礦井通風是煤礦安全生產的基礎，它不但具有向井下各用風地點輸送新鮮風流，保障井下作業(yè)人員呼吸的重要功能，同時，還肩負著稀釋、排除礦井瓦斯與粉塵以及作業(yè)區(qū)間的降溫等重任。目前井工煤礦用通風方法排放的瓦斯約占全礦井瓦斯量的80%——90%，采煤工作面涌出的瓦斯量的70%——80%也是靠通風方法排除；同時，通風方法可排除裝有抑塵裝置采煤工作面粉塵量的20%——30%；排除深井采煤工作面熱量的60%——70%。供給礦井的新鮮空氣的質量約是礦井采煤量的5~18倍，由此可見礦井通風在煤礦生產過程中的地位，是礦井中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。合理的通風是抑制煤炭自然和火災發(fā)展的重要手段，但如果通風系統(tǒng)布置不合理或管理不當，將恰恰是導致瓦斯積聚和自然發(fā)火以及造成瓦斯、火災事故進一步擴大的主要原因。因此提高礦井的通風技術與管理水平是保證礦井正常生產和安全狀況的基本任務之一。

撫順分院是從事礦山安全的大型科技企業(yè)，通風是其主導專業(yè)之一。對礦井的通風技術發(fā)展和科研工作非常重視，在礦井通風的基礎理論、通風工藝改革、通風的測試儀表和裝備方面均取得了較豐碩的科研成果。在礦井通風系統(tǒng)的改造方面做了大量的科研工作，提出了通風系統(tǒng)改造標準和方法，在我國首次將電子計算機應用到通風網絡解算中，使極其繁瑣和耗時的網絡解算工作變得既簡潔又準確。根據(jù)礦井通風的特點，研究和制定了新的供風標準和風量計算辦法。通過實驗證明研究，提出了礦井反風期間瓦斯涌出量、反風風量、反風風壓以及封閉區(qū)風的變化關系，對舊《規(guī)程》（1992年版以前的）原定的反風率規(guī)定作了修改，編制了較完善安全可靠的《反風條例》，對礦井反風工作具有實際指導意義。

1礦井通風的基礎研究

建院50年來，在分院老中青幾代科研工作者的共同努力下，在礦井通風的技術研究方面進行了大量的研究，建立了礦井通風網絡解算的數(shù)學模型，并在通風網絡解算中首次引入電子計算機，使復雜網絡解算的極其繁瑣的數(shù)學運算變得便捷。同時，提出了火災時期風流的非穩(wěn)定流動狀態(tài)下的風流溫度、壓力、速度、密度等參數(shù)的變化規(guī)律及其相互關系，建立了相應的微分方程，首次實現(xiàn)了火災燃燒過程和非穩(wěn)定過程的聯(lián)合解算，從而可以掌握火災時期風流非穩(wěn)定過程的通風過程及其特性，為防災救災提供了科學依據(jù)。

早期的網絡解算計算機程序采用ALGOL-60算法語言編寫，隨著計算機及其軟件技術的發(fā)展，我院先后又研究出FORTRAN、BASIC、QUICKBASIC、TRUBOC等不同語言的程序版本，目前隨著Windows操作系統(tǒng)風靡全球和計算機可視化技術發(fā)展，又研制出用于Windows3.X、Windows Me、Windows98、Windows2000及WindowsXP等操作系統(tǒng)下運行的通風網絡解算程序，在實現(xiàn)基本解算功能的基礎上，增加了實用參數(shù)查詢、單位換算等功能及可視化功能。

2礦井通風實用技術研究

2．1 礦井通風工藝及技術

2．1．1 通風系統(tǒng)優(yōu)化及礦井主要通風機的經濟運行

礦井通風系統(tǒng)是由通風動力及裝置、通風井巷網絡、風流監(jiān)測與控制設施等組成。其基本任務是利用通風動力，以最經濟的方式，向井下各用風地點提供足夠、優(yōu)質的新鮮空氣，以保證井下作業(yè)人員的呼吸、安全和改善勞動環(huán)境的需要。此外，優(yōu)良可靠的通風系統(tǒng)還能在井下發(fā)生災變時，有效、及時地控制風流及風量，并配合其他措施，防止事故擴大。

通常，礦井通風系統(tǒng)在設計時往往是合理和可靠的，但在煤礦生產延伸、工作面搬遷、新采區(qū)的開拓接續(xù)工作后，由于通風系統(tǒng)的巷道聯(lián)結方式和，風量調節(jié)設施的變化，加上井巷和通風設施的年久失修，通風系統(tǒng)往往就失去了原來的優(yōu)良性能，甚至還隱藏著重大的隱患，為此，研制了一整套生產礦井通風技術改造的方法，并制定了礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化評價的指標。

隨著集約化生產和礦井向深部發(fā)展，采區(qū)和采煤工作面的絕對瓦斯涌出量劇增，要求采區(qū)和采煤工作面的通風能力迅速增大。對采區(qū)的通風系統(tǒng)布置方式進行了改革，提出了3條上山的布置方式，采區(qū)內建立了專用回風道，有利于采區(qū)內采掘工作面的獨立通風、提高采區(qū)的通風能力和風流的穩(wěn)定性，為保證采區(qū)的局部反風和作業(yè)人員的安全脫險，提供了有利條件。在采煤工作面的通風布置方面，提出了U+L型方式（或稱尾巷布置方式），改變了采區(qū)流場分布，有效地防止了采煤工作面上隅角瓦斯積聚，加強了采空區(qū)瓦斯的排放。為了防止尾巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通風布置方式，可單獨供風流直接稀釋采空區(qū)涌出的瓦斯。此外還有W型和Z型等布置方式，均取得了較理想的通風效果，大大地改善了采煤工作面的通風條件，保證了安全回采。

礦井主要通風機是礦井通風的心臟，是礦井通風的主要動力。礦井主要通風機晝夜不停地運轉，而且功率也大，因此耗電量很高。據(jù)統(tǒng)計，全國大中型煤礦主要通風機的平均耗電量占全礦總耗電量的20%。所以，合理地選擇和使用主要通風機，實現(xiàn)主要通風機的經濟運行，不僅關系到礦井的安全生產，而且對提高礦井的經濟技術指標有著十分重大的意義。因此，主要通風機的經濟運行也是通風工作的重點之一。

針對一些老、舊、雜風機的運行效率低、能耗大的現(xiàn)狀，撫順分院先后對陽泉三礦，開灤唐山礦、林西礦，沈陽彩屯礦以及龍口礦務局北皂煤礦，平頂山煤業(yè)集團十一礦，平莊煤業(yè)集團五家礦等20多個礦井的主要通風機運行情況作了較全面的調查與測試，找出了影響風機運行效率低的諸多原因。主要有：①運行的風機性能與礦井通風網絡特性不匹配，使風機的運行工況大都處于非高效區(qū)；②主要通風機選型不合理，有的礦井設計的風量與風壓偏大，致使主要通風機選型偏大、風機轉速偏高、電機容量偏大，形成主要通風機處于“大馬拉小車”的運行狀態(tài)，只能用閘門來控制工況，使風機長期處于低效率運行；③礦井通風系統(tǒng)布置不合理，在礦井開拓部署時，沒有很好地考慮礦井的通風能力，有時形成單翼生產的局面，而造成礦井通風阻力的增大，增大了風機能耗；④風機的加工質量和維護管理條件差，造成風機葉輪的徑向間隙大而不均勻、葉片和零件的銹蝕、前導器等殘缺，使風機性能達不到原設計要求。

對全國煤礦的主要通風機運行情況作全面調查，在調研和改造實踐的基礎上，提出了一整套風機經濟運行的辦法，包括：①對老、舊風機進行多種方法的技術改造，如采取更換機芯和改造葉輪與葉片等方法，提高風機運行效率；②研制適用于我國煤礦低風壓高效區(qū)寬的新型風機；③研究離心式風機的調速裝置，包括可控硅調速、液力偶合器和變頻調速等裝置；④合理調整礦井通風系統(tǒng)，使生產達到均衡，使通風網絡與風機性能合理匹配，充分發(fā)揮通風機能力；⑤加強通風機及其附屬裝置的維護管理，使其保護良好的運行狀態(tài)，減少風硐、風機內部和擴散塔的阻力損失的風量漏損。提高了通風機運行的整體效率。

2．1．2 制定了礦井供風標準和風量計算方法

20世紀80年代前，我國一直沿用原蘇聯(lián)按礦井瓦斯等級確定噸煤供風標準的方法，但在應用過程中發(fā)現(xiàn)存在與礦井實際不符的問題。通過大量的現(xiàn)場調查和對通風目標的研究，提出了新的供風標準和計算方法。供風標準是以滿足作業(yè)人員的呼吸、稀釋和排除有害氣體使其達到規(guī)定濃度以及創(chuàng)造良好勞動氣候條件為目標的計算方法。新的計算方法是對采煤、掘進、硐室和其它用風地點分別按各種供風標準計算，并取其最大需要風量值，然后，由里向外計算各用風地點、采區(qū)和全礦的供風量。這種“實報實銷”的計算方法比較符合我國的實際情況，能滿足礦井各用風地點的風量要求，通風比較經濟可靠。該方法已被制定為煤炭行業(yè)標準——MT/T634-1996煤礦礦井風量計算方法。

2．1．3 可控循環(huán)風通風技術

礦井可控循環(huán)風技術是將采區(qū)回風流通過可控循環(huán)風機，經過凈化除塵、消音、監(jiān)控等方法，使回風巷道中的一部分乏風再導入采區(qū)重新使用，以解決該采區(qū)通風能力不足的技術措施?？裳h(huán)部分的風量大小按需進行控制。該項技術在20世紀80年代屬國內首創(chuàng)，填補了該項技術在國內的空白。通過在肥城局白莊煤礦7400和7600采區(qū)連續(xù)運行至采區(qū)結束，主要技術指標均達到了要求，其中循環(huán)風量為673m³/min,循環(huán)率為30.6%，7400采區(qū)風量由原來的1545 m³/min增加到2199 m³/min，7600采區(qū)的風量也增加了325 m³/min。這項技術的應用解決了該礦兩個采區(qū)供風量不足和生產接替緊張的困難。為了保障可控循環(huán)風的安全使用，安裝了可控循環(huán)風機、循環(huán)風道閉鎖風門、CH₄和CO監(jiān)測裝置等安全保障系統(tǒng)，保證了循環(huán)通風的安全運行?？煽匮h(huán)風在白莊礦的應用，取得了顯著的經濟效益。

該成果1993年12月通過原煤炭部組織的技術鑒定，技術水平為國內領先。

之后又在陜西省蒲白礦務局的馬村和開灤礦務局的唐家莊礦，也先后進行了可控循環(huán)通風的試驗應用，解決了其礦井通風能力不足的問題，取得了相當可觀的經濟效益。

2．1．4 礦井反風技術

20世紀80年代未，在原煤炭工業(yè)部的領導下，撫順分院和其它大專院校對各種類型礦井進行了大量的反風試驗，明確了全礦性反風、區(qū)域性反風和局部系統(tǒng)風流反向的應用條件；掌握了反風道反風、反轉反風和利用備用風機的無地道反風等多種反風方法。在實驗的基礎上，收集了大量的資料，探索了礦井反風期間的瓦斯涌量、反風風量、反風風壓以及封閉區(qū)內的變化關系，對舊《規(guī)程》（1992年版以前的）原定的反風率規(guī)定，作了理論和科學的分析，編制了較完善安全可靠的《反風條例》，并為新版的《規(guī)程》（1992年版）所采用，對更有效地進行礦井反風工作，具有實際指導意義。

2．1．5 深化均壓通風技術，實現(xiàn)以風治火

均壓通風技術就是使采區(qū)的主要漏風通道間的兩端風壓趨于相等，從而減少采空區(qū)的漏風，達到預防采空區(qū)自然發(fā)火的目的。我國于20世紀60年代開始在一些局礦運用這一項技術。根據(jù)采空區(qū)所處的位置及漏風情況，研究和運用了多種均壓方法，如均壓風門、均壓風機、均壓聯(lián)通管等多種均壓設施以及采取增加并聯(lián)分支、角聯(lián)風道等多種調節(jié)方法，均取得了較好的防滅火效果。以后，80年代進行了大面積推廣，在均壓的監(jiān)測、漏風通道的檢查以及均壓自動控制等技術方面均有新的發(fā)展，使均壓通風技術日趨完善和深化，形成了一種獨立的、常規(guī)的防滅火工藝技術。

2．1．6 礦井火災時期的風流控制技術

一些事故的發(fā)生，常常會破壞原有的正常通風系統(tǒng)，擾亂風流，使事故產生的有毒有害氣體波及到其它區(qū)域而造成事故災區(qū)的擴大。因此，自上世紀80年代開始，對火災時期的風流特性進行了研究，對火災煙流有害氣體的產物、火災溫度的分布、火風壓的計算、火風壓對通風網絡的影響關系以及風流逆轉和逆退的條件等問題開展了實驗和理論研究，初步掌握了火災煙流在進巷中的蔓延特征，編制了一些計算軟件，并研制了火災時期救災輔助決策專家系統(tǒng)，為火災時期進行搶險救災、風流控制、減小災情提供了較為科學的依據(jù)和手段。

通過對采空區(qū)火災事故歷史資料分析和處理經驗的總結，提出了控制風流的一些原則：根據(jù)上行和下行風流與火區(qū)位置的關系，控制火勢和火風壓保持原有通風系統(tǒng)和回風流的通暢，以防止瓦斯積聚和風流逆退的紊亂而引起事故的發(fā)生，可以進行周密計算分析，選取合理的風流控制措施。

2．1．7 礦井火災時期計算機輔助救災指揮系統(tǒng)

礦井的救災工作是件非常復雜的工作，有成功的經驗，也有失敗的教訓。因此為了在