矿井通风设计（河南理工大学）矿井通风设计是整个矿井设计内容的重要组成部分，是保证安全生产的重要环节。
因此，必须周密考虑，精心设计，力求实现预期效果。
一、矿井通风设计的内容与要求矿井通风设计的基本任务是建立一个安全可靠、技术先进经济的矿井通风系统。
矿井通风设计分为新建或扩建矿井通风设计。
对于新建矿井的通风设计，既要考虑当前的需要，又要考虑长远发展的可能。
对于改建或扩建矿井的通风设计，必须对矿井原有的生产与通风情况做出详细的调查，分析通风存在的问题，考虑矿井生产的特点和发展规划，充分利用原有的井巷与通风设备，在原有基础上提出更完善、更切合实际的通风设计。
无论新建、改建或扩建矿井的通风设计，都必须贯彻党的技术经济政策，遵照国家颁布的矿山安全规程、技术规程、设计规范和有关的规定。
矿井通风设计一般分为两个时期，即基建时期与生产时期，分别进行设计计算。
（一）矿井基建时期的通风矿井基建时期的通风指建井过程中掘进井巷时的通风，即开凿井筒（或平硐）、井底车场、井下硐室、第一水平的运输巷道和通风巷道时的通风。
此时期多用局部通风机对独头巷道进行局部通风。
当两个井筒贯通后，主要通风机安装完毕，便可用主要通风机对已开凿的井巷实行全压通风，从而可缩短其余井巷与硐室掘进时局部通风的距离。
（二）矿井生产时期的通风矿井生产时期的通风是指矿井投产后，包括全矿开拓、采准和采煤工作面以及其他井巷的通风。
这时期的通风设计，根据矿井生产年限的长短，又可分为两种情况：（1）矿井服务年限不长时（大约15至20年），只做一次通风设计。
矿井达产后通风阻力最小时为矿井通风容易时期；矿井通风阻力最大时为困难时期。
依据这两个时期的生产情况进行设计计算，并选出对此两个时期的通风皆为适宜的通风设备。
（2）矿井服务年限较长时，考虑到通风机设备选型，矿井所需风量和风压的变化等因素，又需分为两个时期进行通风设计。
第一水平为第一期，对该时期内通风容易和困难两种情况详细地进行设计计算。
第二期的通风设计只做一般的原则规划，但对矿井通风系统，应根据矿井整个生产时期的技术经济因素，作出全面的考虑，以使确定的通风系统既可适应现实生产的要求，又能照顾长远的生产发展与变化情况。
矿井通风设计所需要的基础资料如下：矿井地形地质图；矿岩游离二氧化硅（矽）、硫、放射性物质及瓦斯和有害气体的含量；煤岩自然发火倾向性；煤尘爆炸性；矿区气候条件，包括年最高、最低、平均气温、地温、地热增深率及常年主导风向等；矿岩容重、块度、松散系数、含泥量及粘结性；矿区有无老窑旧巷及其所在地点和存在情形；矿井年产量、服务年限、开拓系统、回采顺序、开采方法；产量分配和作业布置，同时作业的工作面数及备用工作面个数；同时开动的各种型号的凿岩机台数及其分布；同时爆破的最多炸药量；同时工作的最多人数等。
（三）矿井通风设计的内容（1）确定矿井通风系统（2）矿井通风计算和风量分配（3）矿井通风阻力计算（4）选择通风设备（5）概算矿井通风费用此外，根据不同地区或矿井的特殊条件，还需警醒矿井空气温度调节的计算（具体内容见第八章）（四）矿井通风设计的要求（1）将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和创造良好的劳动条件；（2）通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；（3）发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；（4）有符合规定的井下环境及安全检测系统或检测措施；（5）通风系统的基建投资省，营运费用低，综合经济效益好。
二、优选矿井通风系统（一）矿井通风系统的要求（1）每一矿井必须有完整的独立通风系统。
（2）进风井口应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。
（3）箕斗提升井或装有胶带运送机的井筒不应兼做进风井，如果兼做进风井使用，必须采取措施，满足安全的需要。
（4）多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近，当通风机之间的风压相差较大时，应减小共用风路的风压，使其不超过任何一个通风机风压的30%。
（5）每一个生产水平和每一采区，都必须布置回风巷，实行分区通风。
（6）井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。
（7）井下充电室必须用单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。
（二）确定矿井通风系统根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。
矿井通风系统应具有较强的抗灾能力，当井下一旦发生灾害性事故后所选择的通风系统能将灾害控制在最小范围，并能迅速恢复正常生产。
三、矿井风量计算（一）矿井风量计算原则矿井需风量，按下列要求分别计算，并采取其中最大值。
（1）按井下同时工作最多人数计算，每人每分钟共计风量不得少于4m³；（2）按采煤、掘进、硐室及其他实际需要风量的总和进行计算。
（二）矿井需风量的计算1.采煤工作面需风量的计算采煤工作面的风量应该按下列因素分别计算，取得最大值。
1）按瓦Qwi=100⨯Qgwi⨯Kgwi式中 Qwi——第i个采煤工作面需要风量，m³/minQgwi——第i个采煤工作面瓦斯绝对涌出量，m³/minKgwi——第i个采煤工作面因瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，它是该工作面瓦斯绝对涌出量的最大值和平均值之比。
生产矿井可根据各个工作面正常生产条件时，至少进行5昼夜的观测，得出5个比值，取其最大值。
通常机采工作面取Kgwi=1.2～1.6；炮采工作面取Kgwi=1.4～2.0；水采工作面取Kgwi=2.0～3.0。
2）按工作面进风流温度计算采煤工作面应有良好的气候条件。
其进风流温度可根据风流温度预测方法进行计算。
其气温与风速应符合表7-4-1的要求。
表7-4-1 采煤工作面空气温度与风速对应表采煤工作面的需要风量计算：Qwi=60⨯Vwi⨯S wi⨯Kwi式中Vwi——第i个采煤工作面的风速，按其进风流温度从表7-4-1中选取，m/s；S wi——第i个采煤工作面有效通风断面，取最大和最小控顶时有效断面的平均值，m2Kwi——第i个工作面的长度系数，可按表7-4-2选取。
表7-4-2 采煤工作面长度风量系数表3) 按使用炸药量计算Qwi=25³Awi式中 25——每使用1kg炸药的供风量，m3/min；Awi——第i个工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg；4）按工作人员数量计算Qwi=4³nwi式中 4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；nwi——第i个采煤工作面同时工作的最多人数，个。
5）按风速进行验算按最低风速验算各个采煤工作面的最小风量：Qwi≥60³0.25³Swi按最高风速验算各个采煤工作面的最大风量：Qwi≤60³0.25³Swi采煤工作面有串联通风时，按其中一个最大需风量计算。
备用工作面也按上述要求，并满足瓦斯、二氧化碳、风流温度和风速等规定计算需风量，且不得低于其回采时需风量的50%。
2.掘进工作面需风量的计算煤巷、半煤岩和岩巷掘进工作面的风量，应按下列因素分别计算，取其最大值。
1）按瓦斯涌出量计算Qhi=100³Qghi³Kghi式中 Qhi——第i个掘进工作面的需风量，m3/min；Qghi——第i个掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；Kghi——第i个掘进工作面的瓦斯涌出不均匀和备用风量系数，一般可取1.5～2.0。
2）按炸药量计算Qhi=25³Ahi 式中 25——使用1kg炸药的供风量，m3/min；Ahi——第i个掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量，kg。
3）按局部通风机吸风量计算Qhi= ∑Qhfi³Khfi式中∑Qhfi——第i个掘进工作面同时运转的局部通风机额定风量的和。
各种通风机的额定风量可按表7-4-3选取。
Khfi——为防止局部通风机吸循环风的风量备用系数，一般取1.2～1.3。
进风巷道中无瓦斯涌出时取1.2，有瓦斯涌出时去1.3。
表7-4-3 各种局部通风机的额定风量4)按工作人员数量计算Qhi=4³n hi式中n hi ——第i个掘进工作面同时工作的最多人数，人。
5）按风速进行验算按最小风速验算，各个岩巷绝境工作面最小风量：Q hi≥60³0.15³S hi 各个煤巷或半煤巷掘进工作面的最小风量：Q hi≥60³0.25³S di 按最高风速验算，各个掘进工作面的最大风量：Q hi≤60³4³S hi式中S hi——第i个掘进工作面巷道的净断面积，m2。
3.硐室需风量计算各个独立通风硐室的供风量，应根据不同类型的硐室分别进行计算：1）机电硐室发热量大的机电硐室，按硐室中运行的机电设备发热量分别进行计算：Q ri= 3600³∑N³θρ³Cp³60³Δt式中Q hi——第i个机电硐室的需风量，m3/min；∑N—机电硐室中运转的电动机（变压器）总功率，kw；θ—机电硐室的发热系数，可根据实际考察由机电硐室内机械设备运转时的实际热量转换为相当于电器设备容量做无用功的系数确定，也可按表7-4-4选取；ρ—空气密度，一般取1.2kg/ m3；Cp—空气的定压比热，一般可取1kJ/（kg²K）；Δt—机电硐室进、回风流的温度差，℃。
表7-4-4机电硐室发热系数（θ）表采区变电所及变电硐室，可按经验值确定需风量：Q ri=60~80 m3/min 2）爆破材料库Q ri=4³V/60式中 V—库房容积，m3但大型爆破材料库不得小于100 m3/min，中小型爆破材料库不得小于60m3/min。
3）充电硐室按其回风流中氢气浓度小于0.5%计算Q ri=200³q rhi式中q rhi ——第i个充电硐室在充电时产生的氢气量，m3/min。
4.其他用风巷道的需风量计算机各个其他巷道的需风量，应根据瓦斯涌出量和风速分别进行计算，采用其最大值。
1）按瓦斯涌出量计算Q oi=133³Q goi³k goi式中Q goi——第i个其他用风巷道的瓦斯绝对涌出量，m3/min；k oi ——第i个其他用风巷道瓦斯涌出不均匀的风量备用系数，一般可取k goi=1.2~1.3.2）按最低风速验算Q oi≥60³0.15³S oi式中S oi——第i个其他井巷净断面积，m2。
5.矿井总风量计算矿井的总进风量，应按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算：Q m=（∑Q wt+∑Q ht+∑Q rt+∑Q ot）³k m式中∑Q wt——采煤工作面和备用工作面所需风量之和，m3/min；∑Q ht——掘进工作面所需风量之和，m3/min；∑Q rt——硐室所需风量之和，m3/min；∑Q ot——其他用风地点所需风量之和，m3/min。