长距离巷道贯通通风系统精准调整技术探讨

李 波

（山西兰花科创玉溪煤矿，山西 晋城 048006）

1 1302 底抽巷掘进工作面基本情况

1.1 巷道位置及施工情况

玉溪煤矿1302 底抽巷布置在3 号煤层底板岩层中，下部为1302 南底抽巷，上部为1302 北底抽巷，1302 底抽巷顶板距离3#煤层底板均保持14 m。1302 北、南底抽巷开口位置位于中央回风大巷内，方位角为270°，设计长度均为2 157 m，通过1302 底抽联络巷进行联通。1302 底抽联络巷设计长度230 m，1302 南底抽巷与1301 南底抽巷通过1301-1302 联络巷进行联通。1302 北底抽巷与1302 底抽联络巷贯通后与1301 北底抽巷、1301底抽联络巷及1301 南底抽巷形成全负压通风系统。1301 底抽巷总长度2 770 m，贯通后整个通风系统长度达到7 314 m，见图1。

图1 1302 底抽巷贯通前通风系统

1301、1302 底抽巷均为半圆拱形，宽4.2 m、宽3.6 m、净断面断面12.3 m2，采用锚网+ 锚索联合支护。

1.2 1302北底抽巷通风系统及贯通相关巷道通风系统

（1）1302 北底抽巷进工作面采用“两备两用”4台同等能力局部通风机压入式通风，局部通风机型号为FBD№7.1/2×37 kW，风筒直径为Φ800 mm，工作面风量达到1016 m3/min，工作面瓦斯浓度0.12%，回风流瓦斯浓度0.45%，风排瓦斯量4.57 m3/min。

（2）1302 南底抽巷局部通风机与1302 北底抽巷一致，为停掘不停风工作面，工作面风量达到868 m3/min，工作面瓦斯浓度0.04%，回风流瓦斯浓度0.20%，风排瓦斯涌出量1.74 m3/min；1301底抽巷全负压风量1 907 m3/min，回风流瓦斯浓度0.04%，回风流瓦斯浓度0.30%，风排瓦斯涌出量5.72 m3/min。

（3）1301 南底抽巷与1301 北底抽巷已形成全负压通风系统，1301 北底抽巷进风，经1301 底抽联络巷，再经1301 南底抽巷回风，最终从1302 南底抽巷措施回风至中央回风大巷。贯通前通风系统见图1。

（4）1302 北底抽巷贯通后全负压通风路线：主斜井、副斜井、进风立井→井底车场→中央辅助运输大巷→1301 北底抽巷→1301 底抽联络巷→1301 南底抽巷→1302 南底抽巷→1302 底抽联络巷→1302 北底抽巷→中央回风大巷→回风立井。

2 1302 北底抽巷掘工作面贯通风量计算

2.1 并联风网的未知分支风阻计算

若已知并联风网的总风量，在不考虑其他通风动力及风流密度变化时，可由下式计算出分支i的风量。

式中：α 为巷道摩擦阻力系数，底抽巷取0.007 5 N·s2·m-4；L为巷道长度，m；U为巷道周长，m；S为巷道断面，m2；R为巷道的摩擦风阻，N·s2·m-8；h为巷道摩擦阻力，Pa。

2015年中国急性ST段抬高型心肌梗死诊断和治疗指南，2016年中国经皮冠状动脉介入治疗指南，均对抗血小板治疗增加了大量篇幅，较以前指南更加重视[1]，对于STEMI指南对血小板糖蛋白(glycoprotein，GP)Ⅱb/Ⅲa受体拮抗剂在有效的双联抗血小板及抗凝治疗情况下，不推荐STEMI患者造影前常规应用GPⅡb/Ⅲa受体拮抗剂(Ⅱb，B)[2]。高危患者或造影提示血栓负荷重、未给予适当负荷量P2Y12受体抑制剂的患者可静脉使用替罗非班或依替巴肽(Ⅱa，B)。直接PCI时，冠状动脉内注射替罗非班有助于减少无复流、改善心肌微循环灌注(Ⅱb，B)。

1301 底抽巷与中央辅助运输大巷为并联风路，已知并联风网的总风量为5 391 m3/min、分支1301 北底抽巷的风量2 120 m3/min，风阻通过摩擦风阻计算公式求得，即可求得中央辅助运输大巷风阻（简称中辅风阻）。

1301 底抽巷摩擦风阻R1301=aLU/S3=0.007 5×2 770×13.3/12.33=0.147 4 N·s2·m-8。

并联1 总风阻R并1=R1301×（Q1301/Q总）2=0.147 4×（2 120/5 391）2=0.022 8 N·s2·m-8。

中辅风阻R并1=h总/Q2总=1/［(1/R中辅)1/2+(1/R1301)1/2］=1/［(1/R中辅)1/2+ (1/0.147 4)1/2］=0.022 8R中辅=0.061 9 N·s2·m-8。

2.2 并联风网的风量分配

根据2.1 的计算，中辅风阻已知，1302 底抽巷贯通后，在1302 南底抽措施巷构筑一组双向无压风门，1301 底抽巷与1302 底抽巷即形成一个串联的全负压通风系统，1301 底抽巷至1302 底抽巷的风阻（简称1301-1302）通过摩擦风阻计算公式可取得，考虑到底抽巷的风阻与矿井的总风阻变化较小，并联风网的总风量按照不变进行计算，即可取得1302 底抽巷贯通后的风量。

R1301-1302=aLU/S3=0.007 5×7 314×13.3/12.33=0.392 1 N·s2·m-8。

并联2 总风阻R并2=h总/Q2总=1/［（1/R中辅）1/2+（1/R1301-1302）1/2］=1/［（1/0.061 9）1/2+（1/0.392 1）1/2］=0.031 7 N·s2·m-8。

Q1301-1302=（R并2/R1301-1302）1/2×Q=（0.031 7/0.392 1）1/2×5 391 =0.284 2×5 391=1 532 m3/min。

1302 北底抽巷贯通后，1301 底抽巷与1302底抽巷形成全负压通风，根据计算贯通后1301、1302 底抽巷全负压通风系统风量为1 532 m3/min。通过调节中央辅助运输大巷双向无压平衡风门上的调节风窗和中央胶带输送机大巷调节风窗的大小，达到增大风阻的目的，确保1302 北底抽巷后风量满要求。

3 贯通后巷道瓦斯浓度估算

根据前文，1302 北底抽巷贯通后，1302 北底抽巷瓦斯涌出量为4.57 m3/min，1302 南底抽巷瓦斯涌出量为1.74 m3/min，1301 底抽巷瓦斯涌出量为5.72 m3/min，贯通后的瓦斯涌出量为三者之和为12.03 m3/min。

根据巷道瓦斯涌出量计算公式：Qg=Q×C/100式中：Qg为瓦斯涌出量，m3/min；Q为风量，计算贯通后风量为1 532 m3/min；C为风流中的瓦斯浓度，%。

由以上公式得出贯通后1302 北底抽巷风流中瓦斯浓度为C=12.03×100/1 532=0.79%。

4 贯通后实际效果

4.1 贯通后风量实测数据

贯通后经实测1302 北底抽巷回风1 759 m3/min，计算值1 532 m3/min，两者实际相差13%，实测与调风方案计算值相差不大。

4.2 贯通后巷道瓦斯浓度数据

贯通后根据监控数据显示，1302 北底抽巷工作面瓦斯浓度从0.1%先升高至0.48%后趋于稳定，1302 北底抽巷回风流瓦斯浓度从0.45%先降低（贯通后风量增加、其他地点的瓦斯还未到达1302 北底抽巷），然后逐步升高至0.72%左右趋于稳定。1302 北底抽巷回风流瓦斯浓度0.72%，贯通后1302 北底抽巷瓦斯浓度估算0.79%，经对比相差9%左右。贯通后1302 北底抽巷工作面、回风流瓦斯浓度曲线见图2。

图2 贯通后1302 北底抽巷工作面及回风甲烷浓度曲线

5 结语

1）长距离巷道贯通通风系统调整中运用通风网络中风量分配和矿井摩擦阻力进行精确计算，能够提前计算巷道贯通后需风量、估算瓦斯浓度，确保巷道贯通后通风瓦斯正常，避免瓦斯超限事故发生。

2）1302 北底抽巷长2 157 m，贯通后计算风量为1 532 m3/min，实测风量为1 759 m3/min，相差13%；贯通后巷道回风瓦斯浓度估算值为0.79%，实际瓦斯浓度为0.72%，相差9%。