下向水平分層進(jìn)路式膠結(jié)充填采礦法回采進(jìn)路通風(fēng)問(wèn)題探索

肖玉武

(新疆喀拉通克礦業(yè)有限責(zé)任公司富蘊(yùn)836107)

下向水平分層進(jìn)路式膠結(jié)充填采礦法回采進(jìn)路通風(fēng)問(wèn)題探索

肖玉武

(新疆喀拉通克礦業(yè)有限責(zé)任公司富蘊(yùn)836107)

在下向水平分層進(jìn)路式充填采礦法回采過(guò)程中，采場(chǎng)通風(fēng)一般是新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸巷道經(jīng)通風(fēng)井進(jìn)入分段道，通過(guò)分層聯(lián)絡(luò)道、分層道進(jìn)入回采進(jìn)路工作面。污風(fēng)由采場(chǎng)順路充填回風(fēng)井排到上中段回風(fēng)平巷，最后經(jīng)回風(fēng)井排出地表。該采礦方法在進(jìn)路回采過(guò)程中回采進(jìn)路未連通分層道和充填道時(shí)，一直處于獨(dú)頭工作面，回采進(jìn)路的通風(fēng)問(wèn)題將成為采礦的一大難題。筆者結(jié)合20多年工作經(jīng)驗(yàn)，將在本文中針對(duì)該問(wèn)題詳細(xì)講解個(gè)人看法和解決辦法。

充填采礦法進(jìn)路通風(fēng)

1 前言

喀拉通克礦業(yè)公司始建于1988年，一期開采對(duì)象為Ⅰ號(hào)礦體的特富礦，采礦規(guī)模為250 t/d，采用上向水平分層膠結(jié)充填采礦法，分礦房和礦柱兩步回采。二期工程于1998年開始建設(shè)，在原有采礦規(guī)模250t/d特富礦的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大到1000t/d，開采對(duì)象為Ⅰ號(hào)礦體的富礦和特富礦，采用上向和下向進(jìn)路傾斜分層膠結(jié)充填采礦法。二期工程富礦回采自2001年投入生產(chǎn)，2002年全部過(guò)渡為下向進(jìn)路傾斜分層膠結(jié)充填采礦法。三期工程于2005年開始建設(shè)，至2013年竣工，三期技改后生產(chǎn)力將達(dá)到5400t/d，開采高程由830m水平至650m水平沿深至260m水平，開采礦體由Ⅰ號(hào)礦體到Ⅱ號(hào)礦體東、西段以及Ⅲ號(hào)、九號(hào)礦體，生產(chǎn)戰(zhàn)線長(zhǎng)達(dá)2 km。

2 喀礦下向水平分層進(jìn)路式膠結(jié)充填采礦法簡(jiǎn)介

下向水平分層進(jìn)路式膠結(jié)充填采礦法采場(chǎng)（即盤區(qū)）按礦體走向布置，在礦體走向方向每80 m劃分為一個(gè)盤區(qū)，回采進(jìn)路沿礦體走向布置。采場(chǎng)的寬度為礦體的厚度。采準(zhǔn)工程有分段巷道、分層聯(lián)絡(luò)道、礦石溜井、廢石溜井、溜井聯(lián)絡(luò)道、泄水井；切割工程有分層道。采切工程中只有分層道布置在脈內(nèi)，其他工程均布置在脈外。通過(guò)采區(qū)斜坡道連接各個(gè)分段巷道，從分段巷道向礦體掘分層聯(lián)絡(luò)道。

下向進(jìn)路膠結(jié)充填法的分層高度為4 m，分段高度為12 m，即每個(gè)分段巷道服務(wù)3個(gè)分層，通過(guò)分層聯(lián)絡(luò)道從分段巷道進(jìn)入礦體。采準(zhǔn)切割順序?yàn)椋翰蓞^(qū)斜坡道→分段巷道→分層聯(lián)絡(luò)道→分層道→進(jìn)路。

回采、出礦：下向進(jìn)路膠結(jié)充填法回采工序包括鑿巖、裝藥、爆破、通風(fēng)、撬毛、出礦、支護(hù)。從分段巷道向盤區(qū)采場(chǎng)中央部分掘分層聯(lián)絡(luò)道、分層道直至礦體上或下盤，然后沿礦體走向以水平進(jìn)路的形式進(jìn)行回采，每條進(jìn)路的長(zhǎng)度為40 m，進(jìn)路的規(guī)格為5 m×4 m。設(shè)計(jì)一個(gè)盤區(qū)有2條進(jìn)路同時(shí)回采（不包括充填進(jìn)路）?；夭蛇M(jìn)路的選擇采用隔二采一的方式，便于回采進(jìn)路的兩幫或者為礦體或者為已經(jīng)凝固的充填體，有利于采場(chǎng)的穩(wěn)定。當(dāng)一條進(jìn)路開采完畢后，馬上進(jìn)行充填作業(yè)，當(dāng)一個(gè)分層的進(jìn)路全部回采完畢后，便轉(zhuǎn)入下一個(gè)分層進(jìn)行回采。

采場(chǎng)通風(fēng):新鮮風(fēng)流由中段運(yùn)輸巷道通過(guò)進(jìn)風(fēng)井進(jìn)入分段巷道，經(jīng)分層聯(lián)絡(luò)道、分層道進(jìn)入回采進(jìn)路工作面。污風(fēng)由采場(chǎng)順路充填回風(fēng)井排到上中段回風(fēng)平巷，最后經(jīng)回風(fēng)井排出地表。

采場(chǎng)進(jìn)路采用灰砂比為1∶4的膠結(jié)充填料漿充填，上部（2m高）采用灰砂比為1∶8的膠結(jié)充填料漿充填。進(jìn)路底板需鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，主筋直徑為Φ12mm，網(wǎng)度1000mm× 1500mm；副筋直徑為Φ6.5mm，網(wǎng)度300mm×500mm。

3 存在問(wèn)題

下向水平分層進(jìn)路式膠結(jié)充填采礦法采場(chǎng)（即盤區(qū)）按礦體走向布置，在礦體走向方向每80m劃分為一個(gè)盤區(qū)，回采進(jìn)路沿礦體走向布置。進(jìn)路回采過(guò)程中，從分層巷開口回采至后端充填道，連通順路充填回風(fēng)井后形成風(fēng)流循環(huán)(圖1)?；夭蛇M(jìn)路未連通分層道和充填道時(shí)，一直處于獨(dú)頭工作面，回采進(jìn)路的通風(fēng)問(wèn)題會(huì)比較困難，爆破后需要的通風(fēng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在8 h。

另外，因礦體成形不規(guī)則，部分地段的盤區(qū)回采進(jìn)路會(huì)更長(zhǎng)，加之盤區(qū)回采深度也在不斷增加，作為獨(dú)頭作業(yè)面的回采進(jìn)路通風(fēng)將更加困難，部分工作面溫度已經(jīng)不再適合工人工作，平均在30℃左右。CO濃度也久聚不散，在正常通風(fēng)8 h后，CO濃度還在300 ppm以上，一般爆破后需要16 h通風(fēng)時(shí)間才能繼續(xù)作業(yè)。這種現(xiàn)象對(duì)盤區(qū)正常生產(chǎn)造成巨大的影響，也對(duì)工人的安全帶來(lái)極大的隱患。

圖1

4 解決辦法

針對(duì)這種情況，筆者經(jīng)多方考察，研究討論，結(jié)合本身的工作經(jīng)驗(yàn)，提出解決辦法，特與大家分享。

⑴針對(duì)通風(fēng)較為困難的盤區(qū)在其順路充填回風(fēng)井井口安裝一臺(tái)局扇，加強(qiáng)通風(fēng)效果。

⑵在盤區(qū)進(jìn)路開始充填假底時(shí)，在分層巷、進(jìn)路開口處留一人行通風(fēng)井，并用廢棄的通風(fēng)管每間隔10 m一根預(yù)埋在充填體內(nèi)；充填接頂時(shí)做一人工假巷（人工假巷以后每3層做一個(gè)）,假巷連通進(jìn)路后端順路充填通風(fēng)井，并與充填假底時(shí)預(yù)留的人行通風(fēng)井和通風(fēng)管連通，形成循環(huán)風(fēng)流（圖2）。人行通風(fēng)井和通風(fēng)管在以后的每層充填時(shí)都往下順延，這樣就使盤區(qū)轉(zhuǎn)層后分層巷及進(jìn)路能迅速的形成新鮮風(fēng)流循環(huán)。其中需要注意：各個(gè)盤區(qū)同時(shí)改造時(shí)，需要調(diào)整礦井整體通風(fēng)情況。必要時(shí)還需更換合適的主要通風(fēng)機(jī)或增加主要通風(fēng)機(jī)輔助通風(fēng)。

圖2

⑶局扇的選擇也很關(guān)鍵。盤區(qū)局扇是盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)好壞的重要指標(biāo)，選擇合適的通風(fēng)機(jī)可以保證所選擇的通風(fēng)機(jī)滿足盤區(qū)通風(fēng)要求，并且通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)軸功率最小，節(jié)約能源，降低礦井生產(chǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。在本次改造中，通風(fēng)機(jī)及電機(jī)設(shè)備都是按改造后通風(fēng)容易時(shí)期和困難時(shí)期最大需風(fēng)量選型的。而各個(gè)盤區(qū)生產(chǎn)循環(huán)周期不同，其范圍不同，產(chǎn)量不同，有的還受地質(zhì)條件限制影響，所以各個(gè)盤區(qū)實(shí)際通風(fēng)機(jī)的選型存在差距，因此，可根據(jù)各盤區(qū)實(shí)際要求分別采取更換通風(fēng)機(jī)，提高其運(yùn)轉(zhuǎn)效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

⑷增設(shè)主要通風(fēng)機(jī)輔助通風(fēng)時(shí)附屬裝置也很重要。它是通風(fēng)機(jī)裝置的重要組成部分，包括風(fēng)硐、擴(kuò)散器和反風(fēng)設(shè)施等等。附屬裝置的結(jié)構(gòu)是否合理，施工質(zhì)量的好壞，直接影響通風(fēng)機(jī)的裝置效率和節(jié)能效益。

因此，在進(jìn)行改造時(shí)還要特別注意以下幾個(gè)方面：①要保證風(fēng)硐的斷匝，使風(fēng)硐的風(fēng)速保持在10～15 m/s。風(fēng)硐的斷面形狀應(yīng)盡可能采用圓形和半圓形，風(fēng)硐的表面應(yīng)采用水泥沙漿抹面，保持表匝的光潔度，以減少摩擦阻力系數(shù)。②在風(fēng)硐布置形式上，應(yīng)采用單一斜上式的，直接與井筒相連，盡量減少轉(zhuǎn)彎數(shù)，風(fēng)硐與風(fēng)井聯(lián)接處的聯(lián)接角要求≤60°，其聯(lián)接處的內(nèi)外轉(zhuǎn)角應(yīng)圓滑，特別是內(nèi)轉(zhuǎn)角，應(yīng)抹成雙曲線形，則局部阻力更小。③風(fēng)硐中應(yīng)清除障礙物，保持風(fēng)道暢通，使風(fēng)硐的總阻力＜200 Pa，并且小于全礦井通風(fēng)系統(tǒng)總阻力的10%。

5 實(shí)施效果

經(jīng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)施工，并在長(zhǎng)時(shí)間的檢測(cè)驗(yàn)證中，該方法的效果相當(dāng)樂(lè)觀，盤區(qū)爆破通風(fēng)時(shí)間縮短為2h，掘進(jìn)掌子面隨時(shí)都能保持循環(huán)的新鮮風(fēng)流。有效杜絕回采過(guò)程中發(fā)生安全事故的同時(shí)，盤區(qū)的生產(chǎn)能力也大大增加。

6 結(jié)束語(yǔ)

盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，其合理與否對(duì)全礦的安全生產(chǎn)及經(jīng)濟(jì)效益具有長(zhǎng)期且重要的影響。盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的正規(guī)合理、可靠穩(wěn)定是確保礦井在發(fā)生事故時(shí)抗災(zāi)、減小事故擴(kuò)大范圍的重要保障。

[1]采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)（礦床開采卷.下）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1988．

[2]趔紐.煤礦通風(fēng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)途徑[J].甘肅科技, 2008(4)．

[3]邱繼發(fā).關(guān)干礦井通風(fēng)若干問(wèn)題的探討[J].煤炭技術(shù)，2008(4)．

[4]黃兢，侯祺棕.礦井通風(fēng)與防塵技術(shù)[M].武漢：武漢工業(yè)大學(xué)出版社,1993.

收稿：2014-01-21