超長距離掘進工作面供風(fēng)技術(shù)應(yīng)用與探討

康守海 沈忠武 米會超

（1.中煤集團山西華昱能源有限公司，山西 朔州 036900；2.鐵煤集團煤氣發(fā)開利用公司，遼寧 調(diào)兵山 112700)

南陽坡煤礦年產(chǎn)量300萬t，隨著該礦進入大產(chǎn)量時期，為滿足采掘接替需要，各采區(qū)順槽掘進長度在1000m以上、局部通風(fēng)距離超過1000m的長距離掘進工作面日益增多，巷道距離的增加同時也要求局扇必須提供相應(yīng)風(fēng)量保證安全生產(chǎn)，加之該礦為高瓦斯礦井，掘進工作面瓦斯涌出量較高。因此，單巷掘進長距離供風(fēng)技術(shù)顯得尤為重要。

1 地質(zhì)概況

該礦主采4#煤層屬于低透氣、強吸附性、難抽放煤層。井田內(nèi)高瓦斯區(qū)域掘進巷道普遍采用雙風(fēng)筒供風(fēng)，局部通風(fēng)機兩用兩備，型號為FBDNo7.1/2*45kW，配套風(fēng)筒Φ1m。該礦北風(fēng)井西翼、東翼采區(qū)五年規(guī)劃內(nèi)的采煤工作面順槽走向設(shè)計長度普遍在1000m以上，最長的約為1200m。

2 長距離供風(fēng)技術(shù)應(yīng)用方案

由于井田內(nèi)4#煤層瓦斯含量較高，在長距離掘進過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因迎頭風(fēng)量不足、回風(fēng)流瓦斯?jié)舛雀邔?dǎo)致掘進速度減慢，嚴(yán)重影響全礦正常采掘銜接。目前，該礦超長距離煤巷掘進普遍采用雙巷掘進局部風(fēng)機前移的方式進行工作面供風(fēng)，但該種縮短通風(fēng)距離的方式存在太多缺點：（1）增加了輔助巷道的工程量；（2）增加倒風(fēng)機及附屬設(shè)備的工作量；（3）增加了全壓配風(fēng)量，影響采區(qū)采掘風(fēng)量銜接。

2.1 掘進巷道施工距離、瓦斯涌出及配風(fēng)的關(guān)系

根據(jù)4#煤層高瓦斯區(qū)域原始瓦斯含量、巷道布置斷面、平均掘進速度等基本參數(shù)及實際瓦斯涌出情況，得出該礦掘進巷道施工距離、瓦斯涌出量及配風(fēng)需求之間的基本關(guān)系，見表1。

表1 掘進巷道施工距離、瓦斯涌出與配風(fēng)關(guān)系表

由上表可得出以下結(jié)論：4#煤層高瓦斯區(qū)域掘進巷道瓦斯涌出量及配風(fēng)量隨施工距離推進而增加，因落煤瓦斯量基本保持不變，故增加瓦斯量可等同為煤壁瓦斯涌出增加量。

2.2 掘進工作面長距離供風(fēng)需要解決的問題

根據(jù)掘進工作面瓦斯涌出分源預(yù)測及表1可知，在原始瓦斯含量、巷道斷面和割煤速度保持不變的情況下，長距離掘進巷道主要的瓦斯涌出量增加部分為煤壁涌出量，因此需要保證足夠的供風(fēng)量。局部通風(fēng)機功率的增大，則不可避免帶來風(fēng)機尺寸、配套移變額定電壓及電動機級數(shù)的變化，因此需要保證風(fēng)機的附屬設(shè)備的配套選型。

2.3 國內(nèi)局部通風(fēng)機型號、技術(shù)理論參數(shù)、附屬設(shè)施設(shè)備配套情況對比選型

（1）風(fēng)機選型

經(jīng)國內(nèi)局部通風(fēng)機生產(chǎn)單位及煤礦使用單位調(diào)研、討論，可供4#煤層高瓦斯掘進工作面采用的風(fēng)機型號有3種，具體技術(shù)性能參數(shù)對比情況見表2。

表2 局部通風(fēng)機選型參數(shù)對比情況表

目前，該礦采用的風(fēng)機型號為FBDNo7.1/2×45kW，相對于該種型號風(fēng)機，將后兩種型號風(fēng)機稱為大功率風(fēng)機。

（2）風(fēng)機及配套風(fēng)筒有效供風(fēng)距離計算

三種不同型號風(fēng)機的經(jīng)濟風(fēng)壓分別為5600Pa，5840Pa和7100Pa，通過計算可知，三種不同型號風(fēng)機配套選型1m風(fēng)筒的最遠(yuǎn)額定供風(fēng)距離和有效供風(fēng)距離均可基本確定，具體見表3。

表3 風(fēng)機選型配套1m風(fēng)筒供風(fēng)距離對比表

通過分析計算可知，相對于45kW風(fēng)機，功率為55kW和75kW的風(fēng)機最大額定供風(fēng)量增大150～430m3/min，全壓增大 300～2000Pa。若配套選用1m風(fēng)筒，則相對于45kW風(fēng)機，功率為55kW和75kW的風(fēng)機有效供風(fēng)距離分別增加600m和800m。對于功率為75kW的風(fēng)機，因風(fēng)機出口直徑大于1m，故Φ1m的風(fēng)筒不能滿足要求，若采用Φ1.2m風(fēng)筒，則巷道斷面尺寸需進行擴大設(shè)計。

3 型號2×55kW風(fēng)機的實踐經(jīng)驗

鑒于大功率風(fēng)機試驗的工程量較大，通風(fēng)部門決定對N2103回順修巷工作面進行初次試驗，若效果較好，則進行延伸掘進。2015年3月，于N2103回風(fēng)順槽首次試驗使用FBD-No8.0/2×55kW大功率風(fēng)機，并配套使用Φ1000mm風(fēng)筒。N2103回順設(shè)計長度1200m，其中復(fù)用N2105進風(fēng)順槽修巷距離500m，切眼反掘距離約150m。

試驗結(jié)果可知，工作面55kW風(fēng)機初次供風(fēng)距離600m，出口風(fēng)量約為1700m3/min；6月底貫通時，終端供風(fēng)距離1200m，出口風(fēng)量約為1400m3/min，回風(fēng)量約 1700m3/min，可滿足 13.6m3/min的瓦斯涌出需求。超出預(yù)期目標(biāo)。經(jīng)濟效益上，N2103回順的55kW風(fēng)機的選型應(yīng)用，成功完成了N2103回順延伸段的掘進施工，避免了N2105外圈巷道修巷所造成的工程損耗。N2103回順的55kW風(fēng)機的選型應(yīng)用及時完成了N2103工作面的貫通，保證了N2103工作面的正常回采銜接。

4 結(jié)論

南陽坡煤礦高瓦斯礦井決定引進大功率風(fēng)機供風(fēng)技術(shù)，來解決高瓦斯區(qū)域掘進工作面長距離供風(fēng)問題。相對于45kW風(fēng)機，功率為55kW和75kW的風(fēng)機最大額定供風(fēng)量增大150～430m3/min，全壓增大300～2000Pa，有效供風(fēng)距離分別增加200m和500m。但對于功率為75kW的風(fēng)機，Φ1m的風(fēng)筒不能滿足要求，因此選用功率為55kW的風(fēng)機。

N2103回順2×55kW風(fēng)機的初次應(yīng)用，供風(fēng)壓力、終端風(fēng)量、終端供風(fēng)距離均超出預(yù)期要求，能夠滿足2500m長距離掘進工作面的供風(fēng)需求，F(xiàn)BD-No8.0/2*55kW大功率風(fēng)機選型基本成功。