煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦通風(fēng)技術(shù)，特別是一種煤礦井下采空區(qū)自然通風(fēng)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦生產(chǎn)與其它的礦山生產(chǎn)除共同性之外還存在著它的特殊性，即瓦斯的存在，特別是正在采礦當(dāng)中的采空區(qū)持續(xù)釋放瓦斯，如果不能及時將瓦斯排出，就會形成一個瓦斯儲存庫，與采礦區(qū)相生相伴。
[0003]煤礦現(xiàn)行通風(fēng)系統(tǒng)是主巷道進風(fēng)，靠主回風(fēng)巷道出口的大馬力引風(fēng)機往外排污風(fēng)，與采區(qū)連的是主回風(fēng)巷道設(shè)在各采區(qū)的吸風(fēng)口，采區(qū)內(nèi)的清新空氣靠設(shè)在采區(qū)口的聚扇機通過風(fēng)筒壓進采區(qū)，使污氣在采區(qū)巷道內(nèi)緩慢的進入到主回風(fēng)巷道的吸風(fēng)口，清新空氣在管內(nèi)，人在污氣的巷道中，這樣的通風(fēng)方法在主巷道與主回風(fēng)巷道是沒有安全隱患，但能耗浪費太大，無用工太多，對采區(qū)和采空區(qū)的瓦斯基本不起什么作用，卻存在著如下問題:1、由引風(fēng)機引入主巷道內(nèi)的清新空氣在聚扇機的作用下壓進到各采區(qū)內(nèi)，各采區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的污濁氣體(瓦斯)依靠壓進的氣流產(chǎn)生混濁空氣全程緩慢的移動進入各采區(qū)入口處的吸風(fēng)口，由于聚扇機壓入的氣流過大，同時采空區(qū)內(nèi)的污濁氣體彌散在獨頭洞的死角空間，則壓入各采空區(qū)的清新氣流使采礦區(qū)內(nèi)的污濁氣體流動性極差，在洞內(nèi)的滯留時間過長，因此這種通風(fēng)方法不能使污濁氣體在產(chǎn)生的第一時間進入回風(fēng)系統(tǒng)，長時間積存后，遇有明火，主巷道與采空區(qū)內(nèi)的瓦斯同時發(fā)生爆炸，巷道長工人無法在數(shù)秒之內(nèi)脫離現(xiàn)場，造成嚴(yán)重的生命與財產(chǎn)損失；2、采礦區(qū)入口的聚扇機必須增大風(fēng)力才能將污濁氣體擠排到回風(fēng)巷道內(nèi)，聚扇機的風(fēng)力過大使洞內(nèi)粉塵揚起易產(chǎn)生煤塵爆炸，另外實踐證明，聚扇機的風(fēng)力過大，更不利于采空區(qū)內(nèi)的瓦斯排出；3、采空區(qū)巷道越長，風(fēng)險越大，隨著采煤的進度加快，采空區(qū)的空間越來越大，由于污濁氣體在巷道中流動時間過慢、過長，增加了爆炸隱患；
4、由于污濁氣體不能在產(chǎn)生的第一時間被排放出去，故使整個采區(qū)內(nèi)的工人長年處在嚴(yán)重污染的環(huán)境中作業(yè)，嚴(yán)重的危害人體健康；5、引風(fēng)機為適應(yīng)通風(fēng)要求，功率非常大，在節(jié)假日無人作業(yè)的情況下引風(fēng)機和聚扇機也要維持工作狀態(tài)以保持礦區(qū)內(nèi)無瓦斯積存，因此，設(shè)備和能源浪費巨大，而長期不間斷的運行方式，造成的不安全的隱患越大；6、引風(fēng)機將礦區(qū)外氣流引入采區(qū)內(nèi)，由于巨大的風(fēng)量使巷道內(nèi)夏天溫度過高，冬天溫度過低結(jié)冰、嚴(yán)重危害工人的身體健康，同時影響生產(chǎn)效率；7、風(fēng)機多造成洞內(nèi)燥音污染，嚴(yán)重?fù)p傷人體健康；8、電力設(shè)備越多產(chǎn)生明火可能性越多隱患越大。綜上，現(xiàn)行的煤礦井下通風(fēng)系統(tǒng)不能徹底解決采空區(qū)內(nèi)瓦斯積存的問題，存在安全隱患且設(shè)備和能源浪費巨大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了提供一種徹底解決采區(qū)及采空區(qū)內(nèi)瓦斯積存問題的煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)及方法，使礦區(qū)各處的瓦斯在產(chǎn)生的第一時間就流通進入主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道，不在生產(chǎn)區(qū)停留，不在采空區(qū)積存，從根本上杜絕瓦斯爆炸的情況發(fā)生，且節(jié)約能源，能使洞內(nèi)冬暖夏涼處于恒溫狀態(tài)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)，包括主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道以及排放煙?，其特征在于:還設(shè)有
回風(fēng)管道，用于與采礦掘進動作同步延伸進入采礦區(qū)內(nèi)，回風(fēng)管道吸入口將掘進過程中產(chǎn)生的瓦斯在擴散前就吸出送入煤礦主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道，最后由排放煙?排出；回風(fēng)連通巷道或回風(fēng)連通管道，設(shè)置于采礦區(qū)最里端并將第一采空區(qū)的回風(fēng)管道與后序其他采礦區(qū)連通，或?qū)⒌谝徊煽諈^(qū)與后序其他采礦區(qū)連通。
[0006]上述的煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)，在第一采空區(qū)末端頂部巖體上鉆設(shè)連通第一采空區(qū)與外界的多個鉆孔，所述鉆孔內(nèi)設(shè)有塑料套管，所述鉆孔上口處建一大煙囪。
[0007]上述的煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)，在排放煙?底部設(shè)有與主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道相連通的引風(fēng)機，以在靜風(fēng)或微風(fēng)的天氣將清新氣體引入礦區(qū)內(nèi)，引風(fēng)機前方管道和通向排放煙囪的管道上設(shè)有閥門或風(fēng)門。
[0008]上述的煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)，在大煙囪底部設(shè)有與第一采空區(qū)里端相連通的引風(fēng)機，以在靜風(fēng)或微風(fēng)的天氣將清新氣體引入礦區(qū)內(nèi)，引風(fēng)機前方管道和通向大煙囪的管道上設(shè)有閥門或風(fēng)門。
[0009]上述的煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)，所述回風(fēng)管道采用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，以使其耐壓、耐撞、不腐爛、壽命長，遇有塌方不受破壞，還可用作安全通道救災(zāi)之用。
[0010]上述的煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)，所述大煙囪采用金屬薄板制成，以在太陽照射下升溫增加管內(nèi)抽力。
[0011]一種煤礦井下自然通風(fēng)方法，其特征在于，包括如下步驟:
1)、將回風(fēng)管道與煤礦的主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道密閉連通，回風(fēng)管道吸入口與采煤掘進動作同步伸入到采礦區(qū)內(nèi)，在巷道內(nèi)外溫差、壓差的作用下，清新空氣由主巷道進入到采礦區(qū)的巷道內(nèi)，而掘進過程中產(chǎn)生的瓦斯在溫差、壓差的作用下在擴散前由回風(fēng)管道引出送入煤礦的主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道，最后由排放煙囪排出；
2)、第一采礦區(qū)采礦結(jié)束后，將該采空區(qū)兩端封閉，同時使位于該采空區(qū)內(nèi)的回風(fēng)管道的吸入口伸出該采空區(qū)最里端封閉墻之外；
3)、后序其他采礦區(qū)掘進結(jié)束后在其掘進末端與第一采空區(qū)的回風(fēng)管道吸入口之間開通回風(fēng)連通巷道或回風(fēng)連通管道，而后將位于后序其它采礦區(qū)的回風(fēng)管道拆除，使后序其他采礦區(qū)采礦過程中產(chǎn)生的瓦斯通過回風(fēng)連通巷道進入第一采空區(qū)內(nèi)的回風(fēng)管道內(nèi)，并由該回風(fēng)管道引入煤礦的主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道，最后由排放煙?排出，杜絕瓦斯經(jīng)巷道在有人區(qū)域往主回風(fēng)巷道吸入口流動，后序每個采礦區(qū)采礦結(jié)束后封閉。
[0012]另一種煤礦井下自然通風(fēng)方法，其特征在于，包括如下步驟:
1)、將回風(fēng)管道與煤礦的主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道密閉連通，回風(fēng)管道吸入口與采煤掘進動作同步伸入到采礦區(qū)內(nèi)，在巷道內(nèi)外壓差、溫差的作用下，清新空氣由洞口進入到采礦區(qū)的巷道內(nèi)，而掘進過程中產(chǎn)生的瓦斯在壓差與溫差的作用下由回風(fēng)管道引出送入煤礦的主回風(fēng)巷道或主回風(fēng)管道，最后由排放煙囪排出；
2)、第一采礦區(qū)掘進結(jié)束后，在該采礦區(qū)最里端頂部巖體上鉆設(shè)連通該采礦區(qū)與外界的多個鉆孔，鉆孔完成后在其中設(shè)置塑料套管避免鉆孔塌堵，而后在組合鉆孔的上口處建一大煙囪后拆除回風(fēng)管道，使采礦過程中產(chǎn)生的瓦斯由組合鉆孔和大煙囪排出； 3)、后序其他采礦區(qū)掘進結(jié)束后，首先與第一采空區(qū)最里端之間開通回風(fēng)連通巷道或回風(fēng)連通管道，而后將位于后序其他采礦區(qū)的回風(fēng)管道拆除，使后序其他采礦區(qū)采礦過程中產(chǎn)生的瓦斯通過回風(fēng)連通巷道進入第一采空區(qū)最里端頂部的組合鉆孔和大煙?排出，后序每個采礦區(qū)采礦結(jié)束后封閉，以保證采礦區(qū)的空氣流通速度和空氣質(zhì)量。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
1、回風(fēng)管道吸入口位置的選擇決定了風(fēng)量的需求及井下通風(fēng)質(zhì)量。由于回風(fēng)管道與掘進動作同步延伸，故改變了現(xiàn)行的管道進新風(fēng)、巷道出污風(fēng)，工人在污風(fēng)中作業(yè)的通風(fēng)狀況，變成了巷道進新風(fēng)，管道吸走污風(fēng)(瓦斯)，除作業(yè)面外，巷道內(nèi)完全是清新空氣通風(fēng)流暢，瓦斯在產(chǎn)生的第一時間即被吸入回風(fēng)管道，基本杜絕了掘進時瓦斯爆炸的可能性，而本發(fā)明的吸走污風(fēng)的方式與現(xiàn)有的壓風(fēng)稀釋污風(fēng)的方式相比，能夠徹底解決瓦斯積存的問題，保證了各采礦區(qū)巷道內(nèi)的空氣質(zhì)量；
2、掘進完成后，后序采礦區(qū)通過回風(fēng)連通巷道或管道與第一采空區(qū)的回風(fēng)管道或第一采空區(qū)里端頂部大煙?連通，以使進行采礦作業(yè)區(qū)永遠保持污氣往里走，由第一采空區(qū)的回風(fēng)管道、主回風(fēng)巷道和排放煙?排放或由第一采空區(qū)頂部大煙?排放，杜絕了瓦斯在巷道內(nèi)積存的情況發(fā)生，不再有獨頭死角之處；
3、大煙囪起到了增大壓差的作用，加之溫差的作用，及吸風(fēng)口位置的優(yōu)秀選擇，達到了排風(fēng)量小、通風(fēng)質(zhì)量高的良好效果；
4、利用采礦區(qū)內(nèi)外的自然壓差與溫差實現(xiàn)通風(fēng)，節(jié)省能源，又能使工人處于良好的通風(fēng)環(huán)境下工作，有利于身體健康，并提高了工作效率；
5、當(dāng)在掘進過程中發(fā)生封閉性塌方，在塌方外部將回風(fēng)管道斷開，使瓦斯由回風(fēng)管道斷口處進入，通過主回風(fēng)巷道或管道排出，防止了瓦斯積存。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(對應(yīng)實施例1)；
圖2是本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)不意圖(對應(yīng)實施例2)；
圖3是本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)不意圖(對應(yīng)實施例3)；
圖4是本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)不意圖(對應(yīng)實施例4)；
圖5是圖4中大煙囪與回風(fēng)連通巷道、引風(fēng)機的縱向示意圖。
[0015]圖中序號說明:1主回風(fēng)巷道、2排放煙囪、3回風(fēng)管道、4回風(fēng)連通巷道、5第一采空區(qū)、6采礦區(qū)、7引風(fēng)機、8閥門、9主巷道、10鉆孔、11大煙囪。
【具體實施方式】
[0016]如圖所示，本發(fā)明所述的煤礦井下自然通風(fēng)系統(tǒng)，包括主