淺議掘進工作面通風方法

李和平

(神東煤炭分公司地測公司)

我國的煤礦主要是地下煤礦，在礦井生產(chǎn)掘進過程中，必須掘進大量的井巷。掘進過程中，為了供給作業(yè)人員新鮮風流，稀釋煤層中的瓦斯、爆破產(chǎn)生的有毒氣體和礦塵，必須對掘進工作面進行通風，否則極易造成重大事故。因此，加強掘進工作面通風管理是保障煤礦安全生產(chǎn)的重點環(huán)節(jié)之一[1,2]。

按通風動力形式的不同，掘進通風方法可以分為局部通風機通風、礦井總風壓通風和引射器通風三種。其中，局部通風機通風是最常用的一種掘進通風方法[3]。

1 局部通風機通風

利用局部通風機作為動力，通過風筒把工作面所需的新鮮風流送入掘進工作面的通風方法稱為局部通風機通風。按其局部通風機的工作方式不同又可分為壓入式、抽出式和混合式三種。

1.1 壓入式通風

1) 壓入式通風簡介。局部通風機和啟動裝置安設在離掘進巷道口10 m以外的進風側巷道中，通風機把新鮮風流經(jīng)過風筒壓送到工作面，而污濁的空氣沿巷道排出。通風時，氣流貼著巷道壁從風筒出口射出后形成射流；離開風筒出口后的有限貼壁射流，由于卷吸作用，其射流斷面逐漸擴大，直至射流的斷面達到最大值；然后射流的斷面就逐漸減少，直到為零，見圖1。

2) 壓入式通風的優(yōu)點。

a) 壓入式通風時，局部通風機及其附屬電器設備均布置在新鮮風流中，污風不通過局部通風機，安全性好。

圖1 壓入式通風示意圖

b) 壓入式通風時，風筒出口風速較大，有效射程較遠，排煙效果較好，工作面排出污風的時間較短；并且因為風速大，所以排熱效果也較好；但是污風沿整個巷道緩慢排出，污染范圍廣，勞動條件差，巷道排污所需的通風時間長。

c) 壓入式通風可使用柔性風筒，其成本低、重量輕、安裝與運輸也方便，并且由于P內>P外(P內、P外分別為風筒內、外的靜壓)，風筒漏風對巷道也有一定的排污作用。

1.2 抽出式通風

1) 抽出式通風簡介。如圖2所示，局部通風機和啟動裝置安設在距離掘進巷道口10 m以外的回風側，新鮮風流沿掘進巷道流入工作面，而污風經(jīng)風筒由局部通風機抽出。通風時，在風筒吸入口附近形成一股流入風筒的風流，離風筒口越遠風速越小。所以，只有在距風筒口一定距離才有吸入炮煙的作用。

圖2 抽出式通風示意圖

2) 抽出式通風特點。

a) 抽出式通風時，對于煤礦含瓦斯的污風通過局部通風機，若局部通風機不具備防爆性能，則是非常危險的。非煤礦山?jīng)]有瓦斯問題，應用抽出式通風方法非常普遍，局部通風機也不需要具有防爆性能。

b) 抽出式通風時，新鮮風流沿巷道進入工作面，整個巷道空氣清新，勞動環(huán)境好，且受污風污染的巷道長度僅為工作面至風筒吸口長度，污風污染巷道長度短，巷道排污所需的通風時間短。

c) 抽出式通風的風筒承受負壓作用，必須使用剛性或帶剛性骨架的可伸縮風筒，成本較高，重量大，安裝與運輸也不方便。

1.3 混合式通風

混合式通風是壓入式和抽出式兩種通風方式的聯(lián)合運用，按照局部通風機和風筒的布置位置，分為長壓短抽、長抽短壓和長抽長壓三種。

1) 長抽短壓。長抽短壓又叫前壓后抽，見圖3(a)所示，工作面的污風由壓入式風筒壓入的新風予以沖淡和稀釋，由抽出式風筒排出。

其中抽出式風筒必須用剛性風筒或帶剛性骨架的可伸縮風筒，若采用柔性風筒，則可將抽出式局部通風機移至風筒入風口，改為壓入式，由里向外排出污風，如圖3(b)所示。

圖3 長抽短壓混合通風示意圖

2) 長壓短抽。長壓短抽又叫前抽后壓，新鮮風流壓入經(jīng)壓入式長風筒送入工作面，工作面污風經(jīng)抽出式風筒后沿巷道排出，見圖4 。

混合式通風兼有抽出式與壓入式的優(yōu)點，通風效果好，是大斷面、長距離巖巷掘進的較好通風方式。

它的主要缺點：一是增加了一套通風設備，電能消耗大，管理比較復雜；二是降低了壓入式與抽出式兩列風筒重疊段巷道內的風量，當掘進巷道斷面大時，風速就更小。

圖4 長壓短抽混合通風示意圖

2 礦井總風壓通風

礦井總風壓通風是利用礦井主要通風機的風壓，借助導風設施把主導風流的新鮮空氣引入掘進工作面。其通風量取決于可利用的風壓和風道風阻，按其導風設施的不同可分為：風筒導風、平行巷道導風、鉆孔導風、風障導風。

2.1 風筒導風

在巷道內設置擋風墻截斷主導風流，用風筒把新鮮空氣引入掘進工作面，污濁空氣從獨頭掘進巷道中排出，見圖5。

此種方法輔助工程量小，風筒安裝、拆卸比較方便，通常用于需風量不大的短巷掘進通風中。

圖5 風筒導風示意圖

2.2 平行巷道導風

在掘進主巷的同時，在附近與其平行掘一條配風巷，每隔一定距離在主、配巷間開掘聯(lián)絡巷，形成貫穿風流，當新的聯(lián)絡巷溝通后，舊聯(lián)絡巷即封閉。兩條平行巷道的獨頭部分可用風障或風筒導風，巷道的其余部分用主巷進風，配巷回風，見圖6。

圖6 平行巷道導風示意圖

此法常用于當運輸、通風等需要開掘雙巷時，也常用于解決長距離巷道掘進時通風的困難。

2.3 鉆孔導風

離地表或鄰近水平巷道較近處掘進長距離巷道時，可用鉆孔提前將掘進巷道與地表或鄰近水平巷道溝通，以便形成貫穿風流。為增大風量，還可以利用大直徑鉆孔或在鉆孔口安裝通風機，見圖7。

圖7 鉆孔導風示意圖

2.4 風障導風

在巷道內設置縱向風障，把風障上游一側的新風引入掘進工作面，清洗工作面后的風障下游一側排風。根據(jù)建筑的材料不同，風障可分為磚風障、木板風障和柔性風障等。這種導風方法，構筑和拆除風障的工程量大。適合短距離或無其他好方法可用時采用，見圖8。

3 引射器通風

利用引射器產(chǎn)生的通風負壓，通過風筒導風的通風方法稱為引射器通風。引射器通風一般都采用壓入式，見圖9。

圖8 風障導風示意圖

為了加大供風量和送風距離，除了提高引射器的射流壓力外，還可采取多臺引射器分散串聯(lián)作業(yè)。兩臺引射器串聯(lián)間距至少應大于其引射流場的影響長度。

引射器通風的優(yōu)點：無電氣設備，無噪音；還具有降溫、除塵作用；在煤礦瓦斯突出嚴重的煤層掘進時，用它代替局部通風機通風，設備簡單，安全性較高。其缺點是：風壓低，風量小，效率低，水力引射器還存在巷道積水問題。

圖9 引射器通風示意圖

4 結 論

地下煤礦生產(chǎn)掘進過程中，爆破、破碎、裝運等環(huán)節(jié)會產(chǎn)生大量的有毒氣體、礦塵等，污染嚴重的工作環(huán)境,危脅著作業(yè)人員的身體健康。因此，采用科學的掘進工作面的通風方法，對于避免事故的發(fā)生，確保煤礦安全生產(chǎn)具有重要的意義。

[1] 趙興元.保障掘進工作面通風安全的措施[J].煤礦安全,2009(9)：28-29.

[2] 姜勇國.談局部通風方法[J].煤炭技術,2008(7)：33-34.

[3] 吳 超,王文才,王海寧，等.礦井通風與空氣調節(jié)[M].長沙：中南大學出版社,2008：105-107.