煤礦建井二期工程施工期間通風(fēng)系統(tǒng)研究

田永龍 馮道鑫

（山東宏陽礦業(yè)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

煤礦建井期間井巷工程施工一般劃分為3 期，其中二期工程包含井底車場和大巷，至進(jìn)入采區(qū)工程施工前工程。二期工程掘進(jìn)工作面逐步增加，需要供風(fēng)量不斷加大，地面主要通風(fēng)機(jī)從無到有，巷道多次貫通，需動(dòng)態(tài)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，是礦井建設(shè)過程中通風(fēng)系統(tǒng)管理難度最大的階段。本文結(jié)合宏陽煤礦建井實(shí)際情況，對煤礦建井二期工程施工期間通風(fēng)系統(tǒng)管理進(jìn)行研究。

1 工程概況

宏陽煤礦位于山東省嘉祥縣，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.45 Mt/a，采用立井開拓方式。工業(yè)場地內(nèi)布置主井、副井兩個(gè)井筒，中央并列式通風(fēng)方式。井底車場水平標(biāo)高-435 m，采用環(huán)形臥式井底車場。從井底車場向東布置兩條大巷，大巷南側(cè)布置首采區(qū)。

主副井貫通的通道為：主井—主井西側(cè)聯(lián)絡(luò)巷—五號交叉點(diǎn)—等候室—副井井筒與井底車場連接處—副井。至二期工程開工前，這些工程已經(jīng)完成。

一期工程階段，在井口附近適當(dāng)位置安設(shè)局部風(fēng)機(jī)，采用壓入式通風(fēng)方式，將風(fēng)筒直接延接至立井井筒施工位置。通風(fēng)系統(tǒng)較為簡單，重點(diǎn)是做好風(fēng)筒的吊掛、連接，確保無大的漏風(fēng)點(diǎn)，保證井筒施工的通風(fēng)安全、可靠。至一期工程結(jié)束，共有2個(gè)井筒掘進(jìn)工作面施工，通風(fēng)系統(tǒng)簡單。

2 二期工程要求

根據(jù)建設(shè)計(jì)劃，二期工程期間施工掘進(jìn)工作面數(shù)量由2 個(gè)逐漸增加至7 個(gè)，后減少至4 個(gè)掘進(jìn)工作面，需要的風(fēng)量也是先增加后減少。應(yīng)根據(jù)掘進(jìn)工作面隨之調(diào)整通風(fēng)設(shè)施和通風(fēng)機(jī)的數(shù)量。

二期工程施工期間，副井要結(jié)束臨時(shí)通風(fēng)和提升，進(jìn)行永久裝備改用罐籠提升；主井結(jié)束臨時(shí)通風(fēng)和提升，進(jìn)行永久裝備改用箕斗提升；裝備主要通風(fēng)機(jī)形成永久提升系統(tǒng)3 個(gè)階段。需根據(jù)井筒裝備情況，調(diào)整通風(fēng)設(shè)施和通風(fēng)機(jī)的位置。

3 二期工程施工期間可能面臨的問題

為做好二期工程施工期間的通風(fēng)管理工作，調(diào)研了類似礦井的通風(fēng)管理經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出以下可能面臨的問題：

（1）供風(fēng)難度偏大。大型礦井一般采用3 個(gè)井筒開拓，3 個(gè)井筒貫通后，貫通巷道多，通風(fēng)斷面大，供風(fēng)能力強(qiáng)。本項(xiàng)目只有2 個(gè)井筒，供風(fēng)能力受到限制。

（2）隨著掘進(jìn)工作的不斷推進(jìn)，井下局部供風(fēng)距離越來越遠(yuǎn)，風(fēng)筒管理較差（吊掛不平直、漏風(fēng)點(diǎn)多等）。加之井下環(huán)境濕度大、粉塵濃度大對風(fēng)機(jī)的性能都存在一定的影響，致使現(xiàn)井下掘進(jìn)迎頭供風(fēng)量較低，炮煙、粉塵很難及時(shí)排出。

（3）二期工程期間井下掘進(jìn)工作面布置較多，礦井總需風(fēng)量較大。如果管理不善，可能出現(xiàn)多次串聯(lián)通風(fēng)或1 臺局部扇風(fēng)機(jī)為多個(gè)掘進(jìn)工作面供風(fēng)現(xiàn)象，存在安全隱患。

（4）由于井下部分迎頭出水原因，導(dǎo)致停頭、換面較為頻繁，通風(fēng)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

（5）井下監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)裝備安設(shè)比較滯后，對井下瓦斯的檢查存在部分盲區(qū)。井下可能存在有害氣體超標(biāo)區(qū)域，對礦井安全存在嚴(yán)重威脅。

（6）主副井井筒施工期間，風(fēng)筒懸吊于井壁，出現(xiàn)漏風(fēng)點(diǎn)不易維修。個(gè)別風(fēng)筒現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。

（7）一期工程期間，井口出風(fēng)口預(yù)留一般較小，不利于風(fēng)筒回風(fēng)。

（8）井下水害比較嚴(yán)重，存在涌水將有害氣體帶出的危險(xiǎn)。

4 劃分通風(fēng)階段

為合理安排二期工程施工期間通風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)二期工程要求，解決可能面臨的問題，計(jì)劃分階段進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)管理。如果按掘進(jìn)工作面數(shù)量為主要影響因素劃分階段，二期工程期間掘進(jìn)工作面數(shù)量有6 次變化，再加上其他影響因素劃分階段過多，不利于指導(dǎo)通風(fēng)系統(tǒng)管理。經(jīng)過多方案比較，確定以掘進(jìn)工作面貫通為主要影響因素，劃分通風(fēng)階段。將二期工程通風(fēng)系統(tǒng)劃分為5 個(gè)階段，分段管理。

（1）副井東西繞道貫通前階段（2 個(gè)掘進(jìn)工作面）

形成副井進(jìn)風(fēng)、主井回風(fēng)的臨時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)。2臺局部通風(fēng)機(jī)安裝在等候室通道處，風(fēng)機(jī)后設(shè)有控風(fēng)設(shè)施，風(fēng)筒直接給掘進(jìn)工作面供風(fēng)。一階段通風(fēng)范圍如圖1 所示。

（2）至中央變電所、泵房、管子道貫通前（4個(gè)掘進(jìn)工作面）

增加至4 臺局部通風(fēng)機(jī)，位置調(diào)整至副井下井口東西馬頭門段，風(fēng)機(jī)后設(shè)控風(fēng)設(shè)施，形成小輔助風(fēng)機(jī)群，直接供給井底變電所及中央泵房等掘進(jìn)迎頭。由于控風(fēng)設(shè)施距放炮地點(diǎn)較近，必須派專人每班巡查好通防設(shè)施，出現(xiàn)問題及時(shí)處理，防止風(fēng)機(jī)出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)現(xiàn)象。二階段通風(fēng)范圍如圖2 所示。

圖1 一階段通風(fēng)范圍圖

圖2 二階段通風(fēng)范圍圖

（3）副井改絞結(jié)束前階段（4 個(gè)掘進(jìn)工作面）

4 臺風(fēng)機(jī)安設(shè)在副井東西繞道不變。在安設(shè)風(fēng)機(jī)前，必須在副井東西繞道各施工2 道風(fēng)門，以起到防止風(fēng)機(jī)循環(huán)風(fēng)的發(fā)生。同時(shí)各掘進(jìn)面的風(fēng)機(jī)選用必須考慮各掘進(jìn)迎頭的實(shí)際情況，選擇合理的風(fēng)機(jī)，保證迎頭出風(fēng)量滿足作業(yè)要求。為盡可能減少對運(yùn)輸?shù)挠绊?，風(fēng)門施工時(shí)須加大風(fēng)門尺寸及風(fēng)門間距，以有利于人員、車輛的通行。三階段通風(fēng)范圍如圖3 所示。

圖3 三階段通風(fēng)范圍圖

優(yōu)點(diǎn)為通風(fēng)比較可靠，不會出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)現(xiàn)象；缺點(diǎn)是影響中央泵房、變電所設(shè)備運(yùn)輸，副井東西繞道風(fēng)門易損壞，加大了通防工區(qū)日常維修工作量。

（4）副井改絞結(jié)束至總回風(fēng)巷貫通前（7 個(gè)掘進(jìn)工作面）

在主井東西繞道安設(shè)FBCDZ №16/2×75 kW大型輔助風(fēng)機(jī)，副井東西繞道的4 臺風(fēng)機(jī)不變。在安設(shè)風(fēng)機(jī)前，需在主井東西繞道兩側(cè)各施工2 道風(fēng)門，以形成輔助通風(fēng)系統(tǒng)，然后將大型輔助風(fēng)機(jī)安設(shè)在非主井側(cè)。各掘進(jìn)面必須根據(jù)實(shí)際情況選擇合適風(fēng)機(jī)安設(shè)在副井東西繞道兩側(cè)，風(fēng)機(jī)后可不再設(shè)置風(fēng)門。四階段通風(fēng)范圍如圖4 所示。

優(yōu)點(diǎn)是對副井提升運(yùn)輸影響不大；缺點(diǎn)是通風(fēng)系統(tǒng)不可靠，必須加大輔助風(fēng)機(jī)的日常維護(hù)、檢修力度，保證輔助風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。選擇的輔助風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓必須滿足礦井最困難時(shí)期的最大風(fēng)量需求。若輔助風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓不足，將造成副井東西繞道風(fēng)機(jī)吸循環(huán)風(fēng)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響供風(fēng)安全。

（5）礦井總回風(fēng)巷貫通后至主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行前（6個(gè)掘進(jìn)工作面）

將FBCDZ №16/2×75 kW 大型輔助風(fēng)機(jī)安設(shè)在礦井總回風(fēng)巷。待總回風(fēng)巷道與主井貫通后，在總回巷距主井較近位置施工風(fēng)門，將大型輔助風(fēng)機(jī)安設(shè)在非主井井筒側(cè)。為了保證爆破材料庫風(fēng)流，可在炸藥回風(fēng)道安設(shè)較小型風(fēng)機(jī)。若輔助風(fēng)機(jī)安設(shè)巷道不行人、過車，可將風(fēng)門改為風(fēng)墻，以減少漏風(fēng)量。五階段通風(fēng)范圍如圖5 所示。

其他掘進(jìn)工作面供風(fēng)方式為：將各自局部風(fēng)機(jī)安設(shè)在巷道全風(fēng)壓段，風(fēng)機(jī)后不再設(shè)置控風(fēng)設(shè)施。各聯(lián)絡(luò)巷貫通后需第一時(shí)間安排施工風(fēng)門等控風(fēng)設(shè)施，增加全風(fēng)壓巷道范圍。各局部風(fēng)機(jī)必須及時(shí)往前挪移，以縮短供風(fēng)距離，減少風(fēng)阻，提高迎頭有效供風(fēng)量。

圖5 五階段通風(fēng)范圍圖

（6）主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行后

拆除大型輔助風(fēng)機(jī)，形成永久通風(fēng)系統(tǒng)。將局部通風(fēng)機(jī)安裝在掘進(jìn)工作面附近的進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)，形成壓入式通風(fēng)系統(tǒng)。

5 應(yīng)用效果

（1）將通風(fēng)系統(tǒng)劃分5 個(gè)階段，保證了以通風(fēng)量決定掘進(jìn)工作面的數(shù)量，避免了1 臺風(fēng)機(jī)向多個(gè)工作面供風(fēng)和多次串聯(lián)通風(fēng)問題。

（2）以掘進(jìn)工作面貫通為主要影響因素劃分通風(fēng)階段，可提前設(shè)計(jì)局部通風(fēng)機(jī)或通風(fēng)機(jī)群的位置，不僅可以提高掘進(jìn)工作面局部供風(fēng)的可靠性、穩(wěn)定性，確保掘進(jìn)工作面有效風(fēng)量充足，改善施工地點(diǎn)作業(yè)環(huán)境，同時(shí)也減少局部供風(fēng)系統(tǒng)阻力，優(yōu)化局部通風(fēng)機(jī)選型，降低了礦井通風(fēng)耗能。

（3）根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化，合理規(guī)劃風(fēng)門、風(fēng)墻等通風(fēng)設(shè)施施工位置，減少臨時(shí)設(shè)施施工，避免二次通風(fēng)設(shè)施拆除調(diào)整。

宏陽煤礦二期工程建設(shè)期間，按五個(gè)通風(fēng)階段管理通風(fēng)系統(tǒng)，降低了通風(fēng)管理難度，保證了安全生產(chǎn)。