三匯二礦通風(fēng)系統(tǒng)改造方案研究

劉渝強

重慶能投渝新能源有限公司三匯二礦，中國·重慶 400700

1 引言

三匯二礦原+1016m北翼回風(fēng)斜井和北翼部分生產(chǎn)系統(tǒng)處于華鎣山自然保護區(qū)范圍內(nèi)，需封閉和退出。為解決三匯二礦通風(fēng)系統(tǒng)面臨的問題，進一步優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)，提高礦井通風(fēng)安全保障系數(shù)，全面提升礦井防災(zāi)、抗災(zāi)能力，實現(xiàn)礦井持續(xù)穩(wěn)定安全生產(chǎn)，因此必須對礦井通風(fēng)系統(tǒng)進行改造。

2 概況

三匯二礦礦部位于中國重慶合川區(qū)三匯鎮(zhèn)，礦區(qū)位于華鎣山復(fù)式背斜寶頂背斜的東翼，地處合川區(qū)、北碚區(qū)、渝北區(qū)三地交界地帶，井田范圍行政區(qū)劃屬中國重慶市北碚區(qū)金刀峽鎮(zhèn)和渝北區(qū)華鎣山鎮(zhèn)所轄。襄（湖北）渝（重慶）國鐵和儀碚公路縱跨礦區(qū)西側(cè)，交通較為便利。

礦井現(xiàn)采用中央分列式通風(fēng)方式，機械抽出式通風(fēng)方法。礦井有進風(fēng)井4個，回風(fēng)井1個，進風(fēng)井為+280m主平硐、+920m矸石斜井、+925m管線斜井和+766m放水平硐，回風(fēng)井為+950m回風(fēng)斜井。礦井進風(fēng)風(fēng)量為9400m3/min，回風(fēng)風(fēng)量為9630m3/min?，F(xiàn)階段共布置掘進工作面14個，采煤工作面3個。2019年通風(fēng)能力核定為69.8萬噸。

3 通風(fēng)系統(tǒng)改建的必要性分析

礦井目前開采+290m水平，規(guī)劃接替水平依次為±0m水平和-200m水平。隨著礦井開拓開采水平的延深，礦井瓦斯治理難度增大，受礦井通風(fēng)能力限制，礦井防災(zāi)抗災(zāi)能力將降低，嚴重時將危及礦井安全生產(chǎn)。

礦井核定生產(chǎn)能力為90萬噸，礦井原北翼通風(fēng)系統(tǒng)退出和封閉后，2019年通風(fēng)能力核定為69.8萬噸，僅靠南翼風(fēng)機不能滿足礦井長遠生產(chǎn)發(fā)展對通風(fēng)的要求[1]。

綜上所述，為解決三匯二礦通風(fēng)系統(tǒng)面臨的問題，進一步優(yōu)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)，提高礦井通風(fēng)安全保障系數(shù)，全面提升礦井防災(zāi)、抗災(zāi)能力，實現(xiàn)礦井持續(xù)穩(wěn)定安全生產(chǎn)，對該礦通風(fēng)系統(tǒng)進行改建是十分必要的。

4 通風(fēng)系統(tǒng)改建方案

根據(jù)礦井實際情況、現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)和采掘接替部署、地形地貌和內(nèi)外部建設(shè)條件等因素，改建后將礦井以現(xiàn)南一邊界回風(fēng)上山為界劃分為南北兩翼，分別布置采區(qū)進行開采，礦井南北兩翼各布置一個回風(fēng)井，形成分區(qū)式通風(fēng)方式，在此基礎(chǔ)上對改建后礦井南北兩翼回風(fēng)井的選擇提出以下方案。

4.1 方案一

新建南翼回風(fēng)平硐，服務(wù)于礦井南翼；利用現(xiàn)有+950m回風(fēng)斜井，更名為+950m北翼回風(fēng)斜井，服務(wù)于礦井北翼；礦井形成分區(qū)式通風(fēng)。

該方案的最大特點是新建的礦井南翼回風(fēng)平硐位于南翼區(qū)域中部，南翼回風(fēng)線路短，但井巷工程量大，征地困難，供電線路長，具體方案布置如下：

①井巷布置：在皮家山原+910m主井附近選址作為新建南翼回風(fēng)平硐工業(yè)場地，新建南翼回風(fēng)平硐井口坐標擬定為：X=3327777.000，Y=36367396.000，Z=+910.0m，同時布置安全出口和引風(fēng)道，然后在352°方位施工一條+910m回風(fēng)平硐，該回風(fēng)平硐位于灰?guī)r內(nèi)，長度70m，掘進斷面17.25m2，凈斷面為15m2；然后在146°方位施工一條南翼回風(fēng)上山與+630m運輸巷連通，上山斜長為472m，傾角為36°，為穿層斜巷，掘進斷面17.25m2，凈斷面為15m2。因新掘的+910m回風(fēng)平硐和大部分南翼回風(fēng)上山均位于煤系地層上部K1、K3、K4、K6煤層采空區(qū)冒落帶范圍內(nèi)，且+910m回風(fēng)平硐距地表高差不大，此外南翼回風(fēng)上山還將穿過K1、K3、K4、K6煤層采空區(qū)進入煤系地層底板，故上述井巷（共計井巷工程量542m）需全部采用砌碹支護[2]。

②工業(yè)場地為利用皮家山工業(yè)場地，無需平場，廣場內(nèi)有簡易公路與鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路相連，無需修建公路。

③在礦井南翼皮家山原+910m主井附近新建南翼回風(fēng)平硐工業(yè)場地需新征用地約2500m2用于構(gòu)建引風(fēng)道、機房、安裝風(fēng)機和附屬用房等設(shè)備、設(shè)施。

④供電線路需從姚家?guī)r變電所新架設(shè)2趟LJG-50mm架空線路（6kV）到新建+910m南翼回風(fēng)平硐風(fēng)機房，每趟約4km，共2趟，線路總長約8km，構(gòu)建南翼回風(fēng)平硐工業(yè)場地供電系統(tǒng)。

⑤井下需在+770m運輸大巷（現(xiàn)礦井南翼總回風(fēng)大巷）S2以北適當(dāng)位置構(gòu)建兩組風(fēng)門隔斷形成南北兩翼各自獨立的通風(fēng)系統(tǒng)。

⑥建設(shè)工期約15個月，其中井巷工程施工工期12個月（處于采空區(qū)冒落帶范圍內(nèi)的+910m回風(fēng)平硐和南翼回風(fēng)上山共計井巷工程量492m，均采用砌碹支護，預(yù)計工期10個月；南翼回風(fēng)上山過采空區(qū)段井巷工程量50m，采用砌碹支護，預(yù)計工期2個月），地面土建和設(shè)備安裝、調(diào)試預(yù)計工期3個月，井下通風(fēng)設(shè)施和構(gòu)筑物施工考慮與井巷施工平行作業(yè)。

通過對井下通風(fēng)系統(tǒng)進行調(diào)整，新建+910m南翼回風(fēng)平硐后，+910m南翼回風(fēng)平硐為礦井南翼服務(wù)，現(xiàn)有+950m回風(fēng)斜井調(diào)整為礦井北翼服務(wù)，礦井形成分區(qū)式通風(fēng)格局。

4.2 方案二

啟封并改造利用礦井已密閉的原+950m回風(fēng)平硐，命名為+950m北翼回風(fēng)平硐，服務(wù)于礦井北翼，新建北翼回風(fēng)上山，形成礦井北翼通風(fēng)系統(tǒng)；利用礦井現(xiàn)有+950m回風(fēng)斜井服務(wù)于礦井南翼，更名為+950m南翼回風(fēng)斜井；礦井形成分區(qū)式通風(fēng)格局。

該方案最大特點是南北兩翼回風(fēng)井集中布置在北翼中部，可形成集中管理，但需新建北翼回風(fēng)上山，調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)。具體方案布置如下：

①井巷布置：利用原+950m回風(fēng)平硐工業(yè)場地作為工業(yè)場地，啟封并改造利用原已密閉的+950m回風(fēng)平硐，在原有+950m回風(fēng)平硐F2點以128°方位施工10m平巷，然后施工一條北翼回風(fēng)上山與+770m回風(fēng)大巷G4點相連，上山斜長為339m，傾角為32°，為穿層斜巷，掘進斷面17.25m2，凈斷面為15m2[3]。

②在礦井現(xiàn)有+950m回風(fēng)斜井工業(yè)場地西側(cè)新建北翼風(fēng)井場地構(gòu)建引風(fēng)道、機房、安裝風(fēng)機和附屬用房等設(shè)備、設(shè)施，新建北翼風(fēng)井場地在礦井用地范圍內(nèi)，無需征地。同時對原有+950m回風(fēng)平硐南側(cè)的離心式風(fēng)機、擴散塔及引風(fēng)道進行拆除，以滿足現(xiàn)有+950m回風(fēng)斜井使用的安全距離要求。

③供電線路需從姚家?guī)r變電所新敷設(shè)2趟MYJV22-6kV-3×70型電纜架空敷設(shè)到+950m回風(fēng)平硐風(fēng)機房，每趟約450m，2趟共計約900m，構(gòu)建北翼風(fēng)井工業(yè)廣場供電系統(tǒng)。

④需在+770m回風(fēng)大巷的北翼回風(fēng)上山開口點以南構(gòu)建帶返水池風(fēng)門隔斷進回風(fēng)。

⑤建設(shè)工期約12個月，其中井巷工程10.5個月（北翼回風(fēng)上山由下往上施工，利用+920m矸石斜井施工，由于回風(fēng)上山雖布置在茅口灰?guī)r中，但巖溶裂隙多，要處理漏風(fēng)堵水等問題，大部分需采用砌碹支護，預(yù)計工期9個月；回風(fēng)平硐擴刷及砌喧考慮1.5個月），通風(fēng)機安裝調(diào)試1.5個月；引風(fēng)道和安全出口現(xiàn)澆、井下通風(fēng)設(shè)施和構(gòu)筑物施工及拆除原有離心式風(fēng)機、擴散塔、引風(fēng)道與井巷施工平行作業(yè)。

通過井下通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，啟封并改造利用原已密閉的+950m回風(fēng)平硐為礦井北翼服務(wù)，現(xiàn)有+950m回風(fēng)斜井為礦井南翼服務(wù)，礦井形成分區(qū)式通風(fēng)格局。

5 結(jié)語

①三匯二礦通風(fēng)系統(tǒng)改建后，礦井共設(shè)6個井筒，并能夠?qū)崿F(xiàn)分區(qū)通風(fēng)，礦井通風(fēng)線路縮短、通風(fēng)更順暢，阻力更小，通風(fēng)等積孔增大，通風(fēng)效果大大提高，增強了礦井抗災(zāi)、防災(zāi)能力，礦井安全有保障。

②通風(fēng)系統(tǒng)改建后，礦井南、北翼回風(fēng)井工業(yè)場地集中布置在礦井北翼中部，可利用現(xiàn)有工業(yè)場地，無需征地；同時礦井南、北翼回風(fēng)井合建值班室及配電室，對現(xiàn)+950m回風(fēng)斜井值班室和配電室進行改建后即可形成對改建后南、北翼回風(fēng)井設(shè)備設(shè)施的集中管理。

③通風(fēng)系統(tǒng)改建對礦井現(xiàn)+950m回風(fēng)斜井和原+1016m北翼回風(fēng)斜井已有主要通風(fēng)機拆除后予以利用，分別安裝于改建后的+950m南翼回風(fēng)平硐和+950m北翼回風(fēng)斜井，能滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)改建后的生產(chǎn)需要；通風(fēng)系統(tǒng)改建的設(shè)備投入較少。

綜上所述，三匯二礦通風(fēng)系統(tǒng)改建工程從安全、管理、技術(shù)、資金、工期和現(xiàn)場條件等方面來看，安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟合理。