鈕劍武

（汾西礦業(yè)集團靈北煤礦，山西 靈石 031302）

引言

隨著現(xiàn)代化礦井建設工作不斷推進，采煤工作面推進速度不斷增加，通過布置超長距離回采工作面可減少采面搬家倒面次數(shù)并減少保護煤柱積煤量，對提高煤炭生產效益具有一定促進意義[1-2]。通風可為巷道掘進提供源源不斷的新鮮風流，并降低巷道掘進迎頭有害氣體、粉塵等濃度，是實現(xiàn)巷道安全高效掘進的基礎[3]。為此，眾多的研究學者對超長距離巷道掘進工作展開研究，雖然取得較好的應用成果，但是工程應用期間仍不同程度存在風機、風筒等選擇困難等問題[4-7]。山西某礦為實現(xiàn)高效集約化生產，規(guī)劃的采煤工作面推進距離可達4 000 m 以上，掘進巷道最遠通風距離接近5 000 m。該礦3506 運輸巷掘進采用掘錨一體機、連采機等現(xiàn)代化綜掘設備。產距離巷道掘進時，在掘進迎頭不同程度存在粉塵量大、瓦斯涌出等問題，為此文中就在以往研究成果基礎并依據(jù)巷道現(xiàn)場實際情況，提針對性提出超長距離掘進巷道通風以及安全保障技術措施，以期更好的促進礦井煤炭開采工作開展。

1 超長距離掘進巷道通風方式選擇及通風設備確定

現(xiàn)階段礦井長距離掘進巷道常用的通風技術措施包括有局部通風機串聯(lián)通風、局部通風機并聯(lián)通風、增加通風立眼、雙巷平行掘進、單巷單機通風以及構造風庫等類型。上述不同的掘進巷道通風技術在國內煤炭開采企業(yè)中均有應用，但是巷道在選擇通風方式時應依據(jù)掘進巷道現(xiàn)場地質條件、通風長度以及通風經濟效益等方面綜合確定。具體不同局部通風方式優(yōu)缺點比對表，如表1 所示。

表1 不同局部通風方式優(yōu)缺點比對表

3506 運輸巷通風最遠距離超過4 000 m，采面通風采用U 型，若使用雙巷掘進勢必會增加掘進工程量；若通過增加通風立眼方式不僅會大幅增加通風成本而且會延長采面采掘接替時間；局部通風機并聯(lián)通風的主要目的是解決短距離巷道風量不足問題，無法滿足常超距離掘進巷道通風需要。因此，可以選擇使用單巷單機通風、單巷串聯(lián)通風以及構筑風庫等通風方式，具體不同通風方式時管理、安全以及維護量等對比情況，如表2 所示。

表2 超長距離掘進巷道通風方案對比表

從表2 可知，若采用單巷串聯(lián)通方式進行通風，則相對于單巷單機通風、構筑風庫通風方式可行性較差，需要對協(xié)調控制2 臺局部通風機；同時在局部通風機風筒連接處容易出現(xiàn)安全事故，通風阻力也較大。采用構筑風庫方式雖然可滿足通風需要，但是卻不適宜采用變頻通風設備，在局部通風期間存在能耗大、不經濟等問題。因此，綜合分析，提出采用于單巷單機通風方式為超長距離巷道掘進供風。

在局部通風機工作期間，使用單巷單機通風并配合大孔徑風筒（直徑1 000 mm）、通風安全保障措施等為超長距離巷道進行供風。

2 通風機選型以及安全保證措施

2.1 局部通風機選型

根據(jù)3506 運輸巷現(xiàn)場實際條件，對掘進迎頭供風量進行確定，具體理論計算得到的掘進迎頭供風量，如表3 所示。從表3 得知，掘進迎頭最小供風量需要控制在320.4 m3/min 以上，采用理論公式計算得到使用的局部通風機最小風量應控制在680.4 m3/min以上。根據(jù)現(xiàn)場情況采用理論計算公式求得局部通風機風壓應控制在4139.7 Pa 以上。

表3 掘進迎頭需風量計算結果m3/min

現(xiàn)階段礦井普遍采用FBD 系列局部通風機進行通風，根據(jù)上述分析得知，在掘進巷道通風困難時期通風需要的風壓、風量分別應在4139.7 Pa、680.4 m3/min以上。根據(jù)各個局部通風機工作特點以及工況情況，并結合現(xiàn)場通風需求，提出采用FBDNO8.0/2 局部通風機為采面進行供風。局部通風機配套采用的風筒為直徑1 000 mm、單節(jié)長度10 m 的拉鏈式風筒。

2.2 超長距離局部通風減漏及節(jié)能技術

2.2.1 通風減漏技術措施

長距離掘進巷道通風期間通風風筒最為常見的漏風點集中在風筒連接位置，傳統(tǒng)的風筒連接多是通過大活環(huán)單邊接頭、雙邊接頭或者固定環(huán)單反接頭方式，采用上述接頭方式時則不同程度面臨接頭位置漏風量大、施工難度高等問題。為此在局部通風時通風風筒接頭選擇采用拉鏈式快速接頭風筒，采用此種風筒連接方式時具備有風阻低、漏風率小、風筒質量輕以及承受風壓高等優(yōu)點，可滿足巷道超長距離供風需要。

2.2.2 節(jié)能技術措施

通風機選型按照通風最困難時期確定，但是巷道掘進前期由于通風距離短，需要的通風風壓以及風量等均較小，掘進巷道局部通風機長時間處于低負載工作狀態(tài)，則存在一定程度的電能浪費。為此，采用變頻器對局部通風機通風進行控制。在巷道掘進前期局部通風機轉速控制在額定轉速的60%～70%，在滿足通風需要的同時降低能耗；在通風中后期則轉速調整至額定轉速的80%～100%。通過在通風前期降低局部通風組轉速，來降低掘進巷道通風能耗。同時采用變頻控制可實現(xiàn)軟啟動，從而避免風筒內沖擊風壓導致風筒損壞。

3 現(xiàn)場應用效果

在3506 運輸巷掘進通風期間，采用FBDNO8.0/2局部通風機配合大直徑拉鏈風筒為巷道掘進供風，對巷道掘進期間巷道供風參數(shù)進行監(jiān)測，具體監(jiān)測結果，如表4 所示。從表中可看出，巷道掘進期間采用的局部通風以及安全保障技術措施可滿足超遠距離掘進巷道供風需求。

表4 巷道掘進供風參數(shù)監(jiān)測結果

4 結語

對現(xiàn)階段礦井巷道掘進期間常用的通風技術方法進行分析，并結合3506 運輸巷實際需要，提出采用單巷單機方式為巷道掘進供風。采用理論計算方法確定巷道掘進期間最小供風風量、風壓應分別在680.4 m3/min、4 139.7 Pa 以上，根據(jù)比對分析提出采用FBDNO8.0/2 局部通風機、配合大直徑風筒進行功能。對局部通風期間局部通風減漏及節(jié)能技術措施等進行闡述?，F(xiàn)場應用后，3506 運輸巷掘進期間風量始終可滿足需要，現(xiàn)場取得較好程果。