浅议掘进工作面通风方法

李和平

(神东煤炭分公司地测公司)

我国的煤矿主要是地下煤矿，在矿井生产掘进过程中，必须掘进大量的井巷。掘进过程中，为了供给作业人员新鲜风流，稀释煤层中的瓦斯、爆破产生的有毒气体和矿尘，必须对掘进工作面进行通风，否则极易造成重大事故。因此，加强掘进工作面通风管理是保障煤矿安全生产的重点环节之一[1,2]。

按通风动力形式的不同，掘进通风方法可以分为局部通风机通风、矿井总风压通风和引射器通风三种。其中，局部通风机通风是最常用的一种掘进通风方法[3]。

1 局部通风机通风

利用局部通风机作为动力，通过风筒把工作面所需的新鲜风流送入掘进工作面的通风方法称为局部通风机通风。按其局部通风机的工作方式不同又可分为压入式、抽出式和混合式三种。

1.1 压入式通风

1) 压入式通风简介。局部通风机和启动装置安设在离掘进巷道口10 m以外的进风侧巷道中，通风机把新鲜风流经过风筒压送到工作面，而污浊的空气沿巷道排出。通风时，气流贴着巷道壁从风筒出口射出后形成射流；离开风筒出口后的有限贴壁射流，由于卷吸作用，其射流断面逐渐扩大，直至射流的断面达到最大值；然后射流的断面就逐渐减少，直到为零，见图1。

2) 压入式通风的优点。

a) 压入式通风时，局部通风机及其附属电器设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好。

图1 压入式通风示意图

b) 压入式通风时，风筒出口风速较大，有效射程较远，排烟效果较好，工作面排出污风的时间较短；并且因为风速大，所以排热效果也较好；但是污风沿整个巷道缓慢排出，污染范围广，劳动条件差，巷道排污所需的通风时间长。

c) 压入式通风可使用柔性风筒，其成本低、重量轻、安装与运输也方便，并且由于P内>P外(P内、P外分别为风筒内、外的静压)，风筒漏风对巷道也有一定的排污作用。

1.2 抽出式通风

1) 抽出式通风简介。如图2所示，局部通风机和启动装置安设在距离掘进巷道口10 m以外的回风侧，新鲜风流沿掘进巷道流入工作面，而污风经风筒由局部通风机抽出。通风时，在风筒吸入口附近形成一股流入风筒的风流，离风筒口越远风速越小。所以，只有在距风筒口一定距离才有吸入炮烟的作用。

图2 抽出式通风示意图

2) 抽出式通风特点。

a) 抽出式通风时，对于煤矿含瓦斯的污风通过局部通风机，若局部通风机不具备防爆性能，则是非常危险的。非煤矿山没有瓦斯问题，应用抽出式通风方法非常普遍，局部通风机也不需要具有防爆性能。

b) 抽出式通风时，新鲜风流沿巷道进入工作面，整个巷道空气清新，劳动环境好，且受污风污染的巷道长度仅为工作面至风筒吸口长度，污风污染巷道长度短，巷道排污所需的通风时间短。

c) 抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本较高，重量大，安装与运输也不方便。

1.3 混合式通风

混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用，按照局部通风机和风筒的布置位置，分为长压短抽、长抽短压和长抽长压三种。

1) 长抽短压。长抽短压又叫前压后抽，见图3(a)所示，工作面的污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀释，由抽出式风筒排出。

其中抽出式风筒必须用刚性风筒或带刚性骨架的可伸缩风筒，若采用柔性风筒，则可将抽出式局部通风机移至风筒入风口，改为压入式，由里向外排出污风，如图3(b)所示。

图3 长抽短压混合通风示意图

2) 长压短抽。长压短抽又叫前抽后压，新鲜风流压入经压入式长风筒送入工作面，工作面污风经抽出式风筒后沿巷道排出，见图4 。

混合式通风兼有抽出式与压入式的优点，通风效果好，是大断面、长距离岩巷掘进的较好通风方式。

它的主要缺点：一是增加了一套通风设备，电能消耗大，管理比较复杂；二是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时，风速就更小。

图4 长压短抽混合通风示意图

2 矿井总风压通风

矿井总风压通风是利用矿井主要通风机的风压，借助导风设施把主导风流的新鲜空气引入掘进工作面。其通风量取决于可利用的风压和风道风阻，按其导风设施的不同可分为：风筒导风、平行巷道导风、钻孔导风、风障导风。

2.1 风筒导风

在巷道内设置挡风墙截断主导风流，用风筒把新鲜空气引入掘进工作面，污浊空气从独头掘进巷道中排出，见图5。

此种方法辅助工程量小，风筒安装、拆卸比较方便，通常用于需风量不大的短巷掘进通风中。

图5 风筒导风示意图

2.2 平行巷道导风

在掘进主巷的同时，在附近与其平行掘一条配风巷，每隔一定距离在主、配巷间开掘联络巷，形成贯穿风流，当新的联络巷沟通后，旧联络巷即封闭。两条平行巷道的独头部分可用风障或风筒导风，巷道的其余部分用主巷进风，配巷回风，见图6。

图6 平行巷道导风示意图

此法常用于当运输、通风等需要开掘双巷时，也常用于解决长距离巷道掘进时通风的困难。

2.3 钻孔导风

离地表或邻近水平巷道较近处掘进长距离巷道时，可用钻孔提前将掘进巷道与地表或邻近水平巷道沟通，以便形成贯穿风流。为增大风量，还可以利用大直径钻孔或在钻孔口安装通风机，见图7。

图7 钻孔导风示意图

2.4 风障导风

在巷道内设置纵向风障，把风障上游一侧的新风引入掘进工作面，清洗工作面后的风障下游一侧排风。根据建筑的材料不同，风障可分为砖风障、木板风障和柔性风障等。这种导风方法，构筑和拆除风障的工程量大。适合短距离或无其他好方法可用时采用，见图8。

3 引射器通风

利用引射器产生的通风负压，通过风筒导风的通风方法称为引射器通风。引射器通风一般都采用压入式，见图9。

图8 风障导风示意图

为了加大供风量和送风距离，除了提高引射器的射流压力外，还可采取多台引射器分散串联作业。两台引射器串联间距至少应大于其引射流场的影响长度。

引射器通风的优点：无电气设备，无噪音；还具有降温、除尘作用；在煤矿瓦斯突出严重的煤层掘进时，用它代替局部通风机通风，设备简单，安全性较高。其缺点是：风压低，风量小，效率低，水力引射器还存在巷道积水问题。

图9 引射器通风示意图

4 结 论

地下煤矿生产掘进过程中，爆破、破碎、装运等环节会产生大量的有毒气体、矿尘等，污染严重的工作环境,危胁着作业人员的身体健康。因此，采用科学的掘进工作面的通风方法，对于避免事故的发生，确保煤矿安全生产具有重要的意义。

[1] 赵兴元.保障掘进工作面通风安全的措施[J].煤矿安全,2009(9)：28-29.

[2] 姜勇国.谈局部通风方法[J].煤炭技术,2008(7)：33-34.

[3] 吴 超,王文才,王海宁，等.矿井通风与空气调节[M].长沙：中南大学出版社,2008：105-107.