在矿山开采中，主井、副井和风井是矿井系统中不可或缺的重要组成部分。它们各自承担着不同的功能，共同维系着矿井的正常运转。下面，我们将详细介绍主副井的作用及其相互关系、副井的布置方式，以及风井及其布置方式。
一、主井与副井的作用及关系
主井的作用
主井是矿山开采中的主要提升井筒，通常用于提升矿石或煤等有用矿物。它是连接地下矿体与地面处理设施的关键通道，负责将开采出的矿石或煤炭等物料高效、安全地运送至地面。主井的设计和建设需充分考虑矿井的生产能力、提升设备的选型以及矿石的物理性质等因素，以确保提升过程的顺畅和安全。
副井的作用
副井在矿山开采中主要承担人员、设备、材料和矸石的升降任务，以及进风、排水、敷设管线等辅助功能。它是矿井生产中的重要辅助设施，为井下工作人员提供安全便捷的通行条件，同时也为矿井的正常运转提供必要的物质和技术支持。
主井与副井的关系
主井和副井在矿井系统中是相互依存、相辅相成的。主井以提升矿石或煤炭等有用矿物为主，而副井则主要负责人员和辅助设备的升降以及各项辅助作业。两者在功能上有所区分，但又紧密相连，共同构成了矿井提升运输系统的核心。在实际生产过程中，主井和副井的提升能力需相互匹配，以确保矿井生产的高效和稳定。
二、副井的布置方式
副井作为主井的辅助井，其作用不容小觑。副井不仅负责提运人员、材料、设备和废石等任务，同时还承担着安全出口和通风的功能。根据矿山的实际情况，副井的布置方式可以分为中央集中式、侧翼集中式、中央对角式分散式和侧翼对角分散式四种。
中央集中式布置
中央集中式布置是指副井位于矿井的中央位置，与主井相对集中。这种布置方式的主要优点是节省石门，减少开拓工程量，有利于集中排水和通风。同时，由于重车下坡，运输功小，可以提高运输效率。此外，工业场地集中，便于管理和维护。然而，这种布置方式也存在一定的缺点，如一旦发生火灾等安全事故，容易危及另一井的安全。
侧翼集中式布置
侧翼集中式布置是指副井位于矿井的一侧，与主井相对集中。这种布置方式在一定程度上减少了石门工程量，同时也有利于通风和排水。然而，与中央集中式布置相比，侧翼集中式布置的运输距离较长，运输功较大，且工业场地相对分散，管理难度增加。
中央对角式分散式布置
中央对角式分散式布置是指副井位于矿井的一侧，与主井呈对角分布。这种布置方式可以充分利用矿井的自然条件，降低石门工程量，同时有利于通风和排水。此外，由于副井位于侧翼，安全性较高。然而，这种布置方式也存在工业场地分散、运输距离较长等缺点。
侧翼对角分散式布置
侧翼对角分散式布置是指副井位于矿井的两侧，与主井呈对角分布。这种布置方式可以在一定程度上降低石门工程量，提高通风效果。但同样存在工业场地分散、运输距离较长等问题，管理难度相对较大。
三、风井及其布置方式
通风是矿山安全生产的重要保障，合理的通风方式可以有效降低矿井内的有害气体浓度，保障矿工的生命安全。根据矿井的实际情况，通风方式可以分为中央并列式、中央对角式和侧翼对角式三种。
中央并列式通风
中央并列式通风是指进风井与出风井均位于矿井的中央位置。这种通风方式具有风流路线短、通风阻力小等优点，有利于降低通风能耗。然而，由于进风井与出风井距离较近，新鲜风流与污风风流容易发生混合，导致风源质量下降。此外，若矿井走向较短，采用中央并列式通风可能增加保安矿柱的数量，影响矿产资源的利用率。
中央对角式通风
中央对角式通风是指进风井位于矿井中央，出风井位于矿井的一侧或对角位置。这种通风方式可以充分利用矿井的自然条件，提高通风效果。同时，由于进风井与出风井距离较远，新鲜风流与污风风流不易混合，风源质量较高。然而，中央对角式通风需要较长的通风巷道，增加了通风阻力和能耗。
侧翼对角式通风
侧翼对角式通风是指进风井和出风井分别位于矿井的两侧或对角位置。这种通风方式可以充分利用矿井的自然条件，提高通风效果。同时，由于进风井与出风井距离较远，新鲜风流与污风风流不易混合，风源质量较高。然而，侧翼对角式通风同样需要较长的通风巷道，增加了通风阻力和能耗。此外，若矿井地质条件复杂，可能导致通风巷道的布置困难。
四、案例
案例1：XX铜矿
XX铜矿采用中央集中布置的主副井方式。主井位于矿体中央，负责矿石的提升；副井紧邻主井，用于人员、材料的升降和进风。这种布置方式便于集中管理，减少了运输距离，提高了生产效率。同时，该矿的风井采用中央并列式布置，进风井与出风井均位于工业场地内，简化了通风系统，确保了井下的良好通风环境。
案例2：YY金矿
YY金矿的矿体分布较为分散，因此采用了分散式布置的主副井。各个采区均设有独立的主井和副井，分别负责该采区的矿石提升和人员、材料升降。这种布置方式灵活性强，能够适应矿体的分散性，同时也有利于实现分区开采和独立通风。该矿的风井则采用中央对角式布置，进风井位于矿体一翼，出风井位于另一翼，充分利用了自然风压，提高了通风效率。
案例3：ZZ煤矿
ZZ煤矿地质条件复杂，矿体走向长度较长。为了确保矿井的安全和高效生产，该矿采用了混合式布置的主副井。在矿体中央和两端分别设置了主井和副井，以满足不同区域的提升需求。同时，风井采用侧翼对角式布置，进风井和出风井分别位于矿体的两侧，形成了良好的通风系统。这种布置方式既考虑了矿井的实际情况，又充分发挥了各种布置方式的优势，确保了矿井的安全生产和经济效益。
案例4：AA铁矿
AA铁矿位于山区，地形条件较为复杂。为了减少对自然环境的破坏，该矿在布置主副井时充分考虑了地形因素。主井位于山顶附近，便于矿石的提升和运输；副井则布置在山腰处，便于人员、材料的升降和进风。同时，为了充分利用地形高差产生的自然风压，风井采用了对角式布置方式，进风井位于山脚附近，而出风井则位于山顶附近。这种布置方式既满足了矿井的生产需求，又降低了通风成本，提高了经济效益。
案例5：BB钨矿
BB钨矿采用了一种创新的主副井布置方式——地下式主副井。由于地表条件限制较多，如环境保护、地形地貌等，该矿将主井和副井均布置在地下深处。这种布置方式虽然增加了初期建设的难度和成本，但长期来看具有显著的优势：减少了对地表环境的破坏、提高了矿井的隐蔽性和安全性、降低了生产过程中的噪音和粉尘污染等。同时，该矿的风井也采用了地下式布置方式，与主副井共同形成了一个完善的地下矿井系统。这种创新性的布置方式为类似条件下的矿井建设提供了有益的参考和借鉴。
五、总结
综上所述，主井、副井和风井在矿井系统中各自承担着重要的功能，它们之间的布置方式和相互关系对于矿井的安全高效生产具有至关重要的影响。在实际生产过程中，我们应根据矿井的具体条件和需求，合理选择和设计主井、副井和风井的布置方式，以确保矿井的正常运转和安全生产。
参考教材：
中南大学《地下采矿法》，黄仁东、高峰、胡建华
华北理工大学《地下矿山开采设计技术》 甘德清、孙光华、李占金 编著
