超長走向采掘工作面遠距離通風技術在梅花井煤礦的應用

劉潤年

摘要：本文詳細闡述了12.00Mt/a特大型礦井建井期間，超長走向采掘工作面遠距離通風技術的實際應用。

關鍵詞：超長走向 采掘工作面 遠距離通風 技術應用

1 簡介

梅花井煤礦是寧東能源重化工基地規(guī)劃開發(fā)的特大型礦井之一，設計生產(chǎn)能力12.00Mt/a。井田南北走向長10.1～11.1km，東西傾向?qū)?.1～7.3km，面積為71.3km2。礦井一期采用斜井開拓，達產(chǎn)時將形成斜、立井聯(lián)合開拓布局，礦井目前采用“三進一回”的中央并列抽出式通風，但因礦井超長走向綜采工作面布置過程中的遠距離局部通風及回采過程中長達15000m的通風流程將是制約礦建工程進度及通風安全的瓶頸。如何解決綜采工作面順槽掘進的遠距離通風問題，將直接影響我礦能否順利實現(xiàn)達產(chǎn)目標的關鍵。

梅花井煤礦通風管理部門為確保長距離掘進工作面迎頭風量、巷道風速符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，集思廣益、群策群力，通過加強日常局部通風管理（按質(zhì)量標準要求提高風筒延接、吊掛質(zhì)量；加強局扇及風筒日常運行監(jiān)管）；積極應用通風新技術裝備（大功率對旋軸流高效局扇、大直徑風筒）；實施礦井機械全負壓通風；及時調(diào)整礦井通風系統(tǒng)等通風技術，在112201風巷、112201運輸巷、116101機巷、116101輔運巷等多個掘進工作面實現(xiàn)了最長局部通風距離分別為3300m、3500m、3800m、3700m，取得了良好的效果，現(xiàn)將具體技術的應用分述如下：

2 超長走向掘進工作面遠距離通風技術的實際應用

2.1 加強局部通風日常監(jiān)管

2.1.1 按質(zhì)量標準要求提高風筒延接、吊掛質(zhì)量

依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》和《礦井通風質(zhì)量標準化標準》有關規(guī)定，要求各掘進工作面每班必須配備專職或兼職通風工，通風工主要負責風筒的延接工作和維護工作面整列風筒的吊掛質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，風筒延接使風筒的吊掛必須做到平、直、穩(wěn)、緩，逢環(huán)必吊，風筒接頭嚴密，按照規(guī)定將反壓邊實現(xiàn)雙反邊，提高掘進工作面的有效風量率。例如116101機巷掘進工作面在通風距離達到3000m時，通過采取上述措施，局扇吸風量為381m3/min，工作面迎頭風量達到332m3/min（數(shù)據(jù)來源于2010年6月7日測風結果），有效風量率達到87.14%，風筒漏風僅1.63m3/（min.100m）。

2.1.2 加強現(xiàn)場管理，落實質(zhì)量標準，最大限度實現(xiàn)局部通風降阻防漏

對局部通風系統(tǒng)的有效管理是保證掘進工作面通風效果的必要手段。我礦為新建礦井，礦井生產(chǎn)和基建同時并存，礦建工程掘進工作面較為集中，通風管理人員及熟練工相對較少，各掘進工作面出現(xiàn)的局扇管理不善、風筒吊掛質(zhì)量不高的現(xiàn)象較多，比如112201運輸巷掘進工作面通風距離只有600m時工作面就出現(xiàn)了迎頭風量不足（局扇吸風量為351m3/min，工作面迎頭風量只有193m3/min，有效風量率只有55%，風筒百米風耗達26.3m3/（min.100m）），局部通風管理極為被動。后來隨著通風管理人員的不斷補充，礦逐步成立了通風隊、通風科，設置了通風副總，建立了旬度通風專項檢查制度，主要對礦井“一通三防”存在的問題進行檢查和考核。針對局部通風方面，主要檢查和維護通風設施設備，發(fā)現(xiàn)不符合《煤礦安全規(guī)程》和《通風質(zhì)量標準化標準》的現(xiàn)象時及時安排處理，消除不符合項，減少搬運風筒過程中的風筒損耗，嚴禁拖拉，嚴防尖銳突出物掛破風筒；將線纜和風筒分側懸掛，合理匹配通風要素，最大限度的實現(xiàn)降阻防漏。主要措施如下：

①加強軸流對旋式局扇各連接部位及接線盒、大小頭等高壓部位的連接工藝管理，采取在局扇高壓部位加設膠墊、捆扎鐵絲等措施，杜絕局扇高壓部位漏風；

②提前用緊線鉗將8#鉛絲沿巷道拉緊、平直，確保風筒逢環(huán)必掛，吊掛“平、直、穩(wěn)、緩”，無死彎、打折，并統(tǒng)一風筒直徑，拐彎處平滑過渡，使用鋼性骨架風筒，盡可能降低局部通風阻力；

③嚴格風筒延接質(zhì)量管理。實行風筒接頭壓雙反邊、鉛絲緊邊防脫節(jié)等工藝，使接頭嚴密，減小風筒接頭漏風；

④指定專人加強風筒的日常維護，緊隨掘進延伸及時延接風筒，減少風筒搬運過程中的風筒損耗，嚴禁拖拉，嚴防尖銳突出物掛破風筒，出現(xiàn)破口及時粘補，并對風筒吊環(huán)部位、扎線針眼部位專門進行統(tǒng)一粘補，盡最大可能消除風量損失，控制風筒百米漏風率，提高迎頭有效風量；

⑤合理設計巷道斷面內(nèi)各類管線、風筒位置，確保布局合理，防止巷道行車、行人刮傷風筒，影響迎頭局部通風；

⑥堅持對旋軸流局扇雙級運行，定期測定局扇前供風量、迎頭風筒出口風量及風筒百米漏風率，發(fā)現(xiàn)問題及時分析整改，確保風機送風壓力與通風距離相匹配，局部通風系統(tǒng)安全可靠。

通過通風管理人員定期或不定期的入井檢查和每旬組織的通風專項檢查，對發(fā)現(xiàn)的問題及時處理，有效杜絕了工作面通風距離不長，迎頭風量不足的現(xiàn)象。最后112201運輸巷掘進工作面的最常通風距離達到3500m，工作面迎頭供風量達到253m3/min（該工作面設計需風量為230m3/min）。

2.2 積極應用通風新技術裝備

2.2.1 應用大功率對旋軸流高效局扇

隨著科學技術的發(fā)展，新技術、新設備、新工藝在各個領域得到了有效利用，礦井局部通風設備也在不斷推陳出新。原有的JBT系列和JBY系列軸流式單級通風機現(xiàn)已被FBD系列軸流對旋式局部通風機完全替代。軸流對旋式局部通風機主要適用于采掘工作面及各種峒室的局部通風場合，具有結構合理、節(jié)能效果明顯，送風距離遠等特點，可根據(jù)不同的通風阻力要求，既可整機使用又可分機使用，巷道長度在2000m以內(nèi)時可不移動局扇正常送風，是煤礦井下遠距離局部通風的理想設備。

掘進工作面供風設備主要采用局部通風機和風筒，合理對局部通風機選型，將是決定工作面迎頭供風量能否滿足的關鍵因素。例如在112201輔助運輸巷掘進初期，選用功率為2×11kw對旋局扇作為掘進工作面的供風設備，起初迎頭風量能夠達到《作業(yè)規(guī)程》的要求，但等工作面掘進至500m時，通風距離已達到1100m，工作面迎頭風量只有148m3/min，已遠遠不能滿足生產(chǎn)需要，為此我們將2×11kw對旋局扇更換為2×30kw對旋局扇，使得工作面迎頭風量達到263m3/min，滿足了工作面的需風量。

通過使用FBD系列軸流對旋式局部通風機，我礦現(xiàn)已實現(xiàn)單臺局部通風機送風距離長達3800m（116101機巷掘進），為我礦掘進工作面實現(xiàn)遠距離通風積累了成功經(jīng)驗。

2.2.2 使用大直徑風筒和長距離風筒

隨著掘進工作面的不斷延伸，通風距離不斷增加，局部通風阻力也在不斷增大，送入掘進工作面的迎頭風量也在不斷降低，選擇與局扇相配套的大直徑風筒為掘進工作面送風，是解決這一問題較好的辦法。

我礦目前采用的風筒規(guī)格大多為Φ800mm×10m，以下是有關各種規(guī)格風筒的參數(shù)：

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另外，在風筒長度的選擇上，尤其是長距離供風工作面要大力提倡使用長距離風筒，比如每節(jié)風筒長度20m、30m或50m等，減少由于風筒連接不正確或不到位而造成的漏風現(xiàn)象。

2.3 實施礦井機械全負壓通風，不斷優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)

2.3.1 在礦井主扇沒有運行前，采用井下安裝輔扇，實現(xiàn)機械通風

2008年，隨掘進工作面的不斷延伸，112201首采工作面三條順槽的長距離供風越來越困難，為此經(jīng)礦領導研究，計劃在井下三區(qū)段輔運石門內(nèi)施工兩道密閉，安設兩臺2×30kw局部通風機作為輔扇，在密閉墻上穿過Φ800mm的風筒，實現(xiàn)臨時機械通風，將安設在地面的局部通風機移到井下，可縮短供風距離500m左右。但后來由于三區(qū)段回風聯(lián)絡巷內(nèi)積水、淤泥多，無法在短時間內(nèi)清除，所以該方案一直沒有進行實施。但是在主要通風機及其附屬設施未形成之前，在井下設置臨時輔扇的方案是可行、實用的，其通風效果將非常明顯，能有效地解決建井期間的通風實際問題。

2.3.2 精密組織、精細安排，提前實現(xiàn)機械通風，滿足工作面需風要求

隨著供風距離不斷增加，局部通風的風阻也不斷增大，工作面迎頭風量將逐漸減小，不能滿足生產(chǎn)需要。為此，我們積極會同礦建、土建等施工單位提前施工風井風峒、安裝主通風機及其附屬設備，構筑井下主扇運轉所需要的通風設施，完善回風斜井口安全通道。由于風井筒內(nèi)鋪設大傾角皮帶，風井口防爆門無法安裝，經(jīng)過反復斟酌、仔細醞釀，最后決定在大傾角巷道內(nèi)安設木制臨時風門，作為臨時防爆門使用，經(jīng)過一個多月的精心準備，2008年5月12日，梅花井煤礦實現(xiàn)了機械通風，由于目標明確，安排精細，主扇運轉后經(jīng)測定井下各用風地點參數(shù)，全部符合設計要求。實現(xiàn)了將局部通風機全部移入井下，縮短通風距離，保證了工作面迎頭風量的供給。

2.3.3 施工通風措施巷，不斷優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)

我礦通風部門會同礦建部門、華宇設計院，不斷優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)，針對112201、112202和116101綜采工作面風巷、機巷、輔運巷三條順槽供風距離不斷增大的現(xiàn)狀，在掘進工作面每掘進1500～2000m左右時，設計一條貫穿風巷和機巷之間通風措施巷，通過調(diào)整局部通風系統(tǒng)，將局部通風機搬遷至通風措施巷向外20m處，可以直接縮短通風距離2000m左右，為掘進工作面的順利施工提供了有利保障。

通過積極應用通風新技術裝備（大功率對旋軸流高效局扇、大直徑高強度風筒）；加強超長距離局部通風的管理（按質(zhì)量標準要求提高風筒延接、吊掛質(zhì)量；加強局扇及風筒日常運行監(jiān)管），實施礦井機械全負壓通風；及時調(diào)整礦井通風系統(tǒng)等通風技術，在112201風巷、112201運輸巷、116101機巷、116101輔運巷等多個掘進工作面分別使用FBD系列、DBKJ系列型號為2*30KW、2*15KW的對旋軸流式局扇，和∮800mm高強度加長風筒，通過加強局部通風管理，實現(xiàn)了最長局部通風距離分別為3300m、3500m、3800m、3700m，滿足了掘進工作面的供風需求，創(chuàng)造了良好的勞動氣候條件。取得了良好的效果。

目前112201、112202綜采工作面已回采完畢，112203、116101綜采工作面正在回采，114202回風巷現(xiàn)完成掘進進尺4200m，運輸巷完成掘進進尺5101m，輔助運輸巷完成掘進進尺4925m，并且在2008年6月份112201輔助運輸巷掘進工作面創(chuàng)下了最高月度進尺531m的記錄，實現(xiàn)了通風安全無事故。

3 超長走向綜采工作面遠距離通風技術的應用

3.1 積極創(chuàng)造條件，構建礦井機械通風系統(tǒng)。因梅花井煤礦綜采工作面的水平走向長達5km，在基本建設過程中，隨著掘進工作面不斷延伸長距離局部通風不可能無限制的延長，必須提前考慮構建礦井全負壓機械通風系統(tǒng)，合理布局局扇位置，盡可能縮短局部通風距離，具體的做法有二：

一是在地面風井設施不具備條件的情況下，盡快貫通各水平車場，形成自然通風系統(tǒng)，并在最低水平施工臨時密閉，裝設2*30KW以上大功率局部通風機作為輔扇，保證雙電源、雙回路自動切換，實現(xiàn)礦井臨時機械通風后，將地面局扇移入井下，縮短局部通風距離。

二是提前會同礦建、土建施工單位，提前施工風井風硐，安裝主通風機及附屬裝備，構筑礦井主扇運轉所需通風設施后，構建全負壓機械通風系統(tǒng)，在井下合理布局局部通風機位置，縮短局部通風距離，保證掘進工作面迎頭風量的供給。

3.2 充分考慮掘進工作面供電、運輸能力，沿綜采工作面走向及時施工通風措施巷，形成風巷、機巷的聯(lián)絡通道，不斷優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)。一方面能減少局部通風距離，另一方面沿走向每隔1600～2000m施工1～2條通風措施巷與工作面切眼形成并聯(lián)的“U”型通風系統(tǒng)，大幅度降低了采煤工作面通風阻力，依托已形成的全負壓機械通風系統(tǒng)，使工作面配風可靠、穩(wěn)定，有效保障超長走向綜采工作面的通風安全。

3.3 選擇高效、節(jié)能的主要通風機，保障礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。與國內(nèi)風機制造商——湘潭平安電氣集團合作，回風斜井井口安裝兩臺采用其核心技術——彎瓊組合正交三維扭曲葉片技術的BD-II-10-№30型高效隔爆對旋軸流式主扇風機，一臺運轉，一臺備用，配套電機為2×355KW，額定風量74-210m3/s，額定風壓3200-350Pa，現(xiàn)階段主扇雙級運轉，總回風量11600m3/min，負壓1500Pa，設施設置合理可靠，無不合理的串聯(lián)通風。

目前，我礦設計長度達到5000m左右的112201、112202、112203和116101三個綜采工作面通風系統(tǒng)安全形成，其中112201和112202工作面已回采完畢，112203和116101工作面正在回采。長距離采煤工作面風量調(diào)節(jié)容易，配風充足，系統(tǒng)穩(wěn)定，風量可在883m3/min～2500m3/min范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，通風系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

4 項目的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明及創(chuàng)新點

4.1 通過對長距離、大斷面局部通風技術的實際應用，在梅花井煤礦的112201、112202、112203和116101等多個掘進工作面分別使用和∮800mm高強度風筒，通過加強局部通風管理，實現(xiàn)了最長局部通風距離分別為3500m、2800m、3100m、3800m，取得了良好的效果，創(chuàng)造了國內(nèi)最長的局部通風長度，保障了掘進通風安全。

4.2 通過合理設計綜采工作面通風系統(tǒng)，成功構建了設計能力為1200萬噸/年的特大型礦井通風系統(tǒng)和亞洲最長走向長度為4941m的綜采工作面通風系統(tǒng)，且該通風系統(tǒng)簡單、可靠，通風阻力小，調(diào)節(jié)幅度大，利于礦井通風安全管理。

該項目的創(chuàng)新點在于推廣、集成目前國內(nèi)采用先進技術（彎瓊組合正交三維扭曲葉片技術）的大功率多級隔爆對旋軸流式局部通風機、高強度大直徑風筒，不斷優(yōu)化局部通風布局，實現(xiàn)了常規(guī)局部通風管理達不到的高風壓、長距離、大風量的通風能力，并依托超前構建的機械全風壓通風系統(tǒng)，統(tǒng)籌規(guī)劃礦建工程現(xiàn)場施工，不斷優(yōu)化礦井通風系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)簡單、阻力低、風量可控、調(diào)節(jié)幅度大的超長走向綜采工作面通風系統(tǒng)，而且裝備功率選擇合適、經(jīng)濟實用、節(jié)能、可操作性強等優(yōu)點，有力保障了特大型現(xiàn)代化礦井快速建設和超長走向工作面通風系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行。

而且，因長距離礦井通風技術的成功運用，對影響掘進施工安全的瓶頸降低到最小，保障了礦建工程施工速度， 2008年、2009年、2010年三年分別完成礦建工程22399m、25120m、28456m，分別為集團公司下達的年掘進工程計劃的194%、156%、162%，并且112201輔助運輸巷掘進工作面在2008年6月份創(chuàng)下了最高月進尺531m 的記錄，實現(xiàn)了通風安全無事故。

5 經(jīng)濟效益情況

5.1 直接投資及效益

在長距離通風技術應用中，隨長距離掘進工作面通風距離的不斷延伸，先后將各長距離通風掘進工作面局部通風機由2×11kw向2×15kw、2×18.5kw、2×22kw、2×30kw的大功率局扇進行更換，并直接使用∮800mm的大直徑加長高強度風筒，降低局部通風阻力，延長送風距離。

①項目應用中共購置FBD系列的2×11kw局扇2臺，2×15kw局扇4臺，2×18.5kw局扇2臺，2×22kw局扇2臺，2×30kw局扇5臺；購置∮800mm的大直徑加長高強度風筒，且還可復用于其他掘進巷道。

②由于長距離通風技術的應用，將原設計的112201、112202和116101綜采工作面上巷采用雙巷掘進通風掘進的方式改為單巷長距離掘進，可少掘巷道斷面為14.3m2的巷道約15000m，按每米巷道掘進造價6000元進行計算，即至少可減少基本建設投資為15000×6000=

9000萬元。

5.2 社會效益

長距離通風技術的成功應用，最大的效益是安全效益，首先是為寧東礦區(qū)及其他大型基本建設礦井的掘進、回采長距離通風提供了應用實例，特別是梅花井煤礦成功解決超長走向5km的單巷掘進通風安全難題和實現(xiàn)約5km超長走向綜采工作面通風系統(tǒng)的構建。其次是在國內(nèi)基本建設礦井通風技術應用中成功突破3800m的長距離通風尚屬首次，具有非常廣闊的推廣空間和使用價值，非常適合于高產(chǎn)高效大型礦井的快速建設。

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