国网能源和丰煤电有限公司沙吉海煤矿 新疆和丰 834406
关键词：掘进工作面 长距离 通风 技术保障
摘要：掘进通风的目的是冲淡并排除井下巷道掘进时产生的有毒有害气体与矿尘，为井下职工提供良好的气候条件。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独立通风系统，因而局部通风管理比较困难。随着矿井产能不断扩大，一井一面成为矿井建设的大趋势，超长距离掘进也为超长距离供风带来了难题。因此掘进工作面长距离、大断面掘进工作面的通风管理已经成为局部通风安全管理的主要工作。
1 矿井概况
1.1 矿井基本情况
沙吉海煤矿属煤电一体化项目，位于新疆和什托洛盖特大型煤田内，地处克拉玛依、塔城、阿勒泰三地市交界处，行政区域隶属和布克赛尔蒙古自治县，西邻217国道、奎-阿高速公路，南靠自治区和丰工业园，奎北铁路东西横穿矿区南部，并临近750kV电网远期规划的通道走廊，是北疆地区重要的能源支撑点。根据已批复的和什托洛盖矿区总体规划，依托矿区内丰富的煤炭资源，规划建设3对矿井，总体产能为1040万吨/年（1#矿井为500万吨/年、2#矿井240万吨/年、3#矿井300万吨/年）。目前已建成投产的1#矿井设计生产能力500万吨/年，井田面积为44km2，可采储量为4.7亿吨，设计采用两斜井一立井的综合开拓方式，首采区为上山布置双翼开采（当前首采B10煤层），主运输采用胶带运输机，辅助运输为轨道运输，通风为中央分列式。
1.2通风系统概况
矿井采用机械抽出式全负压通风方法，通风方式为中央分列式，主副斜井进风，立风井回风。立风井安装2台FBCDZ-8-№28型对旋轴流通风机（1用1备），每台风机装机功率为2×500KW，额定风量为5700～14100m3/min，风压为490～4320Pa。目前矿井总进风量为6513m3/min，总回风量为6535m3/min，矿井负压为478Pa，矿井等积孔为6.01m2，矿井通风容易；井下各用风地点、巷道的风速、风量符合《煤矿安全规程》规定，能够满足目前安全生产需要。
2、B1003E04工作面概况
2.1工作面相关位置
E04工作面位于井田的中北部，工业广场的西北侧，对应地面位置位于井田西部，为三采区西翼第二个回采工作面。工作面对应地表为丘陵山地，无建筑物、小井、公路、铁路、高压供电线路、水库、湖泊等。
2.2工作面巷道布置
依据《初步设计》，采区设计为上山双翼开采，E04工作面为三采区东翼第二个工作面，依据已划定的矿井边界，该工作面的轨道顺槽设计走向长度为3888.3m（自运输上山起算），运输顺槽设计走向长度为3716.5m，可采走向长度为3687m，设计工作面平均斜长约为210.7m。
2.3工作面瓦斯情况
2020年4月委托新疆通安矿山安全检测检验中心对矿井进行瓦斯等级鉴定，矿井绝对瓦斯涌出量2.57m3/min，矿井相对瓦斯涌出量0.37m3/t，采面最大绝对瓦斯涌出量0.68m3/min，掘进面最大绝对瓦斯涌出量0.13m3/min，属于低瓦斯矿井。。
2.4煤尘爆炸性及自燃倾向性
经鉴定，B10煤层的煤尘具有爆炸危险性，煤层自燃倾向性属I类，属易自燃煤层，最短自然发火期为45天。
3、B1003E04工作面局部方案
3.1工作面需风量计算
根据《煤矿安全规程》和《煤矿矿井风量计算方法》（MTT634-2019）[1] [2] 及矿井风量计算细则，掘进工作面风量计算应根据工作面气候条件、瓦斯涌出量、工作面最多人数、矿用防爆无轨胶轮车需风量、风速等计算取最大值，最终计算B1003E04轨道顺槽掘进工作面迎头需风量为：304m3/min，B1003E04运输顺槽掘进工作面迎头需风量为：330m3/min。
3.2风筒选型
根据矿现有风筒在能保证最大通风距离时风筒出风口风量满足局部通风地点实际所需风量要求，在巷道断面允许的情况下，尽可能选择长距离大直径风筒减少风筒接头的漏风、接头的风阻，局部通风选用20米一节φ1000mm的风筒。
3.3局部通风机选型
3.3.1局部通风机吸风量计算
根据掘进工作面实际需要风量、巷道设计总长度及风筒漏风率计算局部通风机的工作风量，经计算：B1003E04轨道顺槽掘进工作面风机吸风量为420m3/min，B1003E04运输顺槽掘进工作面风机吸风量为480m3/min。
3.3.2局部通风机工作风压计算
根据掘进工作面设计长度、局部通风机需要工作风量、掘进工作面需要风量、风筒风阻计算局部通风机风压[3]。
局部通风机ht=Rp×Q扇2
压入式风筒风阻Rp＝6.5α×L/（d5）+（n×ζj0+∑ζbei＋ζin）×［ρ/（2s2）］
风筒风阻计算技术参数见下表
胶质风筒α、ζj0选用范围参考表
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胶质风筒拐弯局部阻力系数参考表
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将巷道参数代入公式计算得出下表
风筒的总风阻 Rp
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经分别计算得，E04轨道顺槽掘进工作面局部通风机工作风量为420m3/min，工作风压为4101pa；E04运输顺槽掘进工作面局部通风机工作风量为480m3/min，工作风压为5282pa。
参照通风机主要性能参数，E04轨道顺槽掘进工作面优先选用FBDNo7.5／4×37型局部通风机：全风压为2000～13000pa，风量为780～510m3/min；E04运输顺槽掘进工作面优先选用FBDNo7.5／4×37型局部通风机：全风压为2000～13000pa，风量为780～510m3/min。可满足各掘进工作面风量及风压需要。
4、局部通风日常管理
4.1风机日常管理
掘进工作面通风必须实现“双风机，双电源，自动切换，自动分风”，局部通风机安装，使用符合《规程》规定，保证正常运转，不发生循环风。备用局部通风机应与正常工作的局部通风机同类型、同能力。掘进巷道在开工时应同时验收局部通风机供电及闭锁情况，验收合格后方可正式开工，并且每月至少复查一次，发现问题及时处理，并有记录可查。
局部通风机的设备要齐全，吸风口有风罩和整流器，高压部位（包括电缆接线盒）有衬垫（不漏风），通风机必须吊挂或上架。
局部通风机要安排专人进行管理，并实行挂牌管理，不得出现无计划停风，有计划停风的必须有专项通风安全措施。局部通风机要实现挂牌管理，任何人不得随意停开风机，要保持风机的正常运转，需停止运转时，负责人必须向生产指挥中心、通防救护队请示，经批准后，方可停转。启动前，必须由瓦斯检查员对风机及电器设备周围20米范围内的瓦斯浓度进行检查，浓度超过0.5%时严禁启动矿总工程师要组织分析停风原因，并制定防治措施[4]。
4.2风筒日常管理
风筒接头严密（手距接头0.1m处感到不漏风），无挤压，无破口（末端20m除外）。无反接头，软质风筒接头要反压边，硬质风筒接头要加垫，上紧螺钉。大直径风筒接头衔接时，必须使用快速接头进行固定，防止风机自动切换时，造成风筒脱节。
风筒吊挂平直，逢环必挂。编号管理。风筒吊挂平直是指风筒长度20m内垂度不大于50mm。
风筒拐弯处要设弯头或缓慢拐弯，不准拐死弯，异径风筒接头要用过渡节，先大后小，不准花接。风筒拐弯处要设弯头或缓慢拐弯，缓慢拐弯时，风筒折皱不得大于50mm。
风筒上方、左右突出的锚索、锚杆头必须进行柔性包装，防止风筒突然张开，造成风筒破损。
5、效果检验
沙吉海煤矿E04工作面轨道运、输顺槽掘进工作面风量均满足设计要求，工作面回风流中CH4浓度为0%，CO浓度为0ppm，工作面温度18℃，生产产生的粉尘均可以有效地进行风排，给作业人员带来良好的施工环境。
6、结语
该技术的应用，符合当前煤矿安全生产的需要，使局部通风系统变的简单，易于局部通风系统的管理，长距离供风是现代化矿井必然趋势，在新疆沙吉海矿区，哈密矿区得到广泛的应用，具有广泛的推价值广。
参考文献：
[1]国家煤矿安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局 《煤矿安全规程》（2016）
[2]国家煤矿安全监察局 《煤矿矿井风量计算方法》（MTT634-2019）
[3]张国枢. 局部通风系统设计[M]. 《通风安全学》，徐州：中国矿业大学出版社，2011.
[4] 刘志成,白爱成.通风区(队)长[M].北京：煤炭工业出版社,2003年.