CN115653662B - 长距离独头巷道的通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长距离独头巷道的通风系统，所述长距离独头巷道的通风系统包括：压入式通风装置、改径风筒和抽出式通风装置，压入式通风装置包括压入式通风机和进风筒，压入式通风机与进风筒的输入端相连，进风筒上设有预留口，改径风筒具有进风口和条状的射流口，改径风筒与进风筒相连，以使预留口与进风口相连通，射流口沿进风筒的输出端朝进风筒的输入端的方向延伸，抽出式通风装置包括抽出式通风机和抽风筒，抽出式通风机与抽风筒的输出端相连。该系统不仅实现了将掘进工作面的污浊空气及时抽出，避免有毒有害气体积聚和涡流的形成，还实现了为掘进工作面和独头巷道内提供大流量新鲜风流，保证了人员的安全和项目工期的正常推进。

Description

长距离独头巷道的通风系统

技术领域

本发明涉及矿井通风技术领域，尤其涉及一种长距离独头巷道的通风系统。

背景技术

长距离独头巷道是指掘进长度在几公里以上并只有一个出口的掘进巷道，由于其没有通风斜井或辅助通风巷道，使得很难引入新鲜风流和排出污浊风流，导致极易积聚有毒有害气体及粉尘，导致瓦斯爆炸、放射性气体浓度超标等事故发生，对人员的生命安全和国家能源资源的浪费构成极大的隐患。因此，对于长距离独头巷道，如何采用高效、节能、安全的通风方式一直是国内外学者讨论的热点。

相关技术中，长距离独头巷道的通风方式主要是压入式通风、抽出式通风和混合式通风三种通风方式。然而，上述三种通风方式均有其不足：

压入式通风方式，虽然能够在掘进工作面提供新鲜风流，但施工过程中产生的炮烟等污浊空气会长久的弥漫在独头巷道内，尤其在上隅角等通风困难地点容易产生涡流和循环风，有毒有害气体积聚至爆炸极限后极易发生爆炸事故。

抽出式通风方式，为了防止在爆破作业时抽风筒遭到破坏，风筒安装位置距离开采工作面较远，风筒与工作面的距离远远超过其有效吸程，不能保证产生的污浊空气在有效吸程内被及时抽走，容易造成新鲜风流短路，其通风效率更低，从而导致巷道的掘进循环周期延长。

混合式通风方式，将压入与抽出式相结合的通风方式，该方式的进风筒和抽风筒相重叠部分存在风量小的问题，容易在独头巷道的顶部附近形成瓦斯层积聚。并且，若混合式通风方式未合理搭配，易形成涡流或者循环风，使污风在井巷内积聚。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种高效、节能、安全的长距离独头巷道的通风系统。

本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统包括：压入式通风装置、改径风筒和抽出式通风装置，所述压入式通风装置包括压入式通风机和进风筒，所述压入式通风机与所述进风筒的输入端相连，所述进风筒上设有预留口，所述改径风筒具有进风口和条状的射流口，所述改径风筒与所述进风筒相连，以使所述预留口与所述进风口相连通，所述射流口沿所述进风筒的输出端朝所述进风筒的输入端的方向延伸，所述抽出式通风装置包括抽出式通风机和抽风筒，所述抽出式通风机与所述抽风筒的输出端相连。

本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统，不仅实现了为掘进工作面和独头巷道内提供大流量新鲜风流，还实现了将掘进工作面的污浊空气及时抽出，避免有毒有害气体(例如瓦斯、放射性气体)积聚和涡流的形成，保证了人员的安全和项目工期的正常推进。

在一些实施例中，所述进风筒、所述改径风筒和所述抽风筒均设在独头巷道的巷道壁上，所述进风筒位于独头巷道的顶部，所述改径风筒的截面形状与独头巷道的巷道壁的截面形状相匹配，所述抽风筒位于独头巷道的底部。

在一些实施例中，所述射流口的截面形状与独头巷道的巷道壁的截面形状相匹配。

在一些实施例中，所述射流口的大小为10-30mm。

在一些实施例中，所述预留口和所述改径风筒均为多个，多个所述预留口与多个所述改径风筒一一对应，多个所述预留口沿所述进风筒的长度方向间隔分布。

在一些实施例中，任意两个相邻的所述改径风筒之间的距离为5-10m。

在一些实施例中，所述进风筒的输出端与掘进工作面之间的距离大于0且小于1m，所述抽风筒的输入端与掘进工作面之间的距离大于0且小于1m。

在一些实施例中，所述进风筒的管径和所述抽风筒的管径均为600-800mm。

在一些实施例中，所述压入式通风机设在独头巷道外的进风侧，所述抽出式通风机设在独头巷道外的回风侧。

在一些实施例中，所述压入式通风机与独头巷道之间的距离大于10m，所述抽出式通风机与独头巷道之间的距离大于10m。

附图说明

图1是本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统的平面示意图。

图2是本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统的截面示意图。

图3是本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统的改径风筒的截面示意图。

附图标记：

大巷1、进风侧11、回风侧12、

独头巷道2、掘进工作面21、

压入式通风装置3、压入式通风机31、进风筒32、

改径风筒4、射流口41、

抽出式通风装置5、抽出式通风机51、抽风筒52。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图描述本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统。

如图1至图3所示，本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统包括：压入式通风装置3、改径风筒4和抽出式通风装置5。

压入式通风装置3包括压入式通风机31和进风筒32，压入式通风机31与进风筒32的输入端相连，进风筒32上设有预留口。改径风筒4具有进风口和条状的射流口41，改径风筒4与进风筒32相连，以使预留口与进风口相连通，射流口41沿进风筒32的输出端朝进风筒32的输入端的方向延伸。抽出式通风装置5包括抽出式通风机51和抽风筒52，抽出式通风机51与抽风筒52的输出端相连。

本领域技术人员可以理解的是，如图1所示，大巷1指的是沿竖直方向向下开采或者倾斜向下开采的矿井，也即是立井或斜井。长距离独头巷道则是位于大巷1的某一高度并与大巷1连通的开采巷道，且为平巷。

可选地，如图1所示，进风筒32和抽风筒52均位于独头巷道2内，进风筒32的长度方向与独头巷道2的开采方向一致，抽风筒52的长度方向与独头巷道2的开采方向一致。

具体地，如图1所示，独头巷道2沿前后方向进行掘进，进风筒32和抽风筒52沿前后方向进行布置。

可选地，如图1所示，进风筒32的输入端经管路与压入式通风机31相连，进风筒32的输出端邻近独头巷道2的掘进工作面21设置。抽风筒52的输出端经管路与抽出式通风机51相连，抽风筒52的输入端邻近独头巷道2的掘进工作面21设置。

进一步地，如图1至图3所示，改径风筒4的进风口(图中未示出)与进风筒32的预留口(图中未示出)相连，以使进风筒32内的风流可输送至改径风筒4内。独头巷道2内的进风筒32和抽风筒52在上下方向上具有重合的部分，改径风筒4则位于进风筒32和抽风筒52在独头巷道2内重合的部分。改径风筒4上设有狭窄细长的条状射流口41，以使改径风筒4内的风流可通过射流口41高速射出至独头巷道2内，且射流口41朝着大巷1的方向设置(也即是如图1所示的朝后设置)。

由此，运行压入式通风机31，以将新鲜风流经压入式通风机31和进风筒32输送至掘进工作面21的出风口(也即是进风筒32的输出端)和改径风筒4内，以使新鲜风流涌入掘进工作面21和独头巷道2内。运行抽出式通风机51，以将掘进工作面21产生的污浊空气经抽风筒52及时抽走，保证独头巷道2内的空气质量不被有毒有害气体(瓦斯、放射性气体等不符合《煤矿安全规程》安全浓度标准要求的气体)污染。

通过射流口41射出的高速气流导致该局部范围压强减小，带动独头巷道2内的空气流动，使独头巷道2内产生稳定且均匀的高流量的自然风流，从而避免了相关技术中混合式通风方式的风筒重合段风量过小且巷道内气流分布不均匀的问题发生。

其原理为:根据伯努利原理，流速大的地方压强小。高速气流使得射流口41处压强骤减，而巷道其他地方压强不变。在压差的作用下，巷道内产生了自然风流。

本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统，不仅实现了为掘进工作面21和独头巷道2内提供大流量新鲜风流，还实现了将掘进工作面21的污浊空气及时抽出，避免有毒有害气体(例如瓦斯、放射性气体)积聚和涡流的形成，保证了人员的安全和项目工期的正常推进。

在一些实施例中，如图1和图2所示，进风筒32、改径风筒4和抽风筒52均设在独头巷道2的巷道壁上，进风筒32位于独头巷道2的顶部，改径风筒4的截面形状与独头巷道2的巷道壁的截面形状相匹配，抽风筒52位于独头巷道2的底部。

可选地，进风筒32、改径风筒4以及抽风筒52可通过巷道壁上设置的锚固组件(图中未示出)相连，从而将其固定在巷道壁上。可以理解的是，巷道在开采过程中会通过锚杆等物件对岩体或煤体进行支护，锚固组件指的便是用于支护的器械。或者，通过在巷道壁上钻设新孔，再插入锚杆，将进风筒32、改径风筒4以及抽风筒52与新插入的锚杆相连。

具体地，如图1和图2所示，独头巷道2的截面形状近似呈半圆形，进风筒32位于独头巷道2的最顶部(也即是位于独头巷道2的中心轴线的正上方)。改径风筒4的截面形状呈圆弧状，改径风筒4的中心处与进风筒32相连。抽风筒52位于独头巷道2的底部，且位于改径风筒4的右下侧。并且，进风筒32、改径风筒4和抽风筒52均贴近巷道壁设置。

可以理解的是，进风筒32、改径风筒4和抽风筒52均贴近独头巷道2的巷道壁布置，对人员、车辆和设备在独头巷道2内的运移不会产生影响。并且，还有效地降低了巷道壁面对风流的阻碍，提高了通风效率。

在一些实施例中，如图1和图2所示，射流口41的截面形状与独头巷道2的巷道壁的截面形状相匹配。

可选地，如图1和图2所示，射流口41呈长条弧状，以使射流口41的形状与巷道壁的形状相匹配，从而使射流口41射出的新鲜气流均匀进入独头巷道2内，并带动独头巷道2内的空气流动，进而形成均匀的流场。

具体地，如图1至图3所示，射流口41位于改径风筒4的远离独头巷道2的巷道壁的端面上，且射流口41倾斜设置并朝向大巷1。

进一步地，射流口41的大小为10-30mm。可以理解的是，根据压入式通风机31的运行功率，可对应使用不同大小射流口41的改径风筒4。例如，压入式通风机31的运行功率较高，可使用射流口41为20-30mm的改径风筒4。反之，压入式通风机31的运行功率较高，可使用射流口41为10-20mm的改径风筒4。

在一些实施例中，如图1所示，预留口和改径风筒4均为多个，多个预留口与多个改径风筒4一一对应，多个预留口沿进风筒32的长度方向间隔分布。可以理解的是，通过设置多个改径风筒4，在多个射流口41的加速作用下，使独头巷道2内形成高流量的风流，从而提高空气的流动性。

在一些实施例中，任意两个相邻的改径风筒4之间的距离为5-10m。由于掘进工作面21持续开采中，独头巷道2的长度会逐渐增长。因此，每隔5-10m的距离便需设置一个改径风筒4，以确保独头巷道2内自然风流的均匀性和流通性。

在一些实施例中，进风筒32的输出端与掘进工作面21之间的距离大于0且小于1m，抽风筒52的输入端与掘进工作面21之间的距离大于0且小于1m。由此，以使进风筒32能够向掘进工作面21及时提供新鲜风流，以使抽风筒52能够及时抽走掘进工作面21处的污风。

在一些实施例中，进风筒32的管径和抽风筒52的管径均为600-800mm。可以理解的是，输送风的距离大于1000m时，进风筒32和抽风筒52的管径需为600-800mm，从而满足《煤矿安全规程》的相关要求。此外，改径风筒的管径为100-200mm。

在一些实施例中，压入式通风机31设在独头巷道2外的进风侧11，抽出式通风机51设在独头巷道2外的回风侧12。并且，压入式通风机31与独头巷道2之间的距离大于10m，抽出式通风机51与独头巷道2之间的距离大于10m。

其中，如图1所示，进风侧11位于独头巷道2与大巷1的连接处的上侧，回风侧12位于独头巷道2与大巷1的连接处的下侧。将压入式通风机31和抽出式通风机51分别设在距离独头巷道2的10m之外的进风侧11和回风侧12，从而满足煤矿施工的安全规程。

综上，本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统布置时，压入式通风机31和抽出式通风机51分别安装在大巷1的进风侧11和回风侧12且距离独头巷道2的10m之外的位置。进风筒32安装在独头巷道2的顶部中线处，改径风筒4安装在进风筒32的预留口上，且改径风筒4紧贴独头巷道2的巷道壁进行布置。抽风筒52安装在独头巷道2的底部。

本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统工作时，压入式通风机31将新鲜风流输送至掘进工作面21和改径风筒4。进风筒32的输出端为掘进工作面21提供新鲜风流，改径风筒4中的风流从狭长条状的弧形射流口41中射出，形成具有一定角度的出风环。出风环的高速风流在该处局部压力减小，以使独头巷道2内的空气在压差作用下被高速风流带动形成自然风流。抽出式通风机51及时将掘进工作面21处的污浊空气经抽风筒52抽走，保证独头巷道2内的空气质量。三个风筒相互配合，以达到独头巷道2内持续有大流量新风产生以及避免循环风和涡流形成的效果。

由此，本发明实施例的长距离独头巷道的通风系统达到以下有益效果：

通过半圆环形高压气流带动独头巷道2内空气流动，使独头巷道2内产生稳定且均匀的流场，从而解决相关技术中混合式通风方式的风筒重合段风量过小且巷道内气流分布不均匀的问题。

压入式通风机31将新鲜风流输送至掘进工作面21的出风口和改径风筒4，使新鲜风流涌入掘进工作面21和长距离独头巷道内，抽出式通风机51将污浊空气经抽风筒52抽出，从而极大程度上改善了独头巷道2内和掘进工作面21处的空气环境。相比较相关技术中的通风方式，本发明长距离独头巷道的通风系统避免污风形成涡流和循环风流，提高了长距离独头巷道2通风的安全系数。

进风筒32、改径风筒4和抽风筒52均布置在独头巷道2的巷道壁上，从而避免对人员、车辆和设备的运移产生影响。并且，还有效降低了风阻，提高了通风效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，包括：

压入式通风装置，所述压入式通风装置包括压入式通风机和进风筒，所述压入式通风机与所述进风筒的输入端相连，所述进风筒上设有预留口；

改径风筒，所述改径风筒具有进风口和条状的射流口，所述射流口用于向所述巷道内高速喷出气流，所述改径风筒与所述进风筒相连，以使所述预留口与所述进风口相连通，所述射流口沿所述进风筒的输出端朝所述进风筒的输入端的方向延伸；

抽出式通风装置，所述抽出式通风装置包括抽出式通风机和抽风筒，所述抽出式通风机与所述抽风筒的输出端相连；

所述进风筒、所述改径风筒和所述抽风筒均设在独头巷道的巷道壁上，所述进风筒位于独头巷道的顶部，所述改径风筒的截面形状与独头巷道的巷道壁的截面形状相匹配，所述抽风筒位于独头巷道的底部；

所述射流口的截面形状与独头巷道的巷道壁的截面形状相匹配；

所述改径风筒中的风流从狭长条状的弧形射流口射出，以使独头巷道内的空气在压差作用下被高速风流带动形成自然风流。

2.根据权利要求1所述的长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，所述射流口的大小为10-30mm。

3.根据权利要求1所述的长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，所述预留口和所述改径风筒均为多个，多个所述预留口与多个所述改径风筒一一对应，多个所述预留口沿所述进风筒的长度方向间隔分布。

4.根据权利要求3所述的长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，任意两个相邻的所述改径风筒之间的距离为5-10m。

5.根据权利要求1所述的长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，所述进风筒的输出端与掘进工作面之间的距离大于0且小于1m，所述抽风筒的输入端与掘进工作面之间的距离大于0且小于1m。

6.根据权利要求5所述的长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，所述进风筒的管径和所述抽风筒的管径均为600-800mm。

7.根据权利要求1所述的长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，所述压入式通风机设在独头巷道外的进风侧，所述抽出式通风机设在独头巷道外的回风侧。

8.根据权利要求7所述的长距离独头巷道的通风系统，其特征在于，所述压入式通风机与独头巷道之间的距离大于10m，所述抽出式通风机与独头巷道之间的距离大于10m。