陕西陕煤榆北煤业有限公司 陕西榆林 719000
摘要：矿井通风对于矿井安全生产有着重要的意义。煤矿长距离掘进时，矿井内空气质量较差，氧气稀薄，同时矿井内还存在着一些有害气体、矿尘，表现出乏风的问题。通过在长距离掘进的矿井内科学的设置局部通风，可有效的改善矿井内污浊的空气，提高矿井开采的安全性。本文就来探讨煤矿长距离掘进工作面通风方法的设置与通风技术的选择。旨在为煤矿安全、经济的开采提供一些技术参考。
关键词：煤矿；长距离掘进；通风技术；局部通风；通风机
引言：我国是煤炭总产量世界第一的国家，而煤炭资源的回采率仅占40%，大部分煤矿因开采技术限制，回采率较低。近些年，世界煤炭资源紧缺，我国不少大煤矿都面临着资源紧缺或枯竭的问题，在这种背景下，长距离掘进开采技术和深度回采技术得到了快速的发展。与长距离掘进获得同期发展的，还有矿井局部通风技术的应用。煤矿长距离掘进面工作环境相对恶劣和复杂，空气污浊，对矿井工人的身体健康有着不利影响。研究长距离掘进工作面通风技术对于改善矿井空气环境、提高长距离掘进煤矿生产的安全有着重要的意义。
一、矿井污浊空气中的主要成分及危害
煤矿长距离掘进工作面空气环境恶劣，空气中含有多种有害气体。污浊的矿井空气主要成分包括氮气、氧气、二氧化碳、氩气、矿尘及其他有害气体（甲烷、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、硫化氢等）。以上有害气体成分浓度越高，对人体身体健康危害越大。除吸入有害气体对人体造成的危害外，高浓度污浊的空气还影响着爆破、瓦斯、煤尘爆炸、火灾等安全隐患。这些安全对煤矿安全生产和可持续发展存在着不利影响。
二、长距离掘进工作面应用通风技术的作用
《煤矿安全规程》中规定了矿井空气成分的含量，矿井安全生产必须满足其中关于空气成分含量的标准。当矿井空气的标准不符合《矿井安全规程》中成分含量的标准规定时，就必须加强通风及安全管理，排除安全隐患。通风技术被认为是解决矿井空气安全隐患最有效的措施。通过在掘进面设置局部通风设备，加强矿井内空气的流通，改善矿井空气质量。此外，煤矿长距离掘进时，矿井的气候条件差异性加大，温度和湿度存在较大的变化，这种变化不利于人体正常产生热量和散失热量，也就不利于人体体温保持相对的平衡状态，不利于人体健康。通过设置局部通风，改善矿井温度、湿度环境，增加矿井工人周边空气的流动，有助于人体温度平衡，保护身体健康。因此，矿井长距离掘进工作面通风技术的应用有促进矿井生产安全和保护人体健康的作用。它是矿井安全生产和提高煤矿生产经济效益的基础保障。
三、长距离掘进工作面局部通风设置方法
（一）单巷掘进局部通风方法
1.方法概述
单巷长距离掘进一般采用独头掘进工作面局部通风的方法。这种工作面可供选择的通风技术较多。可采用风机联合机技术或组合局部通风机技术设计通风方案。
2.关键技术
（1）风机联合风筒及多级风库接力通风技术
风机联合风筒具有较大的公路和多级风，且分离强劲，可直接与风库连接，供给掘进面分流，通过新鲜风流带动掘进面粉尘和瓦斯的排除。一般当掘进距离大于5000米时，建议采用风机联合风筒设置多级风库。要求风机联合风筒的功率应大于2×55kW及以上，风筒直径介于Φ800-Φ1600毫米，每间隔700-1500米设置一个风库。例如潼金矿业西潼峪矿的斜井单巷独头掘进，掘进距离超过5000米时巷到面积锐减，当达到5728米时面积锐减至17平方米，此时掘进面存在严重的通风苦难，常规的通风机难以满足通风。通过在地表口设置两台大功率风机联合风筒向掘进面供风，确保了掘进面空气质量及通风要求。
（2）多台局部通风机应用技术
局部通风机的公路小于联合风筒，但多台局部通风机联合也同样可以起到较好的通风效果。当掘进距离大于3000米，小于5000米时，设置风机联合风筒的成本较高，同时还会因为风量较大造成风筒断裂的问题，而采用多台局部通风机设置多出局部通风，就能满足掘进面的通风要求。选择的局部通风机的应功率大于2×28kW。七台河新兴煤矿单巷独头掘进，长度超过3000米后巷道面积锐减至16平方米，瓦斯量超过13/min。为了安全有效的排除瓦斯，在长达3000多米的巷道内设置了两台局部通风机，位置在巷道1700米之前。将局部通风机与风筒连接，将巷道分为三段风筒，有效的解决了矿井掘进面通风及瓦斯排出的问题。
（3）大功率局部通风机技术
单巷掘进的距离在3000米以内时，一台大功率局部通风机即可满足掘进面的通风需求。一般要求局部通风机的功率大于2×28kW，风筒直径大于Φ1000毫米。成庄矿单巷独头掘进距离超过2800米时瓦斯涌出量为0.51m3/min。为了解决瓦斯涌出的问题，采用大功率局部通风机+大直径通风筒给掘进面供风，解决了掘进面局部通风不畅和瓦斯涌出的问题。
（4）间隔串连通风技术
间隔串联通风技术也是应用与单巷掘进距离大于5000米的矿井中。由于掘进距离较高，掘进面对风量的要求较高，而较高的供风会导致风压上升，从而对风筒造成损坏。采用间隔串联技术将长风筒分割为多个短距离风筒，在分割位置安装局部通风机，通过局部风机分段供给风量，分担分压，此时风筒的安全性更高。采用该通风技术时，要求局部通风机的设置距离应控制在风筒总长度的三分之一之内，才能满足分担风压的作用。河南永华能源嵩山煤矿单巷独头掘进距离到1900米时，由于联巷道的存在，决定应用间隔串联通风技术，在联巷内砌筑三个分仓，分别安装局部通风机向下山、车场、掘进面供风，确保山矿生产场通风安全。
（二）多巷掘进局部通风方法
多巷掘进工作面局部通风的设置多采用通风系统。通风系统的设置要根据掘进巷道的延伸方向决定。设置原则应遵循多条分支通道都能满足工作面的供风要求为准。具体通风机及风筒的选择根据巷道的长度而定，可参考单巷独头掘进的距离和巷道的断面面积而设置。有一半当掘进距离大于3000米时，或巷道断面面积小于15平方米时，建议采用大功率联合分级配合多级风筒解决工作面局部供风问题。由于多巷掘进时巷道分支较多，各分支工作面对于通风的要求更高，因此局部通风系统应设置两条独立的风筒，采用独立供风的方法，以免供风量较大对风筒造成破坏，而供风不足则满意满足分支巷道工作面的供风要求。
四、结语
综上所述，局部通风技术在大型矿井开采中应用及其广泛，它是确保长距离掘进工作面施工空气环境安全的前提条件。在通风技术实际应用中，要充分利用流体力学几何、动力相似论、运动论等设计通风筒，同时还要根据矿井实际地质环境及掘进面积掘进方式选择合适的通风机设置方法和通风流程，设计合理的通风方案，确保掘进面能过获得最佳的通风条件同时保证矿井结构的安全。只有在矿井结构和空气环境得到双重安全保障下，才符合煤矿生产的安全经济原则，有利于维持煤矿可持续开采。
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