礦井通風技術改造是生產(chǎn)礦井挖潛技術改造中的一個重要環(huán)節(jié)。我國煤礦的通風改造任務很重，到1982年，全國統(tǒng)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(jīng)濟效益差的問題。這些礦井亟待進行調(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(wǎng)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(jīng)濟效果。

1通風技術改造的內(nèi)容

在礦井生產(chǎn)技術改造過程中，要求通風環(huán)節(jié)的技術改造內(nèi)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(nèi)，排風能力滿足不了礦井生產(chǎn)的要求，這個指標比較明顯，當?shù)V井（或某一系統(tǒng)）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(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）。即在主要通風機的驅(qū)動下，礦井（或某系統(tǒng)）風量的通過能力能否滿足生產(chǎn)的要求。

井巷系統(tǒng)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(chǎn)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(qū)動下，礦井的風量能否滿足生產(chǎn)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(guī)程》規(guī)定。④風量調(diào)節(jié)后，礦井風量和風壓的變化還能否滿足生產(chǎn)的要求。

1． 2調(diào)整通風系統(tǒng)

在技術改造過程中，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，要求調(diào)整礦井和采區(qū)的通風系統(tǒng)。生產(chǎn)礦井的通風系統(tǒng)調(diào)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(tǒng)和通風設備，充分發(fā)揮其潛力，進行合理調(diào)整。盡量減少開拓工程和基本建設項目，減少改造費用。

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

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

（4） 礦井風量計算及其基礎資料是關系到礦井正常生產(chǎn)、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(shù)。

2技術改造的幾點做法

2． 1摸清生產(chǎn)礦井的通風現(xiàn)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(xiàn)狀的全面調(diào)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(zhì)、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(jù)。

（1） 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(tǒng)圖上，清晰地分析各區(qū)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(wǎng)絡解算時的基礎資料。

（2） 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(guī)范規(guī)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(nèi)部漏風，即采空區(qū)，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(zhì)量管理標準。

（3） 查明風機運轉(zhuǎn)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(tǒng)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(qū)均在高風壓區(qū)（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(xiàn)狀的調(diào)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(chǎn)發(fā)展的要求。

2． 2根據(jù)生產(chǎn)實際，合理安排采掘部署，均衡生產(chǎn)，充分發(fā)揮各個系統(tǒng)的通風能力，改善礦井通風條件

礦井通風系統(tǒng)的布置是緊密結合開拓布置的，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系時必須考慮該系統(tǒng)的通風能力，統(tǒng)籌安排，達到綜合平衡。

但在生產(chǎn)過程中，由于地質(zhì)條件和生產(chǎn)部署，常會造成出現(xiàn)兩翼生產(chǎn)的不均衡，有時產(chǎn)量集中于某一翼或某一采區(qū)，則要求加大定地區(qū)的通風強度，而另一翼則不能充分利用。因此要求礦井在安排生產(chǎn)時，要考慮各個系統(tǒng)的通風能力，進行采掘布置時，盡量達到均衡生產(chǎn)，這樣來發(fā)揮各個系統(tǒng)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(chǎn)礦井通風存在的問題，結合不同時期的生產(chǎn)發(fā)展，可以編制多種技術改造措施的通風方案，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，最后確定較優(yōu)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：

（1） 通風系統(tǒng)的布置要緊密結合礦井開拓布置，因此要結合礦井生產(chǎn)發(fā)展規(guī)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(tǒng)，或按不同水平，并且按每個水平不同區(qū)域（如走向范圍大的礦井）來布置通風系統(tǒng)。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(xiàn)階段的生產(chǎn)系統(tǒng)、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(jù)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(jīng)濟效果。

（2） 生產(chǎn)礦井的改造要充分利用原有的通風系統(tǒng)、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(chǎn)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(jīng)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(lián)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。

（3） 在核定通風能力時，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、采區(qū)的更替、地質(zhì)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(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 應用電子計算機進行通風網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(yōu)程序。在風量自然分配程序的基礎上編制風機選優(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系列等各個個體曲線的參數(shù)，即各臺風機的風量Q和風壓H及效率η的3個數(shù)值組。根據(jù)礦井（或各個風機系統(tǒng)）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(qū)動下，求出各風道分支的風量分配。

（3） 礦井風量優(yōu)化調(diào)節(jié)程序。根據(jù)現(xiàn)場的風流調(diào)節(jié)方法，以最大風壓路線為基準，而在其他風流的風路系統(tǒng)中加調(diào)節(jié)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(xiàn)礦井風量不足的問題。較好的調(diào)節(jié)方法應該是把較低風壓路線的風壓調(diào)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(qū)尋找有流入最大風壓路線的風道，在這個風道上設置調(diào)節(jié)風窗，截流一部分風量流入最大風壓路線內(nèi)，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(diào)節(jié)風道位置，計算調(diào)節(jié)量大小，又使調(diào)節(jié)后的通風能耗達到最小。

3通風系統(tǒng)的評價

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

3． 1通風系統(tǒng)的安全可靠性

（1） 通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從礦井通風系統(tǒng)可靠性的要求來看，保證通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性是一個重要方面。對于影響風流穩(wěn)定的問題，目前討論較多的是通風網(wǎng)絡結構的影響風機聯(lián)合運轉(zhuǎn)時相互影響問題。前者對單角聯(lián)網(wǎng)絡中提出了角聯(lián)分支風流穩(wěn)定的判別式，但對雙角聯(lián)網(wǎng)絡中角聯(lián)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(wǎng)絡遠比雙角聯(lián)網(wǎng)絡復雜得多。同樣對多臺機聯(lián)合運轉(zhuǎn)也提出了對風機性能的要求和穩(wěn)定條件。得與復雜的通風網(wǎng)絡聯(lián)系在一起的分析也較困難。為了提高通風系統(tǒng)風流的穩(wěn)定性，要求在通風系統(tǒng)布置時盡量采取分區(qū)并聯(lián)系統(tǒng)，減少角聯(lián)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(xiàn)提出以下一些具體作法。①全礦通風系統(tǒng)要盡量布置成集中入風，分區(qū)式獨立通風系統(tǒng)。多風機聯(lián)合運轉(zhuǎn)時，各系統(tǒng)的回風道應該獨立，如果回風道有相聯(lián)時，則必須用風門隔開，防止相互影響。通風系統(tǒng)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(wěn)定。②采區(qū)最好由1個石門集中入風。防止其聯(lián)絡道中風流停滯或不穩(wěn)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(qū)內(nèi)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(lián)風路和防止進回風流的干擾。④要加強通風設施的質(zhì)量管理。礦井的主要風門應設2道，防止同時啟開。調(diào)節(jié)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(qū)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(qū)域的作用能力，抵御自然風壓的影響，保證風流穩(wěn)定。⑥要定期檢查和驗算角聯(lián)風道的風流穩(wěn)定性，進行調(diào)節(jié)，使角聯(lián)風道兩端的風壓差有一定的數(shù)值，以保證其穩(wěn)定性。

（2） 通風系統(tǒng)的抗災能力。礦井通風系統(tǒng)的安全性有時以礦井通風系