CN113356917A - 一种长距离独头掘进巷道的回风装置及其回风方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种长距离独头掘进巷道的回风装置及其回风方法，涉及矿井通风技术领域，解决现有长距离独头掘进巷道的通风效率低、通风时间长、空气质量差、通风能耗大的技术问题，包括压入式风机、压入式胶质风筒、第一抽出式风机、抽出式胶质风管和若干个污风硐室，若干个污风硐室依次设置在独头掘进巷道靠近运输一侧，压入式胶质风筒设置在独头掘进巷道的另一侧，压入式胶质风筒的进风口设置有压入式风机、出风口面对掘进工作面，第一抽出式风机的进风口面对掘进工作面、出风口设有抽出式胶质风管，抽出式胶质风管连通污风硐室；本发明的长距离独头掘进巷道的回风装置工艺简单、污风硐室设置简单便于施工，可及时将污风排出井下。
Description
技术领域
本发明涉及矿井通风技术领域，更具体的是涉及一种长距离独头掘进巷道的回风装置及其回风方法。
背景技术
近年来，随着经济的持续发展，地下矿山和地下工程建设的深入，长距离巷道的施工越来越多，如深部矿井建井期间的开拓工程和长距离的公路、铁路隧洞工程；在其独头掘进期间，普遍采用钻爆法施工，由于不能形成贯穿风流，随着掘进作业工作面的推进，其通风距离越来越长，井下所需的新鲜风流越来越难以到达工作面，而其穿孔、爆破、出渣、支护等过程产生的炮烟、粉尘、内燃设备的尾气等也难以排出，通风效果和通风效率随着巷道长度的增加而不断的降低，且通风成本居高不下。
施工过程中的通风问题已成为影响工期、质量、人员安全、经济效益的关键因素；一般常规轴流式局扇通过风筒的输送距离一般为400～800m，送风距离越长，沿程阻力及损失越大，难以保证掘进工作面的有效风量；近年来随着大功率的通风设备不断改进，通过串联方式，使单段抽、压风距离越来越长；但考虑到通风成本等因素，通风效率并没有大的改善；因此，如何解决长距离通风一直是施工单位需要进一步探索的难题。
目前，为解决长距离独头掘进巷道通风这一问题，国内外学者提出了风仓式通风、优化风机的布置形式、设中转风室，接力通风等方式，这些方式的共同特点均为主要集中在如何突破其压入式通风长度的瓶颈上，通过上述措施，有效的解决了长距离独头掘进的矿井巷道或隧洞施工中的通风问题，但实际上由于抽出式风机抽出污风的有效距离有限，施工过程中的炮烟、内燃机械设备的尾气、粉尘等有毒有害气体、粉尘并未有效的排出，仅是通过不断的加大新鲜风流，使炮烟、尾气、粉尘等有毒有害气体不断的在巷道中被稀释、扩散，最终使井下空气质量达标，并进入下一个作业循环；而为了保证工期，缩短通风时间，往往需要不断的加大通风设备功率，保证有效风量，导致通风成本居高不下，加之由于炮烟、尾气等有毒有害气体始终未排出地表，人员长时间在这种环境下作业，很容易造成伤害。
因此，本发明针对以上问题，提供一种长距离独头掘进巷道的回风装置及其回风方法。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有长距离独头掘进巷道的通风效率低、通风时间长、空气质量差、通风能耗大的问题，本发明提供一种长距离独头掘进巷道的回风装置及其回风方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种长距离独头掘进巷道的回风装置，包括压入式风机、压入式胶质风筒、第一抽出式风机、抽出式胶质风管和若干个污风硐室，若干个污风硐室依次设置在独头掘进巷道靠近运输一侧，压入式胶质风筒设置在独头掘进巷道的另一侧，压入式胶质风筒的进风口设置有压入式风机、出风口面对掘进工作面，第一抽出式风机的进风口面对掘进工作面、出风口设有抽出式胶质风管，抽出式胶质风管连通污风硐室。
进一步的，相邻两个污风硐室的间距为500m～800m，每个污风硐室的高度不低于2.5m、宽度不低于2.5m、深度不低于3m。
进一步的，污风硐室设置有密闭风墙，密闭风墙上分别设有污风硐室进风孔、污风硐室出风孔和朝外开的风门，污风硐室进风孔和污风硐室出风孔处均设有抽出式刚性风筒，污风硐室进风孔设有的抽出式刚性风筒连通抽出式胶质风管，污风硐室出风孔设有的抽出式刚性风筒位于污风硐室内部一端设有第二抽出式风机、另一端利用抽出式胶质风管与下一个污风硐室连通。污风硐室出风孔距离地面高度应根据第二抽出式风机安装高度和第二抽出式风机直径来确定，一般不高于污风硐室进风孔高度，尽可能与第二抽出式风机的出风口保持在同一水平高度。
进一步的，风门由风门门框和风门门扇组成，风门设有朝外开的百叶，使第二抽出式风机一启动，污风硐室内形成负压，风门能自动关闭；其中，风门门扇与风门门框均应紧密贴合，防止漏风；并且风门门框与密闭风墙紧密贴合防止漏风。
进一步的，密闭风墙靠掘进方向开凿污风硐室进风孔，污风硐室进风孔孔径为500mm～800mm，距离底板不低于1.5m，密闭风墙靠出口方向一侧开凿污风硐室出风孔，污风硐室出风孔孔径为500mm～800mm，且不小于抽出式胶质风管的直径，其中，污风硐室进风孔和污风硐室出风孔均为圆形。
本发明的又一发明目的在于采用上述一种长距离独头掘进巷道的回风装置的回风方法，包括如下步骤：
步骤一、独头掘进巷道掘进期间，每隔500～800m在独头掘进巷道靠近运输一侧开凿污风硐室；并且污风硐室应避开断层、破碎带、涌水地段等布置，尽可能布置在稳定的岩层段，污风硐室壁应平整，围岩不稳定需采用锚杆支护或锚喷支护；
步骤二、污风硐室掘砌完成后，沿独头掘进巷道一侧设置密闭风墙和风门；其中，密闭风墙四周应紧贴独头掘进巷道一侧布置，防止漏风；
步骤三、独头掘进巷道掘进期间，采用长抽短压的通风方式，在距离掘进工作面200m～500m处设置压入式风机，将新鲜风流经压入式胶质风筒压至距离掘进工作面小于10m处，新鲜风流冲洗掘进工作面后，在距离压入式胶质风筒出风口不小于5m处的出口方向的独头掘进巷道另一侧安装第一抽出式风机，将掘进工作面的污浊风流经第一抽出式风机、抽出式胶质风筒引入污风硐室一侧，在污风硐室另一侧安装第二抽出式风机，将污浊风流经第二抽出式风机、抽出式胶质风筒抽至下一个污风硐室，如此循环，以接力的形式最终将污浊风流排出地表。其中，第一抽出式风机要求吸入口处的风量比压入式风机的风量大20％～25％，即第一抽出式风机要比压入式风机的功率要大一些。
井下要求风筒应为阻燃风筒，压入式风筒可采用压入式胶质阻燃风筒，抽出式风筒为了降低拐弯处阻力以及为了避免由于第一抽出式风机和第二抽出式风机关闭导致抽出式风筒内污风流反流，在进入污风硐室和出污风硐室段采用刚性阻燃风筒。
所用风筒均应吊挂平直、牢固，接头严密，避免车碰和炮崩，并应经常维护，以减少漏风，降低阻力。
为了避免污风硐室内污风残留，人员经常闭风门进入污风硐室检修期间必须配带便携式三合一气体检测仪，一般至少应检测CO、O2、NO2，另外检测气体根据矿床赋存条件确定。
进一步的，污风硐室也可以利用巷道的错车道或躲避硐室作为污风硐室，利用错车道作为污风硐室时，其宽度为不低于一辆车长。
进一步的，密闭风墙采用水泥砌块砖砌筑，密闭风墙的外墙由水泥砂浆抹面。
本发明通过在超过800m的长距离独头掘进巷道一侧每隔500m～800m开凿一个污风硐室，采用接力的方式进行回风，有效的将掘进作业面的炮烟、尾气、粉尘等排出地表，改善了井下空气质量和作业环境，降低了通风能耗和成本，缩短了井下通风时间，可有效的保证了长距离独头掘进巷道的工期、质量、人员安全、经济效益。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置，工艺简单、污风硐室设置简单便于施工；
(2)本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置，可及时将污风排出井下，改善了井下作业环境和空气质量，缩短了通风时间，保证了人员安全与健康；
(3)本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置，通过污风硐室接力的形式，保证了每台风机均在最高效的工况下逐级接力将污风排出地表，通风效率高，避免了由于长距离风筒排污风中大功率风机串联、通风接口漏风、沿程能耗大，成本高的问题；
(4)本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置，通过及时排出井下污浊空气，使独头掘进巷道内形成负压，外部新鲜空气能在自然风压下进入井下，可减少了压入式风机能耗；
(5)本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置，通过设置污风硐室，采用接力回风的方式工艺简单、安全可靠性高，通风效率高，通风间隔时间短，通风成本低，有效了保障工程的质量、进度、安全和经济效益；
(6)本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置，设计合理、方法简单且所采用的污风硐室结构设计合理、操作简便，能有效解决现有长距离独头掘进巷道中通风存在的通风效率低、成本高、通风间隔时间长、作业环境差、安全性差等实际问题。
附图说明
图1是本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置中污风硐室布置示意图；
图2是本发明一种长距离独头掘进巷道的回风装置中污风硐室密闭图示意图；
附图标记：10-污风硐室；12-污风硐室进风孔；13-密闭风墙；14-污风硐室出风孔；15-风门门框；16-风门门扇；17-第一抽出式风机；18-压入式胶质风筒；19-压入式风机；20-掘进工作面；21-新鲜风流；22-第二抽出式风机；23-抽出式胶质风筒；24-抽出式刚性风筒；25-污浊风流。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种长距离独头掘进巷道的回风装置，包括压入式风机19、压入式胶质风筒18、第一抽出式风机17、抽出式胶质风管23和若干个污风硐室11，若干个污风硐室11依次设置在独头掘进巷道靠近运输一侧，压入式胶质风筒18设置在独头掘进巷道的另一侧，压入式胶质风筒18的进风口设置有压入式风机19、出风口面对掘进工作面20，第一抽出式风机17的进风口面对掘进工作面20、出风口设有抽出式胶质风管23，抽出式胶质风管23连通污风硐室。
进一步的，相邻两个污风硐室11的间距为500m，每个污风硐室11的高度2.5m、宽度2.5m、深度3m。
进一步的，污风硐室11设置有密闭风墙13，密闭风墙13上分别设有污风硐室进风孔12、污风硐室出风孔14和朝外开的风门，污风硐室进风孔12和污风硐室出风孔14处均设有抽出式刚性风筒24，污风硐室进风孔12设有的抽出式刚性风筒24连通抽出式胶质风管23，污风硐室出风孔14设有的抽出式刚性风筒24位于污风硐室11内部一端设有第二抽出式风机22、另一端利用抽出式胶质风管23与下一个污风硐室11连通。
进一步的，风门由风门门框15和风门门扇16组成，风门设有朝外开的百叶。
进一步的，密闭风墙13靠掘进方向开凿污风硐室进风孔12，污风硐室进风孔12孔径为500mm，距离底板1.5m，密闭风墙13靠出口方向一侧开凿污风硐室出风孔14，污风硐室出风孔14孔径为500mm，且不小于抽出式胶质风管23的直径，其中，污风硐室进风孔12和污风硐室出风孔14均为圆形。
上述一种长距离独头掘进巷道的回风装置的回风方法，包括如下步骤：
步骤一、独头掘进巷道掘进期间，每隔500m在独头掘进巷道靠近运输一侧开凿污风硐室11；
步骤二、污风硐室11掘砌完成后，沿独头掘进巷道一侧设置密闭风墙13和风门；
步骤三、独头掘进巷道掘进期间，采用长抽短压的通风方式，在距离掘进工作面20为200m处设置压入式风机19，将新鲜风流21经压入式胶质风筒18压至距离掘进工作面20为10m处，新鲜风流21冲洗掘进工作面20后，在距离压入式胶质风筒18出风口5m处的出口方向的独头掘进巷道另一侧安装第一抽出式风机17，将掘进工作面20的污浊风流25经第一抽出式风机17、抽出式胶质风筒23引入污风硐室11一侧，在污风硐室11另一侧安装第二抽出式风机22，将污浊风流25经第二抽出式风机22、抽出式胶质风筒23抽至下一个污风硐室11，如此循环，以接力的形式最终将污浊风流25排出地表。
进一步的，污风硐室11也可以利用巷道的错车道，其宽度为不低于一辆车长。
进一步的，密闭风墙13采用水泥砌块砖砌筑，密闭风墙13的外墙由水泥砂浆抹面。
实施例2
一种长距离独头掘进巷道的回风装置，包括压入式风机19、压入式胶质风筒18、第一抽出式风机17、抽出式胶质风管23和若干个污风硐室11，若干个污风硐室11依次设置在独头掘进巷道靠近运输一侧，压入式胶质风筒18设置在独头掘进巷道的另一侧，压入式胶质风筒18的进风口设置有压入式风机19、出风口面对掘进工作面20，第一抽出式风机17的进风口面对掘进工作面20、出风口设有抽出式胶质风管23，抽出式胶质风管23连通污风硐室。
进一步的，相邻两个污风硐室11的间距为800m，每个污风硐室11的高度3.0m、宽度3.0m、深度3.5m。
进一步的，污风硐室11设置有密闭风墙13，密闭风墙13上分别设有污风硐室进风孔12、污风硐室出风孔14和朝外开的风门，污风硐室进风孔12和污风硐室出风孔14处均设有抽出式刚性风筒24，污风硐室进风孔12设有的抽出式刚性风筒24连通抽出式胶质风管23，污风硐室出风孔14设有的抽出式刚性风筒24位于污风硐室11内部一端设有第二抽出式风机22、另一端利用抽出式胶质风管23与下一个污风硐室11连通。
进一步的，风门由风门门框15和风门门扇16组成，风门设有朝外开的百叶。
进一步的，密闭风墙13靠掘进方向开凿污风硐室进风孔12，污风硐室进风孔12孔径为800mm，距离底板2.0m，密闭风墙13靠出口方向一侧开凿污风硐室出风孔14，污风硐室出风孔14孔径为800mm，且不小于抽出式胶质风管23的直径，其中，污风硐室进风孔12和污风硐室出风孔14均为圆形。
上述一种长距离独头掘进巷道的回风装置的回风方法，包括如下步骤：
步骤一、独头掘进巷道掘进期间，每隔800m在独头掘进巷道靠近运输一侧开凿污风硐室11；
步骤二、污风硐室11掘砌完成后，沿独头掘进巷道一侧设置密闭风墙13和风门；
步骤三、独头掘进巷道掘进期间，采用长抽短压的通风方式，在距离掘进工作面20为500m处设置压入式风机19，将新鲜风流21经压入式胶质风筒18压至距离掘进工作面20为5m处，新鲜风流21冲洗掘进工作面20后，在距离压入式胶质风筒18出风口10m处的出口方向的独头掘进巷道另一侧安装第一抽出式风机17，将掘进工作面20的污浊风流25经第一抽出式风机17、抽出式胶质风筒23引入污风硐室11一侧，在污风硐室11另一侧安装第二抽出式风机22，将污浊风流25经第二抽出式风机22、抽出式胶质风筒23抽至下一个污风硐室11，如此循环，以接力的形式最终将污浊风流25排出地表。
进一步的，污风硐室11也可以利用躲避硐室。
进一步的，密闭风墙13采用水泥砌块砖砌筑，密闭风墙13的外墙由水泥砂浆抹面。
实施例3
一种长距离独头掘进巷道的回风装置，包括压入式风机19、压入式胶质风筒18、第一抽出式风机17、抽出式胶质风管23和若干个污风硐室11，若干个污风硐室11依次设置在独头掘进巷道靠近运输一侧，压入式胶质风筒18设置在独头掘进巷道的另一侧，压入式胶质风筒18的进风口设置有压入式风机19、出风口面对掘进工作面20，第一抽出式风机17的进风口面对掘进工作面20、出风口设有抽出式胶质风管23，抽出式胶质风管23连通污风硐室。
进一步的，相邻两个污风硐室11的间距为600m，每个污风硐室11的高度2.7m、宽度2.7m、深度3.2m。
进一步的，污风硐室11设置有密闭风墙13，密闭风墙13上分别设有污风硐室进风孔12、污风硐室出风孔14和朝外开的风门，污风硐室进风孔12和污风硐室出风孔14处均设有抽出式刚性风筒24，污风硐室进风孔12设有的抽出式刚性风筒24连通抽出式胶质风管23，污风硐室出风孔14设有的抽出式刚性风筒24位于污风硐室11内部一端设有第二抽出式风机()、另一端利用抽出式胶质风管23与下一个污风硐室11连通。
进一步的，风门由风门门框15和风门门扇16组成，风门设有朝外开的百叶。
进一步的，密闭风墙13靠掘进方向开凿污风硐室进风孔12，污风硐室进风孔12孔径为600mm，距离底板1.7m，密闭风墙13靠出口方向一侧开凿污风硐室出风孔14，污风硐室出风孔14孔径为600mm，且不小于抽出式胶质风管23的直径，其中，污风硐室进风孔12和污风硐室出风孔14均为圆形。
上述一种长距离独头掘进巷道的回风装置的回风方法，包括如下步骤：
步骤一、独头掘进巷道掘进期间，每隔600m在独头掘进巷道靠近运输一侧开凿污风硐室11；
步骤二、污风硐室11掘砌完成后，沿独头掘进巷道一侧设置密闭风墙13和风门；
步骤三、独头掘进巷道掘进期间，采用长抽短压的通风方式，在距离掘进工作面20为600m处设置压入式风机19，将新鲜风流21经压入式胶质风筒18压至距离掘进工作面20为7m处，新鲜风流21冲洗掘进工作面20后，在距离压入式胶质风筒18出风口7m处的出口方向的独头掘进巷道另一侧安装第一抽出式风机17，将掘进工作面20的污浊风流25经第一抽出式风机17、抽出式胶质风筒23引入污风硐室11一侧，在污风硐室11另一侧安装第二抽出式风机22，将污浊风流25经第二抽出式风机22、抽出式胶质风筒23抽至下一个污风硐室11，如此循环，以接力的形式最终将污浊风流25排出地表。
进一步的，密闭风墙13采用水泥砌块砖砌筑，密闭风墙13的外墙由水泥砂浆抹面。
Claims (8)
1.一种长距离独头掘进巷道的回风装置，其特征在于，包括压入式风机(19)、压入式胶质风筒(18)、第一抽出式风机(17)、抽出式胶质风管(23)和若干个污风硐室(11)，若干个所述污风硐室(11)依次设置在独头掘进巷道靠近运输一侧，所述压入式胶质风筒(18)设置在独头掘进巷道的另一侧，所述压入式胶质风筒(18)的进风口设置有所述压入式风机(19)、出风口面对掘进工作面(20)，所述第一抽出式风机(17)的进风口面对掘进工作面(20)、出风口设有所述抽出式胶质风管(23)，所述抽出式胶质风管(23)连通所述污风硐室。
2.根据权利要求1所述的一种长距离独头掘进巷道的回风装置，其特征在于，相邻两个所述污风硐室(11)的间距为500m～800m，每个所述污风硐室(11)的高度不低于2.5m、宽度不低于2.5m、深度不低于3m。
3.根据权利要求1所述的一种长距离独头掘进巷道的回风装置，其特征在于，所述污风硐室(11)设置有密闭风墙(13)，所述密闭风墙(13)上分别设有污风硐室进风孔(12)、污风硐室出风孔(14)和朝外开的风门，所述污风硐室进风孔(12)和所述污风硐室出风孔(14)处均设有抽出式刚性风筒(24)，所述污风硐室进风孔(12)设有的抽出式刚性风筒(24)连通抽出式胶质风管(23)，所述污风硐室出风孔(14)设有的抽出式刚性风筒(24)位于所述污风硐室(11)内部一端设有第二抽出式风机(22)、另一端利用抽出式胶质风管(23)与下一个污风硐室(11)连通。
4.根据权利要求3所述的一种长距离独头掘进巷道的回风装置，其特征在于，所述风门由风门门框(15)和风门门扇(16)组成。
5.根据权利要求3所述的一种长距离独头掘进巷道的回风装置，其特征在于，所述密闭风墙(13)靠掘进方向开凿污风硐室进风孔(12)，所述污风硐室进风孔(12)孔径为500mm～800mm，距离底板不低于1.5m，所述密闭风墙(13)靠出口方向一侧开凿污风硐室出风孔(14)，所述污风硐室出风孔(14)孔径为500mm～800mm，且不小于抽出式胶质风管(23)的直径，其中，污风硐室进风孔(12)和污风硐室出风孔(14)均为圆形。
6.一种根据权利要求1～5中任一项所述的长距离独头掘进巷道的回风装置的回风方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、独头掘进巷道掘进期间，每隔500～800m在独头掘进巷道靠近运输一侧开凿污风硐室(11)；
步骤二、污风硐室(11)掘砌完成后，沿独头掘进巷道一侧设置密闭风墙(13)和风门；
步骤三、独头掘进巷道掘进期间，采用长抽短压的通风方式，在距离掘进工作面(20)200m～500m处设置压入式风机(19)，将新鲜风流(21)经压入式胶质风筒(18)压至距离掘进工作面(20)小于10m处，新鲜风流(21)冲洗掘进工作面(20)后，在距离压入式胶质风筒(18)出风口不小于5m处的出口方向的独头掘进巷道另一侧安装第一抽出式风机(17)，将掘进工作面(20)的污浊风流(25)经第一抽出式风机(17)、抽出式胶质风筒(23)引入污风硐室(11)一侧，在污风硐室(11)另一侧安装第二抽出式风机(22)，将污浊风流(25)经第二抽出式风机(22)、抽出式胶质风筒(23)抽至下一个污风硐室(11)，如此循环，以接力的形式最终将污浊风流(25)排出地表。
7.根据权利要求6所述的长距离独头掘进巷道的回风装置的回风方法，其特征在于，所述污风硐室(11)也可以利用巷道的错车道或躲避硐室，利用错车道作为污风硐室(11)时，其宽度为不低于一辆车长。
8.根据权利要求6所述的长距离独头掘进巷道的回风装置的回风方法，其特征在于，所述密闭风墙(13)采用水泥砌块砖砌筑，密闭风墙(13)的外墙由水泥砂浆抹面。
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