獨頭巷道長距離掘進通風技術應用研究

白天社 武光輝

摘 要：能否解決獨頭巷道長距離通風問題，是減少輔助掘進工程量，實現工作面優化布置的前提條件之一，通過對通風方式，局部通風機及風筒的合理選擇確定相關的配套設施，實現了獨頭巷道長距離通風。

關鍵詞：獨頭巷道；長距離；通風；優化布置

引言

隨著煤礦生產技術的發展，工作面長度增加，單巷長距離通風問題越來越多。為了緩解采掘接續緊張的矛盾，就要優化巷道布置，加大工作面順槽長度，較少輔助聯絡巷和切眼巷道，加快工作面掘進及準備時間，達到上述目的的關鍵是能否實現長距離通風。圍繞上述問題，彬長胡家河礦業公司在401102工作面運輸巷及切眼施工中實現長距離通風達2000m。

1 通風方式的確定

通風方式總體上分為壓入式和抽出式兩種。壓入式通風時局部通風機及其附屬電氣設備布置在新鮮風流中，乏風流不通過局部通風機，安全性好。壓入式風筒出風速和有效射程大，可防止瓦斯層狀積聚，散熱效果好，壓入式通風可用柔性風筒，重量輕，便于運輸且材料成本低。

胡家河煤礦屬于高瓦斯礦井，若通風效果不好，會出現局部瓦斯積聚現象。

結合礦井實際情況，分析得出壓入式通風優于抽出式，故選用壓入式通風方式。

2 局部通風機及風筒的選擇

2.1 局部通風機的選型

Q局≥P*Q掘=1.25×410=512.5m3/min

式中，Q局-局部通風機的吸風量，m3/min；P-風筒漏風系數；Q掘-掘進工作面風量，m3/min。

2.2 局部通風機的技術參數

型號：FBD-Ⅰ-No8.0/2×45kw；

風量：910-550m3/min；

全壓：770-6760pa；

功率：2×45kw；

最高全壓效率≥80%；

噪聲≤25dB。

該型風機的氣動參數合理，隨著風壓的不斷增加，風量變化小，氣動性能曲線較陡，是一條光滑的無駝峰的平滑曲線，極大的滿足了風筒阻力變化而風量保持平穩的特點。

2.3 風筒漏風系數的計算

柔性風筒百米漏風率如表1所示。

表1 柔性風筒百米漏風率

K1=100/（100-L*K100）

式中，K1-風筒的漏風系數；L-通風巷道總長度，m；K100-風筒百米漏風率，%，按表1取得。

風筒是掘進施工中的導風裝置，對風筒的基本要求是漏風小，風阻小，質量輕，拆裝方便，柔性風筒具有輕便，可伸縮，拆卸搬運方便的特點，為滿足壓入式通風要求，選用直徑1000mm的柔性風筒。風筒接頭采用雙反邊方式，漏風小，不易脹開。

3 風量計算

3.1 按人員計算

Q1=4×Ni=4×20=80m3/min

N-井下工作面同時最多人數，20人。

按排出掘進工作面瓦斯絕對涌出量計算：

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，取2。

經以上計算，取較大需風量Q2=410m3/min，取漏風系數P=1.25，則局部扇風機的工作風量Qi=PQ2=1.25×410=512.5m3/min。

3.2 按最小風速校驗

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-最大風速，V=4m/s；

滿足掘進工作面最小風速需要。所以掘進迎頭最小供風量為512.5m3/min。

由上述計算得知401102運輸巷迎頭工作面施工所需最小需風量：Qmin=512.5m3/min。

3.3 風壓計算

最大通風距離2000m，膠質風筒長度為2000m，迎頭工作面施工至少所需風量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-風壓，Pa；Rm-沿程摩擦風阻，Rm=R膠=2.0×15=30Pa.S2/m6；Rc-出口風阻，Rc=0.818γ/（gd5）=0.33Pa.S2/m6；Q-局部風機高效風量，Q=12.48m3/s；Qz-掘進工作面需風量，Q=5.658m3/s。

3.4 通風機選型

根據以上風量、風壓計算401102工作面運輸巷迎頭工作面共選用2臺FBD-Ⅰ-No8.0/2×45型防爆壓入式對旋軸流風機（配用電機功率：2×45kw，風量為：7.78～15.38m3/s；風壓2008～8057Pa）作為一個工作面局部通風機（每個工作面雙機雙電源，備用一臺），滿足供風要求。

4 通風中的注意事項

4.1 合理選擇風筒類型

（1）選擇單節長度較長的風筒。適當增加風筒的節長，減少風筒的接頭數目，降低風筒的局部風阻和漏風。一般風筒插接接頭漏風量在0.2～0.4m3/min，當接頭數較多時，不可能實現長距離通風。國內有使用200m/節的風筒，效果明顯。（2）選擇大直徑風筒。長距離通風必須要合理選擇風筒的直徑，風筒的通風摩擦阻力與風筒直徑的5次方成反比，風筒直徑增加1倍，通風阻力減少32倍，因此盡量選擇直徑較大的風筒。

4.2 合理確定風機型號

直接采用大功率風機和大直徑風筒。目前我國已生產有多種類型的大功率局部通風機。如重慶煤科院的60kW對旋風機，其額定風量均達500m3/min，額定風壓均達4500～5000Pa，并且生產與大功率局部通風機相配套的直徑為800～1000mm的高強度膠質風筒，都能滿足高瓦斯長距離掘進工作面的要求。

4.3 加強通風系統的維護

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

5 綜合效果

目前國內普遍采用一般軸流式局部通風機相比，對旋壓入式通風機具有結構緊湊、風壓高、風量大、噪音低、高效節能、性能穩定等優點。實現獨頭長距離掘進巷道的通風解決了掘進施工中搬家多，勞動強度大，貫通多，施工復雜的問題，提高了勞動效率，促進了安全生產，還大幅度地降低了萬噸掘進率，為優化工作面布置、礦井高產高效提供了強有力的保證。

參考文獻

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