论述回采工作面或采区巷道中采用下行风有无危险

论述回采工作面或采区巷道中采用下行风有无危险
摘要：
关键字：回采工作面下行通风有无危险
长期以来由于对下行风存在一些不同认识，使得下行风的使用受到了一定的限制。

随着采矿工业的发展，矿井高温、粉尘和瓦斯等灾害也日趋严重，解决这些问题的有效措施之一，就是在回采工作面使用下行通风。

因此，国内外下行通风的使用愈来愈广泛。

20世纪60年代以来，我国先后在平顶山、中梁山、蒲白等23个局46个矿l71个回采工作面使用下行通风。

目前中国煤矿工作面下行通风多用在缓斜、有煤尘爆炸危险、有自然发火、低瓦斯矿井。

在国外，1960年西德首先使用下行通风，以后逐年增加，原苏联顿巴斯矿区、美国的宾夕法尼亚州中部的一些矿井、日本的常盘煤矿和三池煤矿以及英国等一些国家的矿井都广泛使用了下行通风，而且比重越来越大。

但是，我们在回采工作面或采区巷道中采用下行通风有无危险？瓦斯是煤矿灾害之首，通风是瓦斯防治的基础，采用下行通风的方法对瓦斯防治及其它方面的安全管理又有起何作用？我们只有深入了解其中，才能判断其是否存在危险。

一、下行通风时回采工作面瓦斯涌出及分布规律
1、东峡煤矿为低瓦斯、一级自然矿井，煤层倾角为38°～42°。

采用走向长壁倾斜分层采煤法，全部陷落法管理顶板，由于大倾角煤层回采后顶板冒落的特点，在工作面上部采空区易形成较大的空间，采用上行通风时，瓦斯极易在上隅角积聚，并长期存在，浓度最高时达3.5％，严重影响工作面的安全生产。

采用导风板、水力引流等方法均不能解决上隅角瓦斯积聚问题。

为此，在进行下行通风技术的可行性研究的基础上，于32109—2工作面进行了为期2O个月的上、下行通风试验，试验结果表明，在低瓦斯矿井条件下，下行通风技术能够有效地解决上隅角瓦斯积聚和瓦斯在工作面顶部积聚的问题，是一种经济、安全的通风方法。

2、工作面下行风时，无论瓦斯涌出地点如何、倾角多大、风速多高，由于
风流方向和瓦斯浮力方向相反，完成一定的混合过程所需能量减少，使得风流和瓦斯的混合能力比相同条件下上行通风时的混合能力强，倾角越大，二者的差别愈大。

所以，当工作面风速一定时，完成同样的混合过程下行通风所需时间短；当瓦斯涌出量一定时，下行风吹散瓦斯层所需风速比上行风低；当发生瓦斯积聚时，下行风瓦斯层积聚的长度比上行风短，断面上最高瓦斯浓度也比上行风低。

平煤四矿上、下行通风对比实验和有关调查资料表明，下行通风时采空区瓦斯涌出有如下规律：
1)工作面瓦斯涌出总量与风流方向无关，但下行通风时从工作面回风道测出的瓦斯涌出量比下行通风时低15%～26%。

有些情况下，如保护层的下行风工作面，因被保护层的瓦斯大量漏人采空区，致使上、下行通风时从工作面回风道涌出的瓦斯量变化不大。

2)下行通风时工作面上、下隅角积聚的可能性比上行通风时小，特别是防止上隅角瓦斯积聚的效果突出。

3)采用下行通风时，由于瓦斯密度比空气小，有上浮力，当满足一定的条件时，采空区气体有可能从工作面上部涌出，发生所谓的采空区气体倒流问题。

通过以上分析可以看出，只要不出现采空区内气体倒流，下行通风时上隅角瓦斯积聚的可能性比上行通风小，工作面回风道瓦斯涌出量也比上行风低。

下行风的方向与瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出现瓦斯分层流动和局部积存的现象。

根据实验和统计资料表明，U形后退式采面长期使用下行风后，可使采面回风道瓦斯排出量比上行通风时降低15%～26%，由于下行通风时风流方向和瓦斯浮力方向相反，使得风流和瓦斯层之间的相对运动速度加大、紊流混合能力增加，故隅角积聚招气的可能性减小，倾角愈大，效果愈好。

之所以规定倾角大于12度有突出危险的矿井禁用下行通风，主要是考虑突出时大量瓦斯涌出，会逆风而行到新鲜风流中去。

然而，事实证明，在突出的一瞬间，几十个大气压力的高速射流从煤中突然溢出，无论是上行或下行通风，都有可能使沼气逆风而行到新鲜风流中去。

因此，通过对采煤工作面采用下行风与上行风的比较和实践证明，下行通风
对排走工作面及采空区瓦斯是非常有利的。

二、下行通风时对采煤工作面防火安全的影响
在《回采工作面下行通风对矿井安全的探讨》这篇文章中，就针对采煤工作面下行通风时，掘据模型巷道实验结果对矿井火灾时下行风和上行风的剃弊进行对比，矿井火灾灾变通风理论及其作用作了进一步的探明和研究，得到了在发生火灾时：
1、在条件相同条件 (指巷道风速、倾角、单位时间内火源处燃烧所放出的热量、火源位置）下，下行风产生的火风压大于上行风，下行通风发生火灾时风流比上行通风更容易逆转。

2、在条件相同条件下，下行风更容易逆转，但随着火灾的蔓延，火势逐渐加大，火风压也会逐渐增加。

上行风时由于火风压和机械风压方向一致．致使风量增加，风助火戚火风压会愈增愈大，此时上行风时旁侧风路有可能比下行风时本侧风路更易逆转。

3、当火灾发生在采空区内时，下行风对预防和扑灭自然发火有利。

我国不少矿井的生产实践证明：下行通风能抑制采空区自然发火。

例如平庄矿务局元宝山二井074采面，自然发火期仅l～2个月，在改用下行通风前．回风道一氧化碳浓度高达0．0083%，常发生熏人事故，并有煤油味。

但使用下行通风后．第二天一氧化碳即降为0．004%，最后稳定在0．0029%，直到最后安全采完此工作面。

按煤的自燃情况通常将采空区分为三个带，即中性带(或称不自燃带)、自燃带、窒息带。

可以证明，上行通风时由于采空区内气温的逐步上升，其火风压值也随之增大，导致采空区的漏风量加大，供氧量充足，促使自燃发生或火势扩大；相反，下行通风随着火风压的逐渐增大，漏风量逐渐减少。

即供氧量减少，不利于自然发火，若采空区已发生火灾，也会对抑制采空区火灾的发展，对扑灭火灾起到积极的作用。

4、在U形后退式采面应用下行通风，当采空区发生自燃时，有可能发生采空区气体倒流现象。

经过验证和分析，只要回采工作面两端的机械风压足够大，下行通风一般在采空区内不会发生气体倒流现象。

三、下行通风时对采煤工作面其它影响
如下图，通过采U型后退式回采工作面上行风与下行风之间的比较，还可以得出以下结论：
1、降低粉尘浓度缩小粉尘污染范围。

由于下行风煤流与风流方向一致，会减少煤尘飞扬，不会把运输中的煤尘带入工作面，粉尘的垂直加速度向下，迫使其就近沉降。

因此下行风降尘的效果十分明显，倾角愈大，降尘效果愈好。

减轻了高尘源对采煤机司机、回柱放顶工人的危害。

采用下行风后，割煤和回柱放顶工序，工人始终站在风流上侧操作，这样可以大大减少粉尘的危害。

2、下行风比上行风工作面的气温要低。

工作面实行下行通风，运输系统的电气设备所产生的热量和运送煤炭所放出的热量，直接散发副回风风流中。

从而辟低了工作面空气温度。

潘西煤矿西翼边界下山采区435西采煤工作面由于受地质条件，开拓布局、生产布局限制，于1993年9月7日由上行通风改为下行通风。

自实行下行通风以后，经实测，工作面进风温度由上行风时的25．2℃下降到23.4℃，下降了1.8℃，相对湿度也由09％下降到9O％。

工作面环境气候条件有较大改善。

3、使用下行风后存在的主要问题是，运输机巷的温度升高，瓦斯浓度变大，工作面的矿尘带入机巷，增加了机巷的不安全性，尤其是引起瓦斯爆炸的可能性增大，当机巷着火时也不易接近火源。

通过以上分析可以看出，下行风有许多突出的优点，特别是随着开采深度的增加，瓦斯、高温热害等问题愈来愈严重的情况下使用下行风的意义就愈来愈大，实有推广之价值，但必须采取有效的措施解决使用下行风后带来的问题及存在的危险性。

同时，我国《煤矿安全规程》把下行风的使用限制在小于12度的煤层
中，当煤层倾角大于12度的回采工作面采用下行风时，必须报矿总工程师批准；有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。

四、结束语
1、下行通风安全性在于能有效解决采区瓦斯、高温、高粉尘的危害；
2、下行通风存在危险性在于增加机巷的不安全性，所需机械风压比上行通风时高，通风管理要求较高，火灾时可能引起风流逆转，在起火点瓦斯爆炸可能性比上行风大。

参考文献：
1、林柏泉，张建国，翟成，欧阳广斌；近距离保护层开采采场下行通风瓦斯涌出及分布规律；中国矿业大学学报；2008年第1期；
2、范振东；低瓦斯回采工作面下行通风瓦斯涌出规律的探讨；煤炭工程师；1997年第2期；
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4、张跃宇,石琴谱,杨运良；回采工作面下行通风对矿井安全的探讨 [J]；煤矿安全；1990年第11期；。