煤巷掘进长距离供风难点与局部通风设备选型研究

马建军

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摘要：随着煤矿采掘深度与巷道掘进距离持续增加，煤巷长距离独头掘进通风难题愈发突出，传统通风模式易出现风量衰减过快、瓦斯局部积聚、通风稳定性差等问题，严重制约井下施工安全与掘进效率。本文基于煤巷掘进通风工作机理，系统分析长距离供风过程中的阻力损耗、漏风隐患、动力匹配不足等核心难点，结合不同掘进工况，构建针对性的局部通风设备选型标准与优化方案，提出设备匹配、风筒布设、系统运维的综合优化措施。研究结果可为超长距离煤巷掘进通风系统设计、设备选型及现场施工提供技术参考，有效提升井下通风安全性与经济性，保障煤矿智能化、高效化开采有序推进。

关键词：煤巷掘进；长距离供风；局部通风；设备选型；通风优化

0 引言

当前我国煤矿开采逐步向深部、远场巷道延伸，单条煤巷独头掘进距离普遍突破1000m，部分矿井掘进长度可达2000m以上。煤巷掘进属于独头受限空间作业，无自然通风条件，完全依赖局部通风设备实现新风输送、污风排出及瓦斯、粉尘稀释。长距离掘进工况下，通风路径大幅延长，风阻、漏风、动力损耗等问题被持续放大，常规通风设备与布设方式难以满足《煤矿安全规程》通风标准，极易引发瓦斯超限、粉尘超标、作业环境缺氧等安全隐患。因此，精准梳理长距离供风核心难点，建立科学的局部通风设备选型体系，对规避通风安全风险、提升巷道掘进效率具有重要的工程实质性意义。

1 煤巷掘进长距离供风核心难点

结合井下现场施工工况，长距离煤巷掘进供风难点集中于通风阻力、风筒漏风、动力匹配、工况适配四大方面，各问题相互叠加，大幅降低通风系统稳定性。

一是通风阻力激增，风量衰减严重。通风阻力与风筒长度、风筒内壁粗糙度、巷道弯折次数呈正相关。掘进距离越长，风筒沿程阻力持续累积，同时巷道拐弯、变坡、设备占道等会产生局部阻力，双重阻力叠加导致新风输送过程中损耗极大。常规中小直径风筒在1000m以上掘进距离中，末端风量衰减率可达40%～60%，无法满足工作面瓦斯稀释与空气置换需求。

二是风筒漏风隐患突出，通风效率低下。风筒接头、破损裂口、悬挂偏移是漏风的主要诱因。长距离通风需拼接多节风筒，接头数量多，若接头密封不严、固定不牢，会产生持续性漏风；同时井下掘进作业中，机械碰撞、矸石摩擦易造成风筒破损。传统普通柔性风筒长距离布设后，整体漏风率普遍超过25%，大幅降低有效送风风量。

三是通风动力与工况不匹配。中小功率局部通风机风压、风量储备不足，短距离掘进可满足需求，但长距离工况下，无法克服累计通风阻力，导致工作面新风供给不足。而盲目选用大功率设备，又会造成能耗浪费、风速过高引发粉尘飞扬，甚至出现风筒鼓胀脱落等问题，动力适配性失衡问题显著。

四是复杂工况适配性差。高瓦斯、高粉尘煤巷掘进中，通风不仅需保障风量，还需匹配瓦斯快速稀释、粉尘沉降需求。长距离供风时，风流输送滞后，易出现巷道上部瓦斯层状积聚，常规通风模式无法实现均匀送风，难以适配特殊工况的安全通风要求。

2 局部通风设备选型核心原则

为解决长距离供风难题，设备选型需摒弃传统经验选型模式，遵循“安全适配、阻力匹配、高效节能、稳定可靠”的核心原则，结合掘进距离、巷道断面、瓦斯等级、施工工况精准选型。

首先是阻力匹配原则。根据巷道掘进最大长度、风筒规格、巷道弯折参数计算总通风阻力，以此确定通风机所需风压、风量储备，确保设备输出动力可完全抵消沿程与局部阻力，保障工作面有效风量达标。其次是安全适配原则，高瓦斯矿井必须选用防爆、低噪、双风机双电源备用设备，杜绝无备用通风设备导致的通风中断风险。

再次是高效节能原则，结合掘进距离动态选型，短距离掘进适配中小功率设备，超长距离掘进选用大功率对旋式通风设备，在满足通风需求的前提下降低能耗。最后是稳定运维原则，优先选用结构简单、故障率低、便于检修的设备，适配井下狭窄作业环境，保障通风系统24h稳定运行。

3 差异化设备选型方案与应用

结合不同掘进距离与矿井工况，针对性划分选型方案，适配各类长距离煤巷掘进场景。

针对1000～2000m中长距离掘进工况，该工况通风阻力适中，优先选用2×45kW对旋式局部通风机，搭配Φ800~Φ1000mm高强度阻燃柔性风筒。对旋式通风机双向增压，风压输出稳定，可有效抵消沿程阻力，大直径风筒能大幅降低风阻，减少风量衰减。同时搭配快速密封接头风筒，减少接头漏风，适配普通瓦斯等级矿井常规掘进作业。

针对2000m以上超长距离掘进工况，通风阻力与漏风损耗大幅提升，需选用2×55kW及以上大功率防爆对旋通风机，配套Φ1000mm以上加厚耐磨风筒。该设备风压储备充足，可满足超长线型通风阻力需求，同时采用长节距风筒减少接头数量，搭配铁圈压板密封工艺，将整体漏风率控制在10%以内，解决超长距离风量不足问题。

针对高瓦斯、高风险掘进工况，除匹配大功率通风设备外，需配套双风机双电源自动切换系统，实现一用一备，杜绝通风中断引发的瓦斯积聚。同时搭配风速、瓦斯联动监测装置，根据工作面瓦斯浓度动态调节通风机转速，实现智能通风调控，兼顾通风安全与节能效果。

4 长距离通风系统优化配套措施

设备选型达标后，需配套优化布设与运维措施，彻底解决长距离供风短板。一是规范风筒布设，严格遵循“平、直、顺、紧”布设标准，减少风筒弯折、扭曲，降低局部通风阻力，及时修补破损风筒，定期紧固接头密封结构。二是优化通风系统管控，建立常态化通风巡检制度，重点排查风筒漏风、设备异响、风压异常等问题，提前排查故障隐患。三是动态适配掘进进度，随着巷道掘进距离延伸，及时调整通风机运行参数，按需升级风筒规格，保障全程通风稳定。

5 结论

在煤矿地下掘进作业中，尤其是长距离的煤巷掘进过程中，通风系统的设计与实施面临着复杂且具有挑战性的问题。这些核心难点主要包括阻力损耗的增大、漏风率的提升、动力匹配的不均衡以及工况适应性的不足等方面。这些问题不仅直接关系到井下施工人员的安全，同时也极大地影响了掘进效率和成本控制。为了应对这些挑战，必须摒弃传统的经验性选择模式，转而采用科学的方法来进行通风设备的选型与优化。

本研究围绕通风阻力这一核心要素展开，通过对掘进距离、矿井瓦斯等级以及巷道工况等关键参数进行深入分析，提出了一系列差异化的通风设备选型方案。这种基于实际数据的差异化选型，能够确保所选用的通风机与风筒之间形成最佳匹配，从而达到降低能耗、提高效率的目的。此外，通过规范风筒的布置方式、强化系统的运维管理、构建智能化的调控体系，可以进一步降低风量损耗，防止瓦斯的积聚，为保障掘进作业的安全性提供有力的技术支持。

本文提出的通风设备选型方案与优化措施，充分考虑了不同长距离煤巷掘进场景的特点，实用性和针对性都非常强。它们能够有效地解决目前现场通风系统存在的各种难题，显著提高掘进作业的整体效率。因此，本研究的成果不仅能够为煤矿井下长距离掘进的通风安全管控提供强有力的技术支撑，而且还具备较高的工程应用价值，对于推动我国煤炭开采技术的进步和产业升级具有重要意义。

参考文献

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