墩柱式環形風筒的探索與應用

王猛猛 王昆 王文

摘 要：在全風壓通風的巷道內，挑頂高度太高，造成巷道堵塞，無法通風。因此，合理的施工工藝及通風方式，對巷道的改造具有重要的意義。本文研究了濟寧二號煤礦全風壓巷道，挑頂堵塞巷道的解決方法。

關鍵詞：挑頂；墩柱；環形風筒；堵塞巷道

濟寧二號煤礦2308運順地質條件較為復雜，根據現場要求，在向斜位置挑頂造平巷，為施工2308面切眼造條件。在全風壓通風的巷道內，挑頂高度太高，造成巷道堵塞，無法通風。因此，合理的挑頂施工工藝及通風方式，對巷道的改造具有重要的意義。本文研究了濟寧二號煤礦全風壓巷道，挑頂堵塞巷道的解決方法。

一、工程概況

2308運順設計為矩形斷面，凈寬4.0m，凈高3.5m，錨網帶+錨索支護。 施工區域煤層起伏變化較大，總體趨勢為東高西低。煤層最大坡度為9°，原施工巷道為沿煤層底板施工，煤層厚度平均為8.7m，頂板以上為砂巖，煤層結構簡單。現場為全風壓通風，通風系統穩定。

二、墩柱的施工工藝

1）自東向西采用掘進機對1779-1820#排落底，對1824-1850#排挑頂；掘進機落底、挑頂結束后再采取放炮方式對1850-1856#排按25°挑頂，挑頂矸石落下后鋪到巷道底板上，作為改造平巷后的底板車硐室內。2）將舊墩柱運輸至施工位置，沿2308運輸北幫敷設2趟（每趟約40m）舊墩柱，兩端的墩柱出口必須確保不被挑頂落下的矸石埋住為準，墩柱敷設時嚴格做到上下依次連接，連接后用寬度為400mm的舊風筒在連接處纏繞一圈，用12#鐵絲在舊風筒兩端各綁扎1道。3）墩柱敷設完畢后，采用？準6mm的細鋼絲繩配合U型卡將墩柱固定到北幫原支護鋼筋梯上，防止墩柱滾動；固定時對每節墩柱都進行固定。4）原巷道已經形成全風壓通風，舊墩柱敷設完畢后，當巷道堆積矸石超過巷道的三分之一時， 將2309切眼的風采用風筒與A墩柱連接，形成通風系統。5）落底的巷道堵塞時，風筒敷設方式見附圖1，將A墩柱另一端采用環形風筒，反向延伸到施工地點。

三、通風系統

施工過程中，23下08切眼采用全風壓通風 ，采用風筒將新鮮風輸送到迎頭。

（一）掘進工作面風量計算

掘進工作面實際需要風量，應按瓦斯、二氧化碳涌出量、風速、作業人數等規定分別計算。

1.按適宜溫度計算

Q掘面=60×V×S×Kt=60×0.28×14×1.10=258.7m3/min

式中：V——掘進工作面風速m/s，煤巷掘進工作面取0.28m/s；

S——掘進巷道斷面積，S=14m2；

Kt——掘進工作面溫度調整系數，20～26℃取1.10。

2.按瓦斯涌出量驗算

Q掘面≥q掘×K掘通/c=0.02×2/0.8%=5m3/min

式中：q掘——預計掘進工作面的瓦斯絕對涌出量 0.02m3/min；

K掘通——掘進工作面的通風系數取1.5～2.0；

Q掘面——掘進工作面實際需要的風量；

c——掘進工作面回風流允許的最高瓦斯濃度，c 取 0.8%。

3.按二氧化碳涌出量驗算

Q掘面≥q掘×K掘通/c=0.43×2/1.5%=57.3m3/min

式中：

c——掘進工作面回風流允許的最高二氧化碳濃度，c取1.5%；

q掘——掘進工作面回風流平均絕對二氧化碳涌出量，m3/min；

K掘通——掘進工作面二氧化碳涌出不均勻的備用風量系數，K掘通取 1.5～2.0。

4.按炸藥量計算

Q掘≥10A=10×6.45=64.5m3/min

式中：A——爆破最大炸藥量，取6.45kg。

（二）按人數及風速進行驗算，應不低于驗算值

1.按人數驗算

Q掘面>4×N=4×16=64m3/min

式中：N——掘進工作面同時工作的最多人數，16人。

2.按風速驗算

1）驗算最小風量：Q掘面>60×0.28×S=235.2m3/min

2）驗算最大風量：

Q掘面<60×4.0×S=3360m3/min

式中：0.28——掘進中的煤巷允許的最低風速，m/s；

4.0——掘進工作面允許的最高風速，m/s；

S——掘進工作面巷道斷面積，m2；

Q掘面=258.7m3/min。

在23下09切眼內設風障及通風口，將風筒延接至23下08切眼。通風工區根據需要調整風量。

四、施工效果

1）巷道的平巷施工，加快了2308切眼的施工進度，為礦井接續做出了重要貢獻。

2）墩柱式環形通風方式，成功了解決挑頂高度大造成巷道堵塞的問題。

3）通風方式的解決，為職工工作環境降溫，提供新鮮的風。

五、結語

2308面運順挑頂成功解決挑頂過程中遇到的通風問題，采用墩柱式環形通風，成功解決了挑頂高度大造成巷道通風不暢。為其他礦井，解決此類問題提供技術支持。

參考文獻：

[1] 賈民.墩柱式沿空留巷技術研究.

[2] 史國躍.高瓦斯礦井高水材料充填墩柱沿空留巷技術.

[3] 陳東.鋼管混凝土墩柱沿空留巷支護技術.

作者簡介：王猛猛（1987-），男，山東濟寧人，兗礦集團濟寧二號煤礦，助理工程師，研究方向：煤礦開采及巖土研究。