地下矿山通风：系统、难点与解决方案

什么是地下矿山通风？

地下矿山通风是通过有组织的空气流动和风量分配，维持井下空气质量、热湿环境和作业条件。新鲜空气被送往采掘工作面、人员通行路线及其他有人活动的地点；含有污染物、余热或水汽的空气则沿规定回风路线排出矿井。这里的“回风”指从用风地点流出的空气，并不表示可以直接重新送回作业地点使用。

完整系统通常包括：

• 地表开口、立井、斜井、平硐口、斜坡道、天井及其他井下通风井巷；

• 进风系统和回风系统；

• 向采区、采场和掘进区域分配风量的通风支路；

• 风墙、密闭、风门、调节风窗、风桥及其他控制和分隔风流的设施；

• 用于独头巷道和局部作业区域的风筒或通风管道；

• 主要通风设备、局部通风设备，以及仅在相应法规允许的项目中设置的风网增压设备；

• 风量、风压、气体浓度、温度、湿度及设备运行状态的测量和监控装置。

上述部分必须作为一个系统评价。地面测得的总风量不能证明远端工作面已得到足够供风；支路风阻、漏风、调节设施和风筒状态共同决定实际送达风量。国内智能通风研究也将监测、分析诊断、决策、方案审批、远程调控和执行反馈分开组织，而不是把安装传感器或远程开停风机视为全部工作。^[5]

图1. 抽出式矿井通风的简化示意：新鲜空气进入矿井，分配至各水平和作业区域，回风沿指定路线经地面主要通风机排出。该图只解释基本风流关系，不代表所有矿井的实际布置。

地下矿山通风网络如何运行？

空气在进风侧与回风侧的压力差作用下流动。通风动力需要克服井筒、斜坡道、运输巷道、天井、风筒、弯道、分合流节点、通风设施及地面连接风道等处的压力损失。

简化的风流过程可分为五个环节：

1. 新鲜空气进入矿井。空气在抽吸或压送作用下，经立井、斜井、平硐口或其他设计规定的进风口进入井下。

2. 总风量分配至各用风区域。按照需风量，将风流分配到生产水平、采区或采场、维修硐室、通行路线、泵房等地点。

3. 风流到达作业地点。具有贯通进回风路线的区域可由矿井通风系统供风；缺少贯通风路的独头巷道和掘进工作面通常需要局部通风机配合风筒通风。

4. 受污染空气进入回风系统。风流应由污染较少的区域流向污染源，再进入指定回风路线。在布置允许时，应避免这股空气继续经过另一个有人作业的区域；同时必须满足项目适用的安全规定。

5. 回风排出矿井。回风经回风井、与地面连通的平硐或地面通风机站排出。连接不同水平的天井可构成这一路线的一部分，但并非所有竖直或倾斜井巷都直接通向地面。

实际风网通常由串联和并联支路共同组成，而不是一条直线。风门启闭、风窗调节、新巷道贯通、旧区域封闭和漏风通道变化，都会改变风量分配。因此，矿井通风需要持续管理，不能在设备安装完成后就视为工作结束。

主通风、风量分配、局部通风与增压设备如何衔接？

矿井通风网络包括全矿通风、采区或采场配风，以及独头巷道的局部通风。监测和调节设施用于核对实际状态是否满足设计。国际工程资料中还会讨论支路增压风机，但这种功能分类不代表中国煤矿允许采用；《煤矿安全规程》明确禁止在井下安设辅助通风机。该类设备不能与用于掘进通风的局部通风机混称。^[1]

主要通风系统

主要通风系统使空气在矿井主要进风和回风路线之间流动。所需风量与压力取决于开采深度、采矿方法、井巷断面、设备配置、污染物与热负荷以及后续开拓计划。井筒、主要巷道、连接风道、漏风和回风路线都会影响运行工况。因此，矿用主通风机应根据风网分析结果选择，并在明确安装配置后重新核验风机与网络的匹配关系。

采区、采场与支路配风

主风流需要按用风需求分配到生产和辅助区域。调节风窗通过增加所在支路的阻力改变配风，本身并不产生空气。过度节流会增加压力损失，并可能使其他区域风量不足。在条件允许时，应同时比较扩大或恢复有效断面、治理漏风、缩短回风路线以及增加适宜并联风路等方案。

局部通风

独头巷道缺少形成贯通进回风路线的第二个连接，通常通过局部通风机和风筒通风。局部系统首先需要从矿井通风网络获得足够的新鲜风量，再按设计向工作面送入所需风量，或从工作面附近抽取相应风量，并将污风引入回风系统，避免循环风。压入式、抽出式和混合式的工程原理将在后文分别说明；设备比较见矿用通风机选型指南。讨论这些原理不等于三种方式均可用于中国煤矿掘进作业。

风网增压设备及其相互影响

本文所说的增压风机，是指在法规允许且经设计论证的通风支路中补充压力的设备，不是连接风筒、用于独头巷道通风的局部通风机。其运行会改变相连支路的压力关系，需要评估其与主要通风机的相互影响，以及循环风风险、旁通风路、停机后的风网状态和监控调节方式。对于中国煤矿，应执行《煤矿安全规程》第一百七十七条关于井下辅助通风机的禁止性规定，不能因设备被称作“增压风机”就绕开该要求。其他矿山也须按其适用规范和实际通风设计判断。^[1]

如何确定需风量与通风压力？

通风评价应先区分两个问题：

1. 每个作业地点在各类运行情景下需要多少风量？

2. 将这些风量沿选定路线送达，需要多大的通风压力？

需风量由需要控制的危害和实际作业共同决定。应考虑人员、柴油设备、气体涌出、爆破烟气、粉尘、热湿负荷、蓄电池充电区域、维修硐室及工艺排放等因素。适用规程和设计还可能规定最低风量或允许风速。应按采区、采场或掘进区域分析可能同时进行的作业，确定满足各项要求的需风量，不能仅由全矿总风量推算各工作面的安全供风量。

以下关系用于整理风量和压力数据，不代替实测校核后的通风网络模型、项目风险评价或应当编制的通风设计。公式中的量值必须采用一致的单位和明确的测量条件。

风量与风速

在已确定的巷道或风筒横断面上，基本关系为：

Q = A × v

• Q——体积流量，即单位时间通过断面的空气体积，通常用m³/s表示；不是累计空气体积，也不是漏风量的专用符号；

• A——实际可供风流通过的有效断面积，单位为m²；

• v——该断面上的平均风速，单位为m/s。

风速测量必须与可靠的断面积测定配合，才能得到可信的风量。单点风速未必代表整个断面的平均值，尤其在风流分布不均匀时。记录应说明测量方法、测点位置、断面尺寸、仪器状态及校准信息，并注明需要采用的修正系数。

分风与合流节点的风量平衡

在稳定流动、所比较支路空气密度近似相同的条件下，进入某节点的体积流量之和应与流出量之和相符。已识别的漏风应纳入平衡，剩余差异再结合测量不确定度分析：

ΣQ_in ≈ ΣQ_out

如果各测点空气密度差异明显，应比较质量流量，或先将体积流量换算到相同参考状态。式中in表示进入节点，out表示离开节点。

风量平衡检查适用于各水平或中段的进风口、采区分风点、回风汇合点及局部通风连接位置。较大的无法解释的差值，可能来自漏风、未记录的联络巷、测风断面不当，或把不同风网配置下的读数放在一起比较。

风阻与通风阻力

对于简化的通风支路，其压力损失常表示为：

ΔP = R × Q²

• ΔP——该支路的通风阻力，即气流通过时的压力损失，通常用Pa表示；

• R——支路的等效风阻，可用Pa/(m³/s)²或N·s²/m⁸表示；

• Q——通过该支路的风量，通常用m³/s表示。

平方关系是在指定井巷状态和空气密度条件下，对紊流风流的近似描述。断面、巷壁粗糙度、障碍物、通风设施开度或参考空气密度发生变化时，需要重新评估风阻。

在矿井通风文献中，上述R也常称为井巷风阻或阿特金森风阻。本文的R表示整条所讨论支路的等效风阻，并已计入所述状态下空气密度的影响；它不是摩擦阻力系数。对于将空气密度单独列为乘数的公式，风阻或相关系数的定义可能不同，不能不经单位核对和换算就直接替换数值。

等效风阻反映井巷长度、周长、断面积、巷壁及支护表面的粗糙度、障碍物、弯道、分合流和通风设施等因素的综合作用。断面缩小或巷道状态恶化可能显著增加所需压力。应检查实际有效断面和风路状态，而不是只采用设计图上的名义尺寸。

风阻不变时，风量加倍将使压力损失约增至四倍，传递给空气的理论功率Q × ΔP约增至八倍。这是计入风机、传动和电机效率之前的空气功率，并不保证实际输入电功率恰好增至八倍。因此，治理明显瓶颈或增设适宜的并联风路，可能比持续提高风机压力更有效。

压力类型、风量参考状态与空气密度

项目数据应区分静压、全压，并明确测点位置。测量差压时，要说明两端测点和各点比较的压力类型。风机提供的压升不能在定义、位置和密度依据尚未统一时，直接与某一支路的压力损失比较。矿井“全风压通风”是供风方式概念，也不等同于某个测点的“全压”读数。

风量应注明是在井下实际条件下测得，还是已经换算到某一参考状态。空气密度指单位体积空气的质量。在相同转速和对应气动工况下，风机压力与空气功率均受密度影响。现场数据与性能曲线或验收结果比较时，应考虑海拔、温度、湿度和大气压力。

比较前需要区分并统一的参数

• 通过风机的风量，与压入式风筒出口实际送达的风量或抽出式风筒入口实际抽取的风量；

• 静压、全压，以及已注明两端测点和比较量的差压；

• 实际状态体积流量，与换算到标准状态或其他参考状态的体积流量；

• 模型计算值，与在不同风网配置或不同风机设定下取得的实测数据。

串联与并联风路

在无中间漏风、空气密度接近的串联风路中，空气依次以相同体积流量通过各段，相应风阻相加：

R_total = R_1 + R_2 + R_3 + ...

并联风路将风量分配到两条或多条路线。以下关系适用于连接同一对节点、支路中没有独立压力源，且各支路的压力损失与风量的平方成正比的情况：

1 / sqrt(R_total) = 1 / sqrt(R_1) + 1 / sqrt(R_2) + 1 / sqrt(R_3) + ...

其中sqrt(R)表示风阻的平方根，R_total表示该串联或并联组合的等效风阻。

两条风阻相同的并联风路，在均保持畅通且正确连接时，等效风阻为单条风路的四分之一。这有助于降低压力需求并增加配风灵活性。一条风路缩窄、堵塞或失修后，效果会减弱。如果布置导致污染风流进入其他有人作业区域，即使风阻计算有利，也可能不允许采用。

漏风与局部压力损失

主通风系统输送的空气不一定全部到达目标作业地点。空气可能经损坏的风门、密闭、风筒接头及非设计开口泄漏；调节风窗、断面突变、弯道、井巷交岔处、网罩、消声器和过渡段等则产生附加压力损失。漏风改变风量分配和空气去向，摩擦与局部阻力消耗风流能量，两者不是同一现象。抽出式风筒还可能通过不严密处吸入周围巷道空气。

因此，系统评价至少应分别核对：

• 进入矿井的风量；

• 到达各采区或生产区域的风量；

• 各实际作业地点可用的风量；

• 压入式风筒出口送达风量或抽出式风筒入口抽取风量；

• 沿规定回风路线排出的风量。

初步确定系统风量、压力、运行范围和安装条件后，才有依据在矿用通风机选型页面比较结构形式、型号、曲线、电机及控制方式。随后应将选定设备的实际特性和安装配置纳入风网计算，必要时调整原先假设。

进风、作业区与回风路线如何布置？

让新鲜风流先经过污染较少的区域

井巷布置允许时，新鲜空气应先经过污染较少的人员活动区域，再流经产生气体、粉尘、柴油尾气、爆破烟气或热量的地点，最后进入回风系统。应尽量避免已受污染的风流再次用于另一个工作面的通风，以减少下游作业人员接触污染物的机会，并便于识别异常来源。

不能认为多个有人作业区域可以任意串联通风。即使某种串联布置在适用规定下被允许并纳入设计，仍须评价污染物、热量和烟气向下游的传递，以及事故对后续区域的影响。上游火灾或气体释放可能影响整个下游风路。串联风阻可以相加，并不构成该通风布置获准使用的依据。

防止风流短路和循环风

风流短路是指空气经非预定的低阻力通道从进风侧进入回风侧，绕过需要供风的作业区域。循环风是指部分回风又进入新鲜风流或局部通风机吸风口。出现这两类问题时，风机仍可能保持较大总风量，而工作面实际得到的新鲜风量不足。这里的“短路”指风路连接，不是电气短路。

常见原因包括：

• 风门损坏或未按规定关闭；

• 风墙、密闭及其周边漏风；

• 局部通风机安装处可用的新鲜风量不足；

• 污风排出位置与局部通风新风取风位置未得到适当分隔；

• 调节风窗位置不合理或开度设置不当；

• 进风巷与回风巷之间形成了新的联络通道；

• 风机运行设定变化，改变了相连支路的压力关系。

将通风设施纳入统一设计和变更管理

风墙、风门、调节风窗、风桥、密闭等设施负责引导或分隔风流。风桥在交叉位置通过结构分隔，使两股风流各走自己的路线。设施的实际完好状态与原始设计同样重要：一个损坏的密闭或未关的风门，都可能影响远处配风。设施应定期检查、标注在通风系统图中，并纳入变更管理。煤矿应同时遵守对特定开采条件下调风设施位置的限制。^[1]

调节风窗改变的是所在支路的风阻，并由此影响全网分配，不会创造额外空气。减小开度通常会降低本支路风量，但其他支路的变化取决于完整网络和风机工作点。较大调整应先进行整体分析，再用实测验证，不能认为关小一个风窗就必然改善指定区域的通风。

考虑后续开拓与生产布局变化

随着掘进推进、采场启用或回采结束、运输路线调整和回风巷延伸，风网会持续变化。当前生产阶段够用的系统，在连接新水平或风筒加长后可能不再满足需求。

通风规划至少需要考虑：

• 目前的井巷布置和运行工况；

• 下一阶段的开拓、掘进和回采计划；

• 预计最长的进风与回风路线；

• 未来柴油和电动设备的数量、布置及运行安排；

• 更深水平可能出现的热环境和涌水条件；

• 计划封闭的区域、密闭设施及风路变更；

• 正常生产、减产、爆破、检修和应急等运行情景。

掘进工作面的局部通风

随着掘进工作面推进，应持续复核局部通风布置与参数。风筒延长会增大风阻，也会增加可能漏风的接头，但阻力增加与漏风对风量的影响不同。本文的风筒是铺设在巷道内的柔性或刚性通风管道，不是巷道本身。

摩擦和局部缩窄会提高给定风量所需的压力。当风机转速和叶片角度不变时，风阻变化会使风机特性曲线与风网特性曲线的交点发生变化，从而改变运行风量。摩擦不会使气密性良好的风筒内空气凭空减少。在稳定、无漏风条件下，质量流量沿风筒保持不变；若空气密度变化，各断面的体积流量可以不同。

漏风改变的是风机风量与工作面送达或抽取风量之间的关系。压入式风筒内的空气可能在到达出口之前漏出；抽出式风筒可能从不严密的接头吸入巷道空气，使通过风机的风量大于工作面附近入口的抽风量。循环风又是另一类问题：即便总风量较大，新鲜空气供给仍可能不足。

局部系统检查应包括：

• 矿井通风网络在局部系统取风处能够提供的新鲜风量；

• 风机及污风排出点相对于进风和回风路线的位置；

• 风筒直径、长度、材质、接头、弯曲段和破损情况；

• 压入式风筒出口或抽出式风筒入口至工作面的距离；

• 对应出口或入口的实际测量风量，而不仅是风机铭牌或样本风量；

• 风筒外巷道中的风流路线，以及它如何与送风、抽风形成完整的局部通风回路；

• 粉尘、气体涌出与积聚、热量及爆破烟气条件；

• 设备移动和风筒接长对通风的影响；

• 安全闭锁、报警及停风或风量不足时的处置要求。

压入式风筒内压力通常高于周围巷道空气压力；抽出式风筒内则相对较低，因此抽出式风筒必须能承受运行时的内外压差而不被吸瘪。混合式布置在适用场景下可能有利，但需要协调风量和风筒位置。仅反转电机不能把一套压入式系统直接变成适用的抽出式系统，风机气动性能、风筒结构、接口、控制方式和回风路线均须适配。

具体设备与风筒配套问题可参阅矿用局部通风机页面。中国煤矿还需特别注意：《煤矿安全规程》第一百八十二条要求掘进巷道采用矿井全风压通风或压入式局部通风机通风，并对用于除尘且具备甲烷电闭锁功能的抽出式通风机作出例外规定。该例外不能理解为允许随意用抽出式设备替代掘进供风系统。^[1]

地下矿山通风需要解决哪些主要问题？

气体危害与爆破烟气

气体危害取决于矿体地质和作业活动。煤矿中甲烷是重要控制对象；其他地下矿山还可能存在爆破有害气体、一氧化碳、氮氧化物、含硫气体、氡及工艺气体等。设计应识别可能来源、涌出或释放强度、监测位置、报警条件、排除过程和人员重新进入的条件。矿种名称本身不能排除可燃气体风险。

爆破后，即使风机已经运行，也不能据此确认工作面安全。烟气排除取决于生成量、位置、可用风量、回风路线、滞流区和风筒状态。人员进入与恢复作业必须依据矿山的规定程序和空气检测结果，不能只看固定等待时间是否结束或风机是否转动。

柴油颗粒物与气态排放

柴油设备排放包括柴油颗粒物（DPM），以及一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、含硫组分和碳氢化合物等气态物质。DPM只指尾气中的颗粒部分，不代表全部柴油废气。在允许使用柴油设备的矿井，应将源头减排、尾气处理、设备维护、通风和人员职业接触评价结合起来，不能仅依靠增加风量。

柴油颗粒物控制可以综合采用：

• 提供足够风量，稀释污染物并将其带入回风路线；

• 选择较低排放的发动机，并使用符合设备要求的燃料；

• 按计划维护设备并检查排放状态；

• 采用与设备及工况适配的柴油颗粒过滤或其他尾气后处理装置；

• 合理组织车辆通行，减少不必要的柴油机怠速运行；

• 安排设备运行时段，控制各区域同时工作的柴油设备数量；

• 开展人员职业接触评价和井下空气监测。

增加风量可能降低污染物浓度，但也可能增加耗电，且不能消除失修设备的过量排放。分析结果应注明检测的组分、采样方法和比较依据；某个组分的浓度不能自动等同于全部柴油颗粒物浓度。设备尾气测试或按发动机功率估算风量，也不等同于人员职业接触评价。中国项目应分别核对矿山安全要求和适用的职业卫生标准，GBZ 2.1及其修改单用于核查职业接触限值，不能代替针对具体检测对象选用的采样和检测方法。^[3]

粉尘源头控制与除尘

通风可以稀释和输送悬浮粉尘，却不能自动在尘源处将其捕集。风速过大还可能使沉积粉尘再次扬起。切割、钻孔、破碎、装运、转载和喷射混凝土作业，可能需要喷雾、封闭尘源、洗涤净化、湿式捕尘或局部抽尘等措施，并与总体通风配合。

需要捕集或处理粉尘时，应把抽吸风量、吸尘罩位置、管路阻力、供水或过滤系统及最终排风路线作为独立的源头控制系统设计。相关设备见矿用除尘设备介绍。尘源抽吸和整个工作面的通风并非同一任务，除尘设备的处理风量也不是人员呼吸带粉尘浓度的测量结果。

深部矿井的热湿环境

井下热负荷可来自围岩、热地下水、空气下行压缩升温、柴油机、电动机和其他设备、爆破及人员活动。通风是重要控制手段，但部分工况仍需附加制冷。2026年的一项中文研究结合高温高湿实验与矿井降温设计，讨论了空气焓值和人体热反应之间的关系，并报告了特定项目应用。这里仅引用其研究范围，不将论文提出的分区阈值当作法定限值，也不把案例装机冷量用于其他矿井。^[7]

单纯增加风量不一定足以解决热害。如果进风已经温暖潮湿，仅增加空气量的冷却作用可能有限；过高风速还可能带来扬尘、人员通行和作业问题。热环境分析应按实际条件考虑：

• 干球温度、湿球温度及所选评价方法要求的其他参数；

• 湿度和进风路线上的涌水或淋水；

• 围岩及地下水向风流传递的热量；

• 设备运行和爆破的放热；

• 风路长度及空气沿井筒下行时的压缩升温；

• 局部制冷或集中空气冷却的可行性；

• 作业与休息安排及热应激防护。人员热应激风险评价与制冷负荷计算的目的不同，不能相互替代。

生产布局变化与动态需风量

人员和设备移动、生产转移到其他水平、爆破以及巷道掘进都会改变需风量。固定设定可能使暂时停工的区域供风过多，而正在作业的工作面供风不足。但没有可靠信息就减风，也可能削弱必要的安全余量。

系统应明确正常和异常工况、允许的最低风量、监测要求，以及调整风门、风窗和风机运行的权限。某区域暂时没有生产，并不代表它可以停止通风。

通风能耗与系统效率

通风设备可能构成地下矿山较大的连续电力负荷，其电耗占比随深度、井巷布局、气候、采矿方法、设备配置和制冷需求而变。其他国家或个别矿井的能耗占比，不能直接作为本矿通风设计或节能评价的依据。节能空间应依据本矿实际风量、电量和运行记录评价，且不能以降低必要安全供风为代价。

系统效率不只是风机本体效率。以下因素均可能造成额外能耗：

• 进风或回风路线风阻过大；

• 可以避免的断面缩窄、障碍物和过度节流；

• 风门、密闭、接头或风筒漏风；

• 地面风机入口、过渡段或排风出口布置不合理；

• 向暂停生产的区域提供超过维持安全所需的风量；

• 控制设定与实际运行需求不一致；

• 风机工作点与系统所需风量—压力组合不匹配。

通风测定、监测与风网模型校核

设计和模型只有经过井下测量对照，才能确认其对实际系统的适用程度。通风测定用于获取某一已知系统配置下的风量分配和压力关系，连续监测则提供两次集中测定之间的状态变化信息。两者相互补充，不能只凭模型画面正常就认定井下通风正常。

需要测量哪些参数？

风速与断面积。两者共同用于计算支路或作业地点风量，检查配风、识别风量下降并更新模型。应记录断面平均风速的取得方法。

压力。明确读数属于静压还是全压；差压测量应标明两端测点及比较量。只有与风量数据的工况和密度依据相容，压力数据才能用于工作点核对以及阻塞、漏风或调节异常分析。

气体与污染物浓度。仪器和采样方法应适合已识别的危害，用于空气质量与职业接触评价、报警设置、设备保护和人员进入条件核对。

温度与湿度。这些参数用于分析热环境和制冷效果。不同区域和工况之间的比较，有助于分辨开采深度、季节和冷却系统变化的影响。热应激评价需要的其他参数也应按方法要求测量。

风机运行状态。记录开停、转速、功率、振动和轴承温度，并区分轴上机械功率与输入电功率。结合风网变化分析，才能判断设备性能下降或运行异常。

风门状态和风窗开度。核对实际配置与通风系统图。一个风门启闭或一个风窗开度变化，就可能在风机设定不变时重新分配支路风量。

风量测定、通风阻力测定、连续气体监控、职业接触评价和风机性能测试各有不同目的。设备、测点、报警条件及检查周期应根据具体矿种、危害、设计和现行要求确定。《煤矿安全规程》对通风阻力测定和主要通风机性能测定分别作出规定，不能将其中一种测定的周期套用于所有检查，也不能直接复制到金属非金属矿山。^[1][2]

保证测量质量

测点选择不当、断面尺寸测定错误、弯道或风门附近的流场扰动、仪器状态异常以及风速测点不足，都可能影响测量结果。缺少校准记录或系统配置记录，则会使结果难以核验和比较，并不等于读数必然错误。测量记录应包括日期、时间、位置、断面、方法、仪器、工况及附近设施或障碍物。仪器校准与利用实测数据修正风网模型不是同一工作。

将模型与实际井巷对照

实测风量与计算值不一致时，不能默认提高风机压力就能解决。差异可能来自：

• 支路风阻估计不准确；

• 风门状态或风窗开度与模型不一致；

• 密闭漏风或空气流入废弃井巷；

• 风路缩窄、堵塞或巷道状态恶化；

• 风筒漏风或接头损坏；

• 新联络巷尚未加入模型；

• 风机或调节装置运行状态与计算假设不同。

模型应以测量数据校核，并随较大的系统变化更新。不能为使数字相符而任意改动风阻，必须先确认真实井巷、设施状态和运行工况。国内2024年智能通风研究将感知、诊断、决策、审批、调控及反馈分别组织，这种流程划分有助于明确数据与执行的关系，但其论文框架不能代替本矿实测验证。^[5]

常见异常现象与初步检查方向

以下现象只用于确定排查方向，不是最终诊断。检查应遵循矿山现行程序并记录系统配置。比较风量和压力时，应确认风机设定及运行工况可比、测点对应，并统一压力定义和空气密度依据。

风机看似正常运行，工作面通风却在变差。

风筒漏风、接头破损、管路延长、风筒吸瘪、局部缩窄或末端位置不当，都可能降低工作面送达或抽取风量。循环风也可能在总风量仍大时减少新鲜供风。

在运行状态相同、空气密度依据统一的条件下，将风机风量与压入式出口或抽出式入口的实测风量比较。检查风筒和局部进回风路线，不能将抽取的全部空气视为新鲜空气。

没有计划调整风机，某支路风量却下降。

风门启闭、风窗调节、密闭破损、新联络巷或障碍物可能改变压力和配风，原因也可能在其他相连支路，而不在风量不足的地点本身。

检查风门状态及风窗开度，巡视相关风路，再测风量和压力，并将实际布置与当前通风系统图对照。

风机压力升高，风量下降。

在设定不变且工作点处于性能曲线稳定区段的情况下，这种组合可能与系统风阻增加有关，应检查风筒吸瘪、网罩堵塞、过渡段损坏或巷道断面缩小。

先核实风机设定、压力类型和测点，再比较沿程压力分布，检查压力损失增加的区段或部件。

风机风量意外增大，压力却下降。

在可比设定下，风门打开、调节风窗开度增大、新出现的较大漏风通道或进回风短路，都可能降低等效风阻。但这不代表工作面实际获得的新鲜风量增加。

检查风量平衡及风门、密闭、风窗和新联络通道，查清增加的空气究竟流向何处。

生产地点转移后，气体或柴油颗粒物浓度、温度上升。

需风量可能已经转移，而调节设定未随之更新。还需核对设备运行安排、支路供风、测量质量和测点位置。

确认正在作业的区域和设备实际位置，检查仪器或相关采样分析结果，再测定异常区域风量。

模型计算与实测风量长期存在明显差异。

可能原因包括井巷几何尺寸或支路风阻数据不准、未记录的设施状态和联络通道、漏风、测风断面不合适，或混用了不同工况数据。

在井巷连接、通风设施状态和风机运行参数均已记录的条件下重新测量，核对图纸与井巷实际情况，再校核模型；不要在这些问题未查清前就改变选型所用的风量—压力要求。

按需通风与自适应控制

按需通风（Ventilation on Demand，VoD）根据实际作业和井下环境变化调整风量，而不是让各可控部件始终保持各自不变的设定。输入信息可包括生产计划、人员与车辆位置、气体浓度、温度、支路风量、压力、风门状态和设备开停等。按需供风属于系统控制任务，不等同于给风机加装变频器。

可按以下四类控制逐步构建：

1. 按时间控制：为班次、爆破、检修或暂时无生产的时段预设运行方案。

2. 按事件控制：设备进入区域或特定作业开始时，按既定方案调整风量。

3. 测量反馈控制：根据实测气体浓度、温度、压力或风量修正控制量。

4. 全网协调控制：联合调节风机、风窗、风门及各区域设定，考虑支路间的相互影响。

2023年《煤炭学报》一项研究搭建了智能调风软硬件平台，并开展风量跟踪和风烟流调控实验，可用于理解感知与闭环控制的配合，但不能将平台试验直接等同于任意在产矿井的实施效果。^[6]项目效益应比较改造前后的实际供风与电耗，同时考虑产量、运行时长、设备安排、季节和制冷负荷。模型预测或其他项目节能率不构成本项目保证；成效取决于需求变化、风网可调性、传感器、通信、调试和原有运行方式。

不能因为某区域看似没有作业就任意减风。最低供风和所有适用安全约束仍须满足，远程启停也不等于完整的按需通风系统。可靠运行至少需要：

• 明确最低风量和安全限制条件；

• 核实传感器位置，并按要求管理仪器校准和状态；

• 规定传感器故障或通信中断时的安全运行状态；

• 配置必要的保护闭锁和报警处置程序；

• 使用能反映相连支路影响的模型或经验证的控制逻辑；

• 明确人工接管的权限和程序；

• 用实测确认井下风量确实按控制要求发生变化。

停风应对与通风系统变更管理

风机因保护动作停机、停电、火灾、通风设施损坏、风窗调整、巷道新连接或局部风筒故障，都可能快速改变风流分布，影响范围也可能超过事件发生地点。

矿山专项应对方案应根据实际系统覆盖：

• 主要通风机、局部通风机，以及适用且合法设置的其他通风设备的停机情景；

• 电源、控制系统、传感器或通信故障；

• 压力不足或风量不足报警；

• 气体、烟雾、温度及其他有害因素报警；

• 受影响区域所有人员的撤离、设备停机与按规定实施的能源隔离；

• 设备重新启动的限制和条件；

• 人员重新进入前的井巷检查与空气检测；

• 经过必要审查和批准的临时通风安排；

• 变更记录、原因分析和实施授权。

中国煤矿应采用2025年修订、2026年2月1日起施行的《煤矿安全规程》作为相关依据；金属非金属矿山则需要核对GB 16423—2020及项目适用要求。^[1][2]通风设计、通风系统图、作业规程和应急救援预案需要衔接，但作用不同，不能相互替代。上面的清单只是方案应覆盖的事项，不是所有矿山可直接执行的停风、撤人或恢复通风操作指令。

地下矿山通风系统的评价步骤

1. 确定生产阶段与运行情景。收集现有井巷、计划开拓和掘进工程、生产区域、设备运行安排、爆破周期、检修状态及后续扩展信息。

2. 识别危险有害因素，确定需风量依据。分析气体、柴油颗粒物、矿尘、爆破烟气、热湿环境、火灾和工艺排放，核对最低风量、风速、职业接触评价要求及本矿专门条件。

3. 梳理风路，绘制通风网络图。记录进回风开口、支路连接、通风设施、局部通风系统、封闭区域、漏风通道、风机位置和监测点。

4. 测定现有系统。在已知运行状态下测量风量、压力、有关气体和污染物浓度及热环境参数；按局部通风方式分别核实压入式出口或抽出式入口风量。

5. 建立或更新模型。利用实测风量和压力估算支路风阻并校核网络，不仅依赖图纸尺寸或假定粗糙度。

6. 比较改造方案。分析巷道整修、漏风治理、并联风路、设施调节、生产次序、风机设定及后续开拓的影响。漏风、扩产和不确定性余量应有依据，不能任意叠加百分比或重复计算同一项余量。

7. 确定初步工况后比较设备。为最低、正常和最高需求分别确定风量—压力组合，说明空气密度、安装、控制及故障应对要求；选定风机后，用真实特性曲线和安装条件再次复核风网。

8. 调试并验证。通过现场测量、报警和控制测试，以及项目要求的工厂或现场验收试验核验安装后的运行参数和系统功能。提前约定测量方法、允许偏差和标准版本。GB/T 1236—2017对应标准化风道中的通风机性能试验，不能把单机测试直接视为全矿通风验收。^[4]制造环节的相关资料可参阅矿井通风机制造与质量控制。

9. 维护并复评。系统发生较大变化后更新图纸和模型，跟踪测量趋势、检查通风设施和风筒，并查清无法解释的偏差。

不同矿种的通风重点有什么区别？

地下煤矿。甲烷、煤尘、煤的自热和自燃以及点火源控制，可能决定通风设计与管理重点。风流分隔、监测、设备适用性、风机运行和防止循环风，应满足实际煤矿的安全要求。

地下金属矿山。柴油排放、爆破烟气、含游离二氧化硅的粉尘或矿石粉尘，以及深部热害较为常见。长斜坡道和分散采场要求共同考虑风网阻力、设备运行安排、掘进供风和新中段开拓。

地下非金属矿山。柴油排放、粉尘和爆破烟气同样重要。采用大断面巷道或房柱法开采时，应重视采房之间的风量分配、矿柱周围风流短路、设备用风需求以及生产转移后的实测核对。房柱法是在采房间保留承担支撑作用的矿柱，不是所有开采区域都天然形成良好的贯通风流。

以上只是一般比较。最终设计由地质、采矿方法、深度、项目所在地区的法规以及真实风险评价共同决定；不能仅凭开采矿种就排除某类危险。

煤矿和金属非金属矿山的通风、设备与应急要求应分别核查。尤其不能将国外增压方案或其他矿种的抽出式局部通风布置，直接套用于中国煤矿。^[1][2]同样，采用中文资料不意味着中国规定自动适用于海外矿山；境外项目还需依据项目所在地要求。

通风系统评价需要哪些项目资料？

开展初步评价时，应尽量提供以下已有信息：

• 当前和规划的井巷布置，包括水平或中段、井筒、平硐口、斜坡道、天井及主要风路；

• 进回风位置及预定风流方向；

• 井巷断面、长度、完好状态和主要局部缩窄；

• 当前与规划工况下，最低、正常和最高需求对应的风量—压力组合；

• 主要测站和作业地点的实测风量、压力，以及测点位置和测量时的运行状态；

• 风量对应实际状态还是换算状态、所用参考条件，压力属于静压还是全压，以及差压两端测点和比较量；

• 计算、风机曲线及验收数据采用的空气密度或参考状态；

• 矿井深度、场地海拔、温度、湿度和地下水情况；

• 采矿方法、掘进计划与后续扩展阶段；

• 柴油设备的类型、功率、数量、工作地点和运行时间安排；

• 气体、矿尘、柴油颗粒物、爆破烟气、热量或工艺排放危害；

• 局部通风风筒的直径、材质、长度、弯曲段、漏风状态及工作面所需风量；

• 现有风机铭牌数据、可用性能曲线、转速或叶片角度、实测运行值、控制方式，以及工作和备用机组布置；

• 供电电压、频率、启动或调速方式及设备控制接口要求；

• 风门、调节风窗、风墙、密闭、漏风路线及其他通风设施；

• 监测位置、报警条件和已有历史测量数据；

• 适用法规标准、通风设计及项目验收判据。

资料不完整仍可开展初步沟通，但会限制风量和压力建议的可靠程度。支路实测数据和当前通风系统图，通常比单独提供电机功率或风机直径更有用。

地下矿山通风常见问题

矿井通风系统与矿用通风机有什么区别？

通风系统是进回风井巷、通风设施、风筒、监测、运行程序和风机组成的整体。风机只是为该网络提供通风动力的设备。应先初定系统需求，再选设备，随后结合实际安装和性能曲线复核系统，不能把风机总风量等同于各地点有效供风。

主要通风与局部通风有什么区别？

主要通风负责矿井主要进回风路线之间的风流组织；局部通风主要服务于缺少贯通风路的掘进巷道等地点，其新鲜风源仍依赖矿井通风网络。抽出式局部布置还需要由风筒外的巷道向工作面补入新鲜空气。风网中的增压设备属于另一种功能，不能与局扇混为一谈，且不同矿种的适用限制不同。

为什么工作面风量会小于风机风量？

压入式系统中，漏风使部分空气在风筒出口前流失；抽出式系统中，巷道空气经破损处进入风筒，可能使风机风量大于工作面附近入口的抽取量。摩擦和缩窄会改变工作点，但不会在气密风筒内使空气消失。循环风还会在总风量不降时减少新鲜供风。比较时应使用对应断面的实测风量，并统一空气密度依据。

提高风机转速一定能解决风量不足吗？

不一定。巷道缩窄、通风设施损坏、漏风、短路风、循环风、配风失衡或风筒不匹配都可能是原因。未排查风网就提高压力，可能增加输入电功率和噪声，却难以改善有效供风。应先确认限制因素，不能直接认定原风机偏小。

矿井通风测定应该多长时间开展一次？

周期取决于具体测量项目、矿种、风险、通风设计和适用规定。除按规定周期开展测定外，出现适用规程明确要求重新测定的情形时，必须执行相应要求。对于其他风网变化、测值异常、设施调整或掘进延伸，应结合影响范围确定补充测定项目。不能把一种试验的周期套用到全部检查，也不能把另一个矿山的做法直接照搬。

深部矿井能否只靠通风控制热害？

部分条件下可以，但高温围岩、热地下水、空气下行压缩及设备放热可能使单靠供风难以维持所需环境。高湿还会影响人体散热。必要时应将局部冷却、冷冻水、制冷机组、排水改善或集中空气冷却，与作业组织和人员热防护结合评价。

煤矿与金属矿山能否使用同一套通风设计？

不存在适用于所有矿井的统一设计。煤矿可能受甲烷、煤尘、煤的自热、自燃及设备安全要求控制；金属非金属矿山可能更关注柴油排放、爆破烟气、含游离二氧化硅的粉尘或矿石粉尘、热害及长距离分散作业。设计必须依据实际风险、生产布局和适用要求，而非只按矿种名称选择模板。

结论

有效的地下矿山通风，应让各作业地点得到所需风量，而不是仅让风机显示较大的总风量。合理顺序是识别需求、实测并建立风网模型、降低可避免的通风阻力、治理漏风、确定初步风量—压力范围，再选型或调整设备，并复核风机与网络的配合。这样既连接了系统工程与设备选型，也避免把两者当成同一件事。