多井口分區式通風網絡簡化技術研究及實踐

孫 林

（同煤集團晉華宮礦，山西 大同 037016）

0 引 言

在煤礦安全管理日益趨緊的形勢及礦井實際安全生產形勢，殘采煤層的管理無疑加重了礦井的安全生產管理難度。而開展多進風井口分區式通風礦井的通風網絡簡化技術研究及實踐應用，旨在通過梳理全礦各盤區的現狀，分析相關區域尤其是殘采盤區優化收縮及進風井口簡化的可行性，并研究制定具體的實施方案。

1 礦井現狀及系統簡化可行性分析

1.1 進、回風井筒情況

晉華宮礦共有十個進風井、四個回風井，通風方法為抽出式，通風方式為混合分區式；井田范圍分為河南和河北區域，其中河南區域主要開采301和402盤區，開采煤層為9#層、12-2#層和12-3#層；河北區域主要開采307盤區，開采煤層為7-3#層、7-4#層和11#層。進、回風井筒情況介紹見表1各進風井風量表、表2各回風井基本情況。以上所述均為現有的主要采掘活動地點，并不具備盤區系統優化甚至是進風井口封閉簡化的條件。除此之外，還分布有河北3#層305和303盤區、2#層301和303盤區、河南3#層旅游盤區等，其中后兩者由于分別有盤區回風巷浮煤清理人員和旅游人員活動，因此不能開展系統優化、簡化工作。

表1 各進風井風量表

表2 各回風井基本情況

1.2 各井口用風情況

3#層305和303盤區的生產活動發生在1992年至2005年間。從2005年回采完畢8508工作面至今，3#層303和305盤區一直作為殘采盤區存在，僅為盤區巷道和31#盤區變電所供風，考慮到303和305盤區巷道全長近2500m、巷道周邊采空區密閉較多，為防止采空區密閉漏風造成巷道內的有害氣體積聚，僅盤區巷道供風就達到了1700m3/min，幾乎占用了麻村風井近一半的風量資源。

1.3 系統簡化

綜上所述，3#層在保留31#變電所這一重要供電樞紐的前提下，可對其3#—7#層進風暗斜井以里的305盤區進行有效的優化收縮，收縮盤區長度達2000米；同時由于北二進風斜井的風量全部從305盤區中部進入3#層，因此，在305盤區通風系統優化收縮的同時，還可以將北二進風井進行永久性封閉，這樣就完成了對礦井主要進風系統的一次重大簡化。

2 系統優化、簡化工程的具體實施方案

2.1 封閉區域內的概況

1）封閉區域內電氣設備、電纜、絞車情況：共有4臺移變，2臺干變，2臺高壓開關，300m長規格為70mm2的電纜，15m負方電纜，1250m鋼絲繩電纜，1250m鎧裝電纜，9臺絞車，1臺雙速回柱車。

2）灑水管路情況：4寸管路有3491m；2寸管路有5284m；累計共有管路8775m。具體地點如下：

3#層鉆孔及3#層封閉段對應870大巷內鉆孔情況。

3#層封閉區域內4個頂部的鉆孔均對應2#層軌道巷封閉區域內；

3#層封閉區域內3個底部的鉆孔從3-7暗斜井計，依次對應870大巷3700-3800m處封閉巷道內的鉆孔，870大巷4770m處鉆孔，870大巷4935m處鉆孔。

870大巷內的鉆孔（除流水的鉆孔外）均可以進行封堵。

2.2 封閉前的通風系統示意圖（詳見圖1簡化前通風系統立體示意圖

圖1 簡化前通風系統立體示意圖

這是現在使用的通風系統，系統繁復，維護精力投入大，少數煤層已多年處于殘采供風狀態，不僅占用了風量資源，而且需投入大量的人力、物力去進行日常管理和系統維護。不便于礦井的安全生產管理。

2.3 3#層305盤區及北二進風斜井通風系統優化簡化方案

1）拆除3#層303盤區8307回風繞道軌回橫硐內密閉墻，并于回風巷內構筑2道調節風門（圖示A處）。

2）將870大巷與北二斜井坑底交叉口以南200m處密閉墻加固為防火密閉墻（圖示1#）。

3）在北二斜井坑底距870大巷不大于5米處構筑1道防火密閉墻（圖示2#）。

4）在3#層303盤區皮帶巷、軌道巷、回風巷內距8307回風繞道不大于5m處分別構筑1道防火密閉墻（圖示 3#、4#、5#）。

5）在8307回風繞道以南軌道巷內構筑1道調節窗（圖示B處）。

6）封閉北二斜井井口。

2.4 封閉前的準備工作

2.4.1 封閉用物料準備前，需進行以下工作

1）將3-7暗斜井對應870大巷內絞車窩處的絞車穩設完畢。

2）將3#層原火藥庫處11.4kW的絞車移至軌道巷密閉墻以里適當位置。

3）對以下地點的絞車進行送電：①3-7暗斜井對應870大巷內絞車窩處的絞車；②3-7暗斜井上部的25kW的絞車；③上述穩設的11.4kW的絞車。

4）將3-7暗斜井及坑底覆道的浮煤、矸清理干凈，以便運料。

2.4.2 封閉前必須進行的工作

1）將封閉區域的灑水管路全部放下，并將密閉墻前后15m范圍內管路斷開。

2）將距北二坑底口以里15m長的軌道斷開；將303盤區軌道巷內構筑密閉墻處前后15m范圍內的軌道斷開；將303盤區皮帶巷內構筑密閉墻處前后15m范圍內的皮帶架拆除并運走。

3）拆除下列地點的工字鋼棚支護并重新用錨桿支護：8307面對應的皮軌橫硐3～6架。

4）將構筑密閉墻處前后10m范圍內的電纜斷開。

5）由鉆探隊負責封堵3#層及3#層封閉區域對應870大巷段頂部無水流出的鉆孔，并對870大巷內流水的鉆孔安裝閥門和反水彎頭，保證鉆孔排水可以得到控制并能直接排入水槽內。

2.5 封閉前后順序

1）準備工作完成后，由通風區在圖示2#、3#、4#、5#密閉墻以里5米處分別設置1道全斷面柵欄和“嚴禁入內”警標，嚴禁任何無關人員進入。

2）為了方便構筑回風巷內防火密閉墻和調節風門時的運料，需先啟封3#層303盤區8307回風繞道軌回橫硐：由救護隊將回風側密閉墻打開一道小口（口子不大于0.3m×0.3m），然后將軌道側密閉墻全部拆除。啟封開以后，在橫硐內構筑2道調節風門。待2道調節風門構筑完畢后，將風門門扇掛好，之后將回風側密閉墻全部拆除。

3）由通風區在回風巷內指定位置構筑2道調節風門，構筑完畢后，風門門扇待掛，插板待放。

4）將870大巷與北二斜井坑底交叉口以南200m處密閉墻加固為防火密閉墻。

5）施工 2#、3#、4#、5#防火密閉墻，并同時封口。

6）封閉北二斜井井口。

防火密閉墻全部封口的同時，將8307回風繞道軌回橫硐內2道調節風門全部打開并將回風巷內2道調節風門的門扇掛好，通過調整A、C、D處調節風門的插板數量和在B處設置風障的方法，確保A處通過的風量不小于400m3/min，B處通過的風量不小于100m3/min，3#層總回風量不小于1400m3/min。

調整完畢后，由通風隊在B處構筑1道調節窗，通過調節插板的數量保證B處通過的風量不小于100m3/min。

2.6 施工工藝及工程質量要求

1）所有防火密閉墻體均采用片石、水泥砂漿構筑，中間充填粉煤灰膠凝劑。1#、2#、3#、4#、5#密閉墻斷面分別為 3.1m×3m、4m×4m、4m×2.6m、4.6m×2.6m、5.5m×3.5m。1#防火密閉外側墻厚為1.5m，中間充填1.5m厚的粉煤灰膠凝劑；2#、5#防火密閉全厚均應不低于6m，其中里、外側墻厚度均為2m，中間充填2m厚的粉煤灰膠凝劑；3#、4#防火密閉全厚均應不低于1m，中間充填1m厚的粉煤灰膠凝劑。

2）密閉施工前要進行掏槽，要求掏至硬幫、硬頂、硬底，并與煤巖接實；幫槽深度為進入實體煤后不小于0.5m，頂槽深度為進入實體煤后不小于0.3m，底槽深度為進入實體煤后不小于0.2m。頂板為全巖時，必須將松動的巖體、片幫的巖石一一刨除，見硬巖體。

3）掏槽產生的煤矸必須清理出井，嚴禁堆放在密閉附近，嚴禁在浮煤、浮矸上構筑密閉。掏槽寬度要大于密閉厚度0.3m，密閉與槽墻之間，必須用水泥砂漿一次性灌注嚴實。每砌一層片石，必須用水泥砂漿灌注一次，要嚴密不留空洞。防火密閉充填粉煤灰加高水膠凝劑時，接頂必須添加膨脹劑，確保接頂嚴實。

4）各防火密閉必須安裝灌漿管、觀測管、反水管和水柱計，“三管”應選用不導電材料，各管口必須加裝閥門或堵蓋且能正常使用，三管日常呈關閉狀態；觀測管必須裝設用于觀測密閉內外壓差、氣溫和取氣樣的紫銅管。灌漿管直徑不得小于108mm，距巷道頂板不得大于200mm；觀測管直徑不得小于50mm，距巷道底板距離在1.6～1.7m之間；反水管直徑應不小于108mm，出水口的高度應在0.3～0.5m之間。

5）嚴格密閉抹面工作，嚴禁用噴漿代替抹面。各密閉用水泥砂漿抹面的次數不得少于2次，抹面要求平整（0.1m內凹凸深度不大于10mm），光滑不漏風。密閉前5m內，要求支護完好，無片幫、冒頂，無雜物、積水和淤泥。所有導電體不能進入密閉。各防火密閉構筑完成后，密閉前2m范圍內的巷道底板必須清理至見硬底，并用不低于10cm厚的水泥砂漿硬化。由于北二斜井井筒長度斜長＞50m，因此需在井口水平垂深20m以下基巖段內砌筑一座磚、石或混凝土永久密閉，再用黃土填滿夯實至井口，并在井口加砌永久密閉。

6）砌碹支護的井筒封閉前必須先進行破碹處理。

2.7 施工安全措施

1）施工前，跟班干部及瓦檢員要檢查施工地點的瓦斯和二氧化碳濃度，發現超限時，必須采取措施進行處理，否則嚴禁施工作業。各密閉施工前，必須將軌道、皮帶架、電纜、金屬網、鋼絲繩、管道等導電體在密閉前后1米范圍內全部斷開，防止雜散電流或電火花引燃密閉內的瓦斯。各防火密閉施工處要加強支護，在頂板壓力較大區域，要在密閉內外3m范圍內使用錨栓加錨桿加強支護頂板。

2）施工期間，所有人員要相互照應，確保自身和其他人員的安全，所有人員不得隨意進入密閉以里。每班施工前，跟班干部要對施工現場進行檢查，確認支護良好，無錨栓脫落和頂板下沉等危險因素；否則，要先對頂板進行支護。另外，要及時處理馬棚、零皮和片幫，確認無片幫和冒頂后，方可作業。

（3）通風設施的拆除必須辦理申請單，經通風區和通風副總審批同意后方可執行，拆除時必須有通風干部在現場統一指揮。

2.8 封閉后的管理措施

1）封閉完畢后，各設施前應分盤（采）區設置統一的編號。

2）密閉前（擴散通風范圍內）不得設置電氣設備、開關、電纜，特殊情況需設置的，必須制定措施，經礦總工程師批準。所有密閉前必須安設柵欄、警標和密閉說明牌板。密閉說明牌板內容應包括密閉性質、規格、所在巷道的詳細名稱及編號、檢查觀測記錄、構筑時間等。

3）對永久性通風設施，要在管理臺帳上標注其與附近有效參照物的準確距離。通風區每月對該地點防火密閉進行一次全面檢查，及時填寫通風設施檢查維修記錄。通風設施的增減必須在24h內反映在通風系統圖上。

2.9 簡化前后麻村風井通風系統網絡圖

圖2是實現系統優化以后的通風系統，系統簡單，便于維護，少數多年處于供風狀態的殘采煤層已經被優化，對于礦井的安全生產管理非常有力。

圖3是系統優化前后的通風網絡對比，由這兩張網絡圖可以直觀的看到，優化以后的系統簡單，便于維護，使礦井的安全生產效益得到了最大化。

圖2 簡化后通風系統立體示意圖

圖3 系統優化前后的通風網絡對比

3 結 論

完成盤區通風系統和礦井主要進風系統的同時優化、簡化工作，大大降低了作為一個老礦井的“一通三防”管理跨度和難度。

近年來，集團公司及全煤系統內，新建礦井多是“一井一面”的特大型高產高效礦井，礦井進、回風井的數量和布置相對于以晉華宮礦為代表的已生產達60年的老礦井更少也更簡單，因此，其礦井主要進風系統的簡化就無從談起。

在這一認識的基礎上，也就限定了此項研究成果中礦井主要進風系統簡化封閉部分的應用范圍局限在部分老礦井中，比如集團公司本部的眾多老礦井。但另一方面，盤區通風系統的優化應是所有礦井應隨時根據生產變化進行的一項重要工作，從某種程度上來說，對新建礦井更是如此。

整體來說，此項研究成果在同煤集團公司內部是具有很大的推廣應用價值的。

此外，3#層303和305盤區回風巷因年久失修及炸幫煤堆積嚴重等問題，在此項研究開展前，回風巷內一直存在較大的自然發火隱患，且由于回風巷內頂板狀況較差，頂板離層、支護失效等問題較多，對日常巡查人員的人身安全也構成了極大威脅。

以晉華宮礦近年內發生的回風巷火災為例，從火災發生到初步控制再到后續的一系列治理措施，其直接產生的治理費用總計近1000萬元。因此，可以說，此項研究成果的應用間接創造了巨大的經濟和社會價值。