多井口分区式通风网络简化技术研究及实践_孙林.pdf

煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 0引言 在煤矿安全管理日益趋紧的形势及矿井实际安 全生产形势， 残采煤层的管理无疑加重了矿井的安全 生产管理难度。而开展多进风井口分区式通风矿井 的通风网络简化技术研究及实践应用， 旨在通过梳理 全矿各盘区的现状， 分析相关区域尤其是残采盘区优 化收缩及进风井口简化的可行性， 并研究制定具体的 实施方案。 1矿井现状及系统简化可行性分析 1.1进、 回风井筒情况 晋华宫矿共有十个进风井、 四个回风井， 通风方 法为抽出式， 通风方式为混合分区式； 井田范围分为 河南和河北区域， 其中河南区域主要开采 301 和 402 盘区， 开采煤层为 9层、 12-2层和 12-3层； 河北区域 主要开采 307 盘区， 开采煤层为 7-3层、 7-4层和 11 层。进、 回风井筒情况介绍见表 1 各进风井风量表、 表 2 各回风井基本情况。 表 1各进风井风量表 多井口分区式通风网络简化技术研究及实践 孙林 （同煤集团晋华宫矿 ，山西 大同 037016 ） 摘要 晋华宫矿在生产中， 形成河北、 河南两大生产区域共 “十进四回” 的通风方式。 日常生产中， 虽 然整体通风系统稳定、 十个进风井均有服务区域， 但由于风井数量较多， 仅在风井管理上就投入大量 的精力。 且井田内可采储量逐步萎缩， 可进行采、 掘活动的煤层逐渐减少。 少数煤层已多年处于残采供 风状态， 不仅占用了风量资源， 而且需投入大量的人力、 物力去进行日常管理和系统维护。为此， 开展 此项研究，旨在通过梳理矿井现状，分析相关区域尤其是残采盘区优化收缩及进风井口简化的可行 性， 并研究制定具体的实施方案。 关键词 多井口 ； 分区式 ； 通风网络 ； 简化 ； 研究 中图分类号 TD72文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0127-05 Research and Practice on Simplification Technology of Multi-wellhead Partitioned Ventilation Network SUN Lin （Jinhuagong mine of Datong Coal Mine Group ， Datong 037016 ，China ） Abstract jinghua palace mine in production, the ation of Hebei, Henan two major production areas, a total of “ten into four“ ventila- tion. In daily production, although the overall ventilation system is stable and there are service areas for ten air wells, due to the large number of air wells, a lot of energy is invested in the management of wind wells only. In addition, the recoverable reserves in the well field gradually shrink, and the coal seams that can be mined and excavated gradually decrease. A few coal seams have been in a state of residual wind supply for many years. They not only occupy wind resources, but also invest a lot of manpower and material resources to carry out daily management and system maintenance. To this end, this study aims to analyze the feasibility of optimal shrinkage and sim- plification of inlet wellhead in relevant areas, especially in the residual mining areas, and to study and ulate specific implementation plans. Key words Duojingkou ; Divisional ; Ventilation networks ; Simplification ; Research 进风井名称 风量 m3/min 服务范围 南山主井2320402 盘区 9层和 12- 2 层 南山副井4416402 盘区 9层和 12- 2 层 南山人行井1688402 盘区 9层和 12- 2 层 大井主井1124主井皮带、 2层 301 和 303 盘区、 北强力皮带末端 大井副井41451040 旧水平、 2层 301 和 303 盘区、 北强力皮带末端 大井人行井6442层 301 和 303 盘区、 北强力皮带末端 中一区斜井3400301 盘区 9层、 12-2层和 12-3层 副立井9678307 盘区 11层、 301 盘区 12-3层 北三立井5460307 盘区 7-3层和 7-4层 北二斜井3803层 303 和 305 盘区 127 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 表 2各回风井基本情况 以上所述均为现有的主要采掘活动地点， 并不具备盘 区系统优化甚至是进风井口封闭简化的条件。 除此之 外， 还分布有河北 3层 305 和 303 盘区、 2层 301 和 303 盘区、 河南 3层旅游盘区等， 其中后两者由于分 别有盘区回风巷浮煤清理人员和旅游人员活动， 因此 不能开展系统优化、 简化工作。 1.2各井口用风情况 3层 305 和 303 盘区的生产活动发生在 1992 年 至 2005 年间。 从 2005 年回采完毕 8508 工作面至今， 3层 303 和 305 盘区一直作为残采盘区存在， 仅为盘 区巷道和 31 盘区变电所供风， 考虑到 303 和 305 盘 区巷道全长近 2500m、巷道周边采空区密闭较多， 为 防止采空区密闭漏风造成巷道内的有害气体积聚， 仅 盘区巷道供风就达到了 1700m3/min， 几乎占用了麻村 风井近一半的风量资源。 1.3 系统简化 综上所述， 3层在保留 31变电所这一重要供电 枢纽的前提下，可对其 37层进风暗斜井以里的 305 盘区进行有效的优化收缩， 收缩盘区长度达 2000 米； 同时由于北二进风斜井的风量全部从 305 盘区中 部进入 3层， 因此， 在 305 盘区通风系统优化收缩的 同时， 还可以将北二进风井进行永久性封闭， 这样就 完成了对矿井主要进风系统的一次重大简化。 2系统优化、 简化工程的具体实施方案 2.1封闭区域内的概况 1 ） 封闭区域内电气设备、 电缆、 绞车情况 共有 4 台移变， 2 台干变， 2 台高压开关， 300m 长规格为 70mm2的电缆， 15m 负方电缆， 1250m 钢丝绳电缆， 1250m铠装电缆， 9 台绞车， 1 台双速回柱车。 2 ） 洒水管路情况 4 寸管路有 3491m； 2 寸管路有 5284m； 累计共有管路 8775m。具体地点如下 3层钻孔及 3层封闭段对应 870 大巷内钻孔情 况。 3层封闭区域内 4 个顶部的钻孔均对应 2 层轨 道巷封闭区域内； 3层封闭区域内 3 个底部的钻孔从 3- 7 暗斜井 计， 依次对应 870 大巷 3700- 3800m 处封闭巷道内的 钻孔， 870 大巷 4770m 处钻孔， 870 大巷 4935m 处钻 孔。 870 大巷内的钻孔 （除流水的钻孔外） 均可以进 行封堵。 2.2封闭前的通风系统示意图 （详见图 1 简化前通 风系统立体示意图 图 1简化前通风系统立体示意图 这是现在使用的通风系统， 系统繁复， 维护精力 投入大， 少数煤层已多年处于残采供风状态， 不仅占 用了风量资源， 而且需投入大量的人力、 物力去进行 日常管理和系统维护。不便于矿井的安全生产管理。 2.33层 305 盘区及北二进风斜井通风系统优化 简化方案 1 ） 拆除 3层 303 盘区 8307 回风绕道轨回横硐 内密闭墙， 并于回风巷内构筑 2 道调节风门 （图示 A 处 ） 。 2 ）将 870 大巷与北二斜井坑底交叉口以南 200m处密闭墙加固为防火密闭墙 （图示 1） 。 3 ） 在北二斜井坑底距 870 大巷不大于 5 米处构 筑 1 道防火密闭墙 （图示 2） 。 4 ）在 3层 303 盘区皮带巷、 轨道巷、 回风巷内距 8307 回风绕道不大于 5m 处分别构筑 1 道防火密闭 墙 （图示 3、 4、 5） 。 5 ） 在 8307 回风绕道以南轨道巷内构筑 1 道调节 窗 （图示 B处 ） 。 6 ） 封闭北二斜井井口。 2.4封闭前的准备工作 2.4.1 封闭用物料准备前， 需进行以下工作 风井名称主扇型号 电机 额定 功率 kW 轮叶角度 风井 排风量 m3/min 主扇 排风量 m3/min 主扇 风压 Pa 中央风井 AGF606- 2. 82- 1.58- 2 125 0 - 10.5809682412326 麻村风井2K58II- NO.2463045370038241784 榆涧风井 AGF606- 2. 82- 1.58- 2 100 0 - 7 /- 10 10948113192901 马营沟风井 AGF606- 2. 82- 1.58- 2 100 0 010626111392019 128 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 1 ） 将 3- 7 暗斜井对应 870 大巷内绞车窝处的绞 车稳设完毕。 2 ） 将 3层原火药库处 11.4kW的绞车移至轨道 巷密闭墙以里适当位置。 3 ）对以下地点的绞车进行送电 ①3- 7 暗斜井对 应 870 大巷内绞车窝处的绞车； ②3- 7 暗斜井上部的 25kW的绞车； ③上述稳设的 11.4kW的绞车。 4 ）将 3- 7 暗斜井及坑底覆道的浮煤、矸清理干 净， 以便运料。 2.4.2封闭前必须进行的工作 1 ） 将封闭区域的洒水管路全部放下，并将密闭 墙前后 15m范围内管路断开。 2 ） 将距北二坑底口以里 15m 长的轨道断开； 将 303 盘区轨道巷内构筑密闭墙处前后 15m 范围内的 轨道断开；将 303 盘区皮带巷内构筑密闭墙处前后 15m范围内的皮带架拆除并运走。 3 ） 拆除下列地点的工字钢棚支护并重新用锚杆 支护 8307 面对应的皮轨横硐 3～6 架。 4 ） 将构筑密闭墙处前后 10m 范围内的电缆断 开。 5 ） 由钻探队负责封堵 3 层及 3 层封闭区域对 应 870 大巷段顶部无水流出的钻孔， 并对 870 大巷内 流水的钻孔安装阀门和反水弯头， 保证钻孔排水可以 得到控制并能直接排入水槽内。 2.5封闭前后顺序 1 ） 准备工作完成后，由通风区在图示 2、 3、 4、 5密闭墙以里 5 米处分别设置 1 道全断面栅栏和 “严 禁入内” 警标， 严禁任何无关人员进入。 2 ） 为了方便构筑回风巷内防火密闭墙和调节风 门时的运料， 需先启封 3层 303 盘区 8307 回风绕道 轨回横硐由救护队将回风侧密闭墙打开一道小口 （口子不大于 0.3m0.3m ） ，然后将轨道侧密闭墙全 部拆除。 启封开以后， 在横硐内构筑 2 道调节风门。 待 2 道调节风门构筑完毕后， 将风门门扇挂好， 之后将 回风侧密闭墙全部拆除。 3 ） 由通风区在回风巷内指定位置构筑 2 道调节 风门， 构筑完毕后， 风门门扇待挂， 插板待放。 4 ）将 870 大巷与北二斜井坑底交叉口以南 200m处密闭墙加固为防火密闭墙。 5 ）施工 2、 3、 4、 5防火密闭墙， 并同时封口。 6 ）封闭北二斜井井口。 防火密闭墙全部封口的同时，将 8307 回风绕道 轨回横硐内 2 道调节风门全部打开并将回风巷内 2 道调节风门的门扇挂好，通过调整 A、 C、 D 处调节风 门的插板数量和在 B 处设置风障的方法，确保 A 处 通过的风量不小于 400m3/min， B 处通过的风量不小 于 100m3/min， 3 层总回风量不小于 1400m3/min。 调整完毕后， 由通风队在 B 处构筑 1 道调节窗， 通过调节插板的数量保证 B 处通过的风量不小于 100m3/min。 2.6施工工艺及工程质量要求 1 ） 所有防火密闭墙体均采用片石、水泥砂浆构 筑， 中间充填粉煤灰胶凝剂。1、 2、 3、 4、 5密闭墙断 面 分 别 为 3.1m3m、 4m4m、 4m2.6m、 4.6m 2.6m、 5.5m3.5m。 1防火密闭外侧墙厚为 1.5m， 中 间充填 1.5m 厚的粉煤灰胶凝剂； 2、 5防火密闭全厚 均应不低于 6m， 其中里、 外侧墙厚度均为 2m， 中间充 填 2m厚的粉煤灰胶凝剂； 3、 4防火密闭全厚均应不 低于 1m， 中间充填 1m厚的粉煤灰胶凝剂。 2 ） 密闭施工前要进行掏槽， 要求掏至硬帮、 硬顶、 硬底， 并与煤岩接实； 帮槽深度为进入实体煤后不小 于 0.5m， 顶槽深度为进入实体煤后不小于 0.3m， 底槽 深度为进入实体煤后不小于 0.2m。顶板为全岩时， 必 须将松动的岩体、 片帮的岩石一一刨除， 见硬岩体。 3 ） 掏槽产生的煤矸必须清理出井， 严禁堆放在密 闭附近， 严禁在浮煤、 浮矸上构筑密闭。 掏槽宽度要大 于密闭厚度 0.3m， 密闭与槽墙之间， 必须用水泥砂浆 一次性灌注严实。每砌一层片石， 必须用水泥砂浆灌 注一次， 要严密不留空洞。防火密闭充填粉煤灰加高 水胶凝剂时， 接顶必须添加膨胀剂， 确保接顶严实。 4 ） 各防火密闭必须安装灌浆管、 观测管、 反水管 和水柱计，“三管” 应选用不导电材料， 各管口必须加 装阀门或堵盖且能正常使用，三管日常呈关闭状态； 观测管必须装设用于观测密闭内外压差、 气温和取气 样的紫铜管。灌浆管直径不得小于 108mm， 距巷道顶 板不得大于 200mm；观测管直径不得小于 50mm， 距 巷道底板距离在 1.6～1.7m 之间；反水管直径应不小 于 108mm， 出水口的高度应在 0.3～0.5m之间。 5 ） 严格密闭抹面工作， 严禁用喷浆代替抹面。各 密闭用水泥砂浆抹面的次数不得少于 2 次， 抹面要求 平整 （0.1m 内凹凸深度不大于 10mm ） ， 光滑不漏风。 密闭前 5m内， 要求支护完好， 无片帮、 冒顶， 无杂物、 积水和淤泥。 所有导电体不能进入密闭。 各防火密闭 构筑完成后， 密闭前 2m 范围内的巷道底板必须清理 至见硬底， 并用不低于 10cm 厚的水泥砂浆硬化。由 于北二斜井井筒长度斜长＞50m， 因此需在井口水平 129 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 垂深 20m以下基岩段内砌筑一座砖、石或混凝土永 久密闭， 再用黄土填满夯实至井口， 并在井口加砌永 久密闭。 6 ） 砌碹支护的井筒封闭前必须先进行破碹处理。 2.7施工安全措施 1 ） 施工前， 跟班干部及瓦检员要检查施工地点的 瓦斯和二氧化碳浓度， 发现超限时， 必须采取措施进 行处理， 否则严禁施工作业。 各密闭施工前， 必须将轨 道、 皮带架、 电缆、 金属网、 钢丝绳、 管道等导电体在密 闭前后 1 米范围内全部断开， 防止杂散电流或电火花 引燃密闭内的瓦斯。各防火密闭施工处要加强支护， 在顶板压力较大区域， 要在密闭内外 3m 范围内使用 锚栓加锚杆加强支护顶板。 2 ） 施工期间， 所有人员要相互照应， 确保自身和 其他人员的安全，所有人员不得随意进入密闭以里。 每班施工前， 跟班干部要对施工现场进行检查， 确认 支护良好， 无锚栓脱落和顶板下沉等危险因素； 否则， 要先对顶板进行支护。 另外， 要及时处理马棚、 零皮和 片帮， 确认无片帮和冒顶后， 方可作业。 （3 ） 通风设施的拆除必须办理申请单， 经通风区 和通风副总审批同意后方可执行， 拆除时必须有通风 干部在现场统一指挥。 2.8封闭后的管理措施 1 ） 封闭完毕后， 各设施前应分盘 （采 ） 区设置统一 的编号。 2 ） 密闭前 （扩散通风范围内 ） 不得设置电气设备、 开关、 电缆， 特殊情况需设置的， 必须制定措施， 经矿 总工程师批准。所有密闭前必须安设栅栏、 警标和密 闭说明牌板。密闭说明牌板内容应包括密闭性质、 规 格、 所在巷道的详细名称及编号、 检查观测记录、 构筑 时间等。 3 ） 对永久性通风设施， 要在管理台帐上标注其与 附近有效参照物的准确距离。 通风区每月对该地点防 火密闭进行一次全面检查， 及时填写通风设施检查维 修记录。 通风设施的增减必须在 24h 内反映在通风系 统图上。 2.9简化前后麻村风井通风系统网络图 图 2 是实现系统优化以后的通风系统，系统简 单， 便于维护， 少数多年处于供风状态的残采煤层已 经被优化， 对于矿井的安全生产管理非常有力。 图 3 是系统优化前后的通风网络对比， 由这两张 网络图可以直观的看到， 优化以后的系统简单， 便于 维护， 使矿井的安全生产效益得到了最大化。 图 2简化后通风系统立体示意图 图 3系统优化前后的通风网络对比 3结论 完成盘区通风系统和矿井主要进风系统的同时 优化、 简化工作， 大大降低了作为一个老矿井的 “一通 三防” 管理跨度和难度。 近年来， 集团公司及全煤系统内， 新建矿井多是 “一井一面” 的特大型高产高效矿井， 矿井进、 回风井 的数量和布置相对于以晋华宫矿为代表的已生产达 60 年的老矿井更少也更简单， 因此， 其矿井主要进风 系统的简化就无从谈起。 在这一认识的基础上， 也就限定了此项研究成果 中矿井主要进风系统简化封闭部分的应用范围局限 在部分老矿井中，比如集团公司本部的众多老矿井。 但另一方面， 盘区通风系统的优化应是所有矿井应随 时根据生产变化进行的一项重要工作， 从某种程度上 来说， 对新建矿井更是如此。 整体来说， 此项研究成果在同煤集团公司内部是 具有很大的推广应用价值的。 此外， 3层 303 和 305 盘区回风巷因年久失修及 炸帮煤堆积严重等问题， 在此项研究开展前， 回风巷 内一直存在较大的自然发火隐患， 且由于回风巷内顶 板状况较差， 顶板离层、 支护失效等问题较多， 对日常 （下转第 135 页 ） 系统优化、 简化前麻村 风井通风系统网络图 系统优化、 简化后麻村 风井通风系统网络图 130 ChaoXing （上接第 130 ） 巡查人员的人身安全也构成了极大威胁。 以晋华宫矿近年内发生的回风巷火灾为例， 从火 灾发生到初步控制再到后续的一系列治理措施， 其直 接产生的治理费用总计近 1000 万元。因此， 可以说， 此项研究成果的应用间接创造了巨大的经济和社会 价值。 参考文献 [1] 李培佳. 平煤二矿通风系统优化研究[D];河南理工大学; 2011 年. 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