超长距离掘进巷道通风安全保障技术研究_钮剑武.pdf

超长距离掘进巷道通风安全保障技术研究钮剑武（汾西矿业集团灵北煤矿，山西灵石031302）摘要：针对超长距离巷道在掘进期间通风困难、风阻大等问题，在对现阶段矿井常用的局部通风方式分析基础上，提出采用单巷单机通风方式为巷道供风。根据 3506 运输巷现场实际条件，对局部通风机型号以及风筒类型等进行确定，并具体给出通风减漏及节能技术措施。现场应用后，掘进迎头风量始终在合理范围内，为长距离巷道掘进创造良好条件。关键词：超长距离巷道局部通风安全保障措施风量中图分类号：TD72文献标识码：A文章编号：1004-7050（2022）09-0100-02引言随着现代化矿井建设工作不断推进，采煤工作面推进速度不断增加，通过布置超长距离回采工作面可减少采面搬家倒面次数并减少保护煤柱积煤量，对提高煤炭生产效益具有一定促进意义1-2。通风可为巷道掘进提供源源不断的新鲜风流，并降低巷道掘进迎头有害气体、粉尘等浓度，是实现巷道安全高效掘进的基础3。为此，众多的研究学者对超长距离巷道掘进工作展开研究，虽然取得较好的应用成果，但是工程应用期间仍不同程度存在风机、风筒等选择困难等问题4-7。山西某矿为实现高效集约化生产，规划的采煤工作面推进距离可达 4 000 m 以上，掘进巷道最远通风距离接近 5 000 m。该矿 3506 运输巷掘进采用掘锚一体机、连采机等现代化综掘设备。产距离巷道掘进时，在掘进迎头不同程度存在粉尘量大、瓦斯涌出等问题，为此文中就在以往研究成果基础并依据巷道现场实际情况，提针对性提出超长距离掘进巷道通风以及安全保障技术措施，以期更好的促进矿井煤炭开采工作开展。1超长距离掘进巷道通风方式选择及通风设备确定现阶段矿井长距离掘进巷道常用的通风技术措施包括有局部通风机串联通风、局部通风机并联通风、增加通风立眼、双巷平行掘进、单巷单机通风以及构造风库等类型。上述不同的掘进巷道通风技术在国内煤炭开采企业中均有应用，但是巷道在选择通风方式时应依据掘进巷道现场地质条件、通风长度以及通风经济效益等方面综合确定。具体不同局部通风方式优缺点比对表，如表 1 所示。3506 运输巷通风最远距离超过 4 000 m，采面通风采用 U 型，若使用双巷掘进势必会增加掘进工程量；若通过增加通风立眼方式不仅会大幅增加通风成本而且会延长采面采掘接替时间；局部通风机并联通风的主要目的是解决短距离巷道风量不足问题，无法满足常超距离掘进巷道通风需要。因此，可以选择使用单巷单机通风、单巷串联通风以及构筑风库等通风方式，具体不同通风方式时管理、安全以及维护量等对比情况，如表 2 所示。从表 2 可知，若采用单巷串联通方式进行通风，则相对于单巷单机通风、构筑风库通风方式可行性较差，需要对协调控制 2 台局部通风机；同时在局部通风机风筒连接处容易出现安全事故，通风阻力也较大。采用构筑风库方式虽然可满足通风需要，但是却不适宜采用变频通风设备，在局部通风期间存在能耗大、不经济等问题。因此，综合分析，提出采用于单巷单机通风方式为超长距离巷道掘进供风。在局部通风机工作期间，使用单巷单机通风并配合大孔径风筒（直径 1 000 mm）、通风安全保障措施等为超长距离巷道进行供风。收稿日期：2021-12-31作者简介：钮剑武，男，1990 年出生，毕业于太原理工大学，本科，工程师，从事通风与安全相关工作。总第 205 期2022 年第 9 期山西化工Shanxi Chemical IndustryTotal 205No.9，2022DOI:10.16525/14-1109/tq.2022.09.041表 1不同局部通风方式优缺点比对表通风方式缺点优点局部通风机串联技术要求高、风筒管理难度大、通风距离不远安全性好、通风可靠、投资少局部通风机并联技术要求高、风筒管理难度大安全性好、通风可靠、投资少增设通风立眼施工工程量大、耗时长、需协调多方关系、投资额度高通风可靠性强、便于维护构筑风库施工工程量大、维护工程多以及设备多抗干扰能力强、通风系统稳定双巷平行掘进量大、成本高通风稳定、易于维护、可有效减少单巷单机对局部通风机性能要求高、风筒维护工程量大工程量小、通风稳定性强表 2超长距离掘进巷道通风方案对比表通风方案风筒维护难度通风管理难度通风安全性通风复杂程度通风阻力单巷单机通风前期维护工程量少、后期维护工程量大较简单较好较简单前期小、后期大单巷串联通风维护工程量大、后期漏风严重复杂好复杂通风阻力大构筑风库维护工程量大较复杂较差较复杂通风阻力大专题讨论2022 年第 9 期Study on Ventilation Safety Guarantee Technology of Ultra Long Distance Driving RoadwayNiu Jianwu（Fenxi Mining Industry Group Lingbei Coal Mine,Lingshi Shanxi 031302）Abstract:In view of the problems of difficult ventilation and large wind resistance during the excavation of ultra long distance roadway,based on the analysis of the commonly used local ventilation methods in the mine at this stage,a single roadway single machine ventilationmode is proposed to supply air for the roadway.According to the actual site conditions of 3506 transport roadway,the model of localventilator and the type of air duct are determined,and specific ventilation leakage reduction and energy saving technical measures aregiven.After field application,the heading air volume is always within a reasonable range,creating good conditions for long-distanceroadway excavation.Key words:ultra long distance roadway;local ventilation;security measures;air volume表 3掘进迎头需风量计算结果m3/min按 CO2或 CH4涌出按作业面人数按最低风速按最高风速30.5120320.44838.42通风机选型以及安全保证措施2.1局部通风机选型根据 3506 运输巷现场实际条件，对掘进迎头供风量进行确定，具体理论计算得到的掘进迎头供风量，如表 3 所示。从表 3 得知，掘进迎头最小供风量需要控制在 320.4 m3/min 以上，采用理论公式计算得到使用的局部通风机最小风量应控制在 680.4 m3/min以上。根据现场情况采用理论计算公式求得局部通风机风压应控制在 4139.7 Pa 以上。现阶段矿井普遍采用 FBD 系列局部通风机进行通风，根据上述分析得知，在掘进巷道通风困难时期通风需要的风压、风量分别应在 4139.7Pa、680.4m3/min以上。根据各个局部通风机工作特点以及工况情况，并结合现场通风需求，提出采用 FBDNO8.0/2 局部通风机为采面进行供风。局部通风机配套采用的风筒为直径 1 000 mm、单节长度 10 m 的拉链式风筒。2.2超长距离局部通风减漏及节能技术2.2.1通风减漏技术措施长距离掘进巷道通风期间通风风筒最为常见的漏风点集中在风筒连接位置，传统的风筒连接多是通过大活环单边接头、双边接头或者固定环单反接头方式，采用上述接头方式时则不同程度面临接头位置漏风量大、施工难度高等问题。为此在局部通风时通风风筒接头选择采用拉链式快速接头风筒，采用此种风筒连接方式时具备有风阻低、漏风率小、风筒质量轻以及承受风压高等优点，可满足巷道超长距离供风需要。2.2.2节能技术措施通风机选型按照通风最困难时期确定，但是巷道掘进前期由于通风距离短，需要的通风风压以及风量等均较小，掘进巷道局部通风机长时间处于低负载工作状态，则存在一定程度的电能浪费。为此，采用变频器对局部通风机通风进行控制。在巷道掘进前期局部通风机转速控制在额定转速的 60%70%，在满足通风需要的同时降低能耗；在通风中后期则转速调整至额定转速的 80%100%。通过在通风前期降低局部通风组转速，来降低掘进巷道通风能耗。同时采用变频控制可实现软启动，从而避免风筒内冲击风压导致风筒损坏。3现场应用效果在 3506 运输巷掘进通风期间，采用 FBDNO8.0/2局部通风机配合大直径拉链风筒为巷道掘进供风，对巷道掘进期间巷道供风参数进行监测，具体监测结果，如表 4 所示。从表中可看出，巷道掘进期间采用的局部通风以及安全保障技术措施可满足超远距离掘进巷道供风需求。4结语对现阶段矿井巷道掘进期间常用的通风技术方法进行分析，并结合 3506 运输巷实际需要，提出采用单巷单机方式为巷道掘进供风。采用理论计算方法确定巷道掘进期间最小供风风量、风压应分别在680.4 m3/min、4 139.7 Pa 以上，根据比对分析提出采用 FBDNO8.0/2 局部通风机、配合大直径风筒进行功能。对局部通风期间局部通风减漏及节能技术措施等进行阐述。现场应用后，3506 运输巷掘进期间风量始终可满足需要，现场取得较好程果。参考文献1姚清振，宋彦，栗鹏刚，等.基于 3DSimOpt 的四台矿通风系统仿真与优化J.煤炭技术，2021，40（12）：115-118.2王航.煤矿井下巷道全断面风速场分布规律J.陕西煤炭，2021，40（6）：31-34.3郭军.15106 工作面无煤柱回撤的支护和通风技术研究J.山东煤炭科技，2021，39（11）：48-50.4李波.长距离巷道贯通通风系统精准调整技术探讨J.江西煤炭科技，2021（4）：157-159.5刘泰杰.长距离掘进工作面局部通风技术研究J.自动化应用，2020（9）：134-135.6张超.钻孔引风法在长距离独头巷道通风中的应用J.煤矿现代化，2019（3）：39-41.7李海亮.长距离独头巷道掘进通风方法研究与应用J.中国矿山工程，2018，47（1）：26-27.表 4巷道掘进供风参数监测结果局部通风机型号风筒直径/mm有效通风距离/m百米漏风率/%掘进迎头风速/（m s-1）掘进迎头供风量/（m3 min-1）FBDNO8.0/21 0004 0000.450.37555钮剑武：超长距离掘进巷道通风安全保障技术研究101