獨(dú)頭巷道長距離掘進(jìn)通風(fēng)技術(shù)應(yīng)用研究

白天社 武光輝

摘 要：能否解決獨(dú)頭巷道長距離通風(fēng)問題，是減少輔助掘進(jìn)工程量，實(shí)現(xiàn)工作面優(yōu)化布置的前提條件之一，通過對通風(fēng)方式，局部通風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒的合理選擇確定相關(guān)的配套設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)頭巷道長距離通風(fēng)。

關(guān)鍵詞：獨(dú)頭巷道；長距離；通風(fēng)；優(yōu)化布置

引言

隨著煤礦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，工作面長度增加，單巷長距離通風(fēng)問題越來越多。為了緩解采掘接續(xù)緊張的矛盾，就要優(yōu)化巷道布置，加大工作面順槽長度，較少輔助聯(lián)絡(luò)巷和切眼巷道，加快工作面掘進(jìn)及準(zhǔn)備時(shí)間，達(dá)到上述目的的關(guān)鍵是能否實(shí)現(xiàn)長距離通風(fēng)。圍繞上述問題，彬長胡家河礦業(yè)公司在401102工作面運(yùn)輸巷及切眼施工中實(shí)現(xiàn)長距離通風(fēng)達(dá)2000m。

1 通風(fēng)方式的確定

通風(fēng)方式總體上分為壓入式和抽出式兩種。壓入式通風(fēng)時(shí)局部通風(fēng)機(jī)及其附屬電氣設(shè)備布置在新鮮風(fēng)流中，乏風(fēng)流不通過局部通風(fēng)機(jī)，安全性好。壓入式風(fēng)筒出風(fēng)速和有效射程大，可防止瓦斯層狀積聚，散熱效果好，壓入式通風(fēng)可用柔性風(fēng)筒，重量輕，便于運(yùn)輸且材料成本低。

胡家河煤礦屬于高瓦斯礦井，若通風(fēng)效果不好，會(huì)出現(xiàn)局部瓦斯積聚現(xiàn)象。

結(jié)合礦井實(shí)際情況，分析得出壓入式通風(fēng)優(yōu)于抽出式，故選用壓入式通風(fēng)方式。

2 局部通風(fēng)機(jī)及風(fēng)筒的選擇

2.1 局部通風(fēng)機(jī)的選型

Q局≥P*Q掘=1.25×410=512.5m3/min

式中，Q局-局部通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量，m3/min；P-風(fēng)筒漏風(fēng)系數(shù)；Q掘-掘進(jìn)工作面風(fēng)量，m3/min。

2.2 局部通風(fēng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)

型號(hào)：FBD-Ⅰ-No8.0/2×45kw；

風(fēng)量：910-550m3/min；

全壓：770-6760pa；

功率：2×45kw；

最高全壓效率≥80%；

噪聲≤25dB。

該型風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)參數(shù)合理，隨著風(fēng)壓的不斷增加，風(fēng)量變化小，氣動(dòng)性能曲線較陡，是一條光滑的無駝峰的平滑曲線，極大的滿足了風(fēng)筒阻力變化而風(fēng)量保持平穩(wěn)的特點(diǎn)。

2.3 風(fēng)筒漏風(fēng)系數(shù)的計(jì)算

柔性風(fēng)筒百米漏風(fēng)率如表1所示。

表1 柔性風(fēng)筒百米漏風(fēng)率

K1=100/（100-L*K100）

式中，K1-風(fēng)筒的漏風(fēng)系數(shù)；L-通風(fēng)巷道總長度，m；K100-風(fēng)筒百米漏風(fēng)率，%，按表1取得。

風(fēng)筒是掘進(jìn)施工中的導(dǎo)風(fēng)裝置，對風(fēng)筒的基本要求是漏風(fēng)小，風(fēng)阻小，質(zhì)量輕，拆裝方便，柔性風(fēng)筒具有輕便，可伸縮，拆卸搬運(yùn)方便的特點(diǎn)，為滿足壓入式通風(fēng)要求，選用直徑1000mm的柔性風(fēng)筒。風(fēng)筒接頭采用雙反邊方式，漏風(fēng)小，不易脹開。

3 風(fēng)量計(jì)算

3.1 按人員計(jì)算

Q1=4×Ni=4×20=80m3/min

N-井下工作面同時(shí)最多人數(shù)，20人。

按排出掘進(jìn)工作面瓦斯絕對涌出量計(jì)算：

Q2=100KQ=100×2×2.05=410（m3/min）

式中，Q-絕對瓦斯涌出量，取2.05m3/min；K-瓦斯涌出不均勻系數(shù)，取2。

經(jīng)以上計(jì)算，取較大需風(fēng)量Q2=410m3/min，取漏風(fēng)系數(shù)P=1.25，則局部扇風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量Qi=PQ2=1.25×410=512.5m3/min。

3.2 按最小風(fēng)速校驗(yàn)

Qmin=S×Vmin=0.25×60×18=270m3/min；

Qmax=S×Vmax=4×60×18=4320m3/min；

Qmin=270m3/min

Vmin-最小風(fēng)速，V=0.25m/s；

Vmax-最大風(fēng)速，V=4m/s；

滿足掘進(jìn)工作面最小風(fēng)速需要。所以掘進(jìn)迎頭最小供風(fēng)量為512.5m3/min。

由上述計(jì)算得知401102運(yùn)輸巷迎頭工作面施工所需最小需風(fēng)量：Qmin=512.5m3/min。

3.3 風(fēng)壓計(jì)算

最大通風(fēng)距離2000m，膠質(zhì)風(fēng)筒長度為2000m，迎頭工作面施工至少所需風(fēng)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-風(fēng)壓，Pa；Rm-沿程摩擦風(fēng)阻，Rm=R膠=2.0×15=30Pa.S2/m6；Rc-出口風(fēng)阻，Rc=0.818γ/（gd5）=0.33Pa.S2/m6；Q-局部風(fēng)機(jī)高效風(fēng)量，Q=12.48m3/s；Qz-掘進(jìn)工作面需風(fēng)量，Q=5.658m3/s。

3.4 通風(fēng)機(jī)選型

根據(jù)以上風(fēng)量、風(fēng)壓計(jì)算401102工作面運(yùn)輸巷迎頭工作面共選用2臺(tái)FBD-Ⅰ-No8.0/2×45型防爆壓入式對旋軸流風(fēng)機(jī)（配用電機(jī)功率：2×45kw，風(fēng)量為：7.78～15.38m3/s；風(fēng)壓2008～8057Pa）作為一個(gè)工作面局部通風(fēng)機(jī)（每個(gè)工作面雙機(jī)雙電源，備用一臺(tái)），滿足供風(fēng)要求。

4 通風(fēng)中的注意事項(xiàng)

4.1 合理選擇風(fēng)筒類型

（1）選擇單節(jié)長度較長的風(fēng)筒。適當(dāng)增加風(fēng)筒的節(jié)長，減少風(fēng)筒的接頭數(shù)目，降低風(fēng)筒的局部風(fēng)阻和漏風(fēng)。一般風(fēng)筒插接接頭漏風(fēng)量在0.2～0.4m3/min，當(dāng)接頭數(shù)較多時(shí)，不可能實(shí)現(xiàn)長距離通風(fēng)。國內(nèi)有使用200m/節(jié)的風(fēng)筒，效果明顯。（2）選擇大直徑風(fēng)筒。長距離通風(fēng)必須要合理選擇風(fēng)筒的直徑，風(fēng)筒的通風(fēng)摩擦阻力與風(fēng)筒直徑的5次方成反比，風(fēng)筒直徑增加1倍，通風(fēng)阻力減少32倍，因此盡量選擇直徑較大的風(fēng)筒。

4.2 合理確定風(fēng)機(jī)型號(hào)

直接采用大功率風(fēng)機(jī)和大直徑風(fēng)筒。目前我國已生產(chǎn)有多種類型的大功率局部通風(fēng)機(jī)。如重慶煤科院的60kW對旋風(fēng)機(jī)，其額定風(fēng)量均達(dá)500m3/min，額定風(fēng)壓均達(dá)4500～5000Pa，并且生產(chǎn)與大功率局部通風(fēng)機(jī)相配套的直徑為800～1000mm的高強(qiáng)度膠質(zhì)風(fēng)筒，都能滿足高瓦斯長距離掘進(jìn)工作面的要求。

4.3 加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)的維護(hù)

（1）改進(jìn)接頭方式。采用雙反壓邊，減小漏風(fēng)量。（2）采用柔性風(fēng)筒時(shí)，要吊掛平直，防止刮破，要粘補(bǔ)或灌膠封堵所有的針眼，減少漏風(fēng)。（3）及時(shí)修補(bǔ)或更換破損風(fēng)筒，減小小范圍漏風(fēng)。

5 綜合效果

目前國內(nèi)普遍采用一般軸流式局部通風(fēng)機(jī)相比，對旋壓入式通風(fēng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、風(fēng)壓高、風(fēng)量大、噪音低、高效節(jié)能、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)獨(dú)頭長距離掘進(jìn)巷道的通風(fēng)解決了掘進(jìn)施工中搬家多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，貫通多，施工復(fù)雜的問題，提高了勞動(dòng)效率，促進(jìn)了安全生產(chǎn)，還大幅度地降低了萬噸掘進(jìn)率，為優(yōu)化工作面布置、礦井高產(chǎn)高效提供了強(qiáng)有力的保證。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：白天社（1967-），男，陜西澄城人，2010年畢業(yè)于陜西能源技術(shù)學(xué)院，大專，工程師，正科級(jí)，主要從事采礦工藝研究。