CN104533500A - 煤矿井下自然通风系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿井下采空区自然通风系统及方法，包括主回风巷道或主回风管道以及排放烟囱，其特征在于：还设有回风管道，用于与采矿掘进动作同步延伸进入采矿区内，回风管道吸入口将掘进过程中产生的瓦斯在扩散前就吸出送入煤矿主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出；回风连通巷道或管道，设置于采矿区最里端并将第一采空区的回风管道与后序其他采矿区连通，或将第一采空区与后序其他采矿区连通。其彻底解决了采区及采空区内瓦斯积存问题，使矿区各处的瓦斯在产生的第一时间就流通进入主回风巷道或主回风管道，不在生产区停留，不在采空区积存，从根本上杜绝瓦斯爆炸的情况发生，且节约能源，能使洞内冬暖夏凉处于恒温状态。

Description

煤矿井下自然通风系统及方法

技术领域

    本发明涉及煤矿通风技术，特别是一种煤矿井下采空区自然通风系统及方法。

背景技术

    煤矿生产与其它的矿山生产除共同性之外还存在着它的特殊性，即瓦斯的存在，特别是正在采矿当中的采空区持续释放瓦斯，如果不能及时将瓦斯排出，就会形成一个瓦斯储存库，与采矿区相生相伴。

煤矿现行通风系统是主巷道进风，靠主回风巷道出口的大马力引风机往外排污风，与采区连的是主回风巷道设在各采区的吸风口，采区内的清新空气靠设在采区口的聚扇机通过风筒压进采区，使污气在采区巷道内缓慢的进入到主回风巷道的吸风口，清新空气在管内，人在污气的巷道中，这样的通风方法在主巷道与主回风巷道是没有安全隐患，但能耗浪费太大，无用工太多，对采区和采空区的瓦斯基本不起什么作用，却存在着如下问题： 1、由引风机引入主巷道内的清新空气在聚扇机的作用下压进到各采区内，各采区内产生的污浊气体（瓦斯）依靠压进的气流产生混浊空气全程缓慢的移动进入各采区入口处的吸风口，由于聚扇机压入的气流过大，同时采空区内的污浊气体弥散在独头洞的死角空间，则压入各采空区的清新气流使采矿区内的污浊气体流动性极差，在洞内的滞留时间过长，因此这种通风方法不能使污浊气体在产生的第一时间进入回风系统，长时间积存后，遇有明火，主巷道与采空区内的瓦斯同时发生爆炸，巷道长工人无法在数秒之内脱离现场，造成严重的生命与财产损失；2、采矿区入口的聚扇机必须增大风力才能将污浊气体挤排到回风巷道内，聚扇机的风力过大使洞内粉尘扬起易产生煤尘爆炸，另外实践证明，聚扇机的风力过大，更不利于采空区内的瓦斯排出；3、采空区巷道越长，风险越大，随着采煤的进度加快，采空区的空间越来越大，由于污浊气体在巷道中流动时间过慢、过长，增加了爆炸隐患；4、由于污浊气体不能在产生的第一时间被排放出去，故使整个采区内的工人长年处在严重污染的环境中作业，严重的危害人体健康；5、引风机为适应通风要求，功率非常大，在节假日无人作业的情况下引风机和聚扇机也要维持工作状态以保持矿区内无瓦斯积存，因此，设备和能源浪费巨大，而长期不间断的运行方式，造成的不安全的隐患越大；6、引风机将矿区外气流引入采区内，由于巨大的风量使巷道内夏天温度过高，冬天温度过低结冰、严重危害工人的身体健康，同时影响生产效率；7、风机多造成洞内燥音污染，严重损伤人体健康；8、电力设备越多产生明火可能性越多隐患越大。综上，现行的煤矿井下通风系统不能彻底解决采空区内瓦斯积存的问题，存在安全隐患且设备和能源浪费巨大。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种彻底解决采区及采空区内瓦斯积存问题的煤矿井下自然通风系统及方法，使矿区各处的瓦斯在产生的第一时间就流通进入主回风巷道或主回风管道，不在生产区停留，不在采空区积存，从根本上杜绝瓦斯爆炸的情况发生，且节约能源，能使洞内冬暖夏凉处于恒温状态。

本发明的技术方案是：

一种煤矿井下自然通风系统，包括主回风巷道或主回风管道以及排放烟囱，其特征在于：还设有

回风管道，用于与采矿掘进动作同步延伸进入采矿区内，回风管道吸入口将掘进过程中产生的瓦斯在扩散前就吸出送入煤矿主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出；

回风连通巷道或回风连通管道，设置于采矿区最里端并将第一采空区的回风管道与后序其他采矿区连通，或将第一采空区与后序其他采矿区连通。

上述的煤矿井下自然通风系统，在第一采空区末端顶部岩体上钻设连通第一采空区与外界的多个钻孔，所述钻孔内设有塑料套管，所述钻孔上口处建一大烟囱。

上述的煤矿井下自然通风系统，在排放烟囱底部设有与主回风巷道或主回风管道相连通的引风机，以在静风或微风的天气将清新气体引入矿区内，引风机前方管道和通向排放烟囱的管道上设有阀门或风门。

上述的煤矿井下自然通风系统，在大烟囱底部设有与第一采空区里端相连通的引风机，以在静风或微风的天气将清新气体引入矿区内，引风机前方管道和通向大烟囱的管道上设有阀门或风门。

上述的煤矿井下自然通风系统，所述回风管道采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，以使其耐压、耐撞、不腐烂、寿命长，遇有塌方不受破坏，还可用作安全通道救灾之用。

上述的煤矿井下自然通风系统，所述大烟囱采用金属薄板制成，以在太阳照射下升温增加管内抽力。

一种煤矿井下自然通风方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、将回风管道与煤矿的主回风巷道或主回风管道密闭连通，回风管道吸入口与采煤掘进动作同步伸入到采矿区内，在巷道内外温差、压差的作用下，清新空气由主巷道进入到采矿区的巷道内，而掘进过程中产生的瓦斯在温差、压差的作用下在扩散前由回风管道引出送入煤矿的主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出；

2）、第一采矿区采矿结束后，将该采空区两端封闭，同时使位于该采空区内的回风管道的吸入口伸出该采空区最里端封闭墙之外；

3）、后序其他采矿区掘进结束后在其掘进末端与第一采空区的回风管道吸入口之间开通回风连通巷道或回风连通管道，而后将位于后序其它采矿区的回风管道拆除，使后序其他采矿区采矿过程中产生的瓦斯通过回风连通巷道进入第一采空区内的回风管道内，并由该回风管道引入煤矿的主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出，杜绝瓦斯经巷道在有人区域往主回风巷道吸入口流动，后序每个采矿区采矿结束后封闭。

另一种煤矿井下自然通风方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、将回风管道与煤矿的主回风巷道或主回风管道密闭连通，回风管道吸入口与采煤掘进动作同步伸入到采矿区内，在巷道内外压差、温差的作用下，清新空气由洞口进入到采矿区的巷道内，而掘进过程中产生的瓦斯在压差与温差的作用下由回风管道引出送入煤矿的主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出；

2）、第一采矿区掘进结束后，在该采矿区最里端顶部岩体上钻设连通该采矿区与外界的多个钻孔，钻孔完成后在其中设置塑料套管避免钻孔塌堵，而后在组合钻孔的上口处建一大烟囱后拆除回风管道，使采矿过程中产生的瓦斯由组合钻孔和大烟囱排出；

3）、后序其他采矿区掘进结束后，首先与第一采空区最里端之间开通回风连通巷道或回风连通管道，而后将位于后序其他采矿区的回风管道拆除，使后序其他采矿区采矿过程中产生的瓦斯通过回风连通巷道进入第一采空区最里端顶部的组合钻孔和大烟囱排出，后序每个采矿区采矿结束后封闭，以保证采矿区的空气流通速度和空气质量。

本发明的有益效果是：

1、回风管道吸入口位置的选择决定了风量的需求及井下通风质量。由于回风管道与掘进动作同步延伸，故改变了现行的管道进新风、巷道出污风，工人在污风中作业的通风状况，变成了巷道进新风，管道吸走污风（瓦斯），除作业面外，巷道内完全是清新空气通风流畅，瓦斯在产生的第一时间即被吸入回风管道，基本杜绝了掘进时瓦斯爆炸的可能性，而本发明的吸走污风的方式与现有的压风稀释污风的方式相比，能够彻底解决瓦斯积存的问题，保证了各采矿区巷道内的空气质量；

2、掘进完成后，后序采矿区通过回风连通巷道或管道与第一采空区的回风管道或第一采空区里端顶部大烟囱连通，以使进行采矿作业区永远保持污气往里走，由第一采空区的回风管道、主回风巷道和排放烟囱排放或由第一采空区顶部大烟囱排放，杜绝了瓦斯在巷道内积存的情况发生，不再有独头死角之处；

3、大烟囱起到了增大压差的作用，加之温差的作用，及吸风口位置的优秀选择，达到了排风量小、通风质量高的良好效果；

4、利用采矿区内外的自然压差与温差实现通风，节省能源，又能使工人处于良好的通风环境下工作，有利于身体健康，并提高了工作效率；

5、当在掘进过程中发生封闭性塌方，在塌方外部将回风管道断开，使瓦斯由回风管道断口处进入，通过主回风巷道或管道排出，防止了瓦斯积存。

附图说明

图1是本发明的结构示意图（对应实施例1）；

图2是本发明的另一结构示意图（对应实施例2）；

图3是本发明的另一结构示意图（对应实施例3）；

图4是本发明的另一结构示意图（对应实施例4）；

图5是图4中大烟囱与回风连通巷道、引风机的纵向示意图。

图中序号说明：1主回风巷道、2排放烟囱、3回风管道、4回风连通巷道、5第一采空区、6采矿区、7引风机、8阀门、9主巷道、10钻孔、11大烟囱。

具体实施方式

如图所示，本发明所述的煤矿井下自然通风系统，包括主回风巷道1或主回风管道和排放烟囱2，还设有回风管道3，用于与采矿掘进动作同步延伸进入采矿区内，回风管道3吸入口将掘进过程中产生的瓦斯在扩散前就吸出送入煤矿主回风巷道1或主回风管道，最后由排放烟囱2排出；回风连通巷道4或回风连通管道，设置于采矿区最里端并将第一采空区5的回风管道3与后序其他采矿区6连通，或将第一采空区5与后序其他采矿区6连通。如考虑采场的不断挪移，污风在井下流通距离太长，可在每一个采场或间隔几个采场直接与主回风巷道1或主回风管道相连，将采矿结束的采场封闭，主回风巷道1的吸入口封闭，以保证新采区回风的抽力（此种方法浪费管子，压在采空区无法取出）。所述回风管道3采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，以使其耐压、耐撞、不腐烂、寿命长，遇有塌方不受破坏，还可用作安全通道救灾之用。现以四个实施例具体说明本发明的煤矿井下自然通风方法。

实施例1

如图1所示，该煤矿井下自然通风方法，包括如下步骤：

1）、将回风管道3与煤矿的主回风巷道1或主回风管道密闭连通，回风管道3吸入口与采煤掘进动作同步伸入到采矿区6内，在巷道内外温差、压差的作用下，清新空气由主巷道9进入到采矿区6的巷道内，而掘进过程中产生的瓦斯在温差、压差的作用下在扩散前由回风管道3引出送入煤矿的主回风巷道1或主回风管道，最后由排放烟囱2排出；

2）、第一采矿区采矿结束后，将该第一采空区5两端封闭，同时使位于该采空区内的回风管道3的吸入口伸出该采空区最里端封闭墙之外；

3）、后序其他采矿区6掘进结束后在其掘进末端与第一采空区5的回风管道3吸入口之间开通回风连通巷道4或回风连通管道，而后将位于后序其它采矿区6的回风管道3拆除，使后序其他采矿区6采矿过程中产生的瓦斯通过回风连通巷道4进入第一采空区5内的回风管道3内，并由该回风管道3引入煤矿的主回风巷道1或主回风管道，最后由排放烟囱2排出，杜绝瓦斯经巷道在有人区域流动，后序每个采矿区采矿结束后封闭。

实施例2

如图2所示，该煤矿井下自然通风方法，包括如下步骤：

1）、将回风管道3与煤矿的主回风巷道1或主回风管道密闭连通，回风管道3吸入口与采煤掘进动作同步伸入到采矿区6内，在巷道内外压差、温差的作用下，清新空气由洞口进入到采矿区6的巷道内，而掘进过程中产生的瓦斯在压差与温差的作用下由回风管道3引出送入煤矿的主回风巷道1或主回风管道，最后由排放烟囱2排出；

2）、第一采矿区掘进结束后，在该采矿区最里端顶部岩体上钻设连通该采矿区与外界的多个钻孔10，钻孔完成后在其中设置塑料套管避免钻孔塌堵，而后在组合钻孔的上口处建一大烟囱11后拆除回风管道3，使采矿过程中产生的瓦斯由组合钻孔和大烟囱11排出。该方法适用于浅表的井下矿山，可选择在岩土层最薄的位置集中打几眼钻口，钻到采矿层钻孔多少可根据井下的排污量来决定，大烟囱11直径的大小、高低根据地形和排污风量来决定。所述大烟囱11采用金属薄板制成，以在太阳照射下升温增加管内抽力；

3）、后序其他采矿区6掘进结束后，首先与第一采空区5最里端之间开通回风连通巷道4或回风连通管道，而后将位于后序其他采矿区6的回风管道3拆除，使后序其他采矿区6采矿过程中产生的瓦斯通过回风连通巷道4进入第一采空区5最里端顶部的组合钻孔和大烟囱11排出，后序每个采矿区6采矿结束后封闭，以保证采矿区6的空气流通速度和空气质量。

实施例3

如图3所示，在排放烟囱2底部安装与主回风巷道1或主回风管道相连通的引风机7，以在静风或微风的天气将清新气体引入主巷道9和各个采矿区6，由于引风机7与排放烟囱2不能同时开通，引风机7前方管道和通向排放烟囱2的管道上设有阀门8或风门，用以切换污风流向。其他同实施例1。

实施例4

如图4、图5所示，在大烟囱11底部设有与第一采空区5里端相连通的引风机7，以在静风或微风的天气将清新气体引入主巷道9和各个采矿区6，由于引风机7与大烟囱11不能同时开通，引风机7前方管道和通向大烟囱11的管道上设有阀门8或风门，用以切换污风流向。其他同实施例2。

Claims (8)

1.一种煤矿井下自然通风系统，包括主回风巷道或主回风管道以及排放烟囱，其特征在于：还设有

回风管道，用于与采矿掘进动作同步延伸进入采矿区内，回风管道吸入口将掘进过程中产生的瓦斯在扩散前就吸出送入煤矿主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出；

回风连通巷道或回风连通管道，设置于采矿区最里端并将第一采空区的回风管道与后序其他采矿区连通，或将第一采空区与后序其他采矿区连通。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下自然通风系统，其特征在于：在第一采空区末端顶部岩体上钻设连通第一采空区与外界的多个钻孔，所述钻孔内设有塑料套管，所述钻孔上口处建一大烟囱。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下自然通风系统，其特征在于：在排放烟囱底部设有与主回风巷道或主回风管道相连通的引风机，以在静风或微风的天气将清新气体引入矿区内，引风机前方管道和通向排放烟囱的管道上设有阀门或风门。

4.根据权利要求2所述的煤矿井下自然通风系统，其特征在于：在大烟囱底部设有与第一采空区里端相连通的引风机，以在静风或微风的天气将清新气体引入矿区内，引风机前方管道和通向大烟囱的管道上设有阀门或风门。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下自然通风系统，其特征在于：所述回风管道采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管。

6.根据权利要求2所述的煤矿井下自然通风系统，其特征在于：所述大烟囱采用金属薄板制成。

7.一种煤矿井下自然通风方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、将回风管道与煤矿的主回风巷道或主回风管道密闭连通，回风管道吸入口与采煤掘进动作同步伸入到采矿区内，在巷道内外温差、压差的作用下，清新空气由主巷道进入到采矿区的巷道内，而掘进过程中产生的瓦斯在温差、压差的作用下在扩散前由回风管道引出送入煤矿的主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出；

2）、第一采矿区采矿结束后，将该采空区两端封闭，同时使位于该采空区内的回风管道的吸入口伸出该采空区最里端封闭墙之外；

3）、后序其他采矿区掘进结束后在其掘进末端与第一采空区的回风管道吸入口之间开通回风连通巷道或回风连通管道，而后将位于后序其它采矿区的回风管道拆除，使后序其他采矿区采矿过程中产生的瓦斯通过回风连通巷道进入第一采空区内的回风管道内，并由该回风管道引入煤矿的主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出，杜绝瓦斯经巷道在有人区域流动，后序每个采矿区采矿结束后封闭。

8.一种煤矿井下自然通风方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）、将回风管道与煤矿的主回风巷道或主回风管道密闭连通，回风管道吸入口与采煤掘进动作同步伸入到采矿区内，在巷道内外压差、温差的作用下，清新空气由洞口进入到采矿区的巷道内，而掘进过程中产生的瓦斯在压差与温差的作用下由回风管道引出送入煤矿的主回风巷道或主回风管道，最后由排放烟囱排出；

2）、第一采矿区掘进结束后，在该采矿区最里端顶部岩体上钻设连通该采矿区与外界的多个钻孔，钻孔完成后在其中设置套管避免钻孔塌堵，而后在组合钻孔的上口处建一大烟囱后拆除回风管道，使采矿过程中产生的瓦斯由组合钻孔和大烟囱排出；

3）、后序其他采矿区掘进结束后，首先与第一采空区最里端之间开通回风连通巷道或回风连通管道，而后将位于后序其他采矿区的回风管道拆除，使后序其他采矿区采矿过程中产生的瓦斯通过回风连通巷道进入第一采空区最里端顶部的组合钻孔和大烟囱排出，后序每个采矿区采矿结束后封闭，以保证采矿区的空气流通速度和空气质量。