風(fēng)水引射器三位一體綜合治理技術(shù)的研究應(yīng)用

摘要：本文分析了回采工作面上隅角有害氣體積聚的原因以及

目前解決這一問題的方法和存在問題；對其研制的風(fēng)水引射器系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行了考察，肯定了該系統(tǒng)在生產(chǎn)中應(yīng)用的有效性。

關(guān)鍵詞：上隅角有害氣體風(fēng)水引射器

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采煤工藝機(jī)械化程度越來越高，隨之而來的煤塵、瓦斯、火災(zāi)等礦井自然災(zāi)害日益阻礙著現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境。煤礦井下回采工作面上隅角瓦斯積聚造成的瓦斯?jié)舛瘸?、影響工作面的正常生產(chǎn)，是礦井生產(chǎn)中常見的、難以解決的問題。經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)，采用風(fēng)水引射器對工作面進(jìn)行三位一體綜合治理，使現(xiàn)場的惡劣的作業(yè)條件得到一定程度的緩解，從而促進(jìn)了煤礦開采技術(shù)的快速發(fā)展。

1 風(fēng)水引射器提出的背景

山西三元煤業(yè)股份有限公司2303工作面采用了U型后退式通風(fēng)系統(tǒng)，由于特定的地理?xiàng)l件給回采工作帶來許多不利因素。該通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)流到達(dá)工作面時(shí)，由于風(fēng)流的拐彎而造成回風(fēng)隅角的風(fēng)量減少，以及漏風(fēng)而帶來瓦斯積聚在回風(fēng)隅角，在回風(fēng)隅角形成渦流區(qū)，造成工作面上隅角瓦斯等有害氣體濃度大，容易超限，制約著工作面的安全生產(chǎn)。為了減小回風(fēng)隅角渦流區(qū)空間，從而減少瓦斯等有害氣體的積聚，可以通過加大風(fēng)速，為工作面提供足夠大的風(fēng)量來減小渦流區(qū)瓦斯積聚的范圍；隨著風(fēng)量的加大，積存在上隅角的有害氣體會被風(fēng)流稀釋、沖淡并排到回風(fēng)巷；但對于2303特定的地質(zhì)環(huán)境，加大風(fēng)速必然會使進(jìn)入采空區(qū)的射流加大，從而使“三帶”之中的氧化帶處于富氧狀態(tài)，使本來就形勢嚴(yán)峻的“孤島”防火工作更加困難，因此，這種方法對2303面的防災(zāi)是極為不利的，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，我們提出了采用風(fēng)水引射器三位一體對工作面進(jìn)行綜合治理。

2 風(fēng)水引射器的結(jié)構(gòu)與主要做法

風(fēng)水引射器用3mm鋼板制作，將鋼板圈成圓柱形狀，將縫隙對焊而成，主體部分施工要求：①將長300mm直徑分別為108mm與75mm的兩段鐵管套在一起焊接為一體，管口在用鐵板密封焊接，使其外觀為一圓柱體。②將Φ20mm的進(jìn)水管與Φ108mm鐵管內(nèi)部連通并在壁面焊接，同時(shí)將Φ20mm的進(jìn)風(fēng)管穿透Φ108mm的鐵管與Φ75mm的鐵管連通且密封焊接，并且在Φ75mm的鐵管上開孔作為進(jìn)水孔。③在引射器主體部分的左側(cè)焊接三個(gè)噴頭，噴頭大小為Φ20mm，其根部與Φ75mm的鐵管內(nèi)部焊接。

3 風(fēng)水引射器的主要工作原理

風(fēng)水引射器安裝在回風(fēng)隅角處，噴頭朝向渦流區(qū)，負(fù)壓區(qū)一側(cè)朝向回風(fēng)巷，與回風(fēng)順槽平行放置，且隨著工作面的推進(jìn)人工前移。

高壓水流（1.2～2.5MP）通過進(jìn)水管進(jìn)入Φ108mm的鐵管內(nèi)，通過進(jìn)水孔射入Φ75mm的鐵管內(nèi)；高壓風(fēng)流（0.4～1MP）直接射入Φ75mm的鐵管將水流霧化，形成高速射流從三個(gè)噴頭同時(shí)噴出，周圍靜止的空氣被卷入射流并向前運(yùn)動，引射器主體部分右側(cè)就會形成負(fù)壓區(qū)，由于壓力差的存在，周圍的空氣會向負(fù)壓區(qū)流動，從而有源源不斷的氣流射向回風(fēng)隅角，積聚在此的有害氣體在高速噴霧的沖擊下開始流動，從而使此處的氣體達(dá)到動態(tài)循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)排放有害氣體的目的。

4 風(fēng)水引射器三位一體的治理效果以及技術(shù)特點(diǎn)

自從采用風(fēng)水引射器以來，工作面局部惡劣的環(huán)境得到了有效的治理；實(shí)踐證明，風(fēng)水引射器具備以下特點(diǎn)：

①稀釋了回風(fēng)隅角的有害氣體，增加了氧氣的濃度?；仫L(fēng)隅角屬于氣流的渦流區(qū)，煤炭自燃產(chǎn)生的一氧化碳以及從老空區(qū)排出的瓦斯等有害氣體都積存于此，為工作面的安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大的威脅，使用風(fēng)水引射器后，高速水霧氣流射向渦流區(qū)，達(dá)到排放有害氣體的目的。從而增加了回風(fēng)隅角氧氣的濃度。②均壓防火，縮小了采空區(qū)氧化帶的長度。均壓防滅火是通過對井下風(fēng)流的調(diào)整，改變有關(guān)巷道風(fēng)壓的分布，均衡火區(qū)或采空區(qū)進(jìn)、回風(fēng)兩側(cè)的風(fēng)壓，減少和杜絕漏風(fēng)，使火區(qū)內(nèi)空氣不產(chǎn)生流動和交換，斷絕氧源，達(dá)到窒息惰化火區(qū)或者抑制煤炭自然發(fā)火，做到堵風(fēng)防漏，管風(fēng)防火，以風(fēng)治火。③噴射的水霧粒度適中，有利于吸粉捕塵。水流經(jīng)過霧化成細(xì)微的水滴噴射于空中，它的捕塵作用有：a在霧化作用范圍內(nèi)，高速流動的水滴與浮塵碰撞，將粉塵濕潤，使之在重力作用下沉。b高速度流動的霧體將其周圍的含塵空氣吸引到霧體內(nèi)潤濕下沉。c將已沉落的塵粒粘結(jié)，使之不易飛揚(yáng)。④引射器具有結(jié)構(gòu)簡單、本身沒有運(yùn)動部件，易于加工且成本較低、工作可靠、安裝維護(hù)方便。

5 科研結(jié)論

采用風(fēng)水引射器對綜放工作面局部進(jìn)行三位一體綜合治理，能有效的改善工作面作業(yè)環(huán)境，為礦井安全生產(chǎn)提供了科學(xué)的保障，增強(qiáng)了U型通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，解決了工作面回風(fēng)隅角有害氣體治理與采空區(qū)防火管理之間存在的矛盾，為凈化工作面提供了一個(gè)安全、科學(xué)的參考，對加強(qiáng)煤礦勞動保護(hù)，搞好安全文明生產(chǎn)，加速我國煤炭工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡介：

廉普清（1964-），山西長治人，從事煤礦技術(shù)管理30多年，多項(xiàng)科技成果獲得獎(jiǎng)勵(lì)。