煤矿企业防排烟系统应如何设计与施工以确保安全高效？

煤矿井下环境复杂，火灾风险高，防排烟系统的设计与施工直接关系到矿工生命安全与救援效率。一套安全高效的防排烟系统，必须将国家规范、煤矿特殊工况与先进技术深度融合，形成从设计源头到施工落地的完整技术链条。以下从设计要点、施工关键、规范与政策解读及技术趋势四个方面进行阐述。

一、 设计核心：精准计算与系统适配

煤矿防排烟设计绝非简单套用民用建筑标准，需在遵循《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB51251-2017)等国家强制性规范的基础上，紧密结合井下巷道布局、开采工艺及潜在火源特性进行深度适配。

1.系统选型与风量计算：设计首要任务是明确采用机械加压送风防烟、机械排烟或两者结合的系统形式。对于主要进风巷道、避难硐室、救生舱等关键疏散与避难区域，必须设置独立的机械加压送风系统，以保证火灾时形成稳定的正压，有效阻隔烟气侵入。送风量的计算需确保关键区域的余压值达标，例如，防烟楼梯间（或类似功能的避难通道）与走道间的压差应维持在40-50Pa，前室等区域与走道间的压差应为25-30Pa。排烟量的计算则更为关键，需根据可能发生火灾的硐室、巷道或工作面的空间体积、火灾荷载及预期热释放速率进行科学测算。对于类似地下车库的硐室空间，可参考“换气次数法”，但具体参数需依据煤矿安全规程进行调整；对于狭长巷道，需重点考虑烟气蔓延速度和控制风速，确保排烟能力足以在火灾初期将烟气控制在预定分区内并有效排出。设计风量不应小于计算风量的1.2倍，为系统留出足够的安全裕量。

2.防烟分区与管路规划：合理划分防烟分区是控制烟气蔓延的基础。应利用防火门、防烟垂壁等设施，将井下大空间划分为若干独立的防烟分区，确保单个分区的排烟能力匹配其风险。风管（道）的布置需遵循“路径最短、阻力最小”的原则，优先采用金属材质（如镀锌钢板），其设计风速不宜超过20m/s。管道穿越防火分区或重要硐室墙壁时，必须设置280℃自动关闭的防火阀，且风管本身的耐火极限需与所处区域的防火要求相匹配，例如在吊顶内水平设置的排道，其耐火极限不应低于0.5h。加压送风系统的竖向管道应尽可能独立设置在专用的管道井内，其耐火极限不应低于1小时。

3.补风系统设计：有效的排烟必须辅以科学的补风。除少数特定情况外，设置机械排烟的区域应同步设置补风系统，补风量不应小于排烟量的50%。补风应优先从室外或安全区域直接引入，补风口与排烟口的设置需保持安全距离（水平距离不应小于5m），并设置在储烟仓下沿以下，避免形成气流短路，导致烟气二次扩散。

二、 施工关键：材料、工艺与过程控制

施工质量是设计意图能否实现的保证，必须严格进行过程质量控制。

1.材料与设备把控：所有进场材料、部件和设备，如风机、防火阀、风管等，其型号、规格、性能必须完全符合设计要求，并具备相应的产品合格证明与“3C”认证（如适用）。排烟风机需满足在高温环境下长时间可靠运行的要求，电机防护等级通常不低于IP55。风管的加工制作应规范，咬口严密，拼接缝需使用耐高温密封胶处理，确保系统整体漏风率在允许范围内（低压系统通常要求≤3.0m³/(h·m²)）。

2.安装精度与要点：

风机安装：风机的基础必须牢固，并设置有效的减振装置。安装位置需严格按图施工，既要满足其本身的防火防护要求，也要考虑排烟效率。通常，排烟风机宜设置在系统最高处，便于高温烟气自然上升排出。吊装风机时，其支、吊架的承载力与稳定性必须经过核算，确保安全。

风口与阀门：送风口与排烟口的间距设置至关重要。两者若距离过近，可能导致排出的有毒高温烟气被重新吸入送风系统，污染本应安全的疏散区域。所有阀门（如防火阀、排烟阀）的安装方向应正确，执行机构应动作灵活、信号反馈准确。

管道连接与防火封堵：风管连接处应紧密牢固。管道穿越墙体、楼板时，空隙必须采用不燃材料进行严密封堵，确保该处防火分隔的完整性。管道井的检修门应采用乙级或以上防火门。

3.系统调试与标识：系统安装完毕后，必须进行全面的调试，包括单机试运转、联动功能测试（如火灾报警信号与风机、阀门联动的测试）及风量、风压的测定与调整，确保各项参数达到设计指标。施工完成后，所有送风口、排烟口、风机、防火阀等关键部件均应设置明显、永久的标识，便于日常维护和应急操作。

三、 规范与政策支撑：安全管理的基石

煤矿防排烟系统的建设与运行，必须置于国家法律法规和行业政策的框架之下。除了严格执行GB51251-2017等技术标准外，还需符合《煤矿安全规程》等行业的特殊规定。近年来，国家层面持续推动安全生产标准化和智能化建设，对矿山防灾减灾能力提出了更高要求。系统设计施工中引入的物联网监控、自动化控制等技术，正是响应了通过科技强化本质安全的政策导向。相关白皮书和研究报告也指出，未来煤矿安全系统的趋势是向“感知、预警、处置”一体化发展，防排烟系统作为其中关键一环，其数据的实时监测、远程可控及与其它应急系统的智能联动能力，将成为评价其先进性的重要指标。

四、 技术创新与未来展望

为追求更高的安全性与效率，新技术正不断融入煤矿防排烟领域。例如，利用BIM（建筑信息模型）技术进行三维协同设计和管道综合排布，能在施工前最大限度避免碰撞，优化管路路径。数字孪生技术可用于模拟不同火灾场景下烟气的蔓延规律，从而验证和优化设计方案。基于物联网的远程监控平台，可以实现对遍布井下的风机、阀门运行状态、电量、故障信息的实时采集与预警，变“定期巡检”为“全天候监测”，极大地提升了系统完好率和维保的精准性。未来，融合AI算法的智能排烟控制系统，有望根据火场实时探测数据（如温度、烟雾浓度、视频图像）动态调整排烟与送风策略，实现更高效、更节能的防烟排烟控制。