超长距离掘进巷道局部通风技术研究

（晋能控股煤业集团 挖金湾煤业公司 山西 037000）

超长距离巷道掘进工作面通风难度大、通风管理困难，成为制约超长距离巷道掘进的制约因素[1]。近些年随着矿井综合开采技术的不断提升，采煤工作面回采推进距离不断提升，时常需要掘进超长距离掘进巷道[2-3]。在超长巷道掘进过程中局部通风面临的主要问题为：巷道掘进距离增加、煤壁暴露面积增大随着掘进推进，瓦斯涌出量程逐渐提升，巷道需风量增大；通风距离加大使得风筒通风阻力增大、风筒漏风率提升，导致风筒末端风压、风量不满足现场需要；采用大功率局部通风机时容易出现风筒吹断节、破裂问题；风筒直接过大则占用巷道空间，管理难度大。为此，如何实现超长距离巷道通风是矿井生产时需要解决的现实问题。文中即以山西某矿6505运输巷掘进通风为研究对象，在分析现有超长距离巷道通风基础上，提出采用单风机通风技术，实现巷道高效通风，现场取得显著应用成果。

1.超长距离掘进巷道通风方式分析

现阶段矿井常用的长距离巷道通风方式有2大类，分别为单巷掘进局部通风技术、双巷平行掘进局部通风技术两类。

(1)单巷掘进局部通风技术

①双风机并联通风

该通风方式是采用双风机组成两套独立通风系统共同为掘进工作面供风，正常运行时两个风机运行互不干扰。采用此种通风方式可显著增加掘进工作面风量，但是由于是双风机、双风筒也增加了风机、风筒维护管理工作，风筒占用巷道空间大，小断面巷道不建议使用。一般在断面大、距离长、需风量大的掘进巷道中使用。

②双风机串联/集中通风

具体双风机串联、集中通风示意图见图1。采用上述通风方式可显著增加掘进迎头风压以及风量。一般在岩巷掘进中应用较多。

图1 双风机串联、集中通风示意图

③风库+接力风机供风方式

图2 风库+接力风机供风示意图

采用该种供风方式时需要新掘进风库，巷道掘进过程量增加，同时布置2台局部通风机，前部风机风筒末端供风量应大于接力风机吸风量，因此需要专人在风库内值守。同时对风库构筑物施工质量要求比较高。

④大直径导风筒+风库中转+局部通风机长距离通风

在地面施工大直径钻孔为进行该风库供风，在风库内安装局部通风机为掘进工作面通风。具体见图3。

图3 大直径导风筒+风库中转+局部通风机长距离通风示意图

此种通风方式适用于地面可施工大孔径钻孔条件，通风方式与“风库+接力风机”类似，但是也存在通风成本高、通风管理难度大等问题。

(2)双巷平行掘进局部通风技术

该种通风方式是“全负压通风+局部通风”方式相结合形成的局部通风技术，具体通风结构见图4。

图4 双巷平行掘进局部通风示意图

在双巷平行掘进时每隔一断距离施工一联络巷，通过联络巷可实现已掘巷道的全负压通风。在联络巷与掘进迎头段采用局部通风机供风。理论下此种通风方式不受巷道掘进长度制约，掘进迎头供风能力强。但是由于需要掘进多条联络巷，巷道内布置的局部通风需要频繁的前移动。

一般情况下采面回采巷道多采用单巷独头掘进，双巷平行掘进较为少见。若采面双巷平行掘进时，由于巷道间布置有大量的联络巷，后期密闭后会形成盲巷，给采面后续回采安全带来一定的影响，为此，在采面回采巷道掘进通风中一般内不采用。此种通风方式多用于开拓巷道中使用。

2.通风方式选择

山西某矿6505运输巷沿着5#煤层底板掘进，巷道掘进距离超过4000m，断面为矩形，净宽、净高分别为5.0m、4.0m。5#煤层瓦斯含量较低，原始瓦斯含量为3.5m3/t。通过对煤矿井下常用的长距离通风方式分析，并结合6505运输巷地质条件、通风距离最终单巷长距离通风方式。

若在地面施工通风大直径导风孔为掘进巷道供风，不仅会增加巷道掘进、供风成本，而且还制约巷道掘进效率；局部通风部并联通风主要解决掘进迎头风量不足问题，无法满足长距离通风需要。因此，根据6505运输巷实际情况，提出下述3种通风技术方案：方案一，单风机通风；方案二，局部通风机串联通风；方案三，风库+局部通风机供风。具体三种通风方式比对结果见表1。

表1 三种通风方式比对结果

通过对比分析，采用单风机通风方式具有较强的优越性，不仅可满足巷道通风需要而且通风系统较为简单，通风可靠性较强。为此，提出采用大功率局部通风机结合大直径风筒方式为矿6505运输巷供风。

3.单风机通风技术

根据6505运输巷实际情况，计算得到巷道掘进迎头需风量见表2所示。

(1)通风机及风筒选择

表2 6505运输巷需风量

通过计算结果得到巷道最低供风量为320.4m3/min。根据局部通风机供风漏风量计算公式、风压计算公式得到局部通风机供风量Qa、风压Pt分别为680.4m3/min、4139.7Pa。通过上述计算结果并结合煤矿常用局部通风机类型，型号FBDNo7.1、FBDNo7.5、FBDNo8.0均可满足风量、风压需要。分析不同局部通风机特性曲线以及掘进巷道通风困难时期通风机运行情况，最终选用型号FBDNo8.0风机为巷道供风。局部通风机安装采用1用1备方式。

长距离通风时风筒容易出现破断问题，为此供风风筒采用新型大直径拉链式快速连接风筒，不仅便于风筒连接而且降低连接位置风筒漏风率。风筒直径为1000mm、长度为10000mm。

(2)通风效果分析

6505运输巷掘进通风过程中采取保持风筒平顺、减少弯曲度以及安装风筒卸压装置等提高风筒通风效果。现场应用后，掘进工作面风量、风压均可满足现场需要，确保了运输巷掘进安全。具体巷道掘进4000m时掘进迎头通风情况见表3。

表3 掘进迎头通风情况

4.总结

在对煤矿井下常用的局部通风技术进行分析基础上，依据6505运输巷实际通风条件，提出采用单风机通风方式为超长距离巷道供风，并具体确定风机型号（FBDNo8.0）、风筒直径（1000mm）及材质。现场应用后，掘进巷道风量、风速均可满足需要，风筒漏风量较小，采用的局部通风技术可满足巷道掘进需要，现场应用取得显著成果。