基于通風系統(tǒng)的高瓦斯基建礦井巷道施工優(yōu)化

張愛平， 周樹清， 王厚良， 穆朝云， 鄧 中

（中煤第三建設（集團）有限責任公司二十九工程處，安徽 宿州 234000）

1 礦井概況

古城礦井井田東西長14～18．5km，南北寬8～10km，面 積157．648km2，開 采 標 高 由 ＋500m～－100m，副立井井口標高＋942．0m，垂深551m，直徑8．5m，裝備2套落地式摩擦輪提升機，井筒內(nèi)布置1寬1窄特制雙層罐籠和1個交通罐帶平衡錘及玻璃鋼梯子間，擔負礦井全部人員、材料和一般設備的升降，并兼作進風井及安全出口；中央回風立井井筒直徑8．0m，深度523m，井筒內(nèi)布置玻璃鋼梯子間，擔負北一、北二盤曲回風任務，兼作礦井安全出口。

井田內(nèi)含煤地層發(fā)育3、14和15－3號等3層可采煤層，礦井首期開采對象為3號煤層，3號煤層屬全區(qū)開采的穩(wěn)定煤層，直接頂?shù)装鍨樯百|泥巖、泥巖，局部為粉砂巖，強度較低，老頂老底為半堅硬～堅硬巖石，工程地質條件中等。煤層還原樣與氧化樣燃點之差△T1－3為5－23℃，屬不易自燃煤層；煤塵有爆炸危險性。煤層可燃基瓦斯含量1．28～22．50ml∕g．daf，平均10．34ml∕g．daf，煤層瓦斯含量高，本井田相鄰礦井均開采3號煤層，均屬高瓦斯礦井。

2 巷道施工情況

2012年10月17日，安裝在風井地面的FBCDZ－No34／2×630KW對旋抽出式通風機投入使用（一用一備），此時，井下布置了6個掘進工作面，巷道均處于回風狀態(tài)，如圖1（a）所示。為避免串聯(lián)通風，唯有繼續(xù)采用地面局部通風對工作面進行供風的方式。其中副井布置4路風筒，分別對候罐室、人車存車庫以及東、西回車線4個工作面進行供風；風井布置2路風筒，分別對1＃、2?；仫L大巷2個工作面進行供風（如圖1（b）所示）。

圖1 地面臨時風機投入運行井下巷道施工情況

由于1＃、2＃回風大巷為3＃煤層的煤巷工作面，工作面風量為600m3／min左右（FBD NO8．0／2x45，Φ1000mm風筒），因工作面掘進期間瓦斯涌出量較大，為保證工作面的安全生產(chǎn)，于2012年12月12日，在候罐室內(nèi)增加4臺FBD NO8．0／2x45局部通風機（兩用兩備），對2個煤巷工作面各增設1路Φ1000mm風筒供風。此時，副井地面仍然布置了4路風筒，分別為重車線、輕車線以及東、西回車線4個工作面進行供風（如圖1（b）所示）。

3 存在的問題

3．1 局部通風機安設問題

從巷道施工情況和通風網(wǎng)絡圖（如圖2所示）可以看出，在地面臨時通風機投入運行前后，巷道建設均集中在礦井臨時回風的線路上，致使在地面臨時通風機投入運行后2個月，仍然只有副井下口東、西馬頭門位置處于新鮮風流狀態(tài)，但副井井筒淋水量較大，東、西馬頭門位置均不適合布置局部通風機，仍需采取地面局部通風機供風的方式。由于1＃、2?；仫L大巷工作面瓦斯涌出量較大，于2012年12月12日在候罐室布置局部通風機，在候罐室布置風機實行串聯(lián)通風向1＃、2?；仫L大巷工作面進行供風。

圖2 通風網(wǎng)絡圖

3．2 高瓦斯煤巷掘進效率低

3＃煤層為高瓦斯煤層，煤巷掘進期間瓦斯涌出量較大，采用1路風筒供風（600m3／min）和邊抽邊掘瓦斯治理方式，結合工作面瓦斯?jié)舛鹊皖A警值（T1報警值設為0．5%）限制掘進的保障技術。為保證1＃、2?；仫L大巷的安全施工，分別增設1路風筒進行供風。圖3和圖4分別為1＃、2?；仫L大巷（煤巷）工作面增加風量后（1300m3／min）的日進尺及月累計進尺情況，從圖中可以看出1?；仫L大巷（煤巷）工作面日進尺最大為7．2m，月累計進尺為112．8m，平均日進尺只有3．6m；2?；仫L大巷（煤巷）工作面日進尺最大為6．4m，月累計進尺為114．8m，平均日進尺只有3．7m。

圖3 1＃回風大巷（煤巷）工作面日進尺及月累計進尺

圖4 2?；仫L大巷（煤巷）工作面日進尺及月累計進尺

4 巷道施工優(yōu)化分析

地面局部通風機供風具有通風距離長和通風管理難度大的缺點，應盡快實現(xiàn)局部通風機入井供風［1－4］。因此，在地面臨時主扇投入運行后，利用6路風筒完成輕車線（68．5m）、重車線（70．7m）、電機車充電硐室（57．7m）、西翼車場繞道（112．5m）、南 存 車 庫 （54．7m）、東 存 車 庫（56．4m）、避難硐室（125．6m）、以及回車線東（62．1m）、西翼巷道（57．4m）的施工（如圖5（a）所示），以上巷道均為巖巷工作面，按100m／月計算，需2個月左右完成建設。

圖5 巷道施工順序優(yōu)化及通風網(wǎng)絡圖

（1）、候罐室、東人車存車庫及回車線東翼工作面的貫通在建設初期為東翼巷道的施工提供回風線路；

（2）、重車線與避難硐室完成施工后，可使候罐室以及重車線與水倉入口之間巷道處于新鮮風流狀態(tài)；

（3）、輕車線、車場繞道以及電機車充電硐室完成施工后，可為西翼工作面提供回風線路，同時使得西候罐室、人車存車庫（西）和人車存車庫（南）處于新鮮風流狀態(tài)。

此時，可建立如圖5（b）所示的臨時通風網(wǎng)絡，處于新鮮風流的巷道數(shù)量明顯增加，為局部通風機入井運行提供了安設地點，大大降低了局部通風管理難度，同時可實現(xiàn)井下其他巷道工程的全面開展，如圖6所示。

圖6 施工優(yōu)化后可布置工作面情況

1＃、2?；仫L大巷工作面在增加風量后，工作面月累計進尺均為114m左右，平均日進尺均只有3．7m左右，因此，為保障高瓦斯煤巷工作面安全、高效掘進，只有通過有效的瓦斯綜合治理模式，預抽煤層瓦斯，降低煤層瓦斯含量，從而降低煤巷掘進期間的瓦斯涌出量［5－7］。為確保1＃、2?；仫L大巷高瓦斯工作面安全高效掘進，可采用鄰近巷道施工順層鉆孔預抽煤層瓦斯的方法，即在回車線西翼巷道內(nèi)布置順層鉆孔預抽瓦斯（孔長100m左右，控制幫部以外15m區(qū)域，如圖7所示），可延長高瓦斯煤層瓦斯預抽時間，從而實現(xiàn)高瓦斯煤巷的安全快速掘進。

圖7 1＃、2?；仫L大巷瓦斯治理方案

5 結 論

（1）古城煤礦在地面臨時通風機投入運行前后，巷道建設工程均集中布置在礦井臨時回風路線上，導致局部通風機未能盡早入井運行。在1＃、2?；仫L大巷工作面（煤巷）掘進期間，瓦斯的涌出嚴重制約了掘進速度，單個工作面月累計進尺只有114m左右。

（2）在地面臨時主扇投入運行后，利用6路風筒完成輕車線、重車線、電機車充電硐室、西翼車場繞道、人車存車庫、避難硐室以及回車線（東、西翼）巷道的施工，可明顯增加井下處于新鮮風流巷道的數(shù)量。

（3）高瓦斯煤巷掘進前，應充分考慮在待掘煤巷附近巷道施工瓦斯治理工程，可實現(xiàn)在不影響掘進的前提下，延長瓦斯治理時間，降低煤巷掘進期間工作面瓦斯涌出量。同時，在瓦斯綜合治理中，應試驗考察風排瓦斯量和瓦斯抽采量之間的關系，確定合理、有效的瓦斯抽采率，以期實現(xiàn)高瓦斯煤巷工作面安全快速掘進。

（4）針對基建礦井主、副（風）井貫通后，且在進入二期工程前必須形成全風壓通風系統(tǒng)，井下工程仍需采用地面局扇進行供風，嚴重制約了礦井的建設速度問題，提出了礦井建設進入二期工程前應基于現(xiàn)有和未來一段時間臨時通風系統(tǒng)的變化情況，且應充分考慮瓦斯治理工程實施方案，合理安排巷道施工網(wǎng)絡，為局部通風機入井運行及井下工程的全面開展奠定基礎。

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