張曉龍

（霍州煤電集團安監(jiān)局，山西 霍州 031400）

1 工程概況

霍州煤電集團辛置煤礦掘進通風(fēng)具有明顯的特點：一是設(shè)計巷道斷面大（平均20m2左右）；二是通風(fēng)距離長（5000m）。根據(jù)設(shè)計巷道的用途不同，該礦巷道施工工藝主要有兩種方式，即雙巷掘進（主要用做綜采工作面順槽）和單巷掘進（主要為礦井開拓巷道），由此形成兩種不同的掘進通風(fēng)技術(shù)，即全風(fēng)壓與局部通風(fēng)結(jié)合的通風(fēng)技術(shù)和局部通風(fēng)機壓入式通風(fēng)技術(shù)。

全風(fēng)壓與局部通風(fēng)結(jié)合的快速掘進通風(fēng)技術(shù)適用于使用引進設(shè)備（連續(xù)采煤機及其配套裝備）的掘進工作面，為滿足作業(yè)方式的工序工藝要求，使巷道掘進與頂板支護互不影響，作業(yè)采用雙巷（或多巷，兩巷間有聯(lián)絡(luò)巷）平行掘進。通過每隔50～60m封閉或未封閉的聯(lián)絡(luò)巷，可以形成一巷進風(fēng)、另一巷回風(fēng)的全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，局部通風(fēng)機安設(shè)于全風(fēng)壓風(fēng)流進風(fēng)巷中，隨聯(lián)絡(luò)巷密閉的跟進而前移，最大限度地縮短局部通風(fēng)的距離，適應(yīng)大斷面、長距離掘進的風(fēng)量、風(fēng)速要求。該通風(fēng)技術(shù)關(guān)鍵在于能否解決兩巷間的隔風(fēng)問題，形成便于快速施工、拆除及復(fù)用的隔風(fēng)設(shè)施。為了解決這一難題，該礦創(chuàng)造了巷道快速隔風(fēng)新技術(shù)。

目前國內(nèi)巷道隔風(fēng)技術(shù)是通過隔風(fēng)設(shè)施實現(xiàn)的，主要有磚墻（或料石）、水泥勾縫、板壁墻、外掛橡膠（塑料）布、板模、內(nèi)部充填速凝性材料（石青或高分子材料）、骨架上掛簾子（用竹條或枝條編制）和噴射聚醋類材料幾種類型。國內(nèi)現(xiàn)有的隔風(fēng)設(shè)施無法適應(yīng)辛置煤礦雙巷掘進時聯(lián)絡(luò)巷的快速封閉要求。經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，提出了“周邊充填、中間掛風(fēng)簾”的快速隔風(fēng)技術(shù)，并成功研制出由輕質(zhì)膨脹固體充填袋、積木式快速插接可伸縮支架和風(fēng)簾組成的“巷道快速隔風(fēng)裝置”。

2 “巷道快速隔風(fēng)裝置”的研制過程分析

2.1 輕質(zhì)膨脹固體充填袋的研制

2.1.1 周邊充填材料的優(yōu)選

可供選擇的周邊充填材料有：氣體充填、液體充填和固體充填三種。

氣體充填：利用天然橡膠材料做成氣囊，注入空氣制成氣袋。該充填材料具有成本低、重量輕、易運輸、施工簡單、隔風(fēng)迅速的優(yōu)點，但存在易漏風(fēng)、可靠性差的明顯缺點。

液體充填：水囊內(nèi)注水制成水袋。水囊由內(nèi)膽、外罩組成，內(nèi)膽選用雙層優(yōu)質(zhì)塑料薄膜經(jīng)熱壓后為柱狀，外罩選用阻燃防水尼龍布加工。優(yōu)點與氣體充填類似，但存在接頂困難（重力作用）、易漏水、可靠性差的缺點。

固體充填：由內(nèi)部輕質(zhì)膨脹固體充填材料（海綿）和外部阻燃防水尼龍布袋縫制而成。具有重量較輕、運輸方便、現(xiàn)場施工簡單、隔風(fēng)迅速、可靠性高、維護量小以及成本較低的優(yōu)點。

通過對以上三種充填材料的比較，固體充填具有明顯的優(yōu)點，可以作為周邊充填材料使用。

2.1.2 輕質(zhì)膨脹固體充填袋的技術(shù)參數(shù)

輕質(zhì)膨脹固體充填袋的幾何形狀如圖1所示，截面為上底220mm、下底180mm、高250mm的梯形（有利于現(xiàn)場安裝），袋長分350mm、500mm、1000mm、2000mm等多種規(guī)格。充填材料密度較?。?.29kg/m3），壓縮率為50%，具有自身膨脹功能，當設(shè)施拆除壓力釋放后，可以恢復(fù)原形。

圖1 輕質(zhì)膨脹固體充填材料外形結(jié)構(gòu)圖

2.2 積木式快速插接可伸縮支架的技術(shù)參數(shù)分析

積木式快速插接可伸縮支架結(jié)構(gòu)如圖2所示，由伸縮桿和活結(jié)接頭組成。該裝置由積木式快速插接可伸縮支架和風(fēng)簾組成。伸縮桿為50mm×50mm方鋼（桿狀），活結(jié)接頭由60mm×60mm方鋼焊接成“┌、┼、┬”形狀，接頭每隔50mm打一個Ф10mm的圓孔，每根伸縮支架兩端也打一個Ф10mm的圓孔，用活接頭和伸縮桿能夠快速地插成所需要的固定支架，并通過調(diào)節(jié)活結(jié)接頭和伸縮桿的相對位置，用銷子定位實現(xiàn)支架伸縮，以適應(yīng)巷道斷面一定范圍的變化。支架的可調(diào)范圍：寬度為 4600～5000mm，高度為 3200～3600mm。為保證框架的穩(wěn)定性，在支架兩端設(shè)有“人”字型三點定位支撐桿。框架頂部及側(cè)邊每隔500mm固定一個托架，防止充填袋掉落。

圖2 巷道快速隔風(fēng)裝置框架整體結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 風(fēng)簾的技術(shù)參數(shù)

風(fēng)簾為一個5.5×4m=22m2的阻燃防水尼龍布，在風(fēng)簾的四周每隔330mm設(shè)一Ф8mm的金屬扣眼，扣眼內(nèi)穿有尼龍繩用于風(fēng)簾與框架的拉緊固定。

3 “巷道快速隔風(fēng)裝置”在辛置煤礦的實踐應(yīng)用

3.1 “巷道快速隔風(fēng)裝置”的安裝分析

將設(shè)計的“巷道快速隔風(fēng)裝置”在辛置煤礦中進行安裝并投入應(yīng)用。在辛置煤礦1-2煤總回風(fēng)巷與03風(fēng)巷（二）平交處西50m、08運巷（一）機頭巷與1-2煤總回風(fēng)巷平交處北15m處進行安裝，安裝由4人進行，具體過程如下：

（1）在地面準備好所需裝置（周邊固體快速隔風(fēng)裝置一套，包括輕質(zhì)膨脹固體充填袋、積木式快速插接可伸縮支架和風(fēng)簾）和必要的工具（2m高人字梯、鉗子、8#鉛絲和皮尺）并將風(fēng)簾穿繩；

（2）將隔風(fēng)裝置運抵安裝地點；

（3）選擇比較規(guī)則的巷道段為安裝地點，用皮尺測量巷道高度和寬度；

（4）連接斜撐桿和斜撐腳；

（5）組裝框架。先由底到頂端按最小尺寸分層組裝，然后按巷道高度和寬度粗調(diào)框架，使海綿體能夠充滿巷道邊壁；

（6）安裝托架和斜撐桿；

（7）將框架抬起至垂直位置，并固定好斜撐桿；

（8）在框架底邊背面一側(cè)向底板打入兩根鋼釬，并與底邊固定；將風(fēng)簾在框架上掛好，使頂部中央兩孔穿過M16螺母，拉緊上部繩索；

（9）將框架與頂板固定，將輕質(zhì)膨脹固體充填袋在支架與兩幫、頂板之間充填好；

（10）調(diào)節(jié)微調(diào)裝置，使巷道邊壁密實，拉緊下部繩索，并固定好底邊，檢查無誤后，安裝工作結(jié)束。現(xiàn)場安裝工作約1小時6分鐘。

3.2 實踐應(yīng)用效果評價

2015年7月1日～10日，對巷道快速隔風(fēng)裝置的隔風(fēng)效果風(fēng)量、風(fēng)壓及漏風(fēng)情況進行了測定，測定結(jié)果如表1所示。

表1 風(fēng)量、風(fēng)壓及漏風(fēng)測定表

從表1數(shù)據(jù)來看，1-2煤總回風(fēng)巷密閉漏風(fēng)率為2.2%，08運輸平巷（一）機頭巷密閉漏風(fēng)率為1.3%，隔風(fēng)效果優(yōu)越。巷道快速隔風(fēng)裝置同時還具有以下的優(yōu)勢：（1）重量較輕（總重量110kg，主要為支架重量），運輸方便；（2）不需專用設(shè)備，現(xiàn)場施工操作簡單，隔風(fēng)迅速，漏風(fēng)量?。唬?）可靠性較好，維護量?。唬?）可重復(fù)使用。

4 “巷道快速隔風(fēng)裝置”技術(shù)參數(shù)分析

4.1 兩巷斷面的選擇

巷道斷面形狀為矩形斷面，一般用于綜采或連采工作面的平巷，沿煤層掘進，巷道高度為3.3～3.6m，寬度為 4.6～4.8m，斷面為 18～20m2；兩巷間距20m，兩聯(lián)絡(luò)巷間隔距離為50～60m。

4.2 聯(lián)絡(luò)巷的封閉

隨掘進面的推進，為保證全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)的形成，必須對后面聯(lián)絡(luò)巷進行及時封閉。封閉點布置在聯(lián)巷兩側(cè)向內(nèi)3m處，為降低成本和提高封閉速度，一般一側(cè)采用永久密閉而另一側(cè)進行臨時封閉（安設(shè)巷道快速隔風(fēng)裝置）。永久密閉四周掏槽，采用機制磚、水泥、沙子構(gòu)筑，墻體厚度為24cm，沙灰抹面。

4.3 局部通風(fēng)機的安設(shè)及風(fēng)筒要求

局部通風(fēng)機設(shè)置在距回風(fēng)口超過10m處，距掘進頭一般300～400m（隨聯(lián)巷密閉的跟進情況確定）。采用Ф600mm、帶長為10m的導(dǎo)風(fēng)筒，通風(fēng)機型號只要滿足出口風(fēng)量在180m3/min以上即可適用。

4.4 風(fēng)壓配風(fēng)的設(shè)計

每個掘進工作面風(fēng)量以180m3/min為準，每臺局部通風(fēng)機可配風(fēng)350m3/min，則雙巷掘進時局部通風(fēng)機配風(fēng)為700m3/min，每道聯(lián)絡(luò)巷密閉漏風(fēng)按3m3/min計算，共計漏風(fēng)約300m3/min。為此，全風(fēng)壓配風(fēng)約1000m3/min即可滿足掘進配風(fēng)要求。

5 結(jié)語

本文針對辛置煤礦兩巷間的隔風(fēng)問題，提出了“周邊充填、中間掛風(fēng)簾”的快速隔風(fēng)技術(shù)，并成功研制出由輕質(zhì)膨脹固體充填袋、積木式快速插接可伸縮支架和風(fēng)簾組成的“巷道快速隔風(fēng)裝置”。通過對辛置煤礦1-2煤總回風(fēng)巷與03風(fēng)巷（二）平交處西50m、08運巷（一）機頭巷與1-2煤總回風(fēng)巷平交處北15m處的實踐應(yīng)用及效果檢測結(jié)果表明：該裝置隔風(fēng)效果優(yōu)越，具有很好的實踐性，對該裝置實踐應(yīng)用的技術(shù)參數(shù)提出了相應(yīng)的建議。