新老井貫通通風(fēng)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)防范措施

張育磊

(山西金暉萬(wàn)峰煤礦有限公司，山西 孝義 032300)

通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保證礦井正常生產(chǎn)和防治災(zāi)害發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。礦井通風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的、動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，它的穩(wěn)定性受眾多因素的影響，其穩(wěn)定性關(guān)乎生產(chǎn)的正常進(jìn)行和工人的生命安全，因此對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行研究具有重大的意義[1-3]。

井巷、井筒貫通是礦井的一項(xiàng)重要工程，極易發(fā)生風(fēng)流紊亂、瓦斯超限等安全風(fēng)險(xiǎn)。圍繞著井巷貫通，我國(guó)《煤礦安全規(guī)程》在通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方面提出了明確的要求，學(xué)者也圍繞著井巷貫通通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性方面進(jìn)行了不少的研究[4，5]，其成果也主要圍繞著“局扇-局扇”、“局扇-主扇”的通風(fēng)方式貫通工程，沒(méi)有“主扇-主扇”貫通工程研究成果。東溝煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.9Mt/a，開(kāi)采B2、B3、B42煤層，為技改礦井，井田總體呈一向北緩傾斜的單斜構(gòu)造；瓦斯含量較大，屬高瓦斯礦井。為充分回收資源，新井首采面利用了老井已形成的B42煤層回風(fēng)巷，將老井已形成但未回采的工作面的資源進(jìn)行了回采[6-8]，此方法提高了資源的利用率，減少了新井回采巷道的工程量，但由于貫通前新、老井均為獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)，而且礦井瓦斯較高，新老井的貫通存在風(fēng)流紊亂、瓦斯超限等安全風(fēng)險(xiǎn)。為防范新井、老井貫通引發(fā)安全事故，經(jīng)充分認(rèn)證、分析，形成了周密的新老井貫通方案，確保了安全生產(chǎn)。

1 通風(fēng)系統(tǒng)概況

1.1 老井通風(fēng)系統(tǒng)

老井生產(chǎn)能力為90kt/a，布置兩條斜井，中央并列抽出式通風(fēng)；礦井在停產(chǎn)前布置了一個(gè)雙翼開(kāi)采的滑移頂梁工作面，受產(chǎn)業(yè)政策的影響，未能組織生產(chǎn)。新井、老井貫通前老井通風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示，老井風(fēng)流由中部的下山進(jìn)入，通過(guò)中間巷、兩翼原切眼，由回風(fēng)巷，回至兩翼回風(fēng)上山，工作面在下山兩翼形成倒“8”字形，新井、老井貫通前老井通風(fēng)線路如圖2所示。

圖1 新、老井貫通前通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

圖2 新老井貫通前老井通風(fēng)線路圖

1.2 新井通風(fēng)系統(tǒng)

新井采用斜井、多水平開(kāi)拓方式，廢棄了原有的生產(chǎn)系統(tǒng)，采用了全新的生產(chǎn)開(kāi)拓布局，即新場(chǎng)地、新井筒、新系統(tǒng)；新井采用中央并列抽出式通風(fēng)方式，主、副井進(jìn)風(fēng)，斜風(fēng)井回風(fēng)。新老井貫通前新井通風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示，新老井貫通前新井通風(fēng)線路如圖3所示。

圖3 新老井貫通前新井通風(fēng)線路圖

2 新老井貫通風(fēng)流變化及其主要風(fēng)險(xiǎn)

東溝煤礦在貫通前，新井、老井分別形成通風(fēng)系統(tǒng)，互不影響，一旦新井、老井貫前，井下各處將處于兩條回風(fēng)井，即兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的控制下，如若控制不好，井下風(fēng)流出現(xiàn)紊亂，主要存在以下三種狀況：

1)新井風(fēng)機(jī)能力強(qiáng)，老井的進(jìn)風(fēng)大部或全部由新井抽出。此時(shí)，老井的風(fēng)機(jī)無(wú)法抽出進(jìn)風(fēng)，老井范圍內(nèi)的+1560中間巷(西翼)至斜風(fēng)井之間的巷道以及+1582水平西翼回風(fēng)巷至斜風(fēng)井之間的巷道將處于無(wú)風(fēng)或微風(fēng)狀況。

2)老井風(fēng)機(jī)能力強(qiáng)，新的進(jìn)風(fēng)大部或全部由老井抽出。此時(shí)，新井的風(fēng)機(jī)無(wú)法抽出進(jìn)風(fēng)，新井范圍內(nèi)的絞車(chē)硐室、回風(fēng)石門(mén)、回風(fēng)斜井等巷道處于無(wú)風(fēng)或微風(fēng)狀況。

3)新井、老井勢(shì)均力敵，新、老井的大部風(fēng)流均分別由各自的風(fēng)井抽出。此時(shí)，新井的兩個(gè)掘進(jìn)工作面的將處于老井斜風(fēng)井控制下，形成負(fù)壓通風(fēng)，新井的進(jìn)風(fēng)部分將由老井抽出；而老井的+1560中間巷(西翼)至B3+1620水平回風(fēng)巷之間的巷道乃至老井與新井聯(lián)通的部分巷道將處于微風(fēng)狀況。

由于東溝煤礦瓦斯涌出量較大，若部分巷道處于無(wú)風(fēng)或微風(fēng)狀況，極易發(fā)生瓦斯超限現(xiàn)象。因此，新井、老井貫通前后不能出現(xiàn)上述情況，需要采取合理的調(diào)風(fēng)方案，有效防范安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 新老井貫通通風(fēng)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)防范方案

為避免上述三種情況的發(fā)生，在新、老井貫通時(shí)要盡量保持新井、老井獨(dú)立通風(fēng)，減少新井、老井相互影響，貫通后盡快將新井開(kāi)采的范圍并入新井主扇控制范圍。通風(fēng)系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖4 新老井貫通后礦井通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

3.1 安全風(fēng)險(xiǎn)防范方案

3.1.1 步驟一

1)內(nèi)容：改變老井+1582回風(fēng)巷與中間巷的風(fēng)流方向，變倒“8”字型風(fēng)流為逆時(shí)針環(huán)形通風(fēng)。

2)時(shí)間段：1W4-201回風(fēng)巷未與老井1582東翼回風(fēng)巷貫通前。

3.1.2 步驟二

1)內(nèi)容：回風(fēng)巷貫通后停止老井主扇，打開(kāi)斜風(fēng)井防爆門(mén)，短期內(nèi)形成“四進(jìn)一回”的通風(fēng)系統(tǒng)。

2)時(shí)間段：1W4-201回風(fēng)巷與老井1582東翼回風(fēng)巷貫通后。

3)主要做法：①構(gòu)筑東翼回風(fēng)上山調(diào)節(jié)風(fēng)墻；②改造現(xiàn)有老井軌道上山與回風(fēng)下山的風(fēng)門(mén)為調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)。

3.1.3 步驟三

1)內(nèi)容：運(yùn)輸巷與老井+1560中間巷貫通前，為新井、老井再次形成獨(dú)立通風(fēng)做準(zhǔn)備。

2)時(shí)間段：1W4-201運(yùn)輸巷未與老井1560水平中間巷貫通前。

3)主要做法：①構(gòu)筑老井東翼開(kāi)切眼內(nèi)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)；②構(gòu)筑新井一采區(qū)集中回風(fēng)上山與1W4-201運(yùn)輸巷間的調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)。

3.1.4 步驟四

1)內(nèi)容：運(yùn)輸巷與老井+1560中間巷貫通后，新井、老井再次形成獨(dú)立通風(fēng)。

2)時(shí)間段：1W4-201運(yùn)輸巷與老井1560水平中間巷貫通后。

3)主要做法：①密閉老井主斜井和1W4-201回風(fēng)巷回風(fēng)聯(lián)巷；②拆除老井軌道下山和回風(fēng)上山之間的風(fēng)門(mén)；③將1W4-201回風(fēng)巷內(nèi)與老井間所有聯(lián)巷的調(diào)節(jié)風(fēng)墻改造為永久密閉；④開(kāi)啟老井主要通風(fēng)機(jī)；⑤拆除老井1、2、3、4、5、6號(hào)密閉，使得老井形成獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)。

貫通后新、老井主要通風(fēng)線路分別如圖5、圖6所示。

圖5 新老井貫通后新井通風(fēng)線路圖

圖6 新老井貫通后老井通風(fēng)線路圖

3.2 調(diào)風(fēng)結(jié)果

按照以上調(diào)風(fēng)方案，礦井制定了調(diào)風(fēng)措施，嚴(yán)格落實(shí)調(diào)風(fēng)方案，堅(jiān)持調(diào)風(fēng)時(shí)及時(shí)測(cè)風(fēng)，確保風(fēng)量，調(diào)風(fēng)期間，新、老井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定，未出現(xiàn)瓦斯超限，新、老井順利、安全貫通。

4 結(jié) 論

為防范新井、老井貫通發(fā)生無(wú)風(fēng)、微風(fēng)巷道，發(fā)生瓦斯積聚，本文在對(duì)新井、老井通風(fēng)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，確定了新井、老井貫通通風(fēng)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)防范方案，形成以下研究結(jié)論：

1)在新井、老井貫通時(shí)要盡量保持新、老井獨(dú)立通風(fēng)，減少新井、老井相互影響，貫通后盡快將新井開(kāi)采的范圍納入新井主扇控制范圍。

2)根據(jù)工作面巷道施工進(jìn)度，及時(shí)施工通風(fēng)設(shè)施，首先將老井工作面倒“8”字型風(fēng)流調(diào)整為逆時(shí)針環(huán)形，有利于后期風(fēng)流的調(diào)整。

3)為防范兩臺(tái)風(fēng)機(jī)對(duì)吸出現(xiàn)問(wèn)題，回風(fēng)巷貫通后，暫時(shí)停止老井主扇，變礦井通風(fēng)為“四進(jìn)一回”，及時(shí)測(cè)風(fēng)、調(diào)風(fēng)，防止風(fēng)量不足。

4)工作面兩巷均貫通后，及時(shí)將新井、老井隔開(kāi)，開(kāi)啟老井主扇，再次實(shí)現(xiàn)新井、老井分別獨(dú)立通風(fēng)。