掘进工作面抽出式通风系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及煤矿通风与防尘的技术领域，具体而言，涉及一种掘进工作面抽出式通风系统及其使用方法。


背景技术：

2.根据《煤矿安全规程》(2016版)163条规定：掘进巷道必须采用矿井全风压通风或者局部通风机通风。掘进工作面全风压通风需要在掘进工作面巷道中搭设纵向风障，以将巷道分为进风侧和回风侧，但掘进巷道空间有限，且纵向风障搭设困难，风障上部与巷道顶板之间以及风障下部与巷道底板之间也容易出现封闭不严而漏风的情况，从而难以保证掘进工作面迎头区域的有效风量，所以全风压通风应用较少。
3.局部通风机通风包括压入式、抽出式和混合式三种。其中，混合式兼有压入式通风和抽出式通风的优缺点，这种通风方式的掘进工作面需要同时布置压入式局部通风机和抽出式局部通风机并需要闭锁联动，布置和管理均困难，故煤矿现场也较少采用。压入式通风是较为安全和应用最多的一种掘进巷道通风方式，目前我国掘进工作面通风普遍采用局部通风机压入式通风，但压入式通风存在设备和工人都处在污浊空气中，尤其是工作面粉尘污染对工人的作业环境和身体健康影响严重。现有抽出式通风通过风筒和局部通风机将污浊空气抽出，并排入采区进风巷，改善了作业环境，但通风效果依然比较差，且污浊气体还会污染其他工作面。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的在于提供一种掘进工作面抽出式通风系统，以解决现有技术中存在的掘进工作面抽出式通风系统通风效果差，污浊气体污染其他工作面的技术问题。
5.本发明提供的掘进工作面抽出式通风系统，包括采区进风巷、回风绕道、采区回风巷和抽出式风机组，掘进工作面与所述采区进风巷连通，且通过所述回风绕道与所述采区回风巷连通；
6.所述抽出式风机组的进风端连接有进风段组件，所述进风段组件包括进风管，所述进风管用于抽出所述掘进工作面的有害气体和粉尘；所述抽出式风机组的出风端连接有回风段组件，所述回风段组件包括回风管，且所述回风管穿过所述回风绕道后伸入所述采区回风巷。
7.进一步地，回风绕道的墙体设置有通风孔，用于向采区回风巷通入新鲜风流；抽出式风机组设置于掘进工作面内回风绕道的进口处。
8.进一步地，所述进风管为抽采管，和/或，所述回风管为抽采管。
9.进一步地，所述进风管的数量为多个，所述进风管与所述抽出式风机组的进风口之间以及相邻两个所述进风管之间均连接有三通，所述三通的三个开口中，两个开口用于流通气体，第三个开口设置有截止阀。
10.进一步地，所述采区回风巷设置有采区抽采管路，所述采区抽采管路设置有抽采
截止阀，所述采区抽采管路用于抽采瓦斯；
11.所述回风管设置有气体检测孔，所述气体检测孔靠近所述抽出式风机组设置，所述气体检测孔设置有检测截止阀；
12.自所述抽出式风机组的进风口至所述进风段组件的进风端，多个所述三通分别为第一三通、第二三通、
……
、第n+1三通，多个所述进风管分别为第一进风管、第二进风管、
……
、第n进风管，所述第一三通与所述第一进风管之间设置有流量阀，所述流量阀用于在排放瓦斯时控制所述掘进工作面的迎头区域高浓度瓦斯气体的排出量。
13.进一步地，所述进风管设置有除尘装置，所述除尘装置用于去除流经所述进风管的气体内的粉尘。
14.进一步地，所述进风段组件还包括接地装置，所述接地装置装设于所述进风管，用于消除所述进风管上的静电。
15.进一步地，所述进风段组件还包括伸缩骨架风筒，所述伸缩骨架风筒的一端通过一个所述三通连接于所述进风管的进风端，另一端能够伸入至所述掘进工作面的迎头区域内。
16.进一步地，所述采区进风巷设置有采区压风管路和采区供水管路，所述掘进工作面设置有掘进工作面压风管路和掘进工作面供水管路，所述掘进工作面压风管路与所述采区压风管路连通，所述掘进工作面供水管路与所述采区供水管路连通；
17.所述进风段组件还包括隔尘装置，所述隔尘装置设置有喷嘴，所述掘进工作面压风管路与所述掘进工作面供水管路连通后与喷嘴连接，所述喷嘴能够在掘进机的本体和截割头之间形成隔尘幕；所述进风段组件的进风端穿过所述隔尘幕后伸入所述截割头所在的迎头区域。
18.进一步地，所述回风绕道设置有两道风门，两道所述风门中至少有一者处于关闭状态，用于隔断所述掘进工作面与所述采区回风巷的主要风流以及通过行人。
19.本发明提供的掘进工作面抽出式通风系统，能够产生以下有益效果：
20.本发明提供的掘进工作面抽出式通风系统，使用时，可以将进风管的进风端置于掘进工作面的迎头区域，然后使用抽出式风机组将迎头区域混合有粉尘、瓦斯等的污浊气体经由回风绕道排至采区回风巷，使掘进工作面内的工作人员和设备处于新鲜风流中，通风效果好，且掘进工作面内的污浊风流排放到采区回风巷中，形成了掘进工作面的独立通风，有效避免了污浊气体串联入其他回采工作面或掘进工作面的情况，能够避免对其他工作面的不良影响。
21.本发明的第二个目的在于提供一种掘进工作面抽出式通风系统使用方法，以解决现有技术中存在的掘进工作面抽出式通风系统通风效果差，瓦斯排出效果差，瓦斯污染其他工作面的技术问题。
22.本发明提供的掘进工作面抽出式通风系统使用方法，使用上述的掘进工作面抽出式通风系统排放瓦斯，包括如下步骤：s210检查抽出式风机组及其开关处的瓦斯浓度，如果均不超过0.5％，则打开第一三通上的第一截止阀；
23.s220开启抽出式风机组，同时打开检测截止阀，通过气体检测孔检测从掘进工作面的迎头区域抽出的气体与从第一截止阀进入的气体的混合气体的瓦斯浓度，并通过流量阀控制从迎头区域抽出的气体的流量，以保证回风管内的混合气体的瓦斯浓度不超过
1.5％；
24.s230随着掘进工作面内高浓度瓦斯的排放，通过流量阀逐步调大从迎头区域抽出的气体的流量，同时逐步关闭第一截止阀，减小从第一截止阀进入的气体的流量；
25.s240当流量阀开至最大，第一截止阀完全关闭后，回风段组件的抽采管内的瓦斯从最高浓度1.5％逐步减小到1％以下或掘进工作面正常瓦斯浓度，保持一定时间后，检查整个巷道内的瓦斯浓度，若瓦斯浓度均不超过1％，则掘进工作面的瓦斯排放完毕；
26.s250完全关闭第一截止阀，关闭检测截止阀。
27.本发明提供的掘进工作面排放瓦斯方法，使用所述的掘进工作面抽出式通风系统，瓦斯排出效果好，能够有效避免瓦斯对其他工作面的污染。
28.本发明的第三个目的在于提供一种掘进工作面抽出式通风系统使用方法，以解决现有技术中存在的掘进工作面抽出式通风系统通风效果差，瓦斯排出效果差，瓦斯污染其他工作面的技术问题。
29.本发明提供的掘进工作面抽出式通风系统使用方法，当掘进工作面掘进到位，形成全风压通风后，将所述抽出式通风系统用于抽采瓦斯，包括如下步骤：
30.s310拆除抽出式通风系统的抽出式风机组，用抽采管将抽出式风机组的两侧的抽采管对接；将回风段抽采管出口通过抽采截止阀连接至采区抽采管路；
31.s320将掘进工作面内的裂隙带钻孔、采空区抽采管或其它抽采钻孔连接至掘进工作面抽采管的管口或就近的三通，打开抽采截止阀。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
33.图1为本发明提供的掘进工作面抽出式通风系统的结构示意图。
34.附图标记说明：
35.100-采区进风巷；110-采区压风管路；120-采区供水管路；
36.200-掘进工作面；210-掘进工作面压风管路；220-掘进工作面供水管路；230-掘进机；231-本体；232-截割臂；233-截割头；
37.300-回风绕道；310-风门；
38.400-采区回风巷；410-采区抽采管路；411-抽采截止阀；
39.500-抽出式风机组；
40.610-进风管；611-三通；612-截止阀；613-流量阀；620-除尘装置；630-伸缩骨架风筒；631-接头快速锁紧装置；640-隔尘装置；641-隔尘幕；650-接地装置；
41.710-回风管；711-气体检测孔；712-检测截止阀。
具体实施方式
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并
不用于限定本发明。
43.本实施例提供一种掘进工作面抽出式通风系统，如图1所示，该掘进工作面抽出式通风系统，包括采区进风巷100、回风绕道300、采区回风巷400和抽出式风机组500，掘进工作面200与采区进风巷100连通，且通过回风绕道300与采区回风巷400连通；抽出式风机组500的进风端连接有进风段组件，进风段组件包括进风管610，进风管610用于抽出掘进工作面200的有害气体和粉尘；抽出式风机组500的出风端连接有回风段组件，回风段组件包括回风管710，且回风管710穿过回风绕道300后伸入采区回风巷400。
44.本实施例提供的掘进工作面抽出式通风系统，使用时，可以将进风管610的进风端置于掘进工作面200的迎头区域，然后使用抽出式风机组500将迎头区域混合有粉尘、瓦斯等的污浊气体经由回风绕道300排至采区回风巷400，使掘进工作面200内的工作人员和设备处于新鲜风流中，通风效果好，且掘进工作面200内的污浊风流排放到采区回风巷400中，形成了掘进工作面200的独立通风，有效避免了污浊气体串联入其他回采工作面或掘进工作面的情况，能够避免对其他工作面的不良影响。
45.具体地，本实施例中，回风绕道300的墙体设置有通风孔，用于向采区回风巷400通入新鲜风流；抽出式风机组500设置于掘进工作面200内回风绕道300的进口处。因回风绕道300的墙体上设有通风孔，从采区进风巷100来的新鲜风流经过通风孔进入采区回风巷400，所以，抽出式风机组500及其电气设备设置于回风绕道300的进口处，能够一直处于新鲜风流中，进而避免电火花与有害气体和粉尘作用而发生危险的情况。
46.具体地，本实施例中，进风管610和回风管710均为抽采管。此种设置形式下，将掘进期间闲置的抽采管加以利用，不仅省去了风筒的铺设，减少了巷道中的设备数量以及风筒对巷道空间的占用，还提高了抽采管的利用率，且抽采管通常为钢管，不易损坏漏风，从而能够保证通风系统的密封性，进而能够保证通风效率和降低掘进工作面作业环境污染程度。
47.需要说明的是，在本技术的其他实施例中，进风管610和回风管710也可以只有一者为抽采管，例如：只有进风管610为抽采管，而回风管710为风筒。
48.具体地，本实施例中，如图1所示，进风管610的数量为多个，进风管610与抽出式风机组500的进风口之间以及相邻两个进风管610之间均连接有三通611，三通611的三个开口中，两个开口用于流通气体，第三个开口设置有截止阀612。其中，截止阀612处于常闭状态。此种设置形式下，可以随着掘进的进行，便捷地延长通风管道。
49.具体地，本实施例中，继续如图1所示，进风段组件还包括伸缩骨架风筒630，伸缩骨架风筒630的一端通过一个三通611连接于进风管610的进风端，另一端能够伸入至掘进工作面200的迎头区域内。伸缩骨架风筒630能够伸缩，从而便于调节长度，便于将进风段组件的进风端，即伸缩骨架风筒630的进风端，置于掘进工作面200的迎头区域内。
50.具体地，本实施例中，伸缩骨架风筒630可以连接在掘进机230的截割臂232上。
51.具体地，本实施例中，自抽出式风机组500的进风口至进风段组件的进风端，多个三通611分别为第一三通、第二三通、
……
、第n+1三通，多个进风管610分别为第一进风管、第二进风管、
……
、第n进风管。
52.具体地，本实施例中，进风段组件还包括接头快速锁紧装置631，接头快速锁紧装置631用于将伸缩骨架风筒630快速锁紧于第n+1三通。如此设置，能够使用接头快速锁紧装
置631快速地将伸缩骨架风筒630和第n+1三通牢固连接，从而能够有效避免伸缩骨架风筒630脱离第n+1三通。
53.本实施例中，随着掘进工作的推进，当需要延长通风距离时，可以按照如下步骤延长通风管路：
54.s110打开第n+1三通上的第n+1截止阀；
55.s120打开接头快速锁紧装置631，将伸缩骨架风筒630从第n+1三通的进风口拆下，并连接至第n+1截止阀，以保持延长通风管路时掘进工作面200迎头区域的有效风量；
56.s130将第n+1抽采管安装至第n+1三通的进风口；
57.s140将伸缩骨架风筒630从第n+1截止阀拆下，安装至第n+1抽采管的进风端，并用接头快速锁紧装置631锁紧；
58.s150关闭第n+1截止阀，即完成通风管路的延长。
59.具体地，本实施例中，继续如图1所示，采区回风巷400设置有采区抽采管路410，采区抽采管路410设置有抽采截止阀411，采区抽采管路410用于抽采瓦斯；回风管710设置有气体检测孔711，气体检测孔711靠近抽出式风机组500设置，气体检测孔711设置有检测截止阀712；第一三通与第一进风管之间设置有流量阀613，流量阀613用于在排放瓦斯时控制掘进工作面200的迎头区域高浓度瓦斯气体的排出量。
60.基于上述设置，本实施例还提供一种掘进工作面抽出式通风系统使用方法，即使用抽出式通风系统排放瓦斯，解决现有掘进工作面抽出式通风系统难以排放瓦斯的技术问题，可以包括如下步骤：
61.s210检查抽出式风机组500及其开关处的瓦斯浓度，如果均不超过0.5％，则打开第一三通上的第一截止阀；
62.s220开启抽出式风机组500，同时打开检测截止阀712，通过气体检测孔711检测从掘进工作面200的迎头区域抽出的气体与从第一截止阀进入的气体的混合气体的瓦斯浓度，并通过流量阀613控制从迎头区域抽出的气体的流量，以保证回风管710内的混合气体的瓦斯浓度不超过1.5％；
63.s230随着掘进工作面200内高浓度瓦斯的排放，通过流量阀613逐步调大从迎头区域抽出的气体的流量，同时逐步关闭第一截止阀，减小从第一截止阀进入的气体的流量；
64.s240当流量阀613开至最大，第一截止阀完全关闭后，回风段组件的抽采管内的瓦斯从最高浓度1.5％逐步减小到1％以下或掘进工作面200正常瓦斯浓度，保持一定时间后，检查整个巷道内的瓦斯浓度，若瓦斯浓度均不超过1％，则掘进工作面200的瓦斯排放完毕；
65.s250完全关闭第一截止阀，关闭检测截止阀712，掘进工作面200可以恢复正常通风。
66.具体地，本实施例中，如图1所示，进风管610设置有除尘装置620，除尘装置620用于去除流经进风管610的气体内的粉尘。除尘装置620降低了流入抽出式风机组500内的气体的粉尘含量，能够减轻抽出式风机组500内的部件的磨损，从而能够延长抽出式风机组500的使用寿命。
67.更具体地，本实施例中，除尘装置620可以为过滤器。
68.具体地，本实施例中，继续如图1所示，进风段组件还包括接地装置650，接地装置650装设于进风管610，用于消除进风管610上的静电。
69.具体地，本实施例中，继续如图1所示，采区进风巷100设置有采区压风管路110和采区供水管路120，掘进工作面200设置有掘进工作面压风管路210和掘进工作面供水管路220，掘进工作面压风管路210与采区压风管路110连通，掘进工作面供水管路220与采区供水管路120连通；进风段组件还包括隔尘装置640，隔尘装置640设置有喷嘴，掘进工作面压风管路210与掘进工作面供水管路220连通后与喷嘴连接，在掘进机230的本体231和截割头233之间形成风水联动的隔尘幕641；进风段组件的进风端穿过隔尘幕641后伸入截割头233所在的迎头区域。隔尘幕641将掘进产生的粉尘等隔离于迎头区域内，使粉尘不能向掘进工作面200其他区域扩散，有利于将粉尘抽排至采区回风巷400，同时极大地改善了作业环境。并且，与单纯使用水幕喷雾相比，风水联动喷雾能借助压风的压力增大喷雾压力，增强喷雾雾化效果，节约喷雾用水量，且隔尘效果更好。
70.更具体地，隔尘装置640设置于掘进机230的截割臂232。
71.需要说明的是，本实施例中，隔尘装置640形成的为风水联动幕。但是，在本技术的其他实施例中，隔尘装置640不限于上述能够形成风水联动幕的形式，而是还可以只形成水幕或者只形成风幕。
72.还需要说明的是，在本技术的其他实施例中，也可以不设置隔尘装置640，隔尘幕641可以为幕布等。即，只要能够阻隔粉尘，本技术对隔尘装置640的具体结构形式可以不作限制。
73.具体地，本实施例中，回风绕道300设置有两道风门310，两道风门310中至少有一者处于关闭状态，用于隔断掘进工作面200与采区回风巷400的主要风流以及通过行人。如果不设置风门310，掘进工作面200与采区回风巷400的风流将只有一小部分从回风管710通过，大部分风流从回风绕道300通过，所以风门310能够隔断两者的主要风流。通过行人时，为了能够继续隔断两者之间的主要风流，需要首先打开第一道门，此时第二道门处于关闭状态；待关闭第一道门后，再打开第二道门通过。
74.本实施例还提供一种掘进工作面抽出式通风系统使用方法，即当掘进工作面200掘进到位，形成全风压通风后，可以采用如下方式将掘进工作面200的抽出式通风系统用于抽采瓦斯：
75.s310拆除抽出式通风系统的抽出式风机组500，用抽采管将抽出式风机组500的两侧的抽采管对接；拆除除尘装置620；将回风段抽采管出口通过抽采截止阀411连接至采区抽采管路410；拆除伸缩骨架风筒630；
76.s320将掘进工作面200内的裂隙带钻孔、采空区抽采管或其它抽采钻孔连接至掘进工作面200抽采管的管口或就近的三通611，打开抽采截止阀411，即完成了掘进工作面抽出式通风系统向抽采管路系统的转换。
77.综上，本实施例提供的掘进工作面抽出式通风系统，通过抽出式风机组500将迎头区域的污浊气体经回风绕道300排入采区回风巷400，使得污浊气体不会串联入回采工作面或其他掘进工作面，形成了掘进工作面200的独立通风；此外，采用隔尘装置640将掘进时产生的粉尘封闭后由抽出式风机组500抽出，解决了掘进工作面200截割产生的粉尘危害，极大地改善了掘进工作面200的作业环境；另外，在需要进行瓦斯抽采的矿井，本实施例可将掘进完成后不再使用的风管改为回采时需要使用的抽采管，既可节约人力和时间，同时在通风时采用抽采管也不易损坏漏风，可避免传统风筒易损坏漏风的现象。
78.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
79.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。