一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法和通风系统与流程

本发明涉及煤矿井下通风技术领域，尤其涉及一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法和通风系统。

背景技术：

为高效开发利用煤炭资源，留窄小煤柱沿空掘巷在厚煤层开采尤其是特厚煤层开采中得到了较为广泛的应用，但受剧烈采掘扰动影响，出现了沿空侧顶板支护困难、动压显现剧烈等问题。因而部分矿井尤其具有冲击地压危险性的矿井，区段工作面之间通常留设大宽度保护煤柱，避免应力集中，进而最大程度的防止冲击地压等煤岩动力灾害的发生。为提高资源回收率，部分矿井实现了实体煤和大宽度保护煤柱同采。其中，实体煤和大宽度保护煤柱同采时，整个采煤工作面分为两部分，一部分为实体煤回采工作面，另一部分为大宽度保护煤柱回采工作面。实体煤和大宽度保护煤柱同采过程中，整个采煤工作面尾部(即大宽度保护煤柱回采工作面尾部)由于局部通风困难容易造成瓦斯超限、有害气体和粉尘难以排出等难题。

目前，为解决工作面尾部局部通风困难的难题，部分矿井将局部通风机布置在回风巷或工作面尾部。该布置方式将局部通风机置于污浊风流中，不仅违反了煤矿安全规程、严重影响矿井局部通风安全，而且新鲜风流难以输送至工作面尾部，直接导致该地点瓦斯、有害气体和粉尘积聚，严重威胁作业安全。一旦瓦斯超限，将有可能导致瓦斯灾害事故发生，进而显著增大了矿井瓦斯灾害风险。此外，针对工作面尾部局部通风方法，有人提出了在进风大巷中安装局部通风机，用于输送新鲜风流的柔性通风管道经由进风大巷穿过进风巷直通到工作面尾部。该方法在工作面尾部通风方面起到了一定效果。但在现场通风实践中，存在以下问题：一、新鲜风流要依次经过进风大巷、进风巷才能到达工作面尾部，随着通风线路变长，通风管路接口增多，漏风量增大，巷道内的空气流动性逐渐减弱，通风效果逐渐变差，直到深入工作面尾部时，瓦斯、有害气体和粉尘等难以排出，工作面尾部环境恶化；二、从进风大巷经过进风巷向工作面尾部引入新鲜风流，通风管路由于通风线路长而变长，通风管道维护困难，还增加了通风成本。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法，能够实现长壁采煤工作面尾部的长期通风安全，改善工作面尾部的工作环境。

本发明的另一目的是提供一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风系统。

为了实现本发明的第一目的，提供以下技术方案：

一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法，所述长壁采煤工作面包括：实体煤回采工作面和大宽度保护煤柱回采工作面，所述长壁采煤工作面尾部即大宽度保护煤柱回采工作面尾部，包括：将至少一台局部通风机置于进风巷的设备列车上；将柔性风筒悬挂于所述长壁采煤工作面的巷道内，并使所述柔性风筒的进风端口连接一台所述局部通风机，出风端口抵达所述长壁采煤工作面尾部，以便于使进风巷的新鲜风流经由柔性风筒直接输送到长壁采煤工作面尾部，从而使长壁采煤工作面尾部的污浊空气在直接输送的新鲜风流的作用下经回风巷排出；将可伸缩柔性风筒置于进风巷和长壁采煤工作面的巷道交叉处，用于连接所述柔性风筒和局部通风机。

优选的，所述使长壁采煤工作面尾部的污浊空气在直接输送的新鲜风流的作用下经回风巷排出包括：在所述柔性风筒的出风端口布置风流导向板，并且使所述风流导向板的一端密封连接所述柔性风筒的出风端口，另一端抵触至用于将上区段采空区与本区段工作面隔离开的矸石混凝土充填墙体，从而迫使来自柔性风筒出风端口的新鲜风流流过长壁采煤工作面尾部后经回风巷排出。

优选的，所述柔性风筒悬挂于随所述长壁采煤工作面不断推进的液压支架两液压立柱间的顶梁下方；其中，所述液压支架沿所述长壁采煤工作面的倾向长度方向铺设安装，用于对所述进风巷、实体煤回采工作面、回风巷和大宽度保护煤柱回采工作面对应的工作面顶板进行及时支护。

其中，当沿着长壁采煤工作面的倾向长度方向依次为所述进风巷、实体煤回采工作面、回风巷和大宽度保护煤柱回采工作面时，所述柔性风筒沿所述长壁采煤工作面的倾向长度方向横跨整个长壁采煤工作面设置，并且所述风流导向板设置在所述柔性风筒出风端口的顶部，以便于使新鲜风流流过长壁采煤工作面尾部后经由回风巷排出。

优选的，所述回风巷和实体煤回采工作面、大宽度保护煤柱回采工作面的巷道连通口处设有风障，且在所述巷道连通口处的液压支架上挂有挡风帘，用于引导流过长壁采煤工作面尾部后形成的污浊风流流入回风巷后排出。

或者，当沿着长壁采煤工作面的倾向长度方向依次为所述回风巷、实体煤回采工作面、进风巷和大宽度保护煤柱回采工作面时，所述柔性风筒沿所述长壁采煤工作面的倾向长度方向横跨大宽度保护煤柱回采工作面设置，并且所述风流导向板设置在所述柔性风筒出风端口的底部，以便于使新鲜风流流过整个长壁采煤工作面后经由回风巷排出。

优选的，所述液压支架的两液压立柱之间的顶梁正下方设有风筒挂钩，所述柔性风筒设有与所述风筒挂钩相互钩挂的固定挂钩。

为了实现本发明的第二目的，提供以下技术方案：

一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风系统，所述长壁采煤工作面包括：实体煤回采工作面和大宽度保护煤柱回采工作面，所述长壁采煤工作面尾部即大宽度保护煤柱回采工作面尾部，包括：置于进风巷的设备列车上的至少一台局部通风机；悬挂于所述长壁采煤工作面的巷道内的柔性风筒，其进风端口连接一台所述局部通风机，其出风端口抵达所述长壁采煤工作面尾部，以便于使进风巷的新鲜风流经由柔性风筒直接输送到长壁采煤工作面尾部，从而使长壁采煤工作面尾部的污浊空气在直接输送的新鲜风流的作用下经回风巷排出；置于进风巷和长壁采煤工作面的巷道交叉处的可伸缩柔性风筒，用于连接所述柔性风筒和局部通风机。

优选的，所述柔性风筒的出风端口布置有风流导向板；并且所述风流导向板的一端密封连接所述柔性风筒的出风端口，另一端抵触至用于将上区段采空区与本区段工作面隔离开的矸石混凝土充填墙体。

本发明的有益效果体现在以下方面：

1)本发明针对长壁采煤工作面尾部提供的压入式通风方法和通风系统，利用布置在进风巷的局部通风机供风，利用柔性风筒直接将新鲜风流输送到工作面尾部，实现持续安全的向工作面尾部压入新鲜风流，有效解决了工作面尾部通风问题，避免瓦斯超限、有害气体和粉尘难以排出等难题，进而防止瓦斯事故发生，促进矿井实现安全高产高效；

2)本发明将局部通风机的供风地点布置在进风巷，符合煤矿安全规程，从安全本质型角度实现了通风的安全性。同时，将进风巷作为局部通风机的供风地点，比布置在进风大巷缩短了通风线路，从而缩短了用于输送风流的柔性风筒的长度，减少了漏风量，改善了通风效果，节约了通风成本。此外，本发明将局部通风机置于位于进风巷的设备列车上，置于设备列车上的局部通风机随着长壁采煤工作面推进灵活移动，从而使局部通风机始终靠近长壁采煤工作面，尽量缩短通风线路；

3)本发明位于进风巷的局部通风机和位于长壁采煤工作面的柔性风筒之间连接既可伸缩也可弯曲的可伸缩柔性风筒，提高局部通风机和柔性风筒连接的密封性，避免漏风；

4)本发明在柔性风筒的出风端口布置相适应的风流导向板，用于将工作面尾部产生的污风引导至回风巷排出，并用于使工作面尾部的局部通风线路与实体煤回采工作面通风线路形成相独立的通风线路，避免通风紊乱。

附图说明

图1a是本发明长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法实施例一的结构示意图；

图1b是本发明长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法实施例二的结构示意图；

图2是本发明图1a所示的a1-a1剖面图；

图3是本发明图1b所示的a2-a2剖面图；

图4是本发明的可伸缩柔性风筒的结构示意图；

图5a是本发明实施例一柔性风筒的出风端口布置风流导向板的结构示意图；

图5b是图5a所示的俯视图；

图6a是本发明实施例二柔性风筒的出风端口布置风流导向板的结构示意图；

图6b是图6a所示的俯视图。

附图标记说明：1—采空区；2—液压支架；3—可伸缩柔性风筒；4—局部通风机供给的新鲜风流；5—局部通风机通风管道；6—局部通风机；7—进风巷；8—进风巷自然新鲜风流；9—采煤机；10—实体煤回采工作面；11—长壁采煤工作面尾部区域；12—上区段采空区；13—工作面尾部污浊风流；14—柔性风筒；15—大宽度保护煤柱回采工作面；16—风障；17—回风巷污浊风流；18—回风巷；19—风流导向板；20—矸石混凝土充填墙体。

具体实施方式

本发明提供一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法和通风系统。如图1a和1b所示，本发明涉及的长壁采煤工作面包括：实体煤回采工作面10和大宽度保护煤柱回采工作面15。其中，长壁采煤工作面尾部即大宽度保护煤柱回采工作面尾部。

如图1a和1b所示，利用自然风流对长壁采煤工作面通风时，进风巷自然新鲜风流8由进风巷7进入，流过实体煤回采工作面10后便由回风巷18排出。因此，利用自然风流对长壁采煤工作面通风时，仅能满足实体煤回采工作面10和大宽度保护煤柱回采工作面前部的通风要求，却很难满足位于长壁采煤工作面尾部(即大宽度保护煤柱回采工作面尾部)的通风要求。

本发明提供的长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法和通风系统，用于解决实体煤回采工作面10和大宽度保护煤柱回采工作面15同采时长壁采煤工作面尾部(即大宽度保护煤柱回采工作面尾部)的通风困难问题，从而解决由于通风困难造成的瓦斯超限、有害气体和粉尘难以排出等难题，为实现实体煤和大宽度保护煤柱同采提供了通风安全保障，显著利于煤矿安全，进而防止瓦斯事故发生。

在本发明的描述中，需要理解的是，文中“左”、“右”、“上”“下”等指示方位或位置关系的术语是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，而不是指示或暗指所指的装置、元件等必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限定。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例一

如图1a所示，本实施例中，沿长壁采煤工作面的倾向长度方向依次为进风巷7、实体煤回采工作面10、回风巷18、大宽度保护煤柱回采工作面15、矸石混凝土充填墙体20和上区段采空区12(需要说明的是，图1a所示的进风巷7、实体煤回采工作面10、回风巷18、大宽度保护煤柱回采工作面15、矸石混凝土充填墙体20和上区段采空区12仅是沿长壁采煤工作面的倾向长度方向从左至右示出，并不是指挖掘顺序)。如图1a所示，进风巷7位于实体煤回采工作面10的左侧，且远离大宽度保护煤柱回采工作面15设置；回风巷18位于实体煤回采工作面10的右侧，且位于实体煤回采工作面10和大宽度保护煤柱回采工作面15之间。

其中，如图1a所示，进风巷自然新鲜风流8从位于实体煤回采工作面10左侧的进风巷7进入，从左至右流过实体煤回采工作面10后，产生的污风由位于实体煤回采工作面10右侧的回风巷18排出，从而实现对实体煤回采工作面10的通风。

其中，如图1a所示，本实施例采用压入式通风系统和通风方法对长壁采煤工作面尾部进行压入式通风，以保证实体煤和大宽度保护煤柱同采时的长壁采煤工作面尾部通风，为同采提供通风安全保障。

具体的，如图1a所示，一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风系统包括：置于进风巷7的至少一台局部通风机6，其中一台局部通风机6用于工作，其余的局部通风机6备用；悬挂于长壁采煤工作面巷道内的柔性风筒14，其进风端口连接用于工作的局部通风机6，其出风端口抵达长壁采煤工作面尾部区域11；置于进风巷7和长壁采煤工作面的巷道交叉处的可伸缩柔性风筒3，用于连接柔性风筒14和局部通风机6。

其中，备用的局部通风机6与工作的局部通风机6具备同等能力且能够实现自动切换，其电源取自能够安全持续供电的另一独立电源。局部通风机6供风地点实行风电闭锁和甲烷电闭锁，正常工作的局部通风机6按照煤矿安全规程采用三专(专用开关、专用电缆、专用变压器)供电。

此外，本实施例还提供一种长壁采煤工作面尾部的压入式通风方法，包括：将至少一台局部通风机6置于进风巷7，以进风巷7作为局部通风机6的供风地点；将柔性风筒14悬挂于长壁采煤工作面的巷道内，并将其进风端口连接用于工作的一台局部通风机6，出风端口抵达长壁采煤工作面尾部区域11，以便于使进风巷7的新鲜风流经由柔性风筒14直接输送到长壁采煤工作面尾部区域11，从而使长壁采煤工作面尾部的污浊空气在直接输送的新鲜风流的作用下经回风巷18排出；将可伸缩柔性风筒3置于进风巷7和长壁采煤工作面的巷道交叉处，并用于连接柔性风筒14和局部通风机6。

本发明将局部通风机6的供风地点布置在进风巷7，符合煤矿安全规程，从安全本质型角度实现了通风的安全性。同时，将进风巷7作为局部通风机6的供风地点，缩短了通风线路，从而缩短了用于输送风流的柔性风筒14的长度，减少了漏风量，改善了通风效果，节约了通风成本。进一步的，本实施例将局部通风机6置于位于进风巷7的设备列车上，置于设备列车上的局部通风机6随着长壁采煤工作面的不断推进灵活移动，从而使局部通风机6始终靠近长壁采煤工作面，尽量缩短通风线路。

本实施例的柔性风筒14悬挂于随长壁采煤工作面不断推进的液压支架2的顶梁下方；具体的，如图2所示，液压支架2包括：用于支撑工作面顶板的顶梁21；用于支撑顶梁21的液压立柱22。实施时，在两液压立柱之间的顶梁正下方设置风筒挂钩，柔性风筒14设置与风筒挂钩相互钩挂的固定挂钩。

如图1a所示，本实施例的液压支架2沿长壁采煤工作面的倾向长度方向铺设安装，用于对沿长壁采煤工作面的倾向长度方向从左到右的进风巷7、实体煤回采工作面10、回风巷18和大宽度保护煤柱回采工作面15对应的工作面顶板进行及时支护。其中，本实施例的柔性风筒14的柔性是指在非外力的作用下能够保持自身的形状，在外力作用下可弯曲。例如为了适应液压支架随工作面不断推进而移架，如图1a所示，位于未移架的液压支架2和已经移架的液压支架2之间的柔性风筒14被弯曲。实施时，柔性风筒14采用抗静电、阻燃的材料制作。

如图1a所示，本实施例沿长壁采煤工作面的倾向长度方向从左到右依次为进风巷7、实体煤回采工作面10、回风巷18和大宽度保护煤柱回采工作面15，为了能使进风巷7的新鲜风流能够直接持续的输送至长壁采煤工作面尾部区域11，柔性风筒14沿长壁采煤工作面的倾向长度方向横跨整个长壁采煤工作面设置，使其进风端口尽量靠近进风巷7以便于连接位于进风巷7的局部通风机6，使其出风端口抵达长壁采煤工作面尾部区域11。

为了便于位于位于进风巷的局部通风机6和位于长壁采煤工作面的柔性风筒14连接，本实施例在进风巷7和长壁采煤工作面的巷道交叉处设置可伸缩柔性风筒3，可伸缩柔性风筒3通过风筒连接器分别与柔性风筒14和局部通风机6的局部通风机通风管道5密封连接，避免接口处漏风。实施时，如图4所示，可伸缩柔性风筒3由风筒布和封装其中的螺旋状支撑钢圈组成。螺旋状支撑钢圈具有可伸缩性和柔性，以便于适应随工作面不断推进而随时移动的柔性风筒14和局部通风机6。

如图1a所示，本实施例利用置于进风巷7内的局部通风机6对长壁采煤工作面尾部区域11的具体通风线路如下：当局部通风机6工作时，局部通风机供给的新鲜风流4依次通过可伸缩柔性风筒3和柔性风筒14直接输送至长壁采煤工作面尾部区域11。当本实施例的进风巷7水平低于回风巷18(即本实施例实行上行式通风)时，局部通风机供给的新鲜风流4沿长壁采煤工作面倾斜方向向上输送至长壁采煤工作面尾部区域11。如图5a所示，本实施例在柔性风筒14的出风端口顶部布置有风流导向板19，使输送至长壁采煤工作面尾部区域11的新鲜风流在风流导向板19的迫使下向下流过长壁采煤工作面尾部区域11，直接输送的新鲜风流流过长壁采煤工作面尾部区域11时形成工作面尾部污浊风流13，为了避免工作面尾部污浊风流13在经过实体煤回采工作面10、大宽度保护煤柱回采工作面15和回风巷18的巷道连通口处流回实体煤回采工作面10，如图1a所示，本实施例在实体煤回采工作面10、大宽度保护煤柱回采工作面15和回风巷18的巷道连通口处设有风障16，且在巷道连通口处的液压支架上挂有挡风帘，在挡风帘和风障16的引导下工作面尾部污浊风流13流向回风巷18后排出。

如图5a所示，风流导向板19的一端密封连接柔性风筒14的出风端口，另一端抵触至用于将上区段采空区12与本区段工作面隔离开的矸石混凝土充填墙体20。其中，矸石混凝土充填墙体20可以防止上区段采空区12的水、有害气体涌入本区段工作面，保证本区段工作面回采过程的安全。具体实施时，风流导向板19为弧形板，且弧形板的半径大于等于柔性风筒14的半径(图5b所示)，以便于迫使来自柔性风筒14出风端口的新鲜风流全部流过长壁采煤工作面尾部区域11，避免漏风。弧形板的至少一部分弧形边与柔性风筒14的出风端口连接。当然，风流导向板19也可以为平面板。实施时，风流导向板19可以与柔性风筒14平行设置，也可以倾斜于柔性风筒14设置(如图中虚线所示)。

实施例二

如图1b所示，本实施例中，沿长壁采煤工作面的倾向长度方向依次为回风巷18、实体煤回采工作面10、进风巷7、大宽度保护煤柱回采工作面15、矸石混凝土充填墙体20和上区段采空区12(需要说明的是，图1b所示的回风巷18、实体煤回采工作面10、进风巷7、大宽度保护煤柱回采工作面15、矸石混凝土充填墙体20和上区段采空区12仅是沿长壁采煤工作面的倾向长度方向从左至右示出，并不是指挖掘顺序)。如图1b所示，回风巷18位于实体煤回采工作面10的左侧，且远离大宽度保护煤柱回采工作面15设置；进风巷7位于实体煤回采工作面10的右侧，且位于实体煤回采工作面10和大宽度保护煤柱回采工作面15之间。

其中，如图1b所示，进风巷自然新鲜风流8从位于实体煤回采工作面10右侧的进风巷7进入，从右至左流过实体煤回采工作面10后，产生的污风由位于实体煤回采工作面10左侧的回风巷18排出，从而实现对实体煤回采工作面10的通风。

其中，如图1b所示，本实施例采用压入式通风系统和通风方法对长壁采煤工作面尾部(即大宽度保护煤柱回采工作面尾部)进行压入式通风，以保证实体煤和大宽度保护煤柱同采时的长壁采煤工作面尾部通风，为同采提供通风安全保障。本实施例的压入式通风系统和通风方法同实施例一，不再赘述。

需要说明的是，如图1b所示，本实施例沿长壁采煤工作面的倾向长度方向从左到右依次为回风巷18、实体煤回采工作面10、进风巷7和大宽度保护煤柱回采工作面15，即本实施例的进风巷7与大宽度保护煤柱回采工作面15相邻设置，因此柔性风筒14沿长壁采煤工作面的倾向长度方向仅横跨大宽度保护煤柱回采工作面15设置，便可使其进风端口尽量靠近进风巷7以便于连接位于进风巷7的局部通风机6，并使其出风端口抵达长壁采煤工作面尾部区域11。本实施例柔性风筒14的长度较实施例一短，其与局部通风机6和液压支架2的连接同

实施例一。

如图1b所示，本实施例利用置于进风巷7内的局部通风机6对长壁采煤工作面尾部区域11的具体通风线路如下：当局部通风机6工作时，局部通风机供给的新鲜风流4依次通过可伸缩柔性风筒3和柔性风筒14直接输送至长壁采煤工作面尾部区域11。当本实施例的进风巷7与回风巷18水平相当(即本实施例实行下行式通风)时，局部通风机供给的新鲜风流4沿大宽度保护煤柱回采工作面直接输送至长壁采煤工作面尾部区域11。如图6a所示，本实施例在柔性风筒14的出风端口底部布置有风流导向板19，使输送至长壁采煤工作面尾部区域11的新鲜风流在风流导向板19的迫使下向上流过长壁采煤工作面尾部区域11，直接输送的新鲜风流流过长壁采煤工作面尾部区域11时形成工作面尾部污浊风流13，工作面尾部污浊风流13经由实体煤回采工作面10流向回风巷18后排出。

如图6a和6b所示，本实施例风流导向板19和实施例一的风流导向板19与柔性风筒14的连接位置不同，结构相同，不再赘述。

尽管上述对本发明做了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。