須合理選擇通風方案，驗算通風系統和通風設備的通過能力。這就必須要進行復雜的通風網絡解算和技術經濟方案比較，從中選取較優的方案，以滿足礦井生產的要求。

　?。?） 礦井風量計算及其基礎資料是關系到礦井正常生產、安全條件以及確定井巷斷面和通風設備的選型問題，是礦井通風的基本參數。

　　2技術改造的幾點做法

　　2． 1摸清生產礦井的通風現狀，查明問題的關鍵，挖掘潛力

　　我們在新汶、肥城、鐵法、撫順等局進行礦井通風改造之前，均首先進行了一次通風現狀的全面調查，摸清礦井的通風阻力分布、漏風情況和風機性能以及其他方面如瓦斯、地質、氣候條件、開拓布置等方面資料。找出礦井通風能力不足的主要矛盾，進而查明解決的途徑，為通風技術改造提供依據。

　?。?） 查明井巷通風阻力的分布。通過巷道通風阻力的測定，可以描繪出礦井風壓分布圖。這樣在通風系統圖上，清晰地分析各區段通風阻力消耗是否合理，這個測定的阻力資料也是礦井通風網絡解算時的基礎資料。

　?。?） 查明漏風狀況。礦井漏風分兩個方面：一是外部漏風，即井口、風機裝置等部位的漏風，按設計規范規定，應不超過10%~15%，但我國礦井目前均在20%以上。而帶有提升設備的礦井，如鐵法的曉明、大隆等礦，利用箕斗井作回風，其漏風率均在30%~35%以上，個別在50%以上。應加強封閉，改進井口密封結構。二是內部漏風，即采空區，煤柱和通風建筑物的漏風。由于通風設計不合理，通風建筑物位置與結構以及管理等問題，使礦井的有效風量達不到通風質量管理標準。

　?。?） 查明風機運轉工況，提高主要通風機裝置的綜合效率。我國煤礦主要通風機的使用效率比較低，一般在50%~60%，個別僅有20%~30%。其原因：①設備陳舊，效率低。②風機選型不合理，與通風系統不匹配，造成大馬拉小車，使電耗增大。特別是大風量通風機的高效率區均在高風壓區（在3000~3500Pa）以上，對等積孔大的大型礦井，很難進行通風機的選型。③通風機的附屬裝置阻力大、效率低。尤其是風峒的設計，斷面過小，拐直角彎，會引起較大的局部能量損失。

　　通過礦井通風現狀的調查，可以掌握礦井通風技術改造要解決的問題，針對這些問題采取適當措施，滿足生產發展的要求。

　　2．2 根據生產實際，合理安排采掘部署，均衡生產，充分發揮各個系統的通風能力，改善礦井通風條件

　　礦井通風系統的布置是緊密結合開拓布置的，因此在制定礦井生產發展規劃、開拓布置和安排采掘銜接關系時必須考慮該系統的通風能力，統籌安排，達到綜合平衡。

　　但在生產過程中，由于地質條件和生產部署，常會造成出現兩翼生產的不均衡，有時產量集中于某一翼或某一采區，則要求加大定地區的通風強度，而另一翼則不能充分利用。因此要求礦井在安排生產時，要考慮各個系統的通風能力，進行采掘布置時，盡量達到均衡生產，這樣來發揮各個系統的通風能力，改善礦井通風條件。

　　2．3 通風技術改造方案的編制

　　針對生產礦井通風存在的問題，結合不同時期的生產發展，可以編制多種技術改造措施的通風方案，經過技術經濟比較，最后確定較優的通風改造方案。

　　在編制改造方案時，應注意以下幾方面的問題：

　?。?） 通風系統的布置要緊密結合礦井開拓布置，因此要結合礦井生產發展規劃和采掘部署來編制通風方案。例如，可按“六五”、“七五”等不同時期布置通風系統，或按不同水平，并且按每個水平不同區域（如走向范圍大的礦井）來布置通風系統。對于每一時期應該針對通風的問題采取多種技術改造措施，編制盡可能多的方案來進行比較。例如，對新汶孫村礦的改造，分為現階段的生產系統、過渡到下水平的過渡時期以及深水平（一600m水平和一800m水平）3個不同時期，每個時期根據不同要求又編制了幾個方案，總共有21個方案來進行比較。這樣對礦井當前和長遠的通風情況有個較全面認識。從而取得了較好的經濟效果。

　?。?） 生產礦井的改造要充分利用原有的通風系統、井巷和通風設備，或加以適當改造。這樣的改造項目一般說來投資少、工期短、見效快。如老虎臺礦東翼排風井的通風能力有限，目前主要生產水平在一540m水平，回風水平為一505m，回風流全靠一505m總回風經風井排出地面，勢必造成東翼消耗負壓更高。而礦井東翼一430m與一330m風道維護均較完好，可作東翼并聯回風，以減輕排風井自一505m~一330m的負擔，有利于東翼風壓的下降。

　?。?） 在核定通風能力時，要留有余地，選取一定的備用系數。由于礦井的產量的波動、采區的更替、地質條件的變化等因素，要求在編制技術改造方案，進行通風能力核定時，應留有一定的備用量，但備用量太大會造成財力、物力上的浪費。對于新礦井或發展礦井備用系數更大些，例如中小型低瓦斯礦井可取10%~15%的備用系數，大型高瓦斯深井可取15%~20%的備用系數。對于一些老井或衰老礦井，可以不考慮備用系數。

　　2．4 應用電子計算機進行通風網絡解算和分析

　　各個通風方案要進行驗算其通風能力，分析其通風效果，這就需要進行礦井的通風網絡解算工作。我們編制了ALGOL60和ForTran語言的有多種功能的計算機程序，包括有：

　　（1） 風量自然分配程序。這個程序是采用H·Cross迭代法，在網孔選擇方面應用了圖論中關于最小樹的理論而編制的。

　　程序可用于解算存在自然風壓、固定用風量的多臺風機的網絡解算，可以求算各分支巷道的風量自然分配和風機工況。

　　（2） 風機選優程序。在風量自然分配程序的基礎上編制風機選優程序。程序數據庫內已列有國產70B2、4-72、4-73和9-57系列等各個個體曲線的參數，即各臺風機的風量Q和風壓H及效率η的3個數值組。根據礦井（或各個風機系統）的風量要求，程序可以自己選出功率消耗最小的風機，并在該風機驅動下，求出各風道分支的風量分配。

　　（3） 礦井風量優化調節程序。根據現場的風流調節方法，以最大風壓路線為基準，而在其他風流的風路系統中加調節風窗來控制。這種方法常使礦井風壓普遍增大。造成通風運營費用的不合理，有時還會出現礦井風量不足的問題。較好的調節方法應該是把較低風壓路線的風壓調上去的同時，便高壓路線的風壓盡量降下來。其辦法是在礦井的回風區尋找有流入最大風壓路線的風道，在這個風道上設置調節風窗，截流一部分風量流入最大風壓路線內，從而降低最大風壓路線的風壓。我們已編制了計算機程序，可以自動編排各條風流路線，尋找合適的調節風道位置，計算調節量大小，又使調節后的通風能耗達到最小。

　　3通風系統的評價

　　礦井通風系統的技術改造，就是要使礦井改造后有一個良好的滿足生產的通風系統，一個良好的通風系統常用“安全可靠、經濟合理”來衡量，對此我們作些粗略的分析。

　　3． 1通風系統的安全可靠性

　　（1） 通風系統的穩定性。從礦井通風系統可靠性的要求來看，保證通風系統的穩定性是一個重要方面。對于影響風流穩定的問題，目前討論較多的是通風網絡結構的影響風機聯合運轉時相互影響問題。前者對單角聯網絡中提出了角聯分支風流穩定的判別式，但對雙角聯網絡中角聯風道的風流方向就有9種情況及其判別式，這些判別式均相當繁瑣，很難在實際工作中應用，而井下實際的通風網絡遠比雙角聯網絡復雜得多。同樣對多臺機聯合運轉也提出了對風機性能的要求和穩定條件。得與復雜的通風網絡聯系在一起的分析也較困難。為了提高通風系統風流的穩定性，要求在通風系統布置時盡量采取分區并聯系統，減少角聯風道。另外在日常管理中要加強控制，防止風流反向與短路，現提出以下一些具體作法。①全礦通風系統要盡量布置成集中入風，分區式獨立通風系統。多風機聯合運轉時，各系統的回風道應該獨立，如果回風道有相聯時，則必須用風門隔開，防止相互影響。通風系統布置時，要盡量減少入風風路的通風阻力，盡量早分風，有早于主要通風機工作的穩定。②采區最好由1個石門集中入風。防止其聯絡道中風流停滯或不穩定而引起瓦斯積聚事故。③回采工作面應采用獨立通風，同一采區內的上下階段和鄰近煤層盡量不同時回采，這樣可以減少角聯風路和防止進回風流的干擾。④要加強通風設施的質量管理。礦井的主要風門應設2道，防止同時啟開。調節風窗和風門的位置盡量不設在影響風流方向改變的危險風道上。盡量用繞道代替風橋，保證通風的可靠性。⑤在有自然風壓影響的井筒區域，要通過計算對部分井筒進行控制，加強主要通風機對這一區域的作用能力，抵御自然風壓的影響，保證風流穩定。⑥要定期檢查和驗算角聯風道的風流穩定性，進行調節，使角聯風道兩端的風壓差有一定的數值，以保證其穩定性。

　?。?） 通風系統的抗災能力。礦井通風系統的安全性有時以礦井通風系統的抗災能力表示。其表現為：在正常生產條件下，有較完善的通風設施和可靠的通風制度，而一旦發生事故時，有較好的防止事故擴大和控制風流的應急措施，有可靠的安全出口、避災路線和其他措施。因此在布置礦井通風系統時，應注意以下幾個方面的問題。①通風系統要盡量采用分區獨立通風，減少角聯風道，保證生產時期的風流穩定，而一旦發生事故時其相互干擾小，使事故控制在本系統范圍內。②通風系統要簡單、單一。盡量減少通風建筑物設施，可以減少漏風和防止啟開時影響風流不穩定等問題。③在布置通風系統時，必須要考慮事故發生后有可靠的安全出口和避災路線，在發生事故時，應能根據事故的位置和性質來調節和控制風流，使災區的工作人員能安全撤走。

　　3．2通風系統的經濟合理性

　　礦井通風系統的經濟合理性是在技術可靠性的基礎上，如何使礦井通風達到較好的經濟效益。

　?。?） 提高通風系統的經濟效益。礦井通風費用中主要通風機的電耗占有很大的比重，如何降低主要通風機的電耗有以下幾點做法。①在多臺風機聯合運轉時，當礦井的總風量為一定值時，為了使各系統主要通風機運轉的功率消耗最小的必要條件是各分風系統的風壓消耗相等。因此在布置通風系統時，安排采區、風量分配及井巷斷面設計等方面，最終能使各分系統的風壓消耗達到相等，以實現經濟的目標。②優選主要通風機。采用我們編制的主要通風機選優程序，使選出的風機能滿足礦井風量的要求，運轉在穩定區域內，又達到運轉的經濟費用最小。③風道的優化斷面與優化風速。根據風道的井巷開鑿費用、通風電費、通過的風量大小和服務年限，可以確定最優斷面。按萍鄉巨源礦熊家山斜井的資料可知：當排風量為60m3/s時，最優斷面為10m m2；排風量為80m3/s時，最優斷面為13 m2。從求得的最優斷面和流過的風量，就可以算出它的經濟風速約為6m/s，基本吻合。因此，我們認為，對于一些服務年限長的主要風道，在設計其斷面時，應當用經濟風速來驗算。

　　（2） 礦井風壓與等積孔。礦井風壓與等積孔是衡量礦井通風能力和難易程度的重要指標。也能反映出礦井通風系統的合理性和經濟性問題。礦井風壓的大小直接與礦井的風量、井型、井深、開采范圍和通風路線長短等因素有關。但為了有利于控制瓦斯的涌出，減少漏風和提高通風設施的質量管理要求，則礦井的總風壓不宜過高。根據資料統計，我國煤礦的平均風壓，高瓦斯的大型礦井為2500~3000Pa，低瓦斯的大型礦井為1800~2500Pa，中小型礦井的平均風壓分別下降1/3~1/2。