錦瑞礦總回風(fēng)巷刷擴(kuò)及地面通風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)礦井正常生產(chǎn)基礎(chǔ)，當(dāng)巷道通風(fēng)斷面過小時(shí)不僅會(huì)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(duì)該段巷道斷面進(jìn)行擴(kuò)修，并通過調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)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(diǎn)對(duì)總回風(fēng)巷刷擴(kuò)、地面通風(fēng)機(jī)變頻安全技術(shù)措施進(jìn)行分析探討，以期為其他礦井類似情況提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 錦瑞礦工程概況

錦瑞礦設(shè)計(jì)產(chǎn)能為120 萬t/年，主采煤層包括有8 號(hào)、9 號(hào)，采用U 型通風(fēng)方式，地面主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDZ-No26，。通過測(cè)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?？偦仫L(fēng)巷回風(fēng)井底全長(zhǎng)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(hù)，工字鋼梁共75 根；85～94 m，兩幫采用料石砌墻，頂板未進(jìn)行支護(hù)，具體位置如圖1 所示。根據(jù)調(diào)查，擴(kuò)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(duì)刷擴(kuò)總回風(fēng)巷并調(diào)整地面通風(fēng)機(jī)頻率。

圖1 總回風(fēng)巷刷擴(kuò)段位置示意圖（單位：m）

2 總回風(fēng)巷瓦斯排放及刷擴(kuò)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(kuò)修段兩幫墻體后均為原小煤窯古塘巷道，預(yù)計(jì)小煤窯古塘巷道內(nèi)集聚有大量的高濃度瓦斯，為此，在對(duì)總回風(fēng)巷回風(fēng)井底刷擴(kuò)時(shí)需要針對(duì)性進(jìn)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(jī)電運(yùn)輸隊(duì)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(jī)電運(yùn)輸隊(duì)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(shí)，在總回風(fēng)風(fēng)井底距打開墻體10 m的頂板上，懸掛一臺(tái)便攜式瓦斯報(bào)警儀（報(bào)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(diǎn)；瓦檢員檢查瓦斯?jié)舛?，只有瓦斯?jié)舛仍?%以內(nèi)時(shí)方可打開密閉進(jìn)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(shí)，方可逐步打開密閉。

3）在排放孔擴(kuò)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(shí)，機(jī)電運(yùn)輸隊(duì)方組織巷道擴(kuò)修及墻體構(gòu)筑。

2.2 巷道刷擴(kuò)及支護(hù)技術(shù)方案

2.2.1 巷道刷擴(kuò)

由外向回風(fēng)井底方向，對(duì)總回風(fēng)巷巷道左幫原料石砌筑墻體進(jìn)行拆除，重新砌筑，擴(kuò)大斷面；擴(kuò)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(kuò)技術(shù)方案為：

1）施工前必須在原有工字鋼梁上補(bǔ)打錨索進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)和在頂板未支護(hù)段補(bǔ)打錨索后，才可以對(duì)原有砌筑墻體進(jìn)行拆除。

2）拆除墻體時(shí)由外向里對(duì)總回風(fēng)巷左幫實(shí)行拆1 m 料石墻砌1 m 料石墻，循環(huán)長(zhǎng)度1 m。

3）拆除原砌筑墻體時(shí)，必須由上自下。

4）砌墻時(shí)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(hù)

巷道刷擴(kuò)后幫部支護(hù)仍采用料石砌墻，C20 混凝土砼噴射，頂板支護(hù)采用錨索梁補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。

1）頂板支護(hù)：原頂板采用工字鋼梁支護(hù)段，排距≤1 m 時(shí)，距右?guī)?500 mm，在兩根工字鋼之間錨索配合2 m 長(zhǎng)11 號(hào)礦用工字鋼托梁進(jìn)行索梁，錨索支護(hù)在工字鋼中間；原工字鋼排距支護(hù)＞1m 時(shí)，在兩根梁上錨索配合工字鋼托梁進(jìn)行索梁（托梁選擇長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)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(hù)段，距右?guī)?500 mm，每隔2000 mm 補(bǔ)打一根錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，錨索選用Φ17.8 mm×4200 mm 預(yù)應(yīng)力鋼絞線，托梁選用11 號(hào)礦用工字鋼，長(zhǎng)500 mm。具體巷道支護(hù)斷面如圖2 所示。

圖2 巷道支護(hù)斷面示意圖（單位：mm）

2）幫部支護(hù)：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(jī)變頻調(diào)整技術(shù)

1）檢查主要通風(fēng)機(jī)及其附屬設(shè)施，確保設(shè)備可靠運(yùn)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(jī)調(diào)頻期間井下作業(yè)人員全部回撤至安全點(diǎn)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(cè)風(fēng)人員應(yīng)按照預(yù)先設(shè)計(jì)方案對(duì)主要通風(fēng)巷道、采掘作業(yè)面、獨(dú)立通風(fēng)硐室等風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定，并及時(shí)向調(diào)度中心匯報(bào)。

4）地面主要通風(fēng)機(jī)調(diào)頻結(jié)束后安排由瓦檢員負(fù)責(zé)對(duì)井下各位置瓦斯?jié)舛取⒂泻怏w濃度等進(jìn)行全面檢測(cè)，并及時(shí)匯報(bào)測(cè)定結(jié)果。

4 結(jié)語

礦井總回風(fēng)巷擴(kuò)修完畢后，礦井負(fù)壓及風(fēng)量發(fā)生變化，擴(kuò)修前礦井總回風(fēng)風(fēng)量為6057 m3/min，負(fù)壓1055 Pa；擴(kuò)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(shí)際用風(fēng)情況需對(duì)主要通風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率為43 Hz，計(jì)劃下調(diào)至41 Hz，并對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)頻安全技術(shù)措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，礦井通風(fēng)能耗在一定程度上得到了降低。