一种控制炮掘巷道有毒有害物质超限的方法技术领域
本发明涉及一种控制炮掘巷道有毒有害物质超限的方法，属于煤矿安全领域。
背景技术
炮掘是煤矿井下巷道掘进常用的掘进方式之一，在煤矿掘进中起着非常重要的作
用。然而在井巷掘进爆破时，炸药爆炸后炸药和煤体都会生成大量的CO等有毒有害
物质，由于井巷作业空间相对狭小，通风条件较差，容易造成CO等有毒有害物质浓
度超标，对施工人员的身体健康和安全生产构成严重威胁。目前炮掘巷道爆破后爆破
人员只能根据经验来判断再次进入工作面的时间，一般来说，在爆炸结束后须等15min
以上的时间，将炮烟吹散，经爆破员、瓦斯检测员认真检查工作面附近的瓦斯、CO
等有毒有害物质是否超限和无瞎炮，确认安全后才准进入，但是15min这个时间没有
精确的理论模型和合理的试验数据支撑，完全是现场人员的经验判断，判断是否正确
没有得到理论和技术的支撑，因为影响爆破后巷道内CO等有毒有害物质浓度的因素
很多，而且之间的关系复杂，多样。例如，炸药的氧平衡问题，炮孔的封孔长度和封
孔质量问题、炸药起爆方式，通风能力问题、巷道断面结构问题等。按照《煤矿安全
规程》规定：煤矿井下空气中CO浓度不得超过0.0024％。由此知道掘进工作面爆破
后巷道出现CO浓度超限的现象是必然的，这一现象与掘进工作面的通风量和掘进巷
道的长度无关。如果工人长时间在这种环境下工作极易造成CO中毒，轻者头痛眩晕、
心悸、恶心、呕吐、四肢无力，重者短时间内就会失去知觉，抢救不及时就会中毒死
亡。所以迅速、安全、高效的降低放炮后掘进巷道内CO等有毒有害物质浓度，使之
达到安全生产要求对工人的生命和安全生产都具有非常重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制炮掘巷道有毒有害物质超限的方法。本发明能从根
本上解决炮掘巷道内有毒有害物质的超限问题，爆破后人员可以检测掘进工作面的有
毒有害物质浓度，科学的确定进入巷道的时间；能有效降低工作人员危险性，保证井
下人员的安全工作和设备的正常运转。
本发明提供的控制炮掘巷道有毒有害物质超限的方法，包括如下步骤：1)在掘进
工作面平行排列设置若干个抽放网管，所述抽放网管依次与流量测定装置、一个汇总
管、一个U型过滤水管、一个抽放总管和抽风机连接；其中通过一个多通管把若干个
所述抽放网管与所述汇总管连接；
2)在所述掘进工作面进行炮掘作业后，开启所述抽风机，并向所述掘进工作面送
风，有毒有害物质通过所述抽放网管流入所述汇总管，然后通过所述抽放总管被排出
地面或者进入回风系统。
本发明中，所述有毒有害物质指得是一氧化碳、二氧化氮、三氧化二氮、硫化氢、
氨气、二氧化硫、粉尘、煤尘和矿尘。
上述的方法中，所述抽放网管安装在距所述掘进工作面距迎头5m～10m处，所述
抽放网管之间间距可为0.3～1m；以确保抽放的所述有毒有害物质全部被抽放不存在遗
漏；还在距离所述掘进工作面的风门的3～5m处的抽放总管上开设一个有毒有害物质
浓度监测孔，瓦检员可以通过该孔检测掘进工作面前方气体浓度，在浓度达到允许值
时，工作人员可以进入所述掘进工作面继续工作。
上述的方法中，所述抽放网管固定在距所述掘进工作面距顶板300～500mm处、
距帮200～400mm。
上述的方法中，所述抽放网管的数量为2～6个，具体可为3个或2～3个。
上述的方法中，通过所述流量测定装置测定的所述抽放网管的抽放风量Q抽的公
式如式Ⅰ或式Ⅱ所示：
Q抽＝Q送－Q巷式Ⅰ
Q抽＝Q送－Q人式Ⅱ
其中，Q巷＝Vmin×S×60式Ⅲ
Q人＝n×q人式Ⅳ
上式Ⅰ-Ⅲ中，Q送为所述掘进工作面的送风量，m3/min；
Q巷为掘进巷道内的风量，m3/min；
Q人为所述掘进巷道内工作人员的需要风量，m3/min；
Vmin为所述掘进巷道内的风速，m/min；
S为所述掘进工作面的横截面积，m2；
n为所述掘进巷道内的人数；
q人为所述掘进巷道内每人需要的风量，m3/min。
上述的方法中，Q巷可为0.25～10m3/s；q人可为4～100m3/min；Q送可为400～800m3/s。
本发明中，(1)Q巷由风速V决定，巷道风速V的范围为0.25～4m/s，(2)据《煤
矿安全规程》规定，供给风量不得少于4立方米/每人每分钟；
根据式Ⅰ或式Ⅱ计算到所述抽放网管的抽放风量Q抽，以控制实际巷道内的送风
量管道的阀门，从而做到既保证CO等有毒有害物质物质得到充分地抽放，也保证井
下人员的正常呼吸和设备的正常运转。
上述的方法中，当Q巷的数值大于Q人的数值时，抽放风量Q抽采用式Ⅰ表示；
当Q巷的数值小于Q人的数值时，抽放风量Q抽采用式Ⅱ表示。
上述的方法中，所述方法采用的控制炮掘巷道有毒有害物质超限的装置包括三个
以上的抽放网管、三个以上的保护套、一个固定支撑架、三个以上的流量测定装置、
三个以上的阀门、一个多通接头、一个汇总管、一个多通接头、一个U型过滤水管和
一个抽放总管；每个所述抽放网管外部均设有所述保护套，所述抽放网管的前端位于
所述保护套的末端，所述抽放网管的后端位于所述保护套的开口端；所述保护套固定
连接在所述固定支撑架上，所述固定支撑架的两端固定连接在炮掘巷道侧壁上；每个
所述抽放网管的后端均通过管路依次连接所述流量测定装置和所述阀门，各所述管路
均通过所述多通接头与所述汇总管一端连接，所述汇总管另一端通过所述二通接头与
所述U型过滤水管的一端连接，所述U型过滤水管的另一端通过所述抽放总管连接抽
风机。
上述的方法中，步骤2)中U型过滤水管下部设置有放水储水器，所述放水储水
器的底部设置有放水口，在所述放水口处设置有放水安全阀。
本发明中，所述控制炮掘巷道有毒有害物质超限的装置：所述保护套采用铜丝网
保护套，且所述保护套与所述固定支撑架之间采用固定螺母进行固定连接；
所述抽放网管的数量与所述保护套的数量呈对应设置；
所述固定支撑架与炮掘巷道侧壁之间通过固定销进行固定连接；所述固定支撑架
与炮掘巷道侧壁之间通过固定销进行固定连接。
上述的方法中，所述炮掘作业的炸药量如下：一级煤矿许用炸药Qcfi＝25Acfi
(m3/min)；二、三级煤矿许用炸药Qcfi＝10Acfi(m3/min)；
其中，Acfi——第i个掘进工作面一次爆破所用的最大炸药量，kg；
25——每千克一级煤矿许用炸药需风量，m3/min；
10——每千克二、三级煤矿许用炸药需风量，m3/min。
本发明具有以下优点：
本发明采用抽采的方式直接将掘进巷道爆破后产生的有毒有害物质抽到地面；能
从根本上解决炮掘巷道内有毒有害物质的超限问题，爆破后人员可以检测掘进工作面
的有毒有害物质浓度,科学的确定进入巷道的时间；能有效降低工作人员危险性，保证
井下人员的安全工作和设备的正常运转。
附图说明
图1为本发明中掘进工作面的装置系统图。
图2为图1中抽放管的剖面图。
图中标记如下：
1抽放网管；2固定支架；3固定销；4固定螺母；5致密铜丝网；6流量测定
装置；7阀门；8四通接头；9汇总管；10二通接头；11U型过滤水管；12放水储
水器；13放水安全阀；14抽放总管；15放水口；16监测孔。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
如图1、图2所示，为本采用的控制炮掘巷道有毒有害物质超限的装置，其包括
三个抽放网管1、3个致密铜丝网5、一个固定支架2、三个流量测定装置6、三个阀
门7、一个四通接头8、一个汇总管9、一个二通接头10、一个U型过滤水管11、一
个抽放总管14、一个放水储水器12、一个放水口15和一个放水安全阀13。每个抽放
网管1外部均设有致密铜丝网5作为保护套，抽放网管1的前端位于致密铜丝网5的
末端，抽放网管1的后端位于致密铜丝网5的开口端，抽放网管1可以在致密铜丝网
5内进行抽放动作；致密铜丝网5固定连接在固定支架2上，固定支架2的两端通过
固定销3固定连接在炮掘巷道侧壁上。每个抽放网管1的后端均通过管路依次连接流
量测定装置6和阀门7，各管路均通过四通接头8与汇总管9一端连接，汇总管9另
一端通过二通接头10与U型过滤水管11的一端连接，U型过滤水管11的另一端通
过抽放总管14连接抽风机(图中未示)，抽放总管14上设有检测内部有毒有害物质的
监测孔16，经抽风机将CO等有害气体排放到回风系统(回风系统或者直接排出地面)
中。U型过滤水管11下部设置有放水储水器12，可防止掘进面的喷雾凝水后进入抽
风机，放水储水器12的底部设置有放水口15，在放水口15处设置有放水安全阀13，
当放水储水器12里的水达到预先设定位置后放水安全阀13自动打开放水。
一个抽放网管1距掘进工作面距迎头10m处；另一个抽放网管1安装在距离掘进
工作面距迎头25m处，抽放网管1的最上边管路固定在距顶板不大于300mm，距帮
不小于200mm。当掘进工作面实际供风量420m3/min，巷道断面积12m3。根据《煤
矿安全规程》，巷道风速(Q巷)的最低要求为0.25m/s，井下每人所需风量q人为4m3/min，
Q巷＝Vmin×S×60式Ⅲ
式Ⅲ中，Q巷为掘进巷道内的风量，m3/min；
Vmin为所述掘进巷道内的风速，m/min；
S为所述掘进工作面的横截面积，m2；
可得：Q巷min＝0.25×12×60＝180m3/min。
炮掘工作面工作人员一般不超过10人，
Q人＝n×q人式Ⅳ
式Ⅳ中，Q人为所述掘进巷道内工作人员的需要风量，m3/min；
n为所述掘进巷道内的人数；
q人为所述掘进巷道内每人需要的风量，m3/min。
Q人＝10×4＝40m3/min。
当Q巷>Q人，因此抽放管路的支管抽放能力Q抽必须是总的供风量减掉井下人员基
本需风量和巷道最低保有风量(180m3/min)的最大值，按照式Ⅰ进行计算抽风量；
Q抽＝Q送－Q巷式Ⅰ
式Ⅰ中，Q送为所述掘进工作面的送风量，m3/min。
故Q抽＝Q送－Q巷＝420－180＝240m3/min，而每支抽放管的抽放能力为120m3/min，
因此可以关闭其中一个阀门7来确保巷道最低保有风量(180m3/min)。从而做到既保证
CO等有毒有害物质物质得到充分地抽放，也保证井下人员的正常呼吸和设备的正常
运转。
放炮后严禁作业人员立即进入，10分钟后由保安区瓦检员检查施工区域内有毒有
害物质浓度，只有在检测炮烟被吹散且各种气体符合规程规定的安全浓度以下后，方
可撤除警戒恢复正常生产作业。利用本方法一般10分钟瓦斯员即可进入检查，当各种
气体符合规程规定的安全浓度以下后，工作人员即可继续作业。