掘进工作面通风管理技术应用研究

【摘 要】随着矿井机械化程度的提高，长距离、大断面采煤工作面的普及和推广，掘进工作面的通风技术已经成为局部通风的重要内容。本文首先探讨了掘进通风存在的问题，研究了掘进工作面通风技术的相关参数计算及其设备选型，最后提出了掘进通风技术管理措施。

【关键词】掘进工作面；通风；风量计算；管理措施

0 引言

掘进通风的目的是冲淡并排除井巷掘进时的有害气体与矿尘，为职工创造良好的工作环境。掘进通风由于不能采用矿井主要通风机的全风压通风，而通常采用局部通风机强制通风，其影响环节比较多，所以在煤矿井下存在的问题较多。掘进通风是矿井通风的一个重要组成部分，掘进通风的特点在于井巷独头部分不能形成贯穿风流，必须采用导风设施，使新鲜风流与污浊风流隔开，且多数需要专门的动力设备，因而通风管理比较困难。历年的事故统计表明，掘进工作面是瓦斯、煤尘爆炸事故的多发区。随着矿井机械化程度的提高，长距离、大断面采煤工作面的普及和推广，掘进工作面的通风技术已经成为局部通风的重要内容。

1 掘进工作面通风存在的问题

1.1 掘进工作面风量不足，不能满足生产要求

主要原因：一是局部通风机选型不合理，风压、风量不能满足要求；二是风筒直径小，或风筒悬挂质量差，造成通风阻力过。

1.2 局部通风机产生循环风

原因：第一，供给局部通风机处的风量不能满足局部通风机的吸风量；第二，局部通风机安装位置不当，有的甚至把局部通风机安装到了掘进的独头巷内；第三，有的矿井在主要通风机停运的状况下，井下照常运转局部通风机而产生循环风。

1.3 局部通风机无计划停风

局部通风机时开时停，有的人来通风，人走停风，有的工作面放炮后才通风排烟，有的甚至一台风机多头轮流供风，或长时间停运，掘进头无风作业。主要原因：没有充分认识掘进通风的重要性，局部通风的意识差。

1.4 局部通风机无风电、瓦斯电闭锁装置

主要原因是各级主管监察部门检查监督不严，没有严格要求，不能按规定装备；有的则是矿井的管理水平差、技术水平低，不能保证控制装置的可靠正常运行。

1.5 临时停电停风后在恢复作业前，掘进巷道不按规定排放瓦斯或排放瓦斯“一风吹”

原因主要是没有瓦斯排放的安全措施和制度，有的有制度但违章作业，不能严格地执行。

2 掘进工作面通风量的计算方法

由于大部分煤矿采用机械化掘进，不消耗炸药。因此，可按瓦斯涌出量、CO2涌出量与工作面人数分别计算，选取其中的最大值作为掘进工作面所需风量，并按巷道通风的最低、最高风速要求进行验算。

2.1 按瓦斯涌出量计算

Q=100×q1×K

式中：Q——掘进工作面实际需要风量，m3/min；q1——掘进工作面瓦斯平均绝对涌出量，m3/min；K——掘进工作面备用风量系数，机掘工作面取K=1.5～2.0。

2.2 按CO2涌出量计算

Q=66.7×q2×K

式中：q2——掘进工作面CO2平均绝对涌出量，m3/min。

2.3 按工作面人数计算

Q=4×K×N

式中：N——掘进工作面同时工作的最大人数。

2.4 按《煤矿安全规程》规定的最低风速，验算最小风量

60VminS≤Q≤60VmaxS

式中：Vmin——掘进中的岩巷的容许最低风速Vmin=0.15m/s，掘进中的半煤岩巷和煤巷的容许最低风速Vmin=0.25m/s；Vmax——掘进中的岩巷、半煤岩巷和煤巷规定的最高风速，Vmax=4m/s；S——掘进工作面巷道的净断面积，m2。

3 掘进工作面通风设备选型

3.1 风筒的选择

目前，我国煤矿的局部通风一般都采用柔性风筒。风筒直径应根据通风距离和通过的风量来考虑。一般单巷掘进长度在1000m以内时，可选直径为500mm以下的风筒；长度在1000m以上时，宜选用直径600mm以上的风筒。为降低通风阻力，应尽可能采用较大直径的风筒。风筒预选后，可按下列公式进行验算：

H=h1+h2；h1=（a×L1×P/S13）×Q12；h2=10%×h1

式中：H——风筒通风总阻力，Pa；h1——风筒摩擦阻力，Pa；h2——风筒局部阻力，取摩擦阻力的10%，Pa；a——风筒摩擦阻力系数，NS2/m4；L1——风筒长度，m；P——风筒净断面周长，m；S1——风筒净断面面积，m2；Qf——风筒过风量，m3/S。

3.2 局部通风机的选择

3.2.1 局部通风机工作风量

Qj=ψ×Q；ψ=1/（1-n×η）

式中：Qj——局部通风机的工作风量，m3/min；ψ——风筒漏风备用系数；n——风筒数量，按照局部通风机最大通风距离选取；η——单节风筒漏风率。

3.2.2 局部通风机工作风压

Ht=L×R×Qj×Q/3600

式中：Ht——局部通风机的工作风压，Pa；L——局部通风机最大供风距离，m；R——风筒百米风阻，NS2/m8。

由上述方法求出Qj和Ht后，可按局部通风机特性曲线或参数表选择合适的局部通风机。

3.3 风筒出口与掘进工作面的距离

L2≤4S1/2，式中：L2——风筒出口与掘进工作面的距离，m。

3.4 局部通风机的安装位置

局部通风机的安装位置应满足：①安装位置在进风巷且该处的供给风量要大于局部通风机的吸入量；②距掘进巷道回风口的距离不小于10m，距巷道底板的距离不小于0.3m；③风机与风机吸风口之间的距离不得小于10m。

3.5 局部通风机安装位置所需风量

Q0≥Q1+Q2；Q1=S0×V0 min

式中：Q0——局部扇风机安装位置所需风量，m3/min；Q1——巷道内最低风速所需风量，m3/min；Q2——局部通风机的吸入风量，m3/min；S0——局部通风机所在巷道的净断面积，m2；V0 min——局部通风机所在巷道允许的最小风速，m/s。

4 掘进通风技术管理

4.1 减少风筒漏风

风筒接头质量好坏直接影响风筒的风阻和漏风，柔性风筒接头的漏风主要在接头和破损处。减少这些漏风是一项极其重要的管理工作之一，主要采取措施有：①改进风筒接头方法：柔性风筒接头方法有插接、反边接头和罗圈接头法。插接法虽简便，但漏风大、不坚固，决定采用两环固定平反边接头。②加强管理：为防止风筒漏风，风筒设专人管理，逢环必挂，有破损时及时修补或更换。在巷道低坡处为防止皮带拉破风筒，在风筒外侧用旧皮带保护。③降低风筒风阻：为降低风筒风阻，增加通风距离，保证工作面所需风量。

4.2 配套使用铁质风包和分风器

大功率局扇启动时极易损坏柔性风包和分风（下转第380页）（上接第363页）器，再次引起工作面瓦斯超限。为减少铁质风包和分风器漏风，在各连接件之间加设衬垫。风机出风口侧的涡流风流在铁质风包和分风器中减压恢复正常状态后进入柔性风筒中，减少对柔性风包和分风器损坏，提高、稳定工作面供风量，能满足稀释瓦斯工作需要。

4.3 打深孔放松动炮释放瓦斯和地应力，减少响煤炮现象发生

在掘进工作面正前和两帮打8m超前深孔，装药放松动炮，以释放煤体瓦斯和煤层应力，减少冲击地压发生，避免发生冲击地压后瞬间释放大量高浓度瓦斯引起工作面瓦斯超限，使工作面瓦斯均匀、有规律地向外释放。

5 结束语

本文首先探讨了掘进通风存在的问题，研究了掘进工作面通风技术的相关参数计算及其设备选型，最后提出了掘进通风技术管理措施。局部通风系统对矿井的安全生产有着至关重要的影响。做好掘进工作面通风是煤矿安全生产的重要内容之一。

【参考文献】

[1]张国枢.通风安全学[M].江苏：中国矿业大学出版社，2008.

[2]朱永.井巷掘进工程中常见事故及预防措施[J].中国新技术新产品，2010，8（4）：12-15.

[责任编辑：丁艳]

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