超長距離掘進工作面供風技術應用與探討

康守海 沈忠武 米會超

（1.中煤集團山西華昱能源有限公司，山西 朔州 036900；2.鐵煤集團煤氣發開利用公司，遼寧 調兵山 112700)

南陽坡煤礦年產量300萬t，隨著該礦進入大產量時期，為滿足采掘接替需要，各采區順槽掘進長度在1000m以上、局部通風距離超過1000m的長距離掘進工作面日益增多，巷道距離的增加同時也要求局扇必須提供相應風量保證安全生產，加之該礦為高瓦斯礦井，掘進工作面瓦斯涌出量較高。因此，單巷掘進長距離供風技術顯得尤為重要。

1 地質概況

該礦主采4#煤層屬于低透氣、強吸附性、難抽放煤層。井田內高瓦斯區域掘進巷道普遍采用雙風筒供風，局部通風機兩用兩備，型號為FBDNo7.1/2*45kW，配套風筒Φ1m。該礦北風井西翼、東翼采區五年規劃內的采煤工作面順槽走向設計長度普遍在1000m以上，最長的約為1200m。

2 長距離供風技術應用方案

由于井田內4#煤層瓦斯含量較高，在長距離掘進過程中，經常出現因迎頭風量不足、回風流瓦斯濃度高導致掘進速度減慢，嚴重影響全礦正常采掘銜接。目前，該礦超長距離煤巷掘進普遍采用雙巷掘進局部風機前移的方式進行工作面供風，但該種縮短通風距離的方式存在太多缺點：（1）增加了輔助巷道的工程量；（2）增加倒風機及附屬設備的工作量；（3）增加了全壓配風量，影響采區采掘風量銜接。

2.1 掘進巷道施工距離、瓦斯涌出及配風的關系

根據4#煤層高瓦斯區域原始瓦斯含量、巷道布置斷面、平均掘進速度等基本參數及實際瓦斯涌出情況，得出該礦掘進巷道施工距離、瓦斯涌出量及配風需求之間的基本關系，見表1。

表1 掘進巷道施工距離、瓦斯涌出與配風關系表

由上表可得出以下結論：4#煤層高瓦斯區域掘進巷道瓦斯涌出量及配風量隨施工距離推進而增加，因落煤瓦斯量基本保持不變，故增加瓦斯量可等同為煤壁瓦斯涌出增加量。

2.2 掘進工作面長距離供風需要解決的問題

根據掘進工作面瓦斯涌出分源預測及表1可知，在原始瓦斯含量、巷道斷面和割煤速度保持不變的情況下，長距離掘進巷道主要的瓦斯涌出量增加部分為煤壁涌出量，因此需要保證足夠的供風量。局部通風機功率的增大，則不可避免帶來風機尺寸、配套移變額定電壓及電動機級數的變化，因此需要保證風機的附屬設備的配套選型。

2.3 國內局部通風機型號、技術理論參數、附屬設施設備配套情況對比選型

（1）風機選型

經國內局部通風機生產單位及煤礦使用單位調研、討論，可供4#煤層高瓦斯掘進工作面采用的風機型號有3種，具體技術性能參數對比情況見表2。

表2 局部通風機選型參數對比情況表

目前，該礦采用的風機型號為FBDNo7.1/2×45kW，相對于該種型號風機，將后兩種型號風機稱為大功率風機。

（2）風機及配套風筒有效供風距離計算

三種不同型號風機的經濟風壓分別為5600Pa，5840Pa和7100Pa，通過計算可知，三種不同型號風機配套選型1m風筒的最遠額定供風距離和有效供風距離均可基本確定，具體見表3。

表3 風機選型配套1m風筒供風距離對比表

通過分析計算可知，相對于45kW風機，功率為55kW和75kW的風機最大額定供風量增大150～430m3/min，全壓增大 300～2000Pa。若配套選用1m風筒，則相對于45kW風機，功率為55kW和75kW的風機有效供風距離分別增加600m和800m。對于功率為75kW的風機，因風機出口直徑大于1m，故Φ1m的風筒不能滿足要求，若采用Φ1.2m風筒，則巷道斷面尺寸需進行擴大設計。

3 型號2×55kW風機的實踐經驗

鑒于大功率風機試驗的工程量較大，通風部門決定對N2103回順修巷工作面進行初次試驗，若效果較好，則進行延伸掘進。2015年3月，于N2103回風順槽首次試驗使用FBD-No8.0/2×55kW大功率風機，并配套使用Φ1000mm風筒。N2103回順設計長度1200m，其中復用N2105進風順槽修巷距離500m，切眼反掘距離約150m。

試驗結果可知，工作面55kW風機初次供風距離600m，出口風量約為1700m3/min；6月底貫通時，終端供風距離1200m，出口風量約為1400m3/min，回風量約 1700m3/min，可滿足 13.6m3/min的瓦斯涌出需求。超出預期目標。經濟效益上，N2103回順的55kW風機的選型應用，成功完成了N2103回順延伸段的掘進施工，避免了N2105外圈巷道修巷所造成的工程損耗。N2103回順的55kW風機的選型應用及時完成了N2103工作面的貫通，保證了N2103工作面的正常回采銜接。

4 結論

南陽坡煤礦高瓦斯礦井決定引進大功率風機供風技術，來解決高瓦斯區域掘進工作面長距離供風問題。相對于45kW風機，功率為55kW和75kW的風機最大額定供風量增大150～430m3/min，全壓增大300～2000Pa，有效供風距離分別增加200m和500m。但對于功率為75kW的風機，Φ1m的風筒不能滿足要求，因此選用功率為55kW的風機。

N2103回順2×55kW風機的初次應用，供風壓力、終端風量、終端供風距離均超出預期要求，能夠滿足2500m長距離掘進工作面的供風需求，FBD-No8.0/2*55kW大功率風機選型基本成功。