一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验方法技术领域
本发明属于金属地下矿山通风技术领域，具体涉及一种地下金属矿山反风试验系
统及方法。
背景技术
矿井反风是矿井发生灾变时(特别是火灾)所采取的一项重要的控制风流的救灾
措施。《金属非金属矿山安全规程》和《金属非金属地下矿山通风技术规范-通风系统》规定，
矿山应当每年至少进行一次反风试验，并测定主要风路反风后的风量。
金属矿山通风系统在上世纪末从大主扇通风逐步发展到多级机站通风，目前地下
金属矿山均采用多级机站通风，与大主扇通风系统相比，多级机站通风技术风机数量多，风
机位置分散。同时，随着技术的进步，地下矿山产能逐步提升，千万吨级地下金属矿山开始
出现，相应的通风系统由原来“一进一回”相对单一的系统发展到“多进一回”，甚至“多进多
回”的复杂通风系统。
传统大主扇通风系统，或者单一的“一进一回”通风系统反风试验时，通过预先修
筑好的专用反风道或并联安装的备用风机做反风道反风。2010年煤炭工业出版社出版的
《矿井反风技术》介绍了多种反风试验方法，其一是在大主扇(轴流式或离心式)安装巷道的
一旁修建专用反风道，反风试验时将风机的出风口与反风道相连，风流由风硐压入总回风
道，实现矿井反风；其二是轴流风机并联安装(一用一备)时，利用备用风机作为反风道，实
现矿井反风。该反风试验方法需要修筑专用的反风道或者现场安装有备用风机，通风系统
建设初期投资成本高；目前金属矿山井下机站鲜有备用风机安装。因此，上述反风试验方法
在多级机站通风系统很难实现。《煤炭技术》2014年第09期介绍了多风井多主通风机矿井反
风技术，该技术采用部分主要通风机保持正常运行，部分主要通风机停止运行，各主要通风
机依次进行反风操作实施。由于金属矿山回风机站位置相对较近，在一条风井的上下不同
中段石门，甚至同一水平的两条石门内，机站间隔不过百米，风机在依次反风操作时，受到
附近风机负压影响，停机后难以正常反转启动反风。该技术在未修筑反风道的金属矿山可
操作性差。对一个具体的矿井来说，如何采取正确的反风方式和其它措施来达到救灾与抗
灾变扩大的目的，却是一个比较复杂的问题，特别是对多井口多风机的复杂通风系统矿井
更是如此。
发明内容
本发明的目的就是针对现有矿井通风系统反风技术存在的上述问题，而提供一种
安全高效的地下金属矿山多级机站通风系统反风试验方法，该方法可为井下灾害发生后矿
山选择何种反风方式提供判别依据，反风过程操作简单，程序固定，能够快速实现全矿井反
风，充分发挥矿井反风作为一种矿山应急救灾措施的快速反应性。
为实现本发明的上述目的，本发明一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验
方法采用以下技术方案：
本发明一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验方法，采用的多级机站通风
试验系统包含进风井、回风井及两端分别与进风井、回风井相连通的上中段水平巷、下中段
水平巷。其特点是：在上中段水平巷中先后设置上中段进风风机、上中段水平风门、下中段
回风风机，从而将上中段水平巷分割为上中段进风机站巷、上中段用风巷、下中段回风机站
巷；在下中段水平巷中先后设置下中段进风风机、下中段水平风门，从而将下中段水平巷分
割为下中段进风机站巷、下中段用风巷；在下中段用风巷和下中段回风机站巷之间还设有
下中段回风天井；在上中段水平巷的上部还设有上中段回风机站巷，上中段回风风机安装
在上中段回风机站巷中，上中段回风机站巷的一端与回风井联通，上中段回风机站巷的另
一端与上中段回风天井的上部联通，上中段回风天井的下部与上中段用风巷联通。
所述的反风方式选择依据为：
将灾变发生的地点依据所述的环境不同分为进风侧和回风侧两大区域。
灾变发生在进风侧时，灾变产生的有害因子将随着风流进入采区，导致灾变进一
步扩大，采用进风风机和回风风机反转运行的全矿反风方式。
灾变发生在回风侧时，灾变产生的有害因子将随风流直接进入回风井巷，其影响
范围不会进一步扩大，采用进风风机和直接作用于灾变点的回风风机正常运行，其他回风
风机关闭的通风方式。
设：①—进风井进风口位置；②—进风井与上中段水平巷交接点；③—上中段进风
风机安装位置；④—上中段水平巷正负相对静压分界点；⑤—上中段用风巷与上中段回风
天井交接点；⑥—上中段回风风机安装位置；⑦—下中段进风风机安装位置；⑧—下中段水
平巷正负相对静压分界点；⑨—下中段用风巷与下中段回风天井交接点；⑩—下中段回风
天井与下中段回风机站巷交接点；—下中段回风风机安装位置；—下中段回风机站
巷与回风井交接点；—上中段回风机站巷与回风井交接点；—回风井出口位置；
则，反风试验方法为：
1)关闭上中段水平风门、下中段水平风门，将所述的反风试验系统的风路分为：风
路A：风路B：
2)检测并绘制出风路A的相对静压分布图、风路B的相对静压分布图和正负相对静
压分界线，在中段平面图和井下现场作出上中段水平巷正负相对静压分界点和下中段水平
巷正负相对静压分界点的标记；
3)将风路A中节点④的上风向划分为风路A进风侧，即①-②-③-④风路；节点④的
下风向划分为风路A回风侧，即风路；
将风路B中节点⑧的上风向划分为风路B进风侧，即①-②-⑦-⑧段风路；节点⑧的
下风向划分为风路B回风侧，即风路；
4)当灾变发生在风路A进风侧或风路B进风侧时，采用上中段进风风机、下中段进
风风机、上中段回风风机和下中段回风风机反转运行的全矿反风方式；
当灾变发生在风路A回风侧时，打开上中段水平风门，关闭下中段回风风机，采用
上中段进风风机、下中段进风风机和上中段回风风机正常通风的方式；
当灾变发生在风路B回风侧时，打开上中段水平风门，关闭上中段回风风机，采用
上中段进风风机、下中段进风风机和下中段回风风机正常通风的方式。
为了方便、快捷、高效地对风机、风门进行控制，所述的多级机站通风试验系统还
包括风机远程集中监控平台，通过风机远程集中监控平台实现上中段进风风机和下中段进
风风机、上中段回风风机和下中段回风风机的开启、停止和反转操作，也可以通过风机远程
集中监控平台实现上中段水平风门、下中段水平风门的开启与关闭。
本发明一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验方法具体反风操作实施步
骤为：
1)正常通风状态通风系统运行工况检测，包括风速、风量和风向；
2)检查上中段进风风机、下中段进风风机、上中段回风风机、下中段回风风机，关
闭中段进风风机、下中段进风风机、上中段回风风机、下中段回风风机的出口反风门；将风
机远程集中监控平台设置在远程控制状态；
3)根据反风方式选择依据确定反风方式，制定风机启停方案；
4)在风机远程集中监控平台依次关闭反风方案中需要停止和反转运行的风机；
5)在风机远程控制平台依次快速反转启动风机；
6)记录主要大巷风流稳定运行距离反风风机启动时间、风速、风量和风向；
7)在风机远程控制平台停止反转风机，依次按照正常通风系统开启所有风机，反
风试验结束。
本发明一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验方法采用以上技术方案后
具有以下积极的效果：
(1)为矿山进行反风方式选择决策提供参考依据，反风方式选择可靠性更高，反风
效果的实现更加明确；
(2)为采用多级机站通风系统矿山进行反风试验提供了安全高效的反风试验操作
规范；
(3)确保多级机站通风系统能够实现快速、可靠反风。
附图说明
图1是本发明一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验方法采用的通风系统
示意图；
图2是图1中风路A：的相对静压分布图；
图3是图1中风路B：的相对静
压分布图。
附图标记为：1—进风井；2—上中段进风机站巷；2’—下中段进风机站巷；3—上中
段进风风机；3’—下中段进风风机；4—上中段用风巷；4’—下中段用风巷；5—上中段回风
风机；5’—下中段回风风机；6—上中段回风机站巷；6’—下中段回风机站巷；7—回风井；
8—上中段水平风门；8’—下中段水平风门；9—上中段回风天井；9’—下中段回风天井；
10—相对静压线；11—零压线；12—正压区；13—负压区；14—正负相对静压分界线；①—进
风井进风口位置；②—进风井与上中段水平巷交接点；③—上中段进风风机安装位置；④—
上中段水平巷正负相对静压分界点；⑤—上中段用风巷与上中段回风天井交接点；⑥—上
中段回风风机安装位置；⑦—下中段进风风机安装位置；⑧—下中段水平巷正负相对静压
分界点；⑨—下中段用风巷与下中段回风天井交接点；⑩—下中段回风天井与下中段回风
机站巷交接点；—下中段回风风机安装位置；—下中段回风机站巷与回风井交接点；
—上中段回风机站巷与回风井交接点；—回风井出口位置。
具体实施方式
为更好地描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种地下金属矿山多级机
站通风系统反风试验方法作进一步详细描述。
由图1所示的本发明一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验方法采用的通
风系统示意图并结合图2、图3看出，本发明一种地下金属矿山多级机站通风系统反风试验
方法，采用的多级机站通风试验系统包含进风井1、回风井7及两端分别与进风井1、回风井7
相连通的上中段水平巷、下中段水平巷。在上中段水平巷中先后设置上中段进风风机3、上
中段水平风门8、下中段回风风机5’，从而将上中段水平巷分割为上中段进风机站巷2、上中
段用风巷4、下中段回风机站巷6’；在下中段水平巷中先后设置下中段进风风机3’、下中段
水平风门8’，从而将下中段水平巷分割为下中段进风机站巷2’、下中段用风巷4’；在下中段
用风巷4’和下中段回风机站巷6’之间还设有下中段回风天井9’；在上中段水平巷的上部还
设有上中段回风机站巷6，上中段回风风机5安装在上中段回风机站巷6中，上中段回风机站
巷6的一端与回风井7联通，上中段回风机站巷6的另一端与上中段回风天井9的上部联通，
上中段回风天井9的下部与上中段用风巷4联通。
所述的多级机站通风试验系统还包括能够控制上中段进风风机3和下中段进风风
机3’、上中段回风风机5和下中段回风风机5’开启、停止和反转的风机远程集中监控平台。
设：①—进风井1进风口位置；②—进风井1与上中段水平巷交接点；③—上中段进
风风机3安装位置；④—上中段水平巷正负相对静压分界点；⑤—上中段用风巷4与上中段
回风天井9交接点；⑥—上中段回风风机5安装位置；⑦—下中段进风风机3’安装位置；⑧—
下中段水平巷正负相对静压分界点；⑨—下中段用风巷4’与下中段回风天井9’交接点；
⑩—下中段回风天井9’与下中段回风机站巷6’交接点；—下中段回风风机5’安装位置；
—下中段回风机站巷6’与回风井7交接点；—上中段回风机站巷6与回风井7交接点；
—回风井7出口位置。
图2是图1中风路A：的相对静压分布图，
它由相对静压线10、零压线11、正压区12、负压区13组成；图3是图1中风路B：
的相对静压分布图，它的组成同图2。
通风系统建成后，风路A和风路B的相对静压在一段时间内相对固定，即正压区12
或负压区13是相对固定的。在通风系统建成检测时，检测出风路A和风路B的相对静压分布
情况，绘制风路A和风路B的相对静压分布图，即图2和图3。明确图2和图3中正负相对静压分
界点④和⑧，在中段平面图和井下现场做出明显标记。
具体的反风试验方法为：
1)关闭上中段水平风门8、下中段水平风门8’，将所述的反风试验系统的风路分
为：风路A：风路B：
2)检测并绘制出风路A的相对静压分布图、风路B的相对静压分布图和正负相对静
压分界线14，在中段平面图和井下现场作出上中段水平巷正负相对静压分界点④和下中段
水平巷正负相对静压分界点⑧标记；
3)将风路A中节点④的上风向划分为风路A进风侧，即①-②-③-④风路；节点④的
下风向划分为风路A回风侧，即风路；
将风路B中节点⑧的上风向划分为风路B进风侧，即①-②-⑦-⑧段风路；节点⑧的
下风向划分为风路B回风侧，即风路；
4)实施例1：当灾变发生在风路A进风侧或风路B进风侧时，采用上中段进风风机3、
下中段进风风机3’、上中段回风风机5和下中段回风风机5’反转运行的全矿反风方式；
具体操作实施步骤为：
(1)正常通风状态通风系统运行工况检测，包括上中段进风风机3和下中段进风风
机3’进风量、上中段回风风机5和下中段回风风机5’回风量、上中段用风巷4和下中段用风
巷4’的风速、风量、风向；
(2)检查上中段进风风机3、下中段进风风机3’、上中段回风风机5和下中段回风风
机5’的反风门，固定上中段进风风机3、下中段进风风机3’、上中段回风风机5和下中段回风
风机5’的出口反风风门，将风机远程集中监控平台设置为远控状态；
(3)在风机远程集中监控平台依次关闭上中段进风风机3、下中段进风风机3’、上
中段回风风机5和下中段回风风机5’；
(4)步骤3)操作完成3-8min后在风机远程集中监控平台依次反转开启上中段进风
风机3、下中段进风风机3’、上中段回风风机5和下中段回风风机5’；
(5)进行反风状态通风系统运行工况检测，包括上中段用风巷4和下中段用风巷4’
风流稳定距离上述步骤(4)操作结束的时间，检测上中段用风巷4和下中段用风巷4’风速、
风量、风向；检测上中段进风风机3和下中段进风风机3’回风量、上中段回风风机5和下中段
回风风机5’进风量；
(6)在风机远程集中监控平台上依次关闭上中段进风风机3、下中段进风风机3’、
上中段回风风机5和下中段回风风机5’，5min后依次正转开启上中段进风风机3、下中段进
风风机3’、上中段回风风机5和下中段回风风机5’，反风试验结束。
实施例2：当灾变发生在风路A回风侧时，打开上中段水平风门8，采用上中段进风
风机3、下中段进风风机3’和上中段回风风机5正常通风，下中段回风风机5’关闭方式。
具体操作实施步骤为：
(1)同实施例1；
(2)检查上中段进风风机3、下中段进风风机3’、上中段回风风机5和下中段回风风
机5’反风门，将风机远程集中监控平台设置为远控状态；
(3)在风机远程集中监控平台上关闭下中段回风风机5’；
(4)在新通风状态下进行通风系统运行工况检测，检测上中段用风巷4和下中段用
风巷4’风速、风量、风向，检测上中段回风风机5回风量；
(5)步骤(4)完成后，反风试验结束；再在风机远程集中监控平台上正转开启下中
段回风风机5’。
实施例3：当灾变发生在风路B回风侧时，打开上中段水平风门(8)，采用上中段进
风风机(3)、下中段进风风机(3’)和下中段回风风机(5’)正常通风，上中段回风风机(5)关
闭方式。
具体操作实施步骤为：
(1)同实施例2；
(2)同实施例2；
(3)在风机远程集中监控平台上关闭上中段回风风机5；
(4)在新通风状态下进行通风系统运行工况检测，检测上中段用风巷4和下中段用
风巷4’风速、风量、风向，检测下中段回风风机5’回风量；
5)步骤(4)完成后，反风试验结束；再在风机远程集中监控平台上正转开启上中段
回风风机5。