长距离大断面巷道掘进通风管理技术.pdf

T A I Y U A N S C I - T E C H 62 0 0 6年6月第期 收稿日期 2 0 0 6 - 0 3 - 2 6;修回日期 2 0 0 6 - 0 5 - 0 8 作者简介王国春1 9 6 7 -, 男, 山西朔州人。1 9 9 0年7月毕 业于山东矿业学院, 工程师。 文章编号 1 0 0 6 - 4 8 7 72 0 0 60 6 - 0 0 4 7 - 0 2 长距离 大断面 巷道掘进通风管理技术 王国春 摘要通过选择科学合理的掘进工作面通风方式,解决了 长距离、大断面掘进的通风难题,有效治理了瓦斯、粉尘等 影响安全生产的诸多问题。 关键词长距离大断面巷道; 掘进通风; 局扇; 风筒 中图分类号 T D 7 2文献标识码 A 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。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,长距离、大断面掘进工作面的 通风管理已经成为局部通风的主要工作。 1 基本情况 塔山煤矿是大同煤矿集团公司开发大同煤田石 炭二叠系煤层而新建的一座大型的现代化高产高效 矿井,正在建设期间。该矿井首采面设计走向长度 1 6 5 0 m,工作面长度2 3 0m,煤层平均厚1 7 . 5m, 埋深4 6 0 m,两顺槽巷净断面均在1 8 m 2以上。在 施工中已经发现,由于巷道垂深较深,而且是第一 次揭露该煤层,煤层瓦斯含量比较大,在掘进过程 中曾出现过瓦斯涌出异常现象;同时由于煤体结构 整体性差,在掘进过程中垮顶垮帮现象严重,巷道 断面已超过2 0 m 2 。 根据煤矿安全规程第1 0 1条规定,煤巷最 低风速为0 . 2 5 m / s,所以要求工作面风量必须超过 3 0 0 m 3 / m i n。由于该工作面瓦斯涌出不规律,经初 步测算,瓦斯涌出量在2 . 2 m 3 / m i n左右,这样该工 作面风量必须超过4 5 0 m 3 / m i n。考虑到通风距离远 及风筒漏风等因素,要求局扇吸风必须在6 1 0 ～ 1 0 0 0 m 3 / m i n之间。 2 具体措施 为确保两顺槽巷掘进工作面有足够的风量,我 们决定从风机与风筒的选型入手,科学计算并选取 合理参数,力求达到安全、经济、高效三统一。 2 . 1局扇的选型[ 1 ] 1 局扇风量的确定 Qf ΦQ, 式中 Q f 局扇的吸风量,m 3 / m i n; Φ风筒漏风备用系数; Q风筒的末端风量,取4 5 0 m 3 / m i n。 风筒漏风备用系数 Φ ,为局扇吸风量与风 筒末端风量之比。当风筒长度小于1 0 0 0 m时,取 1 . 3 5;当风筒长度在10 0 0 ～ 20 0 0m之间时,取 1 . 7 5;当风筒长度超过2 0 0 0 m时,取2 . 0。 2局扇风压的确定 Hf t RpQfQ,Rp 1 . 2 aLP / S 3 , 式中 H f t 局扇的风压,P a; Rp风筒的总风阻,Ns 2 / m 8 ; a风筒摩擦阻力系数, 取2 4 . 5 1 0 - 4 Ns 2 / m 4 ; L风筒的长度, 取2 2 0 0 m; P风筒净断面周长 取直径为1 2 0 0 m m 风筒的周长 ,m; S风筒净断面面积 取直径为1 2 0 0 m m 风筒的断面的面积 ,m 2 。 按照公式计算局扇吸风量Q f在小于1 0 0 0 m 时,为6 1 0m 3 / m i n;在10 0 0 ～ 20 0 0m之间时,为 7 9 0 m 3 / m i n;在超过2 0 0 0 m时,为9 0 0 m 3 / m i n。局 扇的风压H f t在小于1 0 0 0 m时,为1 2 2 0 P a;在 1 0 0 0 ～ 2 0 0 0 m之间时,为2 4 0 0 P a;在超过2 2 0 0 应 用 技 术 4 7 T A I Y UA N S C I - T E C H 62 0 0 6年6月第期 m时,为2 6 8 4 m 3 / m i n。 根据Q f,Hf t可选用2 B K J N O8 . 0 / 1 5 0Ⅱ 2 7 5k W高效对旋局扇。该局扇的参数是外径 1 2 0 0 m m;风量6 8 0 ～ 1 2 5 0m 3 / m i n;工作风22 0 0 ～ 7 1 0 0 P a;电机功率2 7 5 k W;转速2 9 6 0 r / m i n。该 局扇的特点使用灵活,噪音低,维修方便,效率 高,风压、风量稳定。 2 . 2风筒的选择 根据工作面的通风方式、需风量、通风距离、 巷道断面、风机等条件,决定采用直径12 0 0m m 强力、抗静电、阻燃柔性风筒。 3 观察测定 2 1 0 2顺槽巷采用2 B K J N O8 . 0 / 1 5 0Ⅱ 2 7 5 k W对旋局扇、直径1 2 0 0 m m风筒供风,前1 2 0 0 m掘进供风的局扇只开启第I级,后1 0 0 0 m的掘 进供风的局扇将第I级、第Ⅱ级同时开启。通过加 强日常管理,严格按部颁通风质量标准化标准中有 关局部通风的具体要求作业,安全供风达2 2 0 0 m, 确保了首采工作面按预定目标顺利贯通。在实施过 程中,我们对其进行了观察研究和测定分析,测定 参数如表1所示。 表1中,在前1 2 0 0 m的掘进过程中,回风流 中的瓦斯浓度保持0 . 3 5 左右,在后1 0 0 0 m的掘 进过程中,回风流中的瓦斯浓度保持在0 . 2 3 左 右。局部高顶区也无瓦斯积聚和超限的现象。 从测定参数我们可以看出,2 1 0 2顺槽巷通过采 用2 B K J N O8 . 0 / 1 5 0Ⅱ 2 7 5 k W高效对旋局扇、 直径1 2 0 0 m m风筒安全供风2 2 0 0 m,保证了工作 面的风量要求,最大限度地减少了生产中瓦斯超限 事故的发生,同时也解决了长距离、大断面供风的 难题。 4 效益分析 2 1 0 2顺槽巷采用2 B K J N O8 . 0 / 1 5 0Ⅱ 2 7 5 k W高效对旋局扇、直径1 2 0 0 m m风筒安全供风 2 2 0 0 m,效益显著,既保证了工作面的风量,调节 了工作面的温度、快速地排出粉尘,给职工创造了 一个良好的工作环境;又避免了生产过程中瓦斯超 限事故,为我矿井的安全生产提供了保证;同时还 避免了局扇、开关的搬移,减少了工人的劳动强 度,确保了首采面的尽早圈出;更为重要的是为今 后长距离、大断面,高瓦斯掘进工作面的通风管理 积累了宝贵经验。 通过实践认识到,大功率对旋局扇配套大直径 风筒在高产高效工作面的掘进中,能充分发挥其吸 风量大、供风距离远的特点。在实际生产中能起到 简化供风环节,减少掘进辅助巷道的工程量。该项 通风技术不仅可以在我矿接替面长3 1 0 0 m的回风、 运输顺槽掘进中应用,同时还可以在类似条件的高 瓦斯矿井中应用,推广应用前景十分广阔。 参考文献 [ 1 ]赵以蕙.矿井通风与空气调节[ M] .徐州中国矿业大学出 版社, 1 9 8 9 1 5 0 - 1 6 0 . 大同煤炭集团有限责任公司大唐塔山煤矿公司,山西 大同0 3 7 0 0 3 责任编辑刘长生 1 . 1 4 1 . 1 9 1 . 2 0 1 . 1 9 1 . 2 2 1 . 2 4 1 . 2 8 1 . 3 1 1 . 3 6 1 . 3 4 1 . 3 6 表 1 2 1 0 2 顺槽巷道通风参数 风筒长度 / m 局扇吸风量 /m 3 / m i n 末端风量 /m 3 / m i n 局扇风压 / P a 局扇风 量比 百米漏 风率/ 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 6 2 0 6 1 1 6 0 0 5 8 3 5 6 5 5 5 3 9 9 0 9 5 6 9 1 2 8 7 7 8 4 8 5 4 4 5 1 5 5 0 2 4 8 8 4 6 2 4 4 7 7 7 1 7 2 9 6 8 3 6 5 6 6 2 4 3 0 0 5 6 0 8 1 0 1 0 2 0 1 1 7 0 1 3 5 0 4 7 5 9 4 9 6 0 4 9 9 0 5 1 2 0 5 1 8 0 6 . 1 3 3 . 9 3 2 . 7 2 2 . 0 4 1 . 8 2 1 . 6 0 1 . 5 8 1 . 4 8 1 . 3 9 1 . 2 6 1 . 2 0 V e n t i l a t i o n T e c h n i q u e a n d Ma n a g e me n t f o r L o n g D i s t a n c e a n d L a r g e B o r e T u n n e l E x c a v a t i o n Wa n gG u o c h u n A b s t r a c t T h r o u g hs e l e c t i n gs c i e n t i f i ca n dr e a s o n a b l ev e n t i l a t i o nm e t h o df o rt h ee x c a v a t i o nf a c e , s o l v e dt h ed i f f i c u l t yo f v e n t i l a t i o nf o r l o n gd i s t a n c ea n dl a r g eb o r ee x c a v a t i o n , a n de f f e c t i v e l yp r e v e n t e dt h ea d v e r s ei n f l u e n c eo f m a n yf a c t o r so ns a f e p r o d u c t i o n , s u c ha sg a s , d u s t , u n d e r g r o u n dt e m p e r a t u r ee t c . K e y w o r d s l o n gd i s t a n c ea n dl a r g eb o r et u n n e l ; v e n t i l a t i o n ; 应 用 技 术 4 8