建立风库解决长距离巷道掘进通风问题的应用研究

林志标

（北山矿业发展有限责任公司，广西 河池 547108）

广西西部某矿山位于广西河池市环江县西北80公里。2010年在0水平中段钻探探明储量较大的矿体，经过不同方案比较，确定斜坡道开拓方案。该矿山运输巷道为280水平，从运输巷道开挖斜坡道到0水平，坡度10度，斜坡道掘进长度2000米。虽然0水平的矿体上部有旧巷道和采空区，但由于该矿山生产受雨季影响，在雨季5月～8月时期，旧巷道和采空区被水淹至280水平。因此斜坡道掘进工程要避开旧巷道和采空区，只能独头掘进。另外斜坡道采用之形迂回到0水平预定位置，无疑增加了通风阻力。为了加快工程进度，该矿山采用风库接力压抽混合方法。

随着矿产资源的日益减少和市场需求不断增加，向深部探矿和开发成必然趋势。长距离独头巷道掘进是深部矿产开发常见工程。由于通风线路超长，不仅增加了通风难度和生产成本，而且易发炮烟中毒、职业病等安全事故。因此解决通风问题是一些矿山深部矿体初期开拓优先解决的问题。近年来，许多矿山在这方面做了许多研究和改进，不仅解决了通风问题，而且加快工程进度、降低生产成本。取得的成效是明显的。其中建立风库接力通风技术是中小型矿山施工队常用方法。下面以广西西部某矿山为例对该通风方法进行应用研究。

1 井下风库通风技术

1.1 通风技术方案

本次金属巷道掘进过程中采用了压入式通风方案，本次工程布置了X个压风机接力站，5650m、5950m处布置5个风库接力通风机站。设计在地表斜坡道出口处，安装2台SDF(A)-NO8.0/2×55型局扇风机，向斜坡道内供风;另外选用FBDY-NO6.0/4×22型局扇风机10台，分别布置在斜坡道中的5个风库接力通风机站内。选用800mm高强、胶质、多反边接头的风筒，每节长为100m，其百米漏风率为0.003。其最大风量516m3/min，最大风压5500Pa，为取得良好的风压传递效果、减少漏风，该工程中采用了高风压、大风量的局扇，在风筒的选用上，结合压入式通风效果，先用了柔性风筒，该柔性风筒断面大、材质好、接头处密封紧实，能在一定程度上避免通风能量的损失。

1.2 风量计算

需风量的计算方法有较多标准，例如：按施工最多人数计算、按排除炮烟计算、按无轨运输设备排气量计算、按最小排尘风速计算等。不同的计算方法考虑的工程实际不同，其计算方法也不同。结合本工程实际，本文分别分析不同情况下的需风量计算方法。

①按同时施工最多人数计算（Qr）。井下工人在从事采掘作业时，其每分钟耗氧量为1L～3L，除去矿机中的其他氧气损耗，人的呼吸损耗为2%～3%，根据这些数据特征，矿井作业人员的每人每分钟4m3的需风量，假如井下有N人从事作业活动，则Qr=4×N。②按排除炮烟计算（Qy）：根据压入式通风需风量的计算公式，在本式中Qy为压入式通风所需风量，m3/s；t为通风的持续时间，s；A为一次爆破炸药消耗量（kg）；L0为独头巷道的长度，m；S为掘进巷道的断面积，m2。假设：某掘进巷道的通风时间为2h，为一次爆破炸药消耗量80kg，独头巷道的长度为200米，断面积为16m2，根据计算公式可以得出需风量m2/s。③按无轨运输设备排气量计算（Qq）：，在本式中，Qq为无轨运输设备排气需风量，m3/s；qs为柴油机的单位功率风量指标，4m3/(kw＊min)；N为矿井下各种柴油机的功率总数，kw；N1、N2为柴油机设备的额定功率，kw；F1、F2为工作时间系数，即机器在井下的单位时间工作百分比。④按最小排尘风速计算（Qc）：Qc=Vmin＊S，在本式中Qc为按最小排尘风速计算的风量，m3/s；S为巷道断面面积；Vmin为最小排尘风速，根据行业相关规定，在掘进工作面，Vmin的取值范围在0.15～0.25。综合四个因素考虑范围后，还需预留10%的宽裕空间来减少计算误差对实际工程造成的影响。

图1 水平风库及风机布置示意图

1.3 通风阻力计算

通风阻力由摩擦阻力和局部阻力组成，根据摩擦阻力计算公式，Hi=RiQi2，在本式中Hi为巷道通风摩擦阻力，Pa；Ri为巷道的摩擦风阻，Ns2/m8；Qi为巷道通过的风量。根据相关经验，斜坡道的局部阻力(Hj)按摩擦阻力的30%计算，Hj=0.3＊Hi。井口与井底间的静压差按照位压的计算公式进行分析。

1.4 局扇的选择

根据局扇风机的风量和风压计算，设计在地表斜坡道出口处，选择安装2台SDF(A)-NO8.0/2×55型局扇风机，风量437m3/min～895m3/min，风压1108Pa～8102Pa，额定功率55kW，向斜坡道内供风，一备一用;选用FBDYNO6.0/4×22型矿用通风机10台，最大风量516m3/min，最大风压5500Pa，额定功率22kW，分别布置在5个风库内，每个风库内安设2台风机，1台运行，1台备用。

1.5 风库机站及通风效果

风库机站内设置2道风门，每一风门设有一大一小2个门，大门的规格为宽2.4m、高2.5m，用于搬运设备；小门的规格为宽1m、高1.8m，用于人员进出。风库及风机的布置见图1。

井下主要通风设施包括风机硐室、风库、风门等。风井联络巷与斜坡道交叉处适当刷大成喇叭口状以降低局部阻力，并设置安全防护栏。

当巷道延伸较长时，在斜坡道进风段设置调节风门，以调节斜坡道口进风量。风库机站的设置为接力通风创造了有利条件，明显地提高了风机串联风量的转递效率，降低了串联机站通风的能量损失，减少了长距离风筒的漏风，从而也提高了风机联合作业的效率，为长距离掘进通风开辟了一条新的途径。

2 总结

倾斜坡道掘进工程要避开旧巷道和采空区，只能独头掘进，鉴于独头掘进的距离较长，往往采用风库接力通风技术来解决上述问题。

一直以来，受到井下有轨运输条件的限制，一些大型设备很难进入井下，这给风库的建设带来就极大的难题。随着现代采矿技术的发展，无轨运输得到了突飞猛进的进步，这又给通风机的运输、采矿机械的运输创造了条件。广西西部某矿山采用风库接力通风的实践，可以证实改该通风模式具有较好的通风效果，能在很大程度上保证工作面的通风需求，对改善作业环境、减低工伤事故都具备一定的贡献意义。经实践证明，风库接力通风不仅可以增大风量传递效率、减少传统风机串联过程中的能量损失，还可以加快工程进度、降低生产成本。

基于笔者的学习和实践经验，本文对风库接力通风技术的实施要点做以下总结：

（1）针对长距离斜坡的独头掘进问题，采用接力通风方案是可行的，实践证明压抽混合方法可以加快工程进度，也能取得较好的通风效果，具备一定的推广意义。

（2）根据风机串联后风流参数的计算方法对风库设置前后进行对比，设置风库可以明显增加风机的能量传递效率，对风机节能具备一定的现实意义。

（3）在确定风量大小时，已经选取不同的风量结算方法，选取计算结果的最大值，以满足不同工作从场合对风量大小的实际要求。

（4）鉴于无法准确确定风机的具体参数和工程地质条件，本文中的图纸为示意图，其中的详细参数不代表井下的具体参数，例如风机的型号不一定为广西西部某矿山的具实际使用的准确型号，然而本文阐述了接力通风方案的可行性，对今后的同类问题具有一定的参考价值。

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