长距离独头掘进巷道通风技术新进展

长距离独头掘进巷道通风技术新进展

【摘要】:文章从通风工艺的设计，风机的选型和风筒类型以及自动控制技术的应用几个方面综述了长距离独头掘进巷道通风防尘技术应用研究的最新进展情况。

【关键词】：长距离; 独头; 通风; 进展

1. 前言

矿井开拓时期，通常要掘进长距离的独头巷道，独头巷道掘进过程中产生的各种有毒有害气体、粉尘等污染物聚集在独头掘进工作面附近，使独头掘进在作业过程中存在以下问题：（一）工作面作业环境差，对工人的身体健康造成极大危害；（二）机械设备磨损速度快，腐蚀严重，柴油机设备的运转效率低。通风除尘技术是解以上问题的基本方式。但由于长距离独头掘进施工存在作业空间小，作业线路长，工作面不断变化、无轨运输频繁等特殊性，使得长距离掘进巷道的通风除尘与生产施工和电能的合理利用等方面存在着很大的矛盾。因此国内外研究者对长距离独头掘进通风进行了广泛的研究。

2. 长距离独头通风除尘工艺的发展

长距离独头巷道的传统通风方法是采用多台串联或抽压混合的通风方式。以上通风方式不但排风距离长、维护难、风阻大、漏风大，而且还存在有效风量率低、风质差、耗能大、通风成本高等一系列问题。因此，众多学者和工程技术人员针对长距离独头掘进巷道的通风特点，进行了通风系统工艺方面的改进，提出了钻孔通风、净化循环通风和分阶段通风等通风方法。

二十世纪九十年代初，江西荡坪钨矿和东北工学院采用净化循环通风的方法成功地解决了长距离独头通风中存在的风阻大，漏风量大等问题，但对可能冒出有毒气体的非煤矿井和有沼气瓦斯等气体溢出的煤矿井，净化循环通风并不适用。为了节约长距离通风过程中所消耗的电能，中国地质大学陆愈实等人提出了分阶段通风的方法。所谓分阶段通风是将总巷道长度划分为若干段，每个阶段根据长度不同分别采用不同功率的风机进行通风的一种通风方法。

3. 长距离独头掘进通风用风机和风筒的改进

3.1 风机性能的改进

为了减少串联风机之间由于性能的不匹配而造成通风效率的降低，通常需要减少风机的串联台数，因此常用高压局扇来对长距离独头掘进巷道进行通风。前苏联从二十世纪七十年代开始在独头巷道使用涡轮鼓风机，并在极长距离独头巷道中使用TB系列风机，使用结果表明，与一般的通风装置相比，在掘进长度为

1000～2000m的独头巷道时，一台TB系列涡轮鼓风机通风装置的年经济效益是2万卢布。1994年9月原中国煤炭部下文重点推广使用4项通风安全装备，这4项通风安全装备中就包括对旋式高效局部通风机。这种局部通风机与以往的局扇相比具有高效，低噪，高风压和安装维修便利，适应性强的特点，而且对旋轴流式局部通风机特性曲线比普通轴流式局部通风机特性曲线陡，即压力增加较高，而风量变化较小，因此非常适合掘进工作面对风的定量控制。

3.2 风筒的改进

长距离独头掘进巷道的通风问题长期得不到解决，风筒的通风效果不好是主要原因之一。具体又有以下几点：（一）通风阻力大。（二）漏风量大。（三）管理混乱。在风管的安装中没有严格遵循平、直、顺的原则，增加了风管的通风阻力和风管的破损。

2001年中南大学吴超教授在考察瑞典、芬兰和美国的一些矿山后，建议在我国的一些机械化作业的矿山中使用大直径风筒。他在详细分析了能耗相同时不同风筒直径与风量的关系、阻力相同时不同风筒直径与风量的关系后指出，增大局部通风风筒直径可以大大降低通风阻力,减少漏风量。

4. 自动控制技术的应用

在长距离独头通风中，在没有高压局扇的情况下，经常会用多台局扇串联工作的方式。按局扇布置方式不同，分为集中串联通风和间隔串联通风。集中串联就是几台风机首尾相接串联通风，而间隔串联就是几台风机通过风筒串联在一起。如果将第二台风机向第一台风机靠拢，使其进风端处于第一台风机正压较高的范围内，则又缩短了风机悬挂风筒的有效长度，从而需增加风机台数，既不经济，又使第二台风机附近的巷道处于被污风污染的区域。因此，必须采取措施来消除间隔串联通风的以上矛盾。云南锡业集团苏祖晔等研究设计制作了压差补偿器串联，将此压差补偿器串联在第二台风机的进风端与第一台风机的柔性风筒末端，当风筒在串联风机作用下处于负压状态时，安设在压差补偿器上的阀门片自动向内开启，让风筒外的空气补充进入，使风筒内外的空气压力基本相等。当风筒内的压力大于风筒外的压力时，压差补偿器上的阀门片在正压的作用下又自动关闭，防止污风向外泄漏，从而有效地解决了串联通风中柔性风筒被吸瘪这一技术难题。

在独头掘进巷道的局部通风中，无论采用哪种通风方式，风筒到工作面的距离不能超过其有效射程或吸程，在其有效射程或吸程之外会形成涡流区，污风不能被有效稀释和排走。为了保证良好的通风效果，风筒口距工作面的最佳距离应满足以下关系：