煤礦長距離掘進工作面通風技術分析

張學寧

（同煤集團安全監管五人小組管理部，山西大同 037003）

0 引言

煤炭作為中國的重要能源，對中國社會經濟的可持續發展具有十分重要的現實意義。隨著煤礦開采技術的不斷深化，國內的采煤技術、掘進技術以及安全技術等已非常成熟，促進了國內煤炭開采水平的不斷提高。由于煤炭開采難度的不斷增加，出現了長距離和大斷面等掘進要求，增加了工作面通風的難度，給井下生產和人員安全帶來了不少隱患。因此，為了確保煤礦井下開采工作的順利進行，結合井下開采的實際情況，采取有效的長距離掘進工作面通風技術，為井下掘進工作的順利進行提供良好的工作環境，確保煤炭開采工作的安全平穩進行[1]。

1 煤礦長距離掘進通風主要形式

井下掘進工作面的通風動力主要來自局部通風機和巷道全風壓通風，其中局部通風機通風作為最廣泛的通風方式，在煤礦的井下開采過程中得到了廣泛應用。隨著煤礦開采長距離和超長距離掘進的逐漸發展，為了確保掘進工作面具有良好的通風環境，要在當前通風技術的基礎上，對其進行優化處理，確保其能夠滿足長距離掘進工作面的通風需求。

1.1 單巷掘進長距離通風技術

單巷掘進長距離局部通風技術主要用于獨頭掘進的工作面，根據不同的地下掘進情況，所采取的通風技術不盡相同。常用于單巷局部通風的技術主要有以下5種。

（1）風機聯合風筒及多級風庫接力通風技術

對于掘進距離大于5 000 m以上的工作面，需要選用大功率的風機、大直徑風筒配合多級風庫接力實現良好的通風。在實際運作過程中，新鮮風流是在風筒和風庫的協同作用下被輸送至遙遠的掘進工作面處，而其中形成的污風則是經由風筒外部的巷道排放至回風大巷中，進而能夠為掘進工作面提供充足的新鮮風流，改善掘進工作面的環境，并且還能及時將掘進工作面處的瓦斯和粉塵帶走，為掘進工作的安全進行提供可靠保障。這種通風方式在潼金礦業的長距離掘進工作面中進行了應用。由于該單巷獨頭掘進距離長達5 728 m，給通風工作造成了非常大的困難。通過選用上述的通風技術，獲得了良好的通風效果，為掘進工作的順利推進提供了可靠保障[2]。

（2）多臺局部風機配合風庫多條風筒通風技術

隨著掘進距離的逐漸增加，尤其是超過3 000 m之后，對大斷面通風提出了非常高的要求。因此，為了保障良好的通風，需要將局部風機和風庫、長風筒進行有機結合。該通風技術能夠將風機所輸出的風量進行科學合理地分流，不僅能為掘進工作面的順利推進提供充足的風量，而且能在一定程度上改善過大風量造成風筒出現膨脹斷裂的問題，確保風筒的安全運行。該通風技術在七臺河新興煤礦單巷獨頭掘進工作中得到了有效應用，并且取得了良好的通風效果。其掘進長度為3 380 m、巷道斷面積為16 m2，并且在掘進過程中還伴隨有1.04 m3/min的絕對瓦斯涌出量[3]。

（3）大功率局部通風機配合長風筒通風技術

對掘進距離小于3 000 m的工作面通風，可以選用大功率的局部通風機配合大直徑的風筒就能為掘進工作面營造良好的通風條件。該通風技術所需要配套的通風設施較少，并且其通風效果非常明顯，能夠及時帶出掘進工作面中的粉塵和瓦斯，為掘進工作的安全進行提供可靠保障。在成莊礦單巷的掘進工作中選用了該種通風技術，其巷道長度為2 830 m，在掘進過程中的絕對瓦斯涌出量為0.51 m3/min[4]。通過在局部設置2臺大功率的局部通風機和相應的大直徑風筒，就能確保掘進工作面的通風量符合要求，進而為掘進工作的順利開展建立良好的基礎。

（4）通風鉆孔與風庫中轉聯合供風通風技術

掘進工作面深度較淺和地面地形條件良好，為通風提供了有利條件，可以結合實際的通風要求，選用鉆孔與風庫聯合通風的方式。在其施工過程中，為提高施工速度，可以選用臨近的巷道向施工面進行施工，能夠大大縮短施工距離，提高施工效率。在巷道中施以適宜數量的鉆孔，并在相應的位置處添加若干臺風機。該通風技術大大減少通風巷道的長度，減少不必要的掘進工作量，并且還能顯著提高掘進工作面的環境，獲得良好的通風效果。該通風技術在龍首礦中進行了有效應用，其掘進距離為2 600 m、埋深為858 m，通過在地面的適宜位置處設置1臺通風機，并經由鉆孔向風庫進行供風，新鮮空氣在風庫內由1臺通風機配合風筒給掘進工作面進行供風[5]。

（5）間隔串連通風技術

對于單巷掘進長度不超過5 000的掘進工作面，在其通風過程中，為了確保風筒能夠始終正常運行，要對其采取可靠的保護措施，降低其在工作過程中所受到的風壓，可以采用間隔串聯的方式進行通風，2臺局部風機之間的距離要小于風筒長度的1/3，并且這2臺風機的風量和負壓要能夠相匹配。該技術在河南永華能源嵩山煤礦中獲得了應用，其掘進長度僅有1 910 m。為了確保良好的通風，結合井下的通風要求，需要在地面配套2臺通風機向地下供風，再借助風筒將空氣進一步輸送至上部聯巷的指定位置處，最后再配合砌筑相應的風倉，實現良好的通風[6]。

1.2 雙巷掘進局部通風技術

雙巷掘進局部通風技術是指在通風過程中，局部通風系統同時為2條不同的巷道進行供風，并且這2條巷道的掘進工作面之間不存在交點，各自獨立向前延伸。在雙巷掘進的局部通風過程中，需要配套有2階段大功率風機和大直徑長風筒進行相應的通風。在其實際的通風過程中，局部通風機和大直徑的風筒將新鮮空氣輸送至風庫中，而設置在風庫中的風機就會進一步將空氣分別輸送至兩個不同的掘進工作面，其中的污風則經由巷道風筒外的部分排至回風巷，進而能為掘進工作面提供新鮮空氣，有助于排除工作面中的瓦斯和粉塵，為掘進工作的安全進行提供可靠保障[7]。

1.3 多巷掘進局部通風技術

多巷掘進局部通風技術與雙巷道局部通風技術大體相似，不同之處在于風庫內空氣輸送所采用的風機是由2臺以上風機組成的通風機群。其通風能力大大提高，能夠同時為多條巷道工作面的掘進提供良好的通風，但是風機數量的增多，也會帶來嚴重的噪聲影響，并且不同風機在工作過程中還會相互影響，進而影響通風效果[8]。

2 通風方法選取流程

通過對多種通風技術進行研究發現，沒有一種通用的通風技術，每種通風技術都有其相適應的工作環境，只有結合實際的通風環境，選擇與之相匹配的通風技術，才能在確保通風條件符合固定的前提下，降低成本，進而為施工企業帶來良好的經濟效益。在實際的選擇過程中，需要充分結合掘進工作面的環境參數進行有針對性地選擇，確保所選擇的通風技術能夠為掘進工作面提供良好的通風。為了能夠快速選擇最適宜的通風技術，通過對通風技術進行反復論證，設計了如圖1所示的通風技術選擇流程圖，進而能夠大大縮減不必要的工作，在較短時間內就能完成通風技術的優選。

圖1 掘進面局部通風方法選取流程圖

3 結束語

總而言之，隨著長距離掘進工作面在煤礦開采中的廣泛應用，為了確保掘進工作面的安全平穩推進，要結合掘進工作面的實際情況，選擇相適應的工作面通風技術，為掘進工作面提供良好的通風，從而為煤礦開采工作的安全進行提供可靠保障。