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摘要：本文分析了回采工作面上隅角有害气体积聚的原因以及
目前解决这一问题的方法和存在问题；对其研制的风水引射器系统的应用效果进行了考察，肯定了该系统在生产中应用的有效性。
关键词：上隅角有害气体风水引射器
0 引言
随着科学技术的发展，采煤工艺机械化程度越来越高，随之而来的煤尘、瓦斯、火灾等矿井自然灾害日益阻碍着现场的作业环境。煤矿井下回采工作面上隅角瓦斯积聚造成的瓦斯浓度超限、影响工作面的正常生产，是矿井生产中常见的、难以解决的问题。经过反复的试验，采用风水引射器对工作面进行三位一体综合治理，使现场的恶劣的作业条件得到一定程度的缓解，从而促进了煤矿开采技术的快速发展。
1 风水引射器提出的背景
山西三元煤业股份有限公司2303工作面采用了U型后退式通风系统，由于特定的地理条件给回采工作带来许多不利因素。该通风系统的进风流到达工作面时，由于风流的拐弯而造成回风隅角的风量减少，以及漏风而带来瓦斯积聚在回风隅角，在回风隅角形成涡流区，造成工作面上隅角瓦斯等有害气体浓度大，容易超限，制约着工作面的安全生产。为了减小回风隅角涡流区空间，从而减少瓦斯等有害气体的积聚，可以通过加大风速，为工作面提供足够大的风量来减小涡流区瓦斯积聚的范围；随着风量的加大，积存在上隅角的有害气体会被风流稀释、冲淡并排到回风巷；但对于2303特定的地质环境，加大风速必然会使进入采空区的射流加大，从而使“三带”之中的氧化带处于富氧状态，使本来就形势严峻的“孤岛”防火工作更加困难，因此，这种方法对2303面的防灾是极为不利的，经过反复试验，我们提出了采用风水引射器三位一体对工作面进行综合治理。
2 风水引射器的结构与主要做法
风水引射器用3mm钢板制作，将钢板圈成圆柱形状，将缝隙对焊而成，主体部分施工要求：①将长300mm直径分别为108mm与75mm的两段铁管套在一起焊接为一体，管口在用铁板密封焊接，使其外观为一圆柱体。②将Φ20mm的进水管与Φ108mm铁管内部连通并在壁面焊接，同时将Φ20mm的进风管穿透Φ108mm的铁管与Φ75mm的铁管连通且密封焊接，并且在Φ75mm的铁管上开孔作为进水孔。③在引射器主体部分的左侧焊接三个喷头，喷头大小为Φ20mm，其根部与Φ75mm的铁管内部焊接。
3 风水引射器的主要工作原理
风水引射器安装在回风隅角处，喷头朝向涡流区，负压区一侧朝向回风巷，与回风顺槽平行放置，且随着工作面的推进人工前移。
高压水流（1.2～2.5MP）通过进水管进入Φ108mm的铁管内，通过进水孔射入Φ75mm的铁管内；高压风流（0.4～1MP）直接射入Φ75mm的铁管将水流雾化，形成高速射流从三个喷头同时喷出，周围静止的空气被卷入射流并向前运动，引射器主体部分右侧就会形成负压区，由于压力差的存在，周围的空气会向负压区流动，从而有源源不断的气流射向回风隅角，积聚在此的有害气体在高速喷雾的冲击下开始流动，从而使此处的气体达到动态循环，最终实现排放有害气体的目的。
4 风水引射器三位一体的治理效果以及技术特点
自从采用风水引射器以来，工作面局部恶劣的环境得到了有效的治理；实践证明，风水引射器具备以下特点：
①稀释了回风隅角的有害气体，增加了氧气的浓度。回风隅角属于气流的涡流区，煤炭自燃产生的一氧化碳以及从老空区排出的瓦斯等有害气体都积存于此，为工作面的安全生产构成了极大的威胁，使用风水引射器后，高速水雾气流射向涡流区，达到排放有害气体的目的。从而增加了回风隅角氧气的浓度。②均压防火，缩小了采空区氧化带的长度。均压防灭火是通过对井下风流的调整，改变有关巷道风压的分布，均衡火区或采空区进、回风两侧的风压，减少和杜绝漏风，使火区内空气不产生流动和交换，断绝氧源，达到窒息惰化火区或者抑制煤炭自然发火，做到堵风防漏，管风防火，以风治火。③喷射的水雾粒度适中，有利于吸粉捕尘。水流经过雾化成细微的水滴喷射于空中，它的捕尘作用有：a在雾化作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞，将粉尘湿润，使之在重力作用下沉。b高速度流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内润湿下沉。c将已沉落的尘粒粘结，使之不易飞扬。④引射器具有结构简单、本身没有运动部件，易于加工且成本较低、工作可靠、安装维护方便。
5 科研结论
采用风水引射器对综放工作面局部进行三位一体综合治理，能有效的改善工作面作业环境，为矿井安全生产提供了科学的保障，增强了U型通风系统的稳定性，解决了工作面回风隅角有害气体治理与采空区防火管理之间存在的矛盾，为净化工作面提供了一个安全、科学的参考，对加强煤矿劳动保护，搞好安全文明生产，加速我国煤炭工业持续稳定地发展具有重要的现实意义，具有极大的推广应用价值。
参考文献：
[1]刘英学，邬培菊.用风水引射器处理回采工作面上隅角积聚瓦斯的研究[J].煤矿安全，1998（2）：32-36.
[2]张勋.塔山煤矿综放面采空区自燃“三带”研究[D].辽宁工程技术大学，2012：10-11.
[3]刘英学，唐海清，邹声华，施式亮.防治采空区自燃减漏风措施的研究与应用[J].煤炭学报，1996，21（6）：630-633.
作者简介：
廉普清（1964-），山西长治人，从事煤矿技术管理30多年，多项科技成果获得奖励。
目前解决这一问题的方法和存在问题；对其研制的风水引射器系统的应用效果进行了考察，肯定了该系统在生产中应用的有效性。
关键词：上隅角有害气体风水引射器
0 引言
随着科学技术的发展，采煤工艺机械化程度越来越高，随之而来的煤尘、瓦斯、火灾等矿井自然灾害日益阻碍着现场的作业环境。煤矿井下回采工作面上隅角瓦斯积聚造成的瓦斯浓度超限、影响工作面的正常生产，是矿井生产中常见的、难以解决的问题。经过反复的试验，采用风水引射器对工作面进行三位一体综合治理，使现场的恶劣的作业条件得到一定程度的缓解，从而促进了煤矿开采技术的快速发展。
1 风水引射器提出的背景
山西三元煤业股份有限公司2303工作面采用了U型后退式通风系统，由于特定的地理条件给回采工作带来许多不利因素。该通风系统的进风流到达工作面时，由于风流的拐弯而造成回风隅角的风量减少，以及漏风而带来瓦斯积聚在回风隅角，在回风隅角形成涡流区，造成工作面上隅角瓦斯等有害气体浓度大，容易超限，制约着工作面的安全生产。为了减小回风隅角涡流区空间，从而减少瓦斯等有害气体的积聚，可以通过加大风速，为工作面提供足够大的风量来减小涡流区瓦斯积聚的范围；随着风量的加大，积存在上隅角的有害气体会被风流稀释、冲淡并排到回风巷；但对于2303特定的地质环境，加大风速必然会使进入采空区的射流加大，从而使“三带”之中的氧化带处于富氧状态，使本来就形势严峻的“孤岛”防火工作更加困难，因此，这种方法对2303面的防灾是极为不利的，经过反复试验，我们提出了采用风水引射器三位一体对工作面进行综合治理。
2 风水引射器的结构与主要做法
风水引射器用3mm钢板制作，将钢板圈成圆柱形状，将缝隙对焊而成，主体部分施工要求：①将长300mm直径分别为108mm与75mm的两段铁管套在一起焊接为一体，管口在用铁板密封焊接，使其外观为一圆柱体。②将Φ20mm的进水管与Φ108mm铁管内部连通并在壁面焊接，同时将Φ20mm的进风管穿透Φ108mm的铁管与Φ75mm的铁管连通且密封焊接，并且在Φ75mm的铁管上开孔作为进水孔。③在引射器主体部分的左侧焊接三个喷头，喷头大小为Φ20mm，其根部与Φ75mm的铁管内部焊接。
3 风水引射器的主要工作原理
风水引射器安装在回风隅角处，喷头朝向涡流区，负压区一侧朝向回风巷，与回风顺槽平行放置，且随着工作面的推进人工前移。
高压水流（1.2～2.5MP）通过进水管进入Φ108mm的铁管内，通过进水孔射入Φ75mm的铁管内；高压风流（0.4～1MP）直接射入Φ75mm的铁管将水流雾化，形成高速射流从三个喷头同时喷出，周围静止的空气被卷入射流并向前运动，引射器主体部分右侧就会形成负压区，由于压力差的存在，周围的空气会向负压区流动，从而有源源不断的气流射向回风隅角，积聚在此的有害气体在高速喷雾的冲击下开始流动，从而使此处的气体达到动态循环，最终实现排放有害气体的目的。
4 风水引射器三位一体的治理效果以及技术特点
自从采用风水引射器以来，工作面局部恶劣的环境得到了有效的治理；实践证明，风水引射器具备以下特点：
①稀释了回风隅角的有害气体，增加了氧气的浓度。回风隅角属于气流的涡流区，煤炭自燃产生的一氧化碳以及从老空区排出的瓦斯等有害气体都积存于此，为工作面的安全生产构成了极大的威胁，使用风水引射器后，高速水雾气流射向涡流区，达到排放有害气体的目的。从而增加了回风隅角氧气的浓度。②均压防火，缩小了采空区氧化带的长度。均压防灭火是通过对井下风流的调整，改变有关巷道风压的分布，均衡火区或采空区进、回风两侧的风压，减少和杜绝漏风，使火区内空气不产生流动和交换，断绝氧源，达到窒息惰化火区或者抑制煤炭自然发火，做到堵风防漏，管风防火，以风治火。③喷射的水雾粒度适中，有利于吸粉捕尘。水流经过雾化成细微的水滴喷射于空中，它的捕尘作用有：a在雾化作用范围内，高速流动的水滴与浮尘碰撞，将粉尘湿润，使之在重力作用下沉。b高速度流动的雾体将其周围的含尘空气吸引到雾体内润湿下沉。c将已沉落的尘粒粘结，使之不易飞扬。④引射器具有结构简单、本身没有运动部件，易于加工且成本较低、工作可靠、安装维护方便。
5 科研结论
采用风水引射器对综放工作面局部进行三位一体综合治理，能有效的改善工作面作业环境，为矿井安全生产提供了科学的保障，增强了U型通风系统的稳定性，解决了工作面回风隅角有害气体治理与采空区防火管理之间存在的矛盾，为净化工作面提供了一个安全、科学的参考，对加强煤矿劳动保护，搞好安全文明生产，加速我国煤炭工业持续稳定地发展具有重要的现实意义，具有极大的推广应用价值。
参考文献：
[1]刘英学，邬培菊.用风水引射器处理回采工作面上隅角积聚瓦斯的研究[J].煤矿安全，1998（2）：32-36.
[2]张勋.塔山煤矿综放面采空区自燃“三带”研究[D].辽宁工程技术大学，2012：10-11.
[3]刘英学，唐海清，邹声华，施式亮.防治采空区自燃减漏风措施的研究与应用[J].煤炭学报，1996，21（6）：630-633.
作者简介：
廉普清（1964-），山西长治人，从事煤矿技术管理30多年，多项科技成果获得奖励。