長距離巷道貫通通風系統精準調整技術探討

李 波

（山西蘭花科創玉溪煤礦，山西 晉城 048006）

1 1302 底抽巷掘進工作面基本情況

1.1 巷道位置及施工情況

玉溪煤礦1302 底抽巷布置在3 號煤層底板巖層中，下部為1302 南底抽巷，上部為1302 北底抽巷，1302 底抽巷頂板距離3#煤層底板均保持14 m。1302 北、南底抽巷開口位置位于中央回風大巷內，方位角為270°，設計長度均為2 157 m，通過1302 底抽聯絡巷進行聯通。1302 底抽聯絡巷設計長度230 m，1302 南底抽巷與1301 南底抽巷通過1301-1302 聯絡巷進行聯通。1302 北底抽巷與1302 底抽聯絡巷貫通后與1301 北底抽巷、1301底抽聯絡巷及1301 南底抽巷形成全負壓通風系統。1301 底抽巷總長度2 770 m，貫通后整個通風系統長度達到7 314 m，見圖1。

圖1 1302 底抽巷貫通前通風系統

1301、1302 底抽巷均為半圓拱形，寬4.2 m、寬3.6 m、凈斷面斷面12.3 m2，采用錨網+ 錨索聯合支護。

1.2 1302北底抽巷通風系統及貫通相關巷道通風系統

（1）1302 北底抽巷進工作面采用“兩備兩用”4臺同等能力局部通風機壓入式通風，局部通風機型號為FBD№7.1/2×37 kW，風筒直徑為Φ800 mm，工作面風量達到1016 m3/min，工作面瓦斯濃度0.12%，回風流瓦斯濃度0.45%，風排瓦斯量4.57 m3/min。

（2）1302 南底抽巷局部通風機與1302 北底抽巷一致，為停掘不停風工作面，工作面風量達到868 m3/min，工作面瓦斯濃度0.04%，回風流瓦斯濃度0.20%，風排瓦斯涌出量1.74 m3/min；1301底抽巷全負壓風量1 907 m3/min，回風流瓦斯濃度0.04%，回風流瓦斯濃度0.30%，風排瓦斯涌出量5.72 m3/min。

（3）1301 南底抽巷與1301 北底抽巷已形成全負壓通風系統，1301 北底抽巷進風，經1301 底抽聯絡巷，再經1301 南底抽巷回風，最終從1302 南底抽巷措施回風至中央回風大巷。貫通前通風系統見圖1。

（4）1302 北底抽巷貫通后全負壓通風路線：主斜井、副斜井、進風立井→井底車場→中央輔助運輸大巷→1301 北底抽巷→1301 底抽聯絡巷→1301 南底抽巷→1302 南底抽巷→1302 底抽聯絡巷→1302 北底抽巷→中央回風大巷→回風立井。

2 1302 北底抽巷掘工作面貫通風量計算

2.1 并聯風網的未知分支風阻計算

若已知并聯風網的總風量，在不考慮其他通風動力及風流密度變化時，可由下式計算出分支i的風量。

式中：α 為巷道摩擦阻力系數，底抽巷取0.007 5 N·s2·m-4；L為巷道長度，m；U為巷道周長，m；S為巷道斷面，m2；R為巷道的摩擦風阻，N·s2·m-8；h為巷道摩擦阻力，Pa。

2015年中國急性ST段抬高型心肌梗死診斷和治療指南，2016年中國經皮冠狀動脈介入治療指南，均對抗血小板治療增加了大量篇幅，較以前指南更加重視[1]，對于STEMI指南對血小板糖蛋白(glycoprotein，GP)Ⅱb/Ⅲa受體拮抗劑在有效的雙聯抗血小板及抗凝治療情況下，不推薦STEMI患者造影前常規應用GPⅡb/Ⅲa受體拮抗劑(Ⅱb，B)[2]。高危患者或造影提示血栓負荷重、未給予適當負荷量P2Y12受體抑制劑的患者可靜脈使用替羅非班或依替巴肽(Ⅱa，B)。直接PCI時，冠狀動脈內注射替羅非班有助于減少無復流、改善心肌微循環灌注(Ⅱb，B)。

1301 底抽巷與中央輔助運輸大巷為并聯風路，已知并聯風網的總風量為5 391 m3/min、分支1301 北底抽巷的風量2 120 m3/min，風阻通過摩擦風阻計算公式求得，即可求得中央輔助運輸大巷風阻（簡稱中輔風阻）。

1301 底抽巷摩擦風阻R1301=aLU/S3=0.007 5×2 770×13.3/12.33=0.147 4 N·s2·m-8。

并聯1 總風阻R并1=R1301×（Q1301/Q總）2=0.147 4×（2 120/5 391）2=0.022 8 N·s2·m-8。

中輔風阻R并1=h總/Q2總=1/［(1/R中輔)1/2+(1/R1301)1/2］=1/［(1/R中輔)1/2+ (1/0.147 4)1/2］=0.022 8R中輔=0.061 9 N·s2·m-8。

2.2 并聯風網的風量分配

根據2.1 的計算，中輔風阻已知，1302 底抽巷貫通后，在1302 南底抽措施巷構筑一組雙向無壓風門，1301 底抽巷與1302 底抽巷即形成一個串聯的全負壓通風系統，1301 底抽巷至1302 底抽巷的風阻（簡稱1301-1302）通過摩擦風阻計算公式可取得，考慮到底抽巷的風阻與礦井的總風阻變化較小，并聯風網的總風量按照不變進行計算，即可取得1302 底抽巷貫通后的風量。

R1301-1302=aLU/S3=0.007 5×7 314×13.3/12.33=0.392 1 N·s2·m-8。

并聯2 總風阻R并2=h總/Q2總=1/［（1/R中輔）1/2+（1/R1301-1302）1/2］=1/［（1/0.061 9）1/2+（1/0.392 1）1/2］=0.031 7 N·s2·m-8。

Q1301-1302=（R并2/R1301-1302）1/2×Q=（0.031 7/0.392 1）1/2×5 391 =0.284 2×5 391=1 532 m3/min。

1302 北底抽巷貫通后，1301 底抽巷與1302底抽巷形成全負壓通風，根據計算貫通后1301、1302 底抽巷全負壓通風系統風量為1 532 m3/min。通過調節中央輔助運輸大巷雙向無壓平衡風門上的調節風窗和中央膠帶輸送機大巷調節風窗的大小，達到增大風阻的目的，確保1302 北底抽巷后風量滿要求。

3 貫通后巷道瓦斯濃度估算

根據前文，1302 北底抽巷貫通后，1302 北底抽巷瓦斯涌出量為4.57 m3/min，1302 南底抽巷瓦斯涌出量為1.74 m3/min，1301 底抽巷瓦斯涌出量為5.72 m3/min，貫通后的瓦斯涌出量為三者之和為12.03 m3/min。

根據巷道瓦斯涌出量計算公式：Qg=Q×C/100式中：Qg為瓦斯涌出量，m3/min；Q為風量，計算貫通后風量為1 532 m3/min；C為風流中的瓦斯濃度，%。

由以上公式得出貫通后1302 北底抽巷風流中瓦斯濃度為C=12.03×100/1 532=0.79%。

4 貫通后實際效果

4.1 貫通后風量實測數據

貫通后經實測1302 北底抽巷回風1 759 m3/min，計算值1 532 m3/min，兩者實際相差13%，實測與調風方案計算值相差不大。

4.2 貫通后巷道瓦斯濃度數據

貫通后根據監控數據顯示，1302 北底抽巷工作面瓦斯濃度從0.1%先升高至0.48%后趨于穩定，1302 北底抽巷回風流瓦斯濃度從0.45%先降低（貫通后風量增加、其他地點的瓦斯還未到達1302 北底抽巷），然后逐步升高至0.72%左右趨于穩定。1302 北底抽巷回風流瓦斯濃度0.72%，貫通后1302 北底抽巷瓦斯濃度估算0.79%，經對比相差9%左右。貫通后1302 北底抽巷工作面、回風流瓦斯濃度曲線見圖2。

圖2 貫通后1302 北底抽巷工作面及回風甲烷濃度曲線

5 結語

1）長距離巷道貫通通風系統調整中運用通風網絡中風量分配和礦井摩擦阻力進行精確計算，能夠提前計算巷道貫通后需風量、估算瓦斯濃度，確保巷道貫通后通風瓦斯正常，避免瓦斯超限事故發生。

2）1302 北底抽巷長2 157 m，貫通后計算風量為1 532 m3/min，實測風量為1 759 m3/min，相差13%；貫通后巷道回風瓦斯濃度估算值為0.79%，實際瓦斯濃度為0.72%，相差9%。