从工程实践看中央并列式、中央对角式与侧翼对角式——黑金刚播报
发布时间：
2025-10-27
中央并列式风井布置方式
概念与结构特征
中央并列式布置中，进风井与出风井集中位于井田中央，形成“同井区双井筒”格局。新鲜风流由进风井下行至井底车场，经阶段运输巷分散至各作业面，污风则通过回风井集中排出。两井间距通常控制在30-50米，井底车场共用，形成紧凑的工业场地布局。这种布置通过集中式通风网络，实现风流的快速贯通，但其折返式风流路径导致通风路线呈现“进风-作业区-回风”的环形结构。
优缺点技术分析
优点：
- 基建效率突出：集中布置减少井巷开拓工程量，工业场地集中，缩短建井周期，初期投资成本降低约20%-30%；
- 管理便利性高：双井共址便于通风设备集中安装与维护，井底车场统一调度，提升材料运输效率；
- 反风操作便捷：近距离井筒布局使反风系统响应迅速，紧急情况下可快速切换风流方向，保障应急安全。
缺点：
- 通风效能短板：长距离折返风流导致通风阻力增大（较对角式高15%-20%），漏风率可达12%-15%，边远采区易出现风量不足；
- 安全出口局限：双井集中布置形成“单点安全出口”隐患，火灾等灾害时易发生风流短路；
- 风源质量问题：进风井易受工业场地污染，且深部开采时地热与瓦斯积聚影响风源品质。
适用条件与工程实践
适用条件：井田走向长度＜4km，矿体倾角＞30°，两侧翼因断层、破碎带等地质构造不宜设井；
典型场景：小型矿井初期建设、急倾斜薄矿体开采、地表受限的山谷地形矿区；
优化措施：通过井底车场密封改造（漏风率可降至 8% 以下）、分区通风网络优化，提升中短距离通风效率。
中央对角式风井布置方式
- 概念与结构特征中央对角式采用“中央进风- 侧翼回风”的非对称布局，分为两井式（单翼回风）与三井式（双翼回风）。进风井位于井田中央，回风井布置于一翼或两翼浅部边界，形成“直向式”通风路线：新鲜风流经中央进风井下行，沿阶段运输巷横向扩散至两翼作业面，污风通过侧翼回风井排出。三井式因增加侧翼回风井，形成双向风流通道，有效缩短单侧通风距离。
- 优缺点技术分析优点：
- 通风性能优化：风流路线较中央并列式缩短30%-40%，通风阻力降低25%，漏风率控制在8%以内，边远采区风量提升15%；
- 安全性能提升：侧翼回风井远离工业场地，减少污风与噪声影响，且多井筒布局增加安全出口，抗灾能力增强；
- 风源品质保障：进风井位于中央清洁区，回风井远离居民区，符合环保要求。
缺点：
- 初期建设成本高：三井式较两井式开拓工程量增加20%-25%，初期投资提高15%-20%，建井周期延长3-6个月；
- 贯通技术难度大：侧翼回风井需穿越复杂地质构造时，初期贯通工程易遇突水、塌方风险；
- 维护成本上升：双回风系统需配置独立扇风机与反风装置，设备运维费用年增10%-15%。
（三）适用条件与工程实践
适用条件：井田走向长度4-8km，矿体倾角15°-45°，侧翼具备稳定岩层设井条件；
典型场景：中型矿井规模化开采、瓦斯等级中等矿井、煤层自燃倾向性较低矿区；
优化措施：采用“中央进风井+单翼回风井”过渡方案（初期两井式），随开采深度增加扩建为三井式，平衡初期投资与长期通风需求。
侧翼对角式风井布置方式
概念与结构特征
侧翼对角式将进风井与回风井分别布置于井田两翼，形成“左翼进风-右翼回风”或“右翼进风-左翼回风”的完全对角布局。新鲜风流从一翼进风井进入，经阶段运输巷纵向贯通全井田，污风从另一翼回风井排出，形成直线型通风路线。该布局避免了中央区域井筒集中，减少保安矿柱留设，提升矿体开采完整性。
优缺点技术分析优点：
- 通风效率卓越：直线型风流路径最短（较中央并列式短50%以上），通风阻力最小，漏风率＜5%，尤其适合长走向井田；
- 安全性能突出：双井分置两翼，形成独立安全出口，火灾时可分区隔离通风，防火安全性提升30%，且利于瓦斯稀释扩散；
- 资源利用优化：减少中央保安矿柱，矿体回采率提高5%-8%，适合高价值矿体开采。
缺点：
- 初始贯通难度大：两翼井筒需同时施工，穿越不同地质层时易出现进度偏差，贯通精度要求达±0.5米；
- 运输成本增加：进回风井分置两翼，导致材料运输路线延长10%-15%，井下辅助运输功增大；
- 管理复杂度高：双井独立通风系统需实时协调风压平衡，对自动化监控系统依赖度高。
适用条件与工程实践
适用条件：井田走向长度＞8km，矿体倾角＜30°，两翼地表开阔且岩层稳固；
典型场景：大型矿井长距离开采、高瓦斯或易自燃煤层、地表无明显地形限制矿区；
优化措施：采用“智能风压平衡系统”动态调节两翼扇风机转速，结合无人机巡检井筒周边地质稳定性，保障长距离通风可靠性。
- 布置方式对比与选型建议不同风井布置方式在技术经济指标上存在显著差异，为实现通风系统的优化，需结合矿井实际条件进行科学选型。以下是基于井田走向长度的风井布置方式对比（表1）：
| 对比指标 | 中央并列式 | 中央对角式 | 侧翼对角式 |
| 井田走向长度 | ＜4km | 4-8km | ＞8km |
| 通风路线特征 | 折返式，长距离 | 直向式，中等距离 | 直向式，短距离 |
| 初期投资 | 低（100% 基准） | 中（120%-130%） | 高（150%-180%） |
| 安全出口优势 | 单一集中 | 中央 + 侧翼双出口 | 两翼独立双出口 |
| 适用灾害类型 | 低瓦斯、非自燃 | 中等瓦斯、低自燃 | 高瓦斯、易自燃 |
选型建议如下：
1.短走向矿井：优先选择中央并列式，因其初期投资低、基建效率高，便于集中管理，适用于井田走向长度小于4km的矿井。
2.中长走向矿井：推荐采用中央对角式，该方式通风路线适中，能有效平衡通风效能与建设成本，适用于井田走向长度在4-8km的矿井。
3.长走向高风险矿井：侧翼对角式为首选方案，其通风效率高、安全性能卓越，能有效应对高瓦斯、易自燃等复杂开采环境，适用于井田走向长度大于8km的矿井。风井布置方式的选择需综合考虑地质条件、开采规模、安全要求等多方面因素，进行多目标优化。在实际应用中，可借助数字化通风仿真技术，如Ventsim建模，模拟不同方案的风流场、压降分布，直观展示通风效果，为方案比选提供数据支持，实现“一矿一策”的精准设计。
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