超長距離掘進巷道局部通風技術研究

（晉能控股煤業集團 挖金灣煤業公司 山西 037000）

超長距離巷道掘進工作面通風難度大、通風管理困難，成為制約超長距離巷道掘進的制約因素[1]。近些年隨著礦井綜合開采技術的不斷提升，采煤工作面回采推進距離不斷提升，時常需要掘進超長距離掘進巷道[2-3]。在超長巷道掘進過程中局部通風面臨的主要問題為：巷道掘進距離增加、煤壁暴露面積增大隨著掘進推進，瓦斯涌出量程逐漸提升，巷道需風量增大；通風距離加大使得風筒通風阻力增大、風筒漏風率提升，導致風筒末端風壓、風量不滿足現場需要；采用大功率局部通風機時容易出現風筒吹斷節、破裂問題；風筒直接過大則占用巷道空間，管理難度大。為此，如何實現超長距離巷道通風是礦井生產時需要解決的現實問題。文中即以山西某礦6505運輸巷掘進通風為研究對象，在分析現有超長距離巷道通風基礎上，提出采用單風機通風技術，實現巷道高效通風，現場取得顯著應用成果。

1.超長距離掘進巷道通風方式分析

現階段礦井常用的長距離巷道通風方式有2大類，分別為單巷掘進局部通風技術、雙巷平行掘進局部通風技術兩類。

(1)單巷掘進局部通風技術

①雙風機并聯通風

該通風方式是采用雙風機組成兩套獨立通風系統共同為掘進工作面供風，正常運行時兩個風機運行互不干擾。采用此種通風方式可顯著增加掘進工作面風量，但是由于是雙風機、雙風筒也增加了風機、風筒維護管理工作，風筒占用巷道空間大，小斷面巷道不建議使用。一般在斷面大、距離長、需風量大的掘進巷道中使用。

②雙風機串聯/集中通風

具體雙風機串聯、集中通風示意圖見圖1。采用上述通風方式可顯著增加掘進迎頭風壓以及風量。一般在巖巷掘進中應用較多。

圖1 雙風機串聯、集中通風示意圖

③風庫+接力風機供風方式

圖2 風庫+接力風機供風示意圖

采用該種供風方式時需要新掘進風庫，巷道掘進過程量增加，同時布置2臺局部通風機，前部風機風筒末端供風量應大于接力風機吸風量，因此需要專人在風庫內值守。同時對風庫構筑物施工質量要求比較高。

④大直徑導風筒+風庫中轉+局部通風機長距離通風

在地面施工大直徑鉆孔為進行該風庫供風，在風庫內安裝局部通風機為掘進工作面通風。具體見圖3。

圖3 大直徑導風筒+風庫中轉+局部通風機長距離通風示意圖

此種通風方式適用于地面可施工大孔徑鉆孔條件，通風方式與“風庫+接力風機”類似，但是也存在通風成本高、通風管理難度大等問題。

(2)雙巷平行掘進局部通風技術

該種通風方式是“全負壓通風+局部通風”方式相結合形成的局部通風技術，具體通風結構見圖4。

圖4 雙巷平行掘進局部通風示意圖

在雙巷平行掘進時每隔一斷距離施工一聯絡巷，通過聯絡巷可實現已掘巷道的全負壓通風。在聯絡巷與掘進迎頭段采用局部通風機供風。理論下此種通風方式不受巷道掘進長度制約，掘進迎頭供風能力強。但是由于需要掘進多條聯絡巷，巷道內布置的局部通風需要頻繁的前移動。

一般情況下采面回采巷道多采用單巷獨頭掘進，雙巷平行掘進較為少見。若采面雙巷平行掘進時，由于巷道間布置有大量的聯絡巷，后期密閉后會形成盲巷，給采面后續回采安全帶來一定的影響，為此，在采面回采巷道掘進通風中一般內不采用。此種通風方式多用于開拓巷道中使用。

2.通風方式選擇

山西某礦6505運輸巷沿著5#煤層底板掘進，巷道掘進距離超過4000m，斷面為矩形，凈寬、凈高分別為5.0m、4.0m。5#煤層瓦斯含量較低，原始瓦斯含量為3.5m3/t。通過對煤礦井下常用的長距離通風方式分析，并結合6505運輸巷地質條件、通風距離最終單巷長距離通風方式。

若在地面施工通風大直徑導風孔為掘進巷道供風，不僅會增加巷道掘進、供風成本，而且還制約巷道掘進效率；局部通風部并聯通風主要解決掘進迎頭風量不足問題，無法滿足長距離通風需要。因此，根據6505運輸巷實際情況，提出下述3種通風技術方案：方案一，單風機通風；方案二，局部通風機串聯通風；方案三，風庫+局部通風機供風。具體三種通風方式比對結果見表1。

表1 三種通風方式比對結果

通過對比分析，采用單風機通風方式具有較強的優越性，不僅可滿足巷道通風需要而且通風系統較為簡單，通風可靠性較強。為此，提出采用大功率局部通風機結合大直徑風筒方式為礦6505運輸巷供風。

3.單風機通風技術

根據6505運輸巷實際情況，計算得到巷道掘進迎頭需風量見表2所示。

(1)通風機及風筒選擇

表2 6505運輸巷需風量

通過計算結果得到巷道最低供風量為320.4m3/min。根據局部通風機供風漏風量計算公式、風壓計算公式得到局部通風機供風量Qa、風壓Pt分別為680.4m3/min、4139.7Pa。通過上述計算結果并結合煤礦常用局部通風機類型，型號FBDNo7.1、FBDNo7.5、FBDNo8.0均可滿足風量、風壓需要。分析不同局部通風機特性曲線以及掘進巷道通風困難時期通風機運行情況，最終選用型號FBDNo8.0風機為巷道供風。局部通風機安裝采用1用1備方式。

長距離通風時風筒容易出現破斷問題，為此供風風筒采用新型大直徑拉鏈式快速連接風筒，不僅便于風筒連接而且降低連接位置風筒漏風率。風筒直徑為1000mm、長度為10000mm。

(2)通風效果分析

6505運輸巷掘進通風過程中采取保持風筒平順、減少彎曲度以及安裝風筒卸壓裝置等提高風筒通風效果。現場應用后，掘進工作面風量、風壓均可滿足現場需要，確保了運輸巷掘進安全。具體巷道掘進4000m時掘進迎頭通風情況見表3。

表3 掘進迎頭通風情況

4.總結

在對煤礦井下常用的局部通風技術進行分析基礎上，依據6505運輸巷實際通風條件，提出采用單風機通風方式為超長距離巷道供風，并具體確定風機型號（FBDNo8.0）、風筒直徑（1000mm）及材質。現場應用后，掘進巷道風量、風速均可滿足需要，風筒漏風量較小，采用的局部通風技術可滿足巷道掘進需要，現場應用取得顯著成果。