錦瑞礦總回風(fēng)巷刷擴及地面通風(fēng)機變頻技術(shù)研究

呂凱凌

（山西華晉焦煤錦瑞煤業(yè)， 山西 離石 033000）

引言

通風(fēng)是實現(xiàn)礦井正常生產(chǎn)基礎(chǔ)，當(dāng)巷道通風(fēng)斷面過小時不僅會導(dǎo)致通風(fēng)阻力增加而且增加局部風(fēng)速[1-2]。錦瑞礦總回風(fēng)巷至回風(fēng)立井底有94 m 巷道彎度大，斷面小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到通風(fēng)能力的要求，為了確保巷道風(fēng)速符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，不出現(xiàn)因巷道斷面過小而導(dǎo)致風(fēng)速超標(biāo)的現(xiàn)象，經(jīng)礦研究決定對該段巷道斷面進行擴修，并通過調(diào)整主要通風(fēng)機頻率來達(dá)到降低通風(fēng)系統(tǒng)能耗目的[3-4]。文中就重點對總回風(fēng)巷刷擴、地面通風(fēng)機變頻安全技術(shù)措施進行分析探討，以期為其他礦井類似情況提供經(jīng)驗借鑒。

1 錦瑞礦工程概況

錦瑞礦設(shè)計產(chǎn)能為120 萬t/年，主采煤層包括有8 號、9 號，采用U 型通風(fēng)方式，地面主要通風(fēng)機型號為FBCDZ-No26，。通過測風(fēng)發(fā)現(xiàn)，總回風(fēng)巷回風(fēng)井底通風(fēng)阻力較大且該段風(fēng)速較高，在一定程度上增加礦井通風(fēng)難度。總回風(fēng)巷回風(fēng)井底全長94 m，為矩形巷道，巷道平均寬度3.08 m，高度3.1 m，斷面面積9.548 m2，其中回風(fēng)井底往外0～85 m，兩幫采用料石砌墻，頂板工字鋼梁支護，工字鋼梁共75 根；85～94 m，兩幫采用料石砌墻，頂板未進行支護，具體位置如圖1 所示。根據(jù)調(diào)查，擴修段兩幫墻體后均為原小煤窯古塘巷道。為滿足礦井通風(fēng)需要，提出對刷擴總回風(fēng)巷并調(diào)整地面通風(fēng)機頻率。

圖1 總回風(fēng)巷刷擴段位置示意圖（單位：m）

2 總回風(fēng)巷瓦斯排放及刷擴技術(shù)方案

2.1 瓦斯排放

由于總回風(fēng)巷回風(fēng)井底段擴修段兩幫墻體后均為原小煤窯古塘巷道，預(yù)計小煤窯古塘巷道內(nèi)集聚有大量的高濃度瓦斯，為此，在對總回風(fēng)巷回風(fēng)井底刷擴時需要針對性進行瓦斯排放[5]。

2.1.1 排放方法

1）采用全負(fù)壓供風(fēng)排放瓦斯，根據(jù)打開墻體通風(fēng)孔大小控制回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛取?/p>

2）由調(diào)度室、通風(fēng)科、安監(jiān)科、機電運輸隊等部門和單位參與排放瓦斯工作，在相連的巷道門口設(shè)專人站崗。

3）由機電運輸隊負(fù)責(zé)先在總回風(fēng)巷墻體處施工0.6 m×0.6 m 排放瓦斯孔。

排放瓦斯時，在總回風(fēng)風(fēng)井底距打開墻體10 m的頂板上，懸掛一臺便攜式瓦斯報警儀（報警濃度≥1.0%），并以此作為標(biāo)準(zhǔn)來控制排放速度。

2.1.2 排放措施

1）打開密閉前，切斷確保影響范圍內(nèi)所有設(shè)備電源，將作業(yè)人員回撤至安全地點；瓦檢員檢查瓦斯?jié)舛龋挥型咚節(jié)舛仍?%以內(nèi)時方可打開密閉進行排放。

2）在密閉墻上開0.6 m×0.6 m 排放孔，通過排放孔向老巷內(nèi)通風(fēng)，待老巷內(nèi)瓦斯?jié)舛冉?%以內(nèi)時，方可逐步打開密閉。

3）在排放孔擴孔期間，所有作業(yè)人員工具均應(yīng)輕拿輕放，避免出現(xiàn)火花。

4）打開密閉后，首先安全員檢查巷道圍巖情況，瓦斯員檢查有害氣體情況，確認(rèn)安全時，機電運輸隊方組織巷道擴修及墻體構(gòu)筑。

2.2 巷道刷擴及支護技術(shù)方案

2.2.1 巷道刷擴

由外向回風(fēng)井底方向，對總回風(fēng)巷巷道左幫原料石砌筑墻體進行拆除，重新砌筑，擴大斷面；擴修后斷面規(guī)格為凈寬5 m、凈高3.1 m，S=15.5 m2。具體刷擴技術(shù)方案為：

1）施工前必須在原有工字鋼梁上補打錨索進行補強支護和在頂板未支護段補打錨索后，才可以對原有砌筑墻體進行拆除。

2）拆除墻體時由外向里對總回風(fēng)巷左幫實行拆1 m 料石墻砌1 m 料石墻，循環(huán)長度1 m。

3）拆除原砌筑墻體時，必須由上自下。

4）砌墻時要拉線量尺，要確保墻體與頂板垂直，與巷道形成直線，遇到巷道轉(zhuǎn)彎處要緩慢地轉(zhuǎn)彎，不能轉(zhuǎn)急彎。

2.2.2 巷道支護

巷道刷擴后幫部支護仍采用料石砌墻，C20 混凝土砼噴射，頂板支護采用錨索梁補強支護。

1）頂板支護：原頂板采用工字鋼梁支護段，排距≤1 m 時，距右?guī)?500 mm，在兩根工字鋼之間錨索配合2 m 長11 號礦用工字鋼托梁進行索梁，錨索支護在工字鋼中間；原工字鋼排距支護＞1m 時，在兩根梁上錨索配合工字鋼托梁進行索梁（托梁選擇長度根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行加工），錨索在工字鋼兩端各打一根。錨索為Φ17.8 mm×4200 mm 鋼絞線，錨固力100 kN 以上。

原頂板未支護段，距右?guī)?500 mm，每隔2000 mm 補打一根錨索進行加強支護，錨索選用Φ17.8 mm×4200 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，托梁選用11 號礦用工字鋼，長500 mm。具體巷道支護斷面如圖2 所示。

圖2 巷道支護斷面示意圖（單位：mm）

2）幫部支護：新砌筑墻體采用料石、水泥砂漿砌筑，砌筑厚度600 mm。

3）墻體砌筑完畢后，采用C20 混凝土噴射，厚度100 mm。

3 地面主要通風(fēng)機變頻調(diào)整技術(shù)

1）檢查主要通風(fēng)機及其附屬設(shè)施，確保設(shè)備可靠運行；“一通三防”科安排專人全程參與調(diào)頻工作。

2）在地面主要通風(fēng)機調(diào)頻期間井下作業(yè)人員全部回撤至安全點內(nèi)，待調(diào)頻結(jié)束后方可繼續(xù)作業(yè)。調(diào)頻期間井下排水水泵、局扇等均應(yīng)正常工作。

3）測風(fēng)人員應(yīng)按照預(yù)先設(shè)計方案對主要通風(fēng)巷道、采掘作業(yè)面、獨立通風(fēng)硐室等風(fēng)量進行測定，并及時向調(diào)度中心匯報。

4）地面主要通風(fēng)機調(diào)頻結(jié)束后安排由瓦檢員負(fù)責(zé)對井下各位置瓦斯?jié)舛?、有害氣體濃度等進行全面檢測，并及時匯報測定結(jié)果。

4 結(jié)語

礦井總回風(fēng)巷擴修完畢后，礦井負(fù)壓及風(fēng)量發(fā)生變化，擴修前礦井總回風(fēng)風(fēng)量為6057 m3/min，負(fù)壓1055 Pa；擴修完成后總回風(fēng)風(fēng)量為6604 m3/min，負(fù)壓910 Pa；根據(jù)井下實際用風(fēng)情況需對主要通風(fēng)機頻率進行調(diào)整，現(xiàn)風(fēng)機運行頻率為43 Hz，計劃下調(diào)至41 Hz，并對風(fēng)機調(diào)頻安全技術(shù)措施進行設(shè)計。經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用后，礦井通風(fēng)能耗在一定程度上得到了降低。