认识矿井通风方式:中央式、对角式、区域式和混合式
矿井通风方式对于矿井的安全生产和高效运营至关重要。每一个通风系统都至少需要一个进风井和一个回风井,通常罐笼提升井兼作进风井,回风井则为专用风井,以确保有害气体和粉尘能安全排出。矿井通风方式主要依据进风井与回风井的相对布置方式来划分,可分为中央式、对角式、区域式和混合式四种,其中中央式又包括中央并列式和中央分列式两种。以下将分别介绍它们的概念、优点、缺点和应用场景。
一、中央式
1、中央并列式
(1)概念:进、回风井并列布置在中央工业广场内,两井底可开掘到第一水平,也可将回风井只掘至回风水平,以避免生产水平井底车场向回风井漏风。
(2)优点:初期开拓工程量小,投资少,投产快;地面建筑集中,便于管理;两个井筒集中,利于开掘和井筒延深;井筒安全煤柱少,易于实现矿井反风。
(3)缺点:通风路线为折返式,风路长、阻力大,井田走向长时,边远采区与中央采区风阻差异大,可能导致边远采区风量不足;进、回风井距离近,井底漏风大,易造成风流短路;安全出口少,只有两个;工业广场易受主要通风机噪声影响和回风风流污染。
(4)应用场景:适用于井田走向长度小于4km,煤层倾角大,埋藏深,瓦斯与自然发火都不严重的矿井。
2.中央分列式(中央边界式)
(1)概念:进风井布置在井田走向和倾斜方向中央的工业广场内,回风井大致布置在井田上部边界沿走向的中央,回风井井底高于进风井井底。
(2)优点:安全性好;通风阻力比中央并列式小,矿井内部漏风小,有利于瓦斯和自然发火的管理;工业广场不受主要通风机噪声的影响和回风流的污染。
(3)缺点:增加一个风井场地,占地和压煤较多;风流在井下的流动路线为折返式,风流路线长,通风阻力大。
(4)应用场景:适用于井田走向长度小于4km,煤层倾角较小,埋藏浅,瓦斯与自然发火都比较严重的矿井。
二、对角式
1、两翼对角式
(1)概念:进风井大致位于井田走向中央,在井田上部沿走向的两翼边界附近或两翼边界采区的中央各开掘一个出风井。若只有一个回风井,且进、回风井分别位于井田的两翼则称为单翼对角式。
(2)优点:风流在井下的流动路线为直向式,风流路线短,通风阻力小;矿井内部漏风小;各采区间的风阻比较均衡,便于按需分风;矿井总风压稳定,主要通风机的负载较稳定;安全出口多,抗灾能力强;工业广场不受回风污染和主要通风机噪声的危害。
(3)缺点:初期投资大,建井期长;管理分散;井筒安全煤柱压煤较多。
(4)应用场景:适用于井田走向长度大于 4km,需要风量大,煤易自燃,有煤与瓦斯突出的矿井。
2、分区对角式
(1)概念:进风井位于井田走向的中央,在每个采区的上部边界各掘进一个回风井,无总回风巷。
(2)优点:各采区之间互不影响,便于风量调节;建井工期短;初期投资少,出煤快;安全出口多,抗灾能力强;进回风路线短,通风阻力小。
(3)缺点:风井多,占地压煤多;主要通风机分散,管理复杂;风井与主要通风机服务范围小,接替频繁;矿井反风困难。
(4)应用场景:适用于因煤层埋藏浅或煤层风化带和地表高低起伏较大,无法开凿浅部总回风巷的矿井,在开采第一水平时,只能采用分区式。另外,井田走向长、多煤层开采的矿井或井田走向长、产量大、需要风量大、煤易自燃、有煤与瓦斯突出的矿井也可采用这种通风方式。
三、区域式
(1)概念: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。(2)优点:既可以改善矿井的通风条件,又能利用风井准备采区,缩短建井工期;风流路线短,通风阻力小;漏风少,网络简单,风流易于控制,便于主要通风机的选择。
(3)缺点:通风设备多,管理分散,管理难度大。
(4)应用场景:适用于井田面积大、储量丰富或瓦斯含量大的大型矿井。
四、混合式
(1)概念:中央式和对角式的混合布置,进风井与出风井数目至少有 3 个,有中央并列与两翼对角混合式,中央边界与两翼对角混合式,中央并列与中央边界混合式等多种形式。
(2)优点:有利于矿井的分区分期建设,投资省,出煤快,效率高;回风井数目多,通风能力大;布置灵活,适应性强。
(3)缺点:多台风机联合工作,通风网络复杂,管理难度大。
(4)应用场景:适用于井田走向长度大的改扩建和深部开采的老矿井,多煤层多井筒的矿井,井田面积大、产量大、需要风量大或采用分区开拓的大型矿井。
矿井通风方式的选择需综合考虑矿井的设计生产能力、煤层赋存条件、地形条件、井田面积、走向长度及矿井瓦斯等级、煤层的自燃倾向性等多方面因素,通过技术、经济和安全等方面的分析与方案比较来确定,以实现矿井通风系统的安全、高效运行。