王莊煤礦煤柱回收工作面通風(fēng)方案探討

孫彥波

(潞安環(huán)能股份公司 王莊煤礦，山西 長治 046031)

礦井通風(fēng)是煤礦安全生產(chǎn)的一項(xiàng)非常重要的工作，通風(fēng)質(zhì)量直接影響到整個(gè)礦井的生產(chǎn)安全和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[1]。隨著礦井生產(chǎn)活動(dòng)的不斷延伸，礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)也會(huì)不斷復(fù)雜化，礦井安全有效通風(fēng)越來越難以保證[1-2]。王莊煤礦是一座聞名全國的特級高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井，主采二疊系山西組3號煤層，煤層均厚6.69 m，傾角2～6°，核定生產(chǎn)能力710萬t/a。隨著老區(qū)煤炭資源的逐漸枯竭，礦井生產(chǎn)逐步向+540新區(qū)轉(zhuǎn)移，目前生產(chǎn)活動(dòng)包括老井和+540新區(qū)兩部分。為了延續(xù)礦井老井區(qū)域服務(wù)年限，避免資源浪費(fèi)，需對老井部分采區(qū)大巷保護(hù)煤柱進(jìn)行回收，為了保證回收工作面的安全，需對現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，以選取合理的保護(hù)煤柱回收方案[3]。本文以43三下山保護(hù)煤柱回收通風(fēng)方案優(yōu)化為例，進(jìn)行探討。

1 王莊煤礦老井通風(fēng)系統(tǒng)簡述

王莊煤礦井田范圍內(nèi)共有十一個(gè)井筒，七個(gè)進(jìn)風(fēng)井、四個(gè)回風(fēng)井。主要服務(wù)于老井區(qū)域的有七個(gè)井筒，分別為五個(gè)進(jìn)風(fēng)井(主立井、副立井、主斜井、副斜井、西進(jìn)風(fēng)井)，兩個(gè)回風(fēng)井(西回風(fēng)井、62回風(fēng)井)。礦井實(shí)行分區(qū)通風(fēng)，老井區(qū)域按回風(fēng)井擔(dān)負(fù)回風(fēng)任務(wù)區(qū)分，分為西風(fēng)井系統(tǒng)和62風(fēng)井系統(tǒng)。計(jì)劃回收的43三下山采區(qū)保護(hù)煤柱(即43M7工作面)需確定由具體哪個(gè)風(fēng)井擔(dān)負(fù)回風(fēng)任務(wù)，從而選擇不同的進(jìn)、回風(fēng)路線。

2 43三下山采區(qū)保護(hù)煤柱回收通風(fēng)方案設(shè)計(jì)

本文結(jié)合43三下山保護(hù)煤柱回收實(shí)際情況，基于礦井通風(fēng)管理信息系統(tǒng)MVIS，進(jìn)行通風(fēng)方案反復(fù)模擬分析，最終選擇最優(yōu)通風(fēng)方案。MVIS是通過巷道對象與節(jié)點(diǎn)、礦井輔助巷道及硐室、所配備的通風(fēng)設(shè)備、風(fēng)流特征之間所構(gòu)建的關(guān)系網(wǎng)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，在無初值迭代算法的基礎(chǔ)上對結(jié)果所產(chǎn)生的通風(fēng)效果進(jìn)行模擬分析，并生成相應(yīng)的三維通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖，成為目前應(yīng)用較廣泛的礦井通風(fēng)專業(yè)化軟件[4]。本文通過MVIS進(jìn)行數(shù)字模擬網(wǎng)絡(luò)分析，得出適用于43三下山保護(hù)煤柱回收(即43M7工作面)的兩個(gè)通風(fēng)方案，即62回風(fēng)井回風(fēng)方案和西風(fēng)井回風(fēng)方案，并進(jìn)行對比分析。

2.1 43M7工作面利用62風(fēng)井回風(fēng)

43M7工作面通風(fēng)路線：

新鮮風(fēng)流—主立井、副立井、主斜井、西進(jìn)風(fēng)井—630大巷、630膠帶巷、630南軌—62分煤巷—43M7工作面。

污風(fēng)—43M7工作面—62新掘回風(fēng)巷—62總回—62風(fēng)井—地面。

43M7工作面利用62風(fēng)井回風(fēng)(方案1)所需要的主要工程量及配風(fēng)情況，見圖1。

圖1 43M7工作面采用62風(fēng)井回風(fēng)示意

1) 43M7切眼需布置在43三下山機(jī)頭方向，工作面回采時(shí)由43三下山向62方向推進(jìn)。

2) 62采區(qū)需沿采空區(qū)邊緣平行于62分煤巷新掘一條長度3 000 m左右的巷道，其中巖巷200 m左右、穿越43B2采空區(qū)約80 m。

3) 43M7工作面回采前需對43輔皮、43輔軌、740南大巷部分巷道進(jìn)行封閉，共需打設(shè)3道密閉。封閉前需對740南大巷、43三下山石門、43輔皮、5號膠帶、43三下皮、43三下山南皮、43輔軌、44軌道巷、43三下軌、43三下山南軌巷道內(nèi)設(shè)備進(jìn)行回收，在43輔皮、43輔軌、740南大巷打設(shè)3道密閉，43M7切眼后部可打設(shè)臨時(shí)密閉。

4) 需對43三下山南輔軌、43三下山南輔皮沿線通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行維修(5組通風(fēng)設(shè)施)。

5) 43M7利用62風(fēng)井回風(fēng)，工作面配風(fēng)量在2 000 m3/min左右。

2.2 43M7工作面利用西風(fēng)井回風(fēng)

43M7工作面通風(fēng)路線：

新鮮風(fēng)流—主立井、副立井、副斜井—740南大巷、膠帶巷—43M7工作面。

污風(fēng)—43M7工作面—740軌道巷—43一下山軌道巷—61一下山軌道巷—630南總回—西風(fēng)井—地面。

43M7工作面利用西風(fēng)井回風(fēng)(方案2)，所需要的主要工程量及配風(fēng)情況，見圖2。

圖2 43M7工作面采用西風(fēng)井回風(fēng)示意

1) 43M7切眼需布置在43三下山機(jī)尾方向，工作面回采時(shí)由62向43三下山方向推進(jìn)。

2) 43M7工作面回采前需對62分煤巷進(jìn)行封閉(需打設(shè)1道密閉)。封閉前需對43三下山南輔軌、43三下山南輔皮、62分煤巷巷道內(nèi)設(shè)備進(jìn)行回收，在62分煤巷打設(shè)1道密閉(見圖2)，43M7切眼后部可打設(shè)臨時(shí)密閉。

3) 需對通43三下山南軌、43三下軌、44軌道、43輔軌、43一下山軌道巷的所有聯(lián)巷通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行維修(25組通風(fēng)設(shè)施)。另外需新增3組永久風(fēng)門。

4) 因61上山軌道巷中間部分垮塌封閉，故需啟封61上山軌道巷已封閉的部分巷道，并進(jìn)行瓦斯排放及巷道修復(fù)工程；或者平行于61上山膠帶巷新掘一條巷道，用于回風(fēng)任務(wù)。預(yù)計(jì)新掘61回風(fēng)巷700 m，位置見圖3。

圖3 61新掘回風(fēng)巷位置示意

5) 43M7工作面利用西風(fēng)井回風(fēng)，工作面配風(fēng)量在600～700 m3/min。

3 方案對比分析

從巷道設(shè)備回收和巷道密閉所需工程量進(jìn)行對比，方案1和方案2都需對43一下山至62分煤巷段進(jìn)行封閉，工程量一樣。從風(fēng)井主扇擔(dān)負(fù)的回風(fēng)區(qū)域上講，西風(fēng)井擔(dān)負(fù)老井的大部門區(qū)域回風(fēng)任務(wù)(主要包括51/52和61采區(qū))，且主扇投運(yùn)較早、設(shè)備較為陳舊，62風(fēng)井擔(dān)負(fù)老井回風(fēng)任務(wù)較小(主要服務(wù)62采區(qū))，且主扇設(shè)備狀態(tài)較好。

1) 方案1的優(yōu)點(diǎn)在于，無需啟閉排瓦斯，通風(fēng)設(shè)施維修量較小，工作面配風(fēng)量較大，達(dá)到2 000 m3/min。但缺點(diǎn)是：需沿采空區(qū)新掘一條長度3 000 m左右的巷道，并且要穿越43B2采空區(qū)約80 m，且工人行走距離較長。

2) 方案2的優(yōu)點(diǎn)在于工人行走的距離較短。但需對61上山軌道巷已封閉的部分巷道啟閉排瓦斯、修巷作業(yè)，此項(xiàng)工程是制約本方案的重要因素，需根據(jù)啟閉后巷道情況進(jìn)行確定。若新掘61回風(fēng)巷，需貫穿多條已采工作面空巷，均涉及啟閉排瓦斯修巷問題，工程量較大。目前43軌道、43膠帶巷均為進(jìn)風(fēng)巷道，兩巷之間存在多條聯(lián)巷，采用此方案后，43軌道巷將改為回風(fēng)巷需對聯(lián)巷內(nèi)的25組通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行維修(部門通風(fēng)設(shè)施還需要拆除重建，運(yùn)料比較困難)，且另外需增加3組通風(fēng)設(shè)施。工作面配風(fēng)量小(600～700 m3/min)，可能無法滿足生產(chǎn)需要。

4 結(jié) 語

從通風(fēng)專業(yè)角度對兩種方案進(jìn)行對比分析，推薦采用方案1，43M7工作面利用62風(fēng)井回風(fēng)。該方案通風(fēng)距離較短、通風(fēng)阻力小，沿線通風(fēng)設(shè)施較少，通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能夠?yàn)?3M7工作面提供充足的風(fēng)量，確保工作面生產(chǎn)期間瓦斯不超限。且方案1在不會(huì)產(chǎn)生串風(fēng)、漏風(fēng)等問題的基礎(chǔ)上極大簡化了已有通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，能夠保證工作面的通風(fēng)安全。