3.14　通风

最初人们并没有采取措施在煤矿各处引入新鲜空气，来冲淡任何有害或易燃气体，使它们变得无害。但是，随着煤矿延伸的范围越来越大，就必须采取一些措施来降低发生灾害性爆炸的可能性。

较为现代的做法，第一步是修筑两条进矿的巷道，一条是让空气流入的，而另一条则是让空气流出的。这种预防措施直到诺森伯兰的哈特利发生灾难以后才成为强制性措施，当时地面上一台巨大的水泵破裂，落入矿井中堵塞了唯一的竖井，结果造成许多人丧生。

图51　裹在湿麻袋中的瓦斯检查员。他正在点燃瓦斯以把工作区清理干净。

如果有两条巷道进入煤矿，而且如果其中一条巷道里的温度高于另一条巷道，那么就会因为空气的密度随着温度上升而降低，从温度较低的区域至温度较高的区域产生一股气流。在浅矿中，这种温度变化很小，气流也很微弱。另外，这种温差往往在昼夜之间和夏冬之间出现颠倒，因此空气的流速也是变化的，而且往往是可以忽略的。为了克服这种不能令人满意的情况并产生稳定的气流，可以把消防水桶吊入一个入口竖井中，从而产生一个人为的温差。随着煤矿变得更大，就需要比消防水桶更理想的设备，即在上行竖井或上风井的底部筑些炉子。如果煤矿中散发出大量危险的易燃性气体，则让来自下风井的新鲜空气进入炉子，而让燃烧的产物以低于瓦斯和空气混合物燃点的温度进入上风井。人们也曾试用过蒸汽喷射法，但结果并不令人满意。排出的瓦斯往往在地面燃烧（图版6A）。

第一台已知的机械通风设备是1807年在赫伯恩煤矿由巴德使用的气泵。这是一台由一只5平方英尺、冲程为8英尺、在木衬活塞室中运作的木活塞组成的抽气泵。当时它能以每分钟20次冲程排出0.6万立方英尺的空气，这个数字可与现今煤矿中每分钟60万至100万立方英尺的排气量比较一下。气泵的原理同时也在比利时的煤矿和德国哈茨山铅矿中得到了广泛应用。最初，所有的努力都投入到了气泵的改进之中，斯特鲁韦（Struvé）的通风机就是一个被大量应用于南威尔士的例子。这种装置的活塞是一只顶端封闭的锻铁钟形活塞，直径为12—22英尺，在水中上下工作。借助位于活塞室内壁的上下阀门的活动，它分别在每一上冲程吸入空气，在每一下冲程压出空气。这些气泵在成对工作时，可以每分钟置换多达10万立方英尺的空气。

另一种气泵是尼克松（Nixon）通风机。这种设备被架在轮子上，有一只水平活塞，在某些情况下有30英尺×22英尺那么大。其活塞室如同斯特鲁韦的机器那样，装有瓣阀。当每分钟进行9次7英尺冲程时，这种机器在当时号称能置换16万立方英尺的空气。(https://www.daowen.com)

大约在1830年，人们成功地进行了研制风机的尝试。这一想法并不新奇，因为几乎早在3个世纪之前，阿格里科拉（Agricola）就曾讨论过它们的应用。典型的早期形式的风机是由沃德尔（Waddell）、吉巴尔（Guibal，比利时）和法布里（Fabry）设计的，全都是离心式风机。他们共同的想法是用一台蒸汽机使一只鼓轮水平旋转，来自矿内的空气被吸入鼓轮的中央，然后从它的四周排至外部空气中。这些空气是通过一个加宽的烟囱到达外部空气里的，从而降低了被排出的空气返回外部空气的速度。这就是以后几年使用的大口烟囱。

除了产生一股通风气流之外，在把空气向矿内工作区各处传送的方法上也发生了一些变化。最初煤矿都比较小，看来似乎未曾做过引导空气流动的尝试。空气一般总是前往它想去的地方，而在大多数情况下多半是前往那些不是很有用的地方。于是就要开凿两条并行巷道，且在它们之间设一些连接巷道。当一条新的连接巷道完成时，就将前一条巷道堵塞，从而迫使空气从一条巷道流入，而从与之并行的另一条巷道流出。在连接巷道已落后于开采工作面的场合，则可把巷道用木隔板或柏油帆布（风障布）一分为二，构成一个临时回路。

如果连接巷道需要用于通行而且又不能永久堵塞，则可以从巷道顶板挂下一些由帆布制成的临时障碍物（门或风障）。对于长久的开采工作区，则使用装有铰链的木门。这些门可按通行的需要由一些小孩（收煤童）来开闭。

最初，空气是在一个回路中往煤矿各处流动的，但人们发现这有很多缺点，例如过度的摩擦、污染和泄漏。后来，人们把主气流分开，以使煤矿各部分都能得到独立供给的新鲜空气。虽然空气被分隔开了，但分开的气流都在上风井处或其附近汇合。为了控制进入煤矿各区域的空气量，可以把人工阻件或调节器插入低摩擦区。此外，为了确保没有聚集的气体潜藏在煤矿废弃的部分，应使空气流过所有敞开作业区。