单巷长距离综掘工作面局部通风技术探讨_赵春龙.pdf

第2期单巷长距离综掘工作面局部通风技术探讨赵春龙，田彦荣（国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿，宁夏 灵武750405）摘要：针对梅花井煤矿一水平11采区111801工作面回风巷单巷长距离综掘工作面压入式局部通风的技术难点，从风筒漏风量大、风筒摩擦阻力大、风机风压导致风筒脱节3 个方面进行分析，通过合理选择局部通风机、减少漏风技术、降低通风阻力技术、强化保障管理等技术措施实现了3 500 m以上通风距离，保证了单巷长距离综掘工作面快速掘进。关键词：单巷长距离综掘工作面；局部通风；风筒漏风率；摩擦阻力中图分类号：TD72文献标识码：B文章编号：2096-7691（2023）02-028-03作者简介：赵春龙（1986），男，助理工程师，现任职于国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿，主要从事煤矿机电一体化及其自动化等工作。Tel：18995033605，E-mail：引用格式：赵春龙，田彦荣.单巷长距离综掘工作面局部通风技术探讨 J.能源科技，2023，21（2）：28-30，36.0引言梅花井煤矿作为宁东鸳鸯湖矿区规划建设的五对大型矿井之一，核定生产能力为1 200 万t/a。近年来，由于开采深度的增加，深度复杂条件下的巷道支护难度越来越大。矿压显现明显的地区布置多巷掘进工作面有困难，或因掘进紧张而不能布置多巷时，为了保障快速掘进及回采任务的完成，采用单巷长距离掘进施工，如何解决制约单巷长距离掘进通风的关键技术是亟待解决的问题。1工作面概况1.1工作面基本情况111801工作面回风巷位于梅花井煤矿一水平11采区，工作面标高+1 290+1 130 m，掘进煤厚变化1.38.72 m，平均3.9 m，局部夹一层0.2 m厚夹矸。煤厚变化明显，呈现中间厚、两边薄，北西向条带状分布的特点。煤层倾角变化为2335，平均27。东西为18煤实体煤，南以一区段铺运石门为界，北以18煤2.5 m厚等直线为界，上部、上覆范围内均无煤层采动情况。受M501向斜影响，巷道整体波状起伏明显，厚度变化明显，煤岩层裂隙发育，坡度变化明显。巷道掘进范围内无火灾影响。18煤绝对瓦斯涌出量为0.229 m3/min，相对瓦斯涌出量为0.027 m3/t。煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数为 31%。施工时应采取降尘措施，以降低煤尘，防止爆炸。断面设计为直墙半圆拱形，掘进宽度为5 200 mm；掘进高度为4 000 mm，净高3 800 mm，拱高2 600 mm，直墙高1400 mm，掘进断面积17.9 m2，净断面积16.9 m2。设计长度3 676 m。煤层特征见表1。表1煤层特征情况指标煤层厚度/m煤层倾角/（）煤层硬度/f绝对瓦斯涌出量/（m3min-1）相对瓦斯涌出量/（m3t-1）煤的自燃倾向煤层爆炸指数数值1.38.7223351.60.2290.027自燃等级为I级31%备注平均厚度为3.9低瓦斯低瓦斯有自燃倾向性，易自燃有爆炸危险性1.2工作面需风量验算（1）按CH4涌出量计算。Q=100qCH4K m3/min（1）式中：qCH4为工作面绝对瓦斯涌出量，取 0.229m3/min；K为掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，应根据实际观测的结果确定，K取1.5。Q=1000.2291.5=34.35 m3/min（2）按CO2涌出量计算。第21卷 第2期Vol.21 No.22023年4月Apr.2023第2期Q=qCO2K/1.5 m3/min（2）式中：qCO2为掘进工作面的 CO2绝对涌出量，0.463 m3/min；k为掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数，应根据实际观测的结果确定，K取1.5。Q=0.4631.51.5=46.3 m3/min（3）按人数计算。Q人=4N m3/min（3）式中：N为掘进工作面最多人数，取早班人数16人（施工人员最多16 人，加安检员、瓦检员、检查人员及其他流动人员，按1.2倍计算最多人数取20 人）Q人=420=80 m3/min（4）工作面使用1 台无轨胶轮车，尾气排放稀释需要的风量计算。Q=Qim3/min（4）Qi=4Pim3/min式中：Qi为第i台胶轮车尾气排放稀释需要的风量，m3/min；4为每分钟供给的最低风量，m3/min；Pi为第i个地点胶轮车的功率，kW。式中：工作面使用1 台胶轮车，Pi=45Qi=4PiQi=180 m3/min通过以上计算，掘进工作面最小需风量为Q人+Qi=260m3/min。（5）按风速进行验算，按最低风速验算。Q=15S1516.9253 m3/min（5）式中：S为巷道掘进断面面积，取16.9 m2。根据上述几项计算中最大值为260 m3/min。2单巷长距离综掘工作面局部通风技术难点分析111801工作面回风巷按照一般局部通风设计要求，将无法保证综掘工作面的有效通风及风量，主要技术难题存在以下3 个方面：（1）单巷超长距离局部压入通风，导风筒漏风量大，无法保证综掘工作面迎头的有效风量。（2）导风筒的摩擦阻力大，无法保证局部通风机出口处风量。（3）局部通风机风压太高，导风筒容易脱节造成局部无风的危险。2.1导风筒漏风率=100L100（6）式中：100为导风筒百米漏风率，按照一般局部通风设计，当导风筒延接供风距离2 000 m时取L为导风筒最大延接供风距离，通过计算导风筒漏风率为55.14%。2.2局部通风机风量Qa=Qh1-（7）式中：Qa为风筒出风口风量260 m3/min通过计算局部通风机最小风量为473 m3/min。2.3风筒风量Q=QaQh（8）通过计算风筒风量为427.6 m3/min。2.4导风筒摩擦阻力h=R100LQ2100（9）式中：R100为巷道百米风阻，1 000 mm到风筒百米风阻为2.0 Ns2/m8。通过计算风筒摩擦阻力为3 300 Pa。通过上述理论验算得出，按照一般局部通风设计要求，导风筒漏风率高达55.14%，导风筒摩擦阻力高达3 300 Pa。因此，单巷超长距离综掘工作面必须采取科学合理的技术措施进行降低通风阻力，减小漏风率，从而提高有效风量，在保证导风筒出风口风量一致的条件下，减小漏风率，减小导风筒摩擦阻力。3单巷长距离综掘工作面局部通风减漏、降阻技术3.1合理选择局部通风机局部通风在选型方面比较关键，功率过大，在启动阶段容易造成风筒耐压强度不够而撕裂风筒，尤其在长距离风筒敷设通风时可能造成风筒过节；功率过小，会造成工作面迎头风量不足，进而引发事故。需要严格计算工作面所需风量和所需工作风压。考虑到现场实际使用时，局部风阻和漏风率有可能增大以及经济性，确定选用型号为 FBD6.3/245 的局部通风机。局部通风机参数见表2。表2局部通风机参数型号FBD6.3/218.5FBD6.3/230FBD7.5/245功率/kW218.5230245转速/（m3min-1）2 9002 9002 900风量/（m3min-1）300500350650450890风压/Pa5605 7006106 5008507 000赵春龙等：单巷长距离综掘工作面局部通风技术探讨29第2期3.2减少漏风技术局部通风机导风筒漏风一般主要在风筒的连接处，而通常工作面导风筒采用插接端头方式，这种方式存在容易漏风、脱节的缺点，极大程度影响了供风的有效性。通过实践对比论证，将导风筒连接方式进行优化改造，在反边接头后，使用专门研制的风筒接头橡胶钢丝紧箍器，如图1所示，有效解决了导风筒接口漏风的问题。钢丝绳连接销连接套钢丝绳图1橡胶钢丝紧箍器3.3降低通风阻力技术导风筒的直径、平直度、曲率等方面的因素制约其通风阻力，只有同时优化各影响因素，才能进一步降低通风阻力。（1）大直径风筒供风。降低通风阻力最直接有效的方法是增加风筒直径，但不能无限增大风筒直径。通过实践对比论证，为了降低摩擦阻力，根据掘进工作面巷道断面，将原来 800 mm 的风筒替换成1 000 mm10 000 mm 高强度柔性阻燃抗静电风筒，见表3，进一步降低了摩擦阻力，有效地保证了通风量。表3高强度柔性阻燃抗静电风筒参数型号1 000 mm10 000 mm耐压强度/Pa1 100百米漏风率/%0.5全压/Pa1 4605 300（2）强化局部拐弯段导风筒的技术管理。在巷道局部导风筒需要拐弯段更换使用高强度骨架风筒，杜绝拐死弯，同时与柔性阻燃抗静电风筒平滑过渡，进一步降低导风筒的通风阻力。（3）加强导风筒敷设吊挂质量。由于选用单节10 m长柔性风筒，在吊挂过程中存在自重下垂，所以每敷设1 节必须做到平、紧、直、每环必挂，从而大大提高导风筒的有效通风量。3.4强化保障管理（1）完善管理制度。完善通风机管理制度，加大风机安全管理力度，要求检修人员能够熟练掌握风机结构及工作原理，对于风机常见故障能快速处理，从而减少风机故障，提高风机使用寿命。（2）实施数据监控。为更有效实现局部通风的可靠性，对局部通风机运转各项参数进行实时监测、报警。将局部通风机的“三专两闭锁”、开停传感器、风筒风量传感器等监测设备与矿井环网连接，防止风机切换启动及其他特殊情况下突然升压致使风筒脱节，保证工作面正常通风。（3）加强巡查维护。建立健全单巷长距离局部通风巡查维护管理制度，明确管理责任，从局部通风系统上整体维护，将测风、风筒破漏维护、运行检查落实到每个班组进行绩效考核，从而保证工作面通风满足生产需要。4实际效果以上技术优化措施实施后，在111801工作面回风巷掘进施工期间对回风风量进行统计，见表4。表4巷道风量统计巷道名称111801工作面回风巷通风距离/m2 6003 0003 500实际风量/（m3min-1）475460453实际平均漏风率/%0.3平均漏风率减小率/%85理论计算中，工作面掘进施工至3 500 m时，局部通风机的实际工作供风量仍然大于工作面实际需风量，并且漏风率仅为0.3%。解决了单巷长距离掘进施工通风技术问题，保证了安全生产。5结语通过对梅花井煤矿一水平11采区111801工作面回风巷单巷长距离综掘工作面局部通风技术难点分析计算，有针对性地实施技术方案，实现了单巷长距离综掘工作面3 500 m局部通风的安全可靠。参考文献：1李浩荡.张庆华，张淑同.掘进工作面大断面超长距离通风技术研究 J.矿业安全与环保，2010，37（6）：78-79，86.2涂兴子，吕庆刚.煤层单巷长距离掘进施工的问题及对策 J.煤炭科学技术，2003（5）：5-6，33.（下转第36页）30第2期Technical Discussion on the Concept of Geophysical Exploration,Drilling,and Geochemical Exploration in Practice of Coal Mining Face EngineeringLI Shengli(Baode Coal Mine of CHN Energy Shendong Coal Group,Xinzhou,Shanxi 036600)Abstract:This paper takes the advanced prevention engineering practice of ordovician limestone water beforebackup mining face 81202 of No.8 coal seam in Baode Coal Mine as an example,and analyzes risk in advance based on mine hydrogeology and mining face conditions.After analysis and comparison of the advantages and disadvantages of different geophysical exploration methods,two electrical geophysical exploration methods in line with mi