“一機雙巷”掘進期間連接處布置方式探討

王振興，雷亞軍

(陜煤曹家灘礦業有限公司曹家灘煤礦，陜西 榆林 719000)

0 引言

連采機是近年來一種被應用于大斷面矩形煤巷的快速掘進裝備，主要用于長壁工作面回采巷道的雙巷掘進，有體積小、調動靈活、使用方便等優點，特別是能夠實現快速掘進和采掘合一[1-3]。作為煤巷快速掘進的重要設備，連采機及其后配套技術裝備的發展對提高我國煤礦掘進效率、緩解采掘失調、改善井下掘進工作面的勞動條件及保障掘進工作面安全高效生產具有非常重要的意義[4-6]。

曹家灘煤礦采煤工作面采用雙進風、雙回風U型布置方式，首采工作面走向長度6 000 m，傾向長度350 m，在掘進期間采用一機雙巷方式掘進，利用壓入式局部通風機供風。由于順槽巷道長達6 km，要解決雙巷掘進期間局部通風問題，掘進期間需形成一進一回的全風壓系統，雙巷掘進期間要提前施工一條連接巷道，形成全風壓通風系統，及時對施工后的聯巷封閉，風機前移，保證供風距離不超過1 000 m，從而有效解決長距離掘進巷道通風的問題。“一機雙巷”掘進期間提前施工連接處巷道，在設計連接處巷道與工作面回撤聯巷形成“十字”交叉巷道。為保證形成全風壓一進一回的系統，需要構筑大量通風設施，因此提出將“十字”交叉巷道改變為“相錯巷道”，掘進過程當中少構筑通風設施，對掘進期間通風除塵具有重要意義。

1 工程概況

1.1 礦井概況

榆北曹家灘煤礦隸屬于陜煤榆北公司，礦井采用斜井開拓，中央分列式通風。主副井位于井田邊界位置，回風井位于井田中央，主斜井坡度為12°，長度1 676 m，副斜井坡度為5.5°，長度3 974 m；井田位于陜西省榆林市北部，行政區劃隸屬榆林市榆陽區金雞灘鄉和大河塔鄉及神木市大保當鎮管轄。井田面積125.97 km2，可采儲量15.11億t，建設規模1 500萬t/a，礦區屬于榆神礦區一期規劃區。礦井采用中央分列式通風，礦井建有3個進風井，其中副斜井、主斜井、進風立井進風，回風立井回風，礦井通風系統簡單，井下通風設施可靠。

1.2 工作面概況

122106工作面為曹家灘煤礦首采工作面，工作面北部是為整個礦井服務的4條大巷，南部為礦井規劃的13盤區。工作面南部接續122108工作面，北部緊鄰122104工作面，西部為122109工作面。122106首采工作面走向長度為5 910 m，傾向長度為350 m，工作面采用兩進兩回U型通風方式，即為122106輔運順槽、主運順槽進風，122106內回、外回順槽回風。分別設有第一連接處和第二連接處2個連接處，掘進期間采用陜北地區最常見“一機雙巷”掘進方式，掘進期間形成全風壓通風系統，保障了長距離通風安全，如圖1所示。

圖1 連接處位置示意

1.3 煤層特性及通風

礦井瓦斯等級：根據礦井初步設計報告，曹家灘煤礦煤層瓦斯成分分帶均屬二氧化碳-氮氣帶，礦井瓦斯含量低，礦井煤層賦存條件優越，2018年8月份經陜西省煤炭科學研究所測定礦井瓦斯絕對涌出量為2.82 m3/min，相對涌出量為0.25 m3/t；礦井二氧化碳絕對涌出量為5.65 m3/min，相對涌出量為0.50 m3/t；采煤工作面最大瓦斯絕對涌出量為0.73 m3/min；掘進工作面最大瓦斯絕對涌出量為0.10 m3/min，為低瓦斯礦井。

煤自燃傾向性、煤塵爆炸性：礦井開采的2-2煤層自燃傾向性鑒定，鑒定結果為Ⅰ類容易自燃煤層，煤塵具有爆炸危險性。曹家灘煤礦經鑒定為低瓦斯礦井，開采的2-2煤層屬于易自燃煤層，且煤塵具有爆炸危險性，自然災害程度相對較小，具備建設大型礦井的優越條件。

礦井通風方式：曹家灘礦井采用中央分列式布置方式，抽出式負壓通風，工業廣場布置在井田邊界，井田中央布置風井廣場，工業廣場布置主斜井和副斜井，風井廣場布置進風立井和回風立井，井下盤區開采，礦井風井廣場安設2臺同能力、同型號的主要通風機，主要通風機型號為FBCDZNo36 2×710 kW，最大風量達到20 000 m3/min，主斜井、副斜井、進風立井進風，回風立井回風，井下輔運大巷、主運大巷進風，回風大巷1、回風大巷2回風，目前礦井總進風在12 000 m3/min，礦井負壓490 Pa，等積孔在10 m2，礦井通風系統簡單，通風系統穩定可靠。采煤工作面采用U型通風，布置4條巷道，形成雙進風、雙回風。掘進工作面采用“一機雙巷”掘進方式，利用局部通風機壓入式通風。

2 掘進期間連接處巷道布置方式

2.1 “一機雙巷”掘進期間連接處的作用

榆神礦區煤層賦存條件好，井下盤區開采，工作面順槽巷道距離長，單頭局部供風難以達到6 km供風距離，最大供風距離不足3 km。“一機雙巷”是目前解決陜北榆神礦區最好的掘進方式，有效解決了長距離通風的問題[7-10]。曹家灘礦井采煤工作采用雙進風、雙回風U型布置方式，由于工作面順槽巷道長度近6 km，如果采用局部通風機長距離供風，風量將不能滿足要求。因而，為了解決長距離通風的問題，在雙巷掘進期間施工連接處為一段巷道，掘進期間與主要回風通道聯通，從而保證雙巷掘進期間一條巷道成為進風巷道，另外一條巷道成為回風巷道。圖2以122106首采工作面第一連接處為例，掘進期間形成全風壓通風系統，局部通風機不斷前移，從而保證了掘進工作面所需風量。

圖2 122106綜采面第一連接處原設計

2.2 連接處巷道布置方式方案比較

以122106第一連接處巷道為例，原來連接處設計與副回撤通道聯巷形成“十”字交叉巷道，方案優化后將連接處與副回撤通道改為“相錯”巷道，可以有效解決雙巷掘進期間一些問題。

優化方式：122106綜采面原來連接處設計與副回撤通道聯巷形成“十”字交叉巷道，在掘進期間為形成全風壓系統，需要在122106輔運順槽和副回撤聯巷分別施工一組風門，掘進期間形成“U”型系統。對122106第一連接處進行優化后，改變連接處位置如圖3所示，不需要施工風門。

圖3 122106綜采面第一連接處優化后

方案比較：原第一連接處位置與回撤通道位置形成十字交叉，而優化后將第一連接處位置與回撤通道位置形成“相錯”巷道，不同之處主要體現在以下4個方面。①減少了通風設施構筑數量和通風設施日常維護工作，節約成本。原設計圖需要在輔運順槽巷道和副回撤通道施工2組風門，這樣才能形成主運順槽進風，輔運順槽回風，形成全風壓通風系統，目前就是為了防止風流短路，形成了掘進期間“U”型通風，而方案優化后，則不需要施工這2組風門，掘進期間形成“Y”型的通風，主、輔運順槽同時進風，大量的新鮮風流通過輔助運輸大巷進入工作面；②對曹家灘礦井西翼開采，可以有效降低進風流粉塵濃度。由于曹家灘礦井西翼開采掘進期間主要風流要從主運大巷通過，主運大巷由于皮帶運輸，空氣質量相對于輔助運輸大巷較差，因而有利于防塵工作開展，保證進風流不受粉塵污染；③車輛通行方便。由于不需要施工2組風門，車輛能迅速通過，同時也避免了切眼貫通后拆除臨時風門的工序；④第一連接處巷道位置方式變化后，工程量有所增加。

3 結語

綜上，陜北地區因災害種類少，災害的程度相對小，適合建設高產高效礦井，而保證采掘接續平衡是關鍵。通過對一機雙巷掘進期間連接處巷道布置方式的對比，其優點大于缺點，特別是對于曹家灘煤礦西翼開采巷道布置相對有利，減少了風流從大巷皮帶巷經過產生的揚塵情況，提高了作業環境；另一方面減少掘進期間通風設施建造和維護工作，使得“一機雙巷”掘進期間通風系統更加穩定、可靠；后續曹家灘礦井在施工接續面施工時連接處巷道采用“相錯”布置方式，有利于掘進期間通風管理。隨著“一機雙巷”掘進巷道長度增加，隔一定距離，在雙巷聯巷之間設置風門，方便行人和過車，對快速掘進工作更加有利。