超长走向采掘工作面远距离通风技术在梅花井煤矿的应用

刘润年

摘要：本文详细阐述了12.00Mt/a特大型矿井建井期间，超长走向采掘工作面远距离通风技术的实际应用。

关键词：超长走向 采掘工作面 远距离通风 技术应用

1 简介

梅花井煤矿是宁东能源重化工基地规划开发的特大型矿井之一，设计生产能力12.00Mt/a。井田南北走向长10.1～11.1km，东西倾向宽6.1～7.3km，面积为71.3km2。矿井一期采用斜井开拓，达产时将形成斜、立井联合开拓布局，矿井目前采用“三进一回”的中央并列抽出式通风，但因矿井超长走向综采工作面布置过程中的远距离局部通风及回采过程中长达15000m的通风流程将是制约矿建工程进度及通风安全的瓶颈。如何解决综采工作面顺槽掘进的远距离通风问题，将直接影响我矿能否顺利实现达产目标的关键。

梅花井煤矿通风管理部门为确保长距离掘进工作面迎头风量、巷道风速符合《煤矿安全规程》规定，集思广益、群策群力，通过加强日常局部通风管理（按质量标准要求提高风筒延接、吊挂质量；加强局扇及风筒日常运行监管）；积极应用通风新技术装备（大功率对旋轴流高效局扇、大直径风筒）；实施矿井机械全负压通风；及时调整矿井通风系统等通风技术，在112201风巷、112201运输巷、116101机巷、116101辅运巷等多个掘进工作面实现了最长局部通风距离分别为3300m、3500m、3800m、3700m，取得了良好的效果，现将具体技术的应用分述如下：

2 超长走向掘进工作面远距离通风技术的实际应用

2.1 加强局部通风日常监管

2.1.1 按质量标准要求提高风筒延接、吊挂质量

依据《煤矿安全规程》和《矿井通风质量标准化标准》有关规定，要求各掘进工作面每班必须配备专职或兼职通风工，通风工主要负责风筒的延接工作和维护工作面整列风筒的吊挂质量，发现问题及时处理，风筒延接使风筒的吊挂必须做到平、直、稳、缓，逢环必吊，风筒接头严密，按照规定将反压边实现双反边，提高掘进工作面的有效风量率。例如116101机巷掘进工作面在通风距离达到3000m时，通过采取上述措施，局扇吸风量为381m3/min，工作面迎头风量达到332m3/min（数据来源于2010年6月7日测风结果），有效风量率达到87.14%，风筒漏风仅1.63m3/（min.100m）。

2.1.2 加强现场管理，落实质量标准，最大限度实现局部通风降阻防漏

对局部通风系统的有效管理是保证掘进工作面通风效果的必要手段。我矿为新建矿井，矿井生产和基建同时并存，矿建工程掘进工作面较为集中，通风管理人员及熟练工相对较少，各掘进工作面出现的局扇管理不善、风筒吊挂质量不高的现象较多，比如112201运输巷掘进工作面通风距离只有600m时工作面就出现了迎头风量不足（局扇吸风量为351m3/min，工作面迎头风量只有193m3/min，有效风量率只有55%，风筒百米风耗达26.3m3/（min.100m）），局部通风管理极为被动。后来随着通风管理人员的不断补充，矿逐步成立了通风队、通风科，设置了通风副总，建立了旬度通风专项检查制度，主要对矿井“一通三防”存在的问题进行检查和考核。针对局部通风方面，主要检查和维护通风设施设备，发现不符合《煤矿安全规程》和《通风质量标准化标准》的现象时及时安排处理，消除不符合项，减少搬运风筒过程中的风筒损耗，严禁拖拉，严防尖锐突出物挂破风筒；将线缆和风筒分侧悬挂，合理匹配通风要素，最大限度的实现降阻防漏。主要措施如下：

①加强轴流对旋式局扇各连接部位及接线盒、大小头等高压部位的连接工艺管理，采取在局扇高压部位加设胶垫、捆扎铁丝等措施，杜绝局扇高压部位漏风；

②提前用紧线钳将8#铅丝沿巷道拉紧、平直，确保风筒逢环必挂，吊挂“平、直、稳、缓”，无死弯、打折，并统一风筒直径，拐弯处平滑过渡，使用钢性骨架风筒，尽可能降低局部通风阻力；

③严格风筒延接质量管理。实行风筒接头压双反边、铅丝紧边防脱节等工艺，使接头严密，减小风筒接头漏风；

④指定专人加强风筒的日常维护，紧随掘进延伸及时延接风筒，减少风筒搬运过程中的风筒损耗，严禁拖拉，严防尖锐突出物挂破风筒，出现破口及时粘补，并对风筒吊环部位、扎线针眼部位专门进行统一粘补，尽最大可能消除风量损失，控制风筒百米漏风率，提高迎头有效风量；

⑤合理设计巷道断面内各类管线、风筒位置，确保布局合理，防止巷道行车、行人刮伤风筒，影响迎头局部通风；

⑥坚持对旋轴流局扇双级运行，定期测定局扇前供风量、迎头风筒出口风量及风筒百米漏风率，发现问题及时分析整改，确保风机送风压力与通风距离相匹配，局部通风系统安全可靠。

通过通风管理人员定期或不定期的入井检查和每旬组织的通风专项检查，对发现的问题及时处理，有效杜绝了工作面通风距离不长，迎头风量不足的现象。最后112201运输巷掘进工作面的最常通风距离达到3500m，工作面迎头供风量达到253m3/min（该工作面设计需风量为230m3/min）。

2.2 积极应用通风新技术装备

2.2.1 应用大功率对旋轴流高效局扇

随着科学技术的发展，新技术、新设备、新工艺在各个领域得到了有效利用，矿井局部通风设备也在不断推陈出新。原有的JBT系列和JBY系列轴流式单级通风机现已被FBD系列轴流对旋式局部通风机完全替代。轴流对旋式局部通风机主要适用于采掘工作面及各种峒室的局部通风场合，具有结构合理、节能效果明显，送风距离远等特点，可根据不同的通风阻力要求，既可整机使用又可分机使用，巷道长度在2000m以内时可不移动局扇正常送风，是煤矿井下远距离局部通风的理想设备。

掘进工作面供风设备主要采用局部通风机和风筒，合理对局部通风机选型，将是决定工作面迎头供风量能否满足的关键因素。例如在112201辅助运输巷掘进初期，选用功率为2×11kw对旋局扇作为掘进工作面的供风设备，起初迎头风量能够达到《作业规程》的要求，但等工作面掘进至500m时，通风距离已达到1100m，工作面迎头风量只有148m3/min，已远远不能满足生产需要，为此我们将2×11kw对旋局扇更换为2×30kw对旋局扇，使得工作面迎头风量达到263m3/min，满足了工作面的需风量。

通过使用FBD系列轴流对旋式局部通风机，我矿现已实现单台局部通风机送风距离长达3800m（116101机巷掘进），为我矿掘进工作面实现远距离通风积累了成功经验。

2.2.2 使用大直径风筒和长距离风筒

随着掘进工作面的不断延伸，通风距离不断增加，局部通风阻力也在不断增大，送入掘进工作面的迎头风量也在不断降低，选择与局扇相配套的大直径风筒为掘进工作面送风，是解决这一问题较好的办法。

我矿目前采用的风筒规格大多为Φ800mm×10m，以下是有关各种规格风筒的参数：

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另外，在风筒长度的选择上，尤其是长距离供风工作面要大力提倡使用长距离风筒，比如每节风筒长度20m、30m或50m等，减少由于风筒连接不正确或不到位而造成的漏风现象。

2.3 实施矿井机械全负压通风，不断优化矿井通风系统

2.3.1 在矿井主扇没有运行前，采用井下安装辅扇，实现机械通风

2008年，随掘进工作面的不断延伸，112201首采工作面三条顺槽的长距离供风越来越困难，为此经矿领导研究，计划在井下三区段辅运石门内施工两道密闭，安设两台2×30kw局部通风机作为辅扇，在密闭墙上穿过Φ800mm的风筒，实现临时机械通风，将安设在地面的局部通风机移到井下，可缩短供风距离500m左右。但后来由于三区段回风联络巷内积水、淤泥多，无法在短时间内清除，所以该方案一直没有进行实施。但是在主要通风机及其附属设施未形成之前，在井下设置临时辅扇的方案是可行、实用的，其通风效果将非常明显，能有效地解决建井期间的通风实际问题。

2.3.2 精密组织、精细安排，提前实现机械通风，满足工作面需风要求

随着供风距离不断增加，局部通风的风阻也不断增大，工作面迎头风量将逐渐减小，不能满足生产需要。为此，我们积极会同矿建、土建等施工单位提前施工风井风峒、安装主通风机及其附属设备，构筑井下主扇运转所需要的通风设施，完善回风斜井口安全通道。由于风井筒内铺设大倾角皮带，风井口防爆门无法安装，经过反复斟酌、仔细酝酿，最后决定在大倾角巷道内安设木制临时风门，作为临时防爆门使用，经过一个多月的精心准备，2008年5月12日，梅花井煤矿实现了机械通风，由于目标明确，安排精细，主扇运转后经测定井下各用风地点参数，全部符合设计要求。实现了将局部通风机全部移入井下，缩短通风距离，保证了工作面迎头风量的供给。

2.3.3 施工通风措施巷，不断优化矿井通风系统

我矿通风部门会同矿建部门、华宇设计院，不断优化矿井通风系统，针对112201、112202和116101综采工作面风巷、机巷、辅运巷三条顺槽供风距离不断增大的现状，在掘进工作面每掘进1500～2000m左右时，设计一条贯穿风巷和机巷之间通风措施巷，通过调整局部通风系统，将局部通风机搬迁至通风措施巷向外20m处，可以直接缩短通风距离2000m左右，为掘进工作面的顺利施工提供了有利保障。

通过积极应用通风新技术装备（大功率对旋轴流高效局扇、大直径高强度风筒）；加强超长距离局部通风的管理（按质量标准要求提高风筒延接、吊挂质量；加强局扇及风筒日常运行监管），实施矿井机械全负压通风；及时调整矿井通风系统等通风技术，在112201风巷、112201运输巷、116101机巷、116101辅运巷等多个掘进工作面分别使用FBD系列、DBKJ系列型号为2*30KW、2*15KW的对旋轴流式局扇，和∮800mm高强度加长风筒，通过加强局部通风管理，实现了最长局部通风距离分别为3300m、3500m、3800m、3700m，满足了掘进工作面的供风需求，创造了良好的劳动气候条件。取得了良好的效果。

目前112201、112202综采工作面已回采完毕，112203、116101综采工作面正在回采，114202回风巷现完成掘进进尺4200m，运输巷完成掘进进尺5101m，辅助运输巷完成掘进进尺4925m，并且在2008年6月份112201辅助运输巷掘进工作面创下了最高月度进尺531m的记录，实现了通风安全无事故。

3 超长走向综采工作面远距离通风技术的应用

3.1 积极创造条件，构建矿井机械通风系统。因梅花井煤矿综采工作面的水平走向长达5km，在基本建设过程中，随着掘进工作面不断延伸长距离局部通风不可能无限制的延长，必须提前考虑构建矿井全负压机械通风系统，合理布局局扇位置，尽可能缩短局部通风距离，具体的做法有二：

一是在地面风井设施不具备条件的情况下，尽快贯通各水平车场，形成自然通风系统，并在最低水平施工临时密闭，装设2*30KW以上大功率局部通风机作为辅扇，保证双电源、双回路自动切换，实现矿井临时机械通风后，将地面局扇移入井下，缩短局部通风距离。

二是提前会同矿建、土建施工单位，提前施工风井风硐，安装主通风机及附属装备，构筑矿井主扇运转所需通风设施后，构建全负压机械通风系统，在井下合理布局局部通风机位置，缩短局部通风距离，保证掘进工作面迎头风量的供给。

3.2 充分考虑掘进工作面供电、运输能力，沿综采工作面走向及时施工通风措施巷，形成风巷、机巷的联络通道，不断优化矿井通风系统。一方面能减少局部通风距离，另一方面沿走向每隔1600～2000m施工1～2条通风措施巷与工作面切眼形成并联的“U”型通风系统，大幅度降低了采煤工作面通风阻力，依托已形成的全负压机械通风系统，使工作面配风可靠、稳定，有效保障超长走向综采工作面的通风安全。

3.3 选择高效、节能的主要通风机，保障矿井通风系统稳定可靠。与国内风机制造商——湘潭平安电气集团合作，回风斜井井口安装两台采用其核心技术——弯琼组合正交三维扭曲叶片技术的BD-II-10-№30型高效隔爆对旋轴流式主扇风机，一台运转，一台备用，配套电机为2×355KW，额定风量74-210m3/s，额定风压3200-350Pa，现阶段主扇双级运转，总回风量11600m3/min，负压1500Pa，设施设置合理可靠，无不合理的串联通风。

目前，我矿设计长度达到5000m左右的112201、112202、112203和116101三个综采工作面通风系统安全形成，其中112201和112202工作面已回采完毕，112203和116101工作面正在回采。长距离采煤工作面风量调节容易，配风充足，系统稳定，风量可在883m3/min～2500m3/min范围内任意调节，通风系统稳定可靠。

4 项目的发现、发明及创新点

4.1 通过对长距离、大断面局部通风技术的实际应用，在梅花井煤矿的112201、112202、112203和116101等多个掘进工作面分别使用和∮800mm高强度风筒，通过加强局部通风管理，实现了最长局部通风距离分别为3500m、2800m、3100m、3800m，取得了良好的效果，创造了国内最长的局部通风长度，保障了掘进通风安全。

4.2 通过合理设计综采工作面通风系统，成功构建了设计能力为1200万吨/年的特大型矿井通风系统和亚洲最长走向长度为4941m的综采工作面通风系统，且该通风系统简单、可靠，通风阻力小，调节幅度大，利于矿井通风安全管理。

该项目的创新点在于推广、集成目前国内采用先进技术（弯琼组合正交三维扭曲叶片技术）的大功率多级隔爆对旋轴流式局部通风机、高强度大直径风筒，不断优化局部通风布局，实现了常规局部通风管理达不到的高风压、长距离、大风量的通风能力，并依托超前构建的机械全风压通风系统，统筹规划矿建工程现场施工，不断优化矿井通风系统，实现了系统简单、阻力低、风量可控、调节幅度大的超长走向综采工作面通风系统，而且装备功率选择合适、经济实用、节能、可操作性强等优点，有力保障了特大型现代化矿井快速建设和超长走向工作面通风系统可靠稳定运行。

而且，因长距离矿井通风技术的成功运用，对影响掘进施工安全的瓶颈降低到最小，保障了矿建工程施工速度， 2008年、2009年、2010年三年分别完成矿建工程22399m、25120m、28456m，分别为集团公司下达的年掘进工程计划的194%、156%、162%，并且112201辅助运输巷掘进工作面在2008年6月份创下了最高月进尺531m 的记录，实现了通风安全无事故。

5 经济效益情况

5.1 直接投资及效益

在长距离通风技术应用中，随长距离掘进工作面通风距离的不断延伸，先后将各长距离通风掘进工作面局部通风机由2×11kw向2×15kw、2×18.5kw、2×22kw、2×30kw的大功率局扇进行更换，并直接使用∮800mm的大直径加长高强度风筒，降低局部通风阻力，延长送风距离。

①项目应用中共购置FBD系列的2×11kw局扇2台，2×15kw局扇4台，2×18.5kw局扇2台，2×22kw局扇2台，2×30kw局扇5台；购置∮800mm的大直径加长高强度风筒，且还可复用于其他掘进巷道。

②由于长距离通风技术的应用，将原设计的112201、112202和116101综采工作面上巷采用双巷掘进通风掘进的方式改为单巷长距离掘进，可少掘巷道断面为14.3m2的巷道约15000m，按每米巷道掘进造价6000元进行计算，即至少可减少基本建设投资为15000×6000=

9000万元。

5.2 社会效益

长距离通风技术的成功应用，最大的效益是安全效益，首先是为宁东矿区及其他大型基本建设矿井的掘进、回采长距离通风提供了应用实例，特别是梅花井煤矿成功解决超长走向5km的单巷掘进通风安全难题和实现约5km超长走向综采工作面通风系统的构建。其次是在国内基本建设矿井通风技术应用中成功突破3800m的长距离通风尚属首次，具有非常广阔的推广空间和使用价值，非常适合于高产高效大型矿井的快速建设。

参考文献：

[1]刘富，仵作连，张贵金编写.矿井通风与安全[M].煤炭工业出版社，2001年12月.

[2]邱江，刘爱菊，吕一中编写.矿井通风技术[M].煤炭工业出版社，2008年6月.

[3]张军辉，殷小江.煤矿通风技术分析[J].民营科技，2012（05）.