某矿长距离掘进工作面通风技术应用研究

吴志涛

（高平市应急管理局，山西 晋城 048400）

0 引言

长距离局部通风技术主要包括大功率单风机风筒压入式通风、多风机并联通风、间隔风机串联通风等通风方案，但上述方案各自优缺点及适用条件存在着很大差异，因此煤矿在实际通风方案选取应用过程中，仍需结合实际工况，包括巷道布置方式、通风系统情况等合理选取局部通风方案，减少通风阻力、漏风量，保障长距离掘进工作面掘进工作的安全有序进行。

1 长距离掘进工作面常用通风技术

现阶段长距离掘进工作面所需风量大、供风方式困难，从目前长距离掘进面常用通风技术来看，主要包括大功率局部风机的应用、多台局部通风机应用以及联合风筒供风、降低风量损失等通风技术。而实际通风方案则需要结合实际工况及通风系统，科学有效的设定通风方案。

1.1 大功率局部通风机应用技术

对于煤矿长距离掘进工作面供风，通常会通过提高局部通风机功率的方式，保障掘进工作面良好的通风效果，以3 000 m 掘进工作面为例，1 台局部通风机运行功率就应达到2×28 kW 以上，可实现多数长距离掘进工作面的充足风量供应。同时大功率局部风机的布置也应结合实际情况，确保最优通风方案的实施，对于过长掘进工作面，单靠提高1 台局部通风机功率，不仅造成了电量上的浪费，同时漏风情况、通风质量都难以得到保障。

1.2 多台局部通风机应用技术

对于掘进长度超出3 000 m，单纯依靠1 台局部风机很难达到理想供风效果，因此就绪借助多台局部通风机，通过合理布置，解决单台风机供风存在的局限性。以3 000～5 000 m 掘进工作面为例，通过应用2台大功率局部通风机，例如2×28 kW 大功率局部通风机，也可实现较为理想的通风效果，确保掘进巷道内部瓦斯等有害气体的及时排出，保障通风系统安全。同时多台局部通风机供风包含并联式、串联式两种局部通风技术。

1）并联式风机供风。单纯依靠两种大功率风机并联形式，提高掘进面供风风力及风量，确保长距离掘进面足量风力供应。与单台大功率风机相比，能耗比更低，减少了电量损耗，可实现更大功率风量供应，但通风质量没有太大区别。

2）串联式风机供风。通过2 台局部风机间隔串联的方式，延长了风量供应距离，但缺点是串联点局部风机的漏风量较大，无法实现全部风量的持续输送，风量损失较大。

1.3 联合风筒供风通风技术

对于长距离掘进工作面风量供应，采用大功率局部通风机供风或多台风机供风，都会出现因掘进巷道通风构筑物堵塞造成的风量分流影响，因此常通过联合风筒的方式，加强局部通风机风力供应，确保瓦斯等有害气体的及时排出[1]。风机联合风筒供风技术的关键在于，对风筒直径的选取，以单台2×28 kW 大功率局部通风机为例，联合风筒进行供风，可将局部风机功率提升至2×50 kW以上，对风力的提升效果显著。

2 局部通风方案设计

该矿首采掘进工作面布置在3#煤层1 采区，其中3101 掘进工作面布设顺槽断面积22 m3，主运输顺槽、回风顺槽、辅运顺槽长度分别为4 450、4 376、4 500 m，所需供风距离均保持在4 500 m 左右。现依据实际掘进距离进行各顺槽局部通风方案设计。结合上述长距离掘进工作面常用通风技术，对掘进工作面的整体供风方案进行设计，包括0～3 500 m 段短距离风量供应方案以及3 500～4 500 m 段长距离风量供应方案两种[2]。依据巷道当前掘进长度，对长距离掘进巷道的风量供应方式进行灵活方案设计。

1）短距离供风方式。该长距离掘进工作面所需供风距离3 500 m 以内时，即进行3 500 m 以内巷道掘进工作，拟采用单台大功率局部通风机压入式通风方式，即可实现风量的充足供应。分别对3101 掘进面各顺槽所需风量及通风机风压进行计算，进行局部通风机及风筒设备选型，如表1 所示[3]。从表1 可以看出，采用单台大功率风机加风筒的风量供应方案，掘进面各顺槽有效风量分别达到了360、371、350 m3/min，均在掘进面需风量之上，可以满足设计需要。

表1 局部通风机及风筒设计选型

2）3 500～4 500 m 长距离供风方式。对于长距离掘进面局部通风，选用两台风机的串联外加密封风仓的供风方式，具体方案为：掘进工作面各顺槽供风长度均按4 500 m 设计，其中施工至3 500 m 前按照上述短距离供风方式，压入式单台局部风机供风；施工至3 500～4 500 m 段时，在3 500 m 处设置密封风仓，并在风仓处设计一个可控循环风门，对进风风量进行控制。具体安装方式，如图1 所示。前端由现有2×45 kW 局部通风机将风流输入风仓内，在风仓另一端安装2×22 kW 局部通风机，风筒直径800 mm，再将风仓内风流吹入掘进工作面[4]。

图1 长距离局部通风结构平面布置图

通过设置密封风仓的方式，对间隔串联的局部通风技术进行优化，降低串联点处局部通风机的风量损失，将前一局部风机的新鲜风流全部输入密封风仓内，在密封风仓内设置串联局部通风机，并由下一局部风机经风筒将新鲜风流吹入掘进工作面。由于后续掘进工作面距离较短，因此局部风机功率选用2×22 kW 即可，同样对于风筒直径选取，也由1 000 mm降至800 mm。

3 应用效果

将上述长距离供风方式，在掘进工作面各顺槽进行实际应用，包括回风顺槽、辅助运输顺槽以及主运输顺槽的实际通风情况，如表2 所示。可以看出各顺槽有效风量分别达到了362、382、384 m3/min，均在掘进面需风量之上，可以满足设计需要，各顺槽可以实现开切眼的安全有序贯通，安全高效完成掘进任务。通过上述通风方式，有效解决了长距离、大断面工况下使用局部通风机电能损耗大、漏风严重、风筒风阻大等确定，同时实现了以下几点创新：

表2 长距离顺槽局部通风情况汇总

1）类比法的应用。通过布设密封风仓结构，实现两台局部通风机的长距离串联通风，并采用全风压、局部通风结合供风方式，实现了双巷平衡掘进、直接供风效果。结合多台局部通风机通风技术中串联式通风特点，以及风筒供风技术的优势，对串联点风机漏风量大缺点进行优化，依据长距离、大断面的实际掘进工况找出了自身适用的局部通风方案。

2）分阶段风量供应。前段3 500 m 以内顺槽掘进过程采用单台局部通风机供风方式，满足所需风量供应；后段3 500～4 500 m 通过将长距离局部通风方式转化为全风压与局部通风方式相结合的供风方案，通过两台局部通风机串联，缩短了单台局部通风机供风距离，风筒供风质量得到大幅提高，同时也减少了长距离供风过程中的电能损耗。

4 结语

长距离大断面掘进工作面局部通风技术的应用研究，通过类比多种局部通风技术的优缺点，结合实际工况找出自身适用的局部通风方案，通过两台局部通风机串联，安装风仓结构的方式，实现了长距离下的全风压局部通风。缩短了单台局部通风机供风距离，风筒供风质量大幅提高，同时保障了掘进工作的安全高效进行，为现代化大断面、长距离巷道掘进通风方案选择提供了借鉴。