独头巷道长距离掘进通风技术应用研究

白天社 武光辉

摘 要：能否解决独头巷道长距离通风问题，是减少辅助掘进工程量，实现工作面优化布置的前提条件之一，通过对通风方式，局部通风机及风筒的合理选择确定相关的配套设施，实现了独头巷道长距离通风。

关键词：独头巷道；长距离；通风；优化布置

引言

随着煤矿生产技术的发展，工作面长度增加，单巷长距离通风问题越来越多。为了缓解采掘接续紧张的矛盾，就要优化巷道布置，加大工作面顺槽长度，较少辅助联络巷和切眼巷道，加快工作面掘进及准备时间，达到上述目的的关键是能否实现长距离通风。围绕上述问题，彬长胡家河矿业公司在401102工作面运输巷及切眼施工中实现长距离通风达2000m。

1 通风方式的确定

通风方式总体上分为压入式和抽出式两种。压入式通风时局部通风机及其附属电气设备布置在新鲜风流中，乏风流不通过局部通风机，安全性好。压入式风筒出风速和有效射程大，可防止瓦斯层状积聚，散热效果好，压入式通风可用柔性风筒，重量轻，便于运输且材料成本低。

胡家河煤矿属于高瓦斯矿井，若通风效果不好，会出现局部瓦斯积聚现象。

结合矿井实际情况，分析得出压入式通风优于抽出式，故选用压入式通风方式。

2 局部通风机及风筒的选择

2.1 局部通风机的选型

Q局≥P*Q掘=1.25×410=512.5m3/min

式中，Q局-局部通风机的吸风量，m3/min；P-风筒漏风系数；Q掘-掘进工作面风量，m3/min。

2.2 局部通风机的技术参数

型号：FBD-Ⅰ-No8.0/2×45kw；

风量：910-550m3/min；

全压：770-6760pa；

功率：2×45kw；

最高全压效率≥80%；

噪声≤25dB。

该型风机的气动参数合理，随着风压的不断增加，风量变化小，气动性能曲线较陡，是一条光滑的无驼峰的平滑曲线，极大的满足了风筒阻力变化而风量保持平稳的特点。

2.3 风筒漏风系数的计算

柔性风筒百米漏风率如表1所示。

表1 柔性风筒百米漏风率

K1=100/（100-L*K100）

式中，K1-风筒的漏风系数；L-通风巷道总长度，m；K100-风筒百米漏风率，%，按表1取得。

风筒是掘进施工中的导风装置，对风筒的基本要求是漏风小，风阻小，质量轻，拆装方便，柔性风筒具有轻便，可伸缩，拆卸搬运方便的特点，为满足压入式通风要求，选用直径1000mm的柔性风筒。风筒接头采用双反边方式，漏风小，不易胀开。

3 风量计算

3.1 按人员计算

Q1=4×Ni=4×20=80m3/min

N-井下工作面同时最多人数，20人。

按排出掘进工作面瓦斯绝对涌出量计算：

Q2=100KQ=100×2×2.05=410（m3/min）

式中，Q-绝对瓦斯涌出量，取2.05m3/min；K-瓦斯涌出不均匀系数，取2。

经以上计算，取较大需风量Q2=410m3/min，取漏风系数P=1.25，则局部扇风机的工作风量Qi=PQ2=1.25×410=512.5m3/min。

3.2 按最小风速校验

Qmin=S×Vmin=0.25×60×18=270m3/min；

Qmax=S×Vmax=4×60×18=4320m3/min；

Qmin=270m3/min

Vmin-最小風速，V=0.25m/s；

Vmax-最大风速，V=4m/s；

满足掘进工作面最小风速需要。所以掘进迎头最小供风量为512.5m3/min。

由上述计算得知401102运输巷迎头工作面施工所需最小需风量：Qmin=512.5m3/min。

3.3 风压计算

最大通风距离2000m，胶质风筒长度为2000m，迎头工作面施工至少所需风量Q=Qmax=339.5m3/min=5.658m3/S。

H=（Rm+Rc）Q×Qz=（30+0.33）×12.48×5.658=2141.66Pa

式中，H-风压，Pa；Rm-沿程摩擦风阻，Rm=R胶=2.0×15=30Pa.S2/m6；Rc-出口风阻，Rc=0.818γ/（gd5）=0.33Pa.S2/m6；Q-局部风机高效风量，Q=12.48m3/s；Qz-掘进工作面需风量，Q=5.658m3/s。

3.4 通风机选型

根据以上风量、风压计算401102工作面运输巷迎头工作面共选用2台FBD-Ⅰ-No8.0/2×45型防爆压入式对旋轴流风机（配用电机功率：2×45kw，风量为：7.78～15.38m3/s；风压2008～8057Pa）作为一个工作面局部通风机（每个工作面双机双电源，备用一台），满足供风要求。

4 通风中的注意事项

4.1 合理选择风筒类型

（1）选择单节长度较长的风筒。适当增加风筒的节长，减少风筒的接头数目，降低风筒的局部风阻和漏风。一般风筒插接接头漏风量在0.2～0.4m3/min，当接头数较多时，不可能实现长距离通风。国内有使用200m/节的风筒，效果明显。（2）选择大直径风筒。长距离通风必须要合理选择风筒的直径，风筒的通风摩擦阻力与风筒直径的5次方成反比，风筒直径增加1倍，通风阻力减少32倍，因此尽量选择直径较大的风筒。

4.2 合理确定风机型号

直接采用大功率风机和大直径风筒。目前我国已生产有多种类型的大功率局部通风机。如重庆煤科院的60kW对旋风机，其额定风量均达500m3/min，额定风压均达4500～5000Pa，并且生产与大功率局部通风机相配套的直径为800～1000mm的高强度胶质风筒，都能满足高瓦斯长距离掘进工作面的要求。

4.3 加强通风系统的维护

（1）改进接头方式。采用双反压边，减小漏风量。（2）采用柔性风筒时，要吊挂平直，防止刮破，要粘补或灌胶封堵所有的针眼，减少漏风。（3）及时修补或更换破损风筒，减小小范围漏风。

5 综合效果

目前国内普遍采用一般轴流式局部通风机相比，对旋压入式通风机具有结构紧凑、风压高、风量大、噪音低、高效节能、性能稳定等优点。实现独头长距离掘进巷道的通风解决了掘进施工中搬家多，劳动强度大，贯通多，施工复杂的问题，提高了劳动效率，促进了安全生产，还大幅度地降低了万吨掘进率，为优化工作面布置、矿井高产高效提供了强有力的保证。

参考文献

[1]张国枢.通风安全学[M].第二版.徐州：中国矿业大学出版社，2011.

[2]姚国芳，李勇，王广胜.煤矿巷道掘进的综合降尘与防尘[J].煤炭技术，2009（12）：95-97.

[3]蒋仲安，金龙哲，袁绪忠，等.掘进巷道中粉尘分布规律的实验研究[J].煤炭科学技术，2001，21（3）：43-45.

[4]张智勇.煤矿掘进工作面综合防尘技术的实践和应用[J].科技风，2012（7）：77.

作者简介：白天社（1967-），男，陕西澄城人，2010年毕业于陕西能源技术学院，大专，工程师，正科级，主要从事采矿工艺研究。