2. 矿井通风系统认知与现场调研

通风能力核定不是坐在办公室里翻图纸就能完成的工作。核定的起点,是对矿井通风系统形成准确的“物理认知”——风从哪里进、经过哪些巷道、由哪台风机提供动力、在哪些地点分配到各用风地点,以及这些路径与当前生产布局之间存在怎样的耦合关系。只有把系统构成、动力源、网络拓扑和生产布局四件事看清楚,后续的风量测定、阻力测算与能力核算才有可靠基础。

一、通风系统的三大构成要素

矿井通风系统可以拆解为三个相互关联的部分:通风动力、通风网络和通风设施。通风动力主要是主要通风机(主扇)及其配套的扩散器、风硐、防爆门和反风装置,它决定全矿的总风压与总风量;通风网络是由进风井、井底车场、大巷、采区上下山、工作面、回风巷、回风井等组成的巷道集合,决定风流的分配路径;通风设施则包括风门、风桥、密闭、风窗、挡风墙等,用于控制风流方向与分配比例。三者缺一不可:动力不足则风量不够,网络不畅则阻力过大,设施失控则风流短路或漏风。

需要特别区分主要通风机与局部通风机。主扇服务于全矿或一个分区,通常安装在回风井口附近,承担全矿负压;局扇只服务于掘进工作面等独头巷道,通过风筒把新鲜风流送到工作面。核定通风能力时,主扇的性能曲线、工况点与实际运行风量是核心参数,局扇则更多影响局部风量分配与瓦斯管理。

二、主要通风机与通风网络的匹配关系

主扇与网络不是两个独立对象,而是通过“工况点”耦合在一起。风机性能曲线给出风压与风量的对应关系,网络阻力曲线给出风阻随风量平方增长的规律,两条曲线的交点就是实际工况点。核定中常见的问题是:矿井延伸或采区接续后,网络阻力上升,工况点沿风机曲线左移,总风量下降;或者风机叶片角度调整后,风量上升但电机功率接近额定值。因此现场调研必须同时采集风机铭牌参数、叶片角度、电机电流、风机风压与风量,以及网络关键节点的阻力分布。

矿井通风系统构成与风流路径(示意) 进风井 新鲜风流 井底车场 主要进风大巷 采区上山 轨道上山/运输上山 采煤工作面 用风地点 风量/瓦斯/温度 采区回风巷 污风汇集 回风井 污风排出 主扇 通风设施 风门 · 风桥 · 密闭 · 风窗 · 挡风墙 控制风流方向与分配比例 进风风流 回风风流

三、生产布局对通风的影响

矿井生产布局直接改变通风网络的结构与阻力分布。采区接续时,新采区投产意味着新增一条进风与回风通路,网络分支增加,风量需要重新分配;工作面推进过程中,采空区漏风通道不断变化,回风隅角瓦斯容易积聚;多水平同时生产时,水平之间的风量调配往往成为核定中的难点。核定人员需要把采掘工程平面图与通风系统图叠加阅读,识别当前所有在用工作面、备采面、掘进头和硐室,逐一核对它们的需风量与实际配风量是否匹配。

一个常见的现场情形是:图纸上标注的密闭墙在实际巷道中已被拆除或漏风严重,导致风流短路,工作面风量不足而总回风风量偏大。这类“图实不符”问题只能通过现场调研发现,也是通风能力核定必须开展实地核查的根本原因。

四、现场调研清单与数据采集方法

现场调研应围绕“动力—网络—设施—用风点”四条线索展开,形成可复核的数据记录。以下清单可直接用于现场填写:

调研对象 关键数据 采集方法 判断要点
主要通风机 型号、转速、叶片角度、电机功率、电流、风压、风量 铭牌抄录、U型水柱计/微压计读风压、风速表测风硐断面风量、电流表读数 工况点是否在高效区;电流是否接近额定值
通风网络 进回风井数量、大巷断面、采区上下山长度与支护形式 图纸核对+巷道实测断面与长度 是否存在断面收缩、局部堵塞、并联通路
通风设施 风门数量与位置、密闭完好性、风桥漏风 逐处查看、手感/烟雾法查漏风 密闭是否漏风、风门是否自动关闭
用风地点 工作面风量、瓦斯浓度、温度、掘进头局扇风量 测风站定点测风、瓦斯便携仪/光学瓦检仪、温度计 实际配风是否满足需风量;瓦斯是否超限
漏风与短路 采空区漏风、地表塌陷裂缝、废弃巷道 示踪气体(SF6)或烟雾法、地表巡查 漏风率是否偏高,是否影响有效风量

数据采集时要注意测点布置的代表性:测风站应选在巷道平直、断面规整、无涡流的位置,距分岔口和转弯处保持足够距离;风压测量应区分静压、动压与全压,主扇风硐处通常读取静压并换算;风速表测量需按断面网格法取多点平均,避免单点读数偏差。所有原始记录应注明日期、测点编号、仪器编号和测量人,便于后续复核与误差分析。

现场调研的核心不是“把表填满”,而是通过数据交叉验证发现图实不符之处。例如总回风风量明显大于各用风点风量之和,往往提示存在未识别的漏风通道或短路风流,这正是通风能力核定需要重点澄清的问题。

完成上述认知与调研后,核定人员才能建立起“风机能力—网络阻力—用风需求”三者之间的定量对应关系,为后续的风量核定、阻力测算与能力匹配计算提供真实、可追溯的输入数据。