孫 林

（同煤集團(tuán)晉華宮礦，山西 大同 037016）

0 引 言

在煤礦安全管理日益趨緊的形勢(shì)及礦井實(shí)際安全生產(chǎn)形勢(shì)，殘采煤層的管理無(wú)疑加重了礦井的安全生產(chǎn)管理難度。而開(kāi)展多進(jìn)風(fēng)井口分區(qū)式通風(fēng)礦井的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化技術(shù)研究及實(shí)踐應(yīng)用，旨在通過(guò)梳理全礦各盤(pán)區(qū)的現(xiàn)狀，分析相關(guān)區(qū)域尤其是殘采盤(pán)區(qū)優(yōu)化收縮及進(jìn)風(fēng)井口簡(jiǎn)化的可行性，并研究制定具體的實(shí)施方案。

1 礦井現(xiàn)狀及系統(tǒng)簡(jiǎn)化可行性分析

1.1 進(jìn)、回風(fēng)井筒情況

晉華宮礦共有十個(gè)進(jìn)風(fēng)井、四個(gè)回風(fēng)井，通風(fēng)方法為抽出式，通風(fēng)方式為混合分區(qū)式；井田范圍分為河南和河北區(qū)域，其中河南區(qū)域主要開(kāi)采301和402盤(pán)區(qū)，開(kāi)采煤層為9#層、12-2#層和12-3#層；河北區(qū)域主要開(kāi)采307盤(pán)區(qū)，開(kāi)采煤層為7-3#層、7-4#層和11#層。進(jìn)、回風(fēng)井筒情況介紹見(jiàn)表1各進(jìn)風(fēng)井風(fēng)量表、表2各回風(fēng)井基本情況。以上所述均為現(xiàn)有的主要采掘活動(dòng)地點(diǎn)，并不具備盤(pán)區(qū)系統(tǒng)優(yōu)化甚至是進(jìn)風(fēng)井口封閉簡(jiǎn)化的條件。除此之外，還分布有河北3#層305和303盤(pán)區(qū)、2#層301和303盤(pán)區(qū)、河南3#層旅游盤(pán)區(qū)等，其中后兩者由于分別有盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷浮煤清理人員和旅游人員活動(dòng)，因此不能開(kāi)展系統(tǒng)優(yōu)化、簡(jiǎn)化工作。

表1 各進(jìn)風(fēng)井風(fēng)量表

表2 各回風(fēng)井基本情況

1.2 各井口用風(fēng)情況

3#層305和303盤(pán)區(qū)的生產(chǎn)活動(dòng)發(fā)生在1992年至2005年間。從2005年回采完畢8508工作面至今，3#層303和305盤(pán)區(qū)一直作為殘采盤(pán)區(qū)存在，僅為盤(pán)區(qū)巷道和31#盤(pán)區(qū)變電所供風(fēng)，考慮到303和305盤(pán)區(qū)巷道全長(zhǎng)近2500m、巷道周邊采空區(qū)密閉較多，為防止采空區(qū)密閉漏風(fēng)造成巷道內(nèi)的有害氣體積聚，僅盤(pán)區(qū)巷道供風(fēng)就達(dá)到了1700m3/min，幾乎占用了麻村風(fēng)井近一半的風(fēng)量資源。

1.3 系統(tǒng)簡(jiǎn)化

綜上所述，3#層在保留31#變電所這一重要供電樞紐的前提下，可對(duì)其3#—7#層進(jìn)風(fēng)暗斜井以里的305盤(pán)區(qū)進(jìn)行有效的優(yōu)化收縮，收縮盤(pán)區(qū)長(zhǎng)度達(dá)2000米；同時(shí)由于北二進(jìn)風(fēng)斜井的風(fēng)量全部從305盤(pán)區(qū)中部進(jìn)入3#層，因此，在305盤(pán)區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化收縮的同時(shí)，還可以將北二進(jìn)風(fēng)井進(jìn)行永久性封閉，這樣就完成了對(duì)礦井主要進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的一次重大簡(jiǎn)化。

2 系統(tǒng)優(yōu)化、簡(jiǎn)化工程的具體實(shí)施方案

2.1 封閉區(qū)域內(nèi)的概況

1）封閉區(qū)域內(nèi)電氣設(shè)備、電纜、絞車情況：共有4臺(tái)移變，2臺(tái)干變，2臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)，300m長(zhǎng)規(guī)格為70mm2的電纜，15m負(fù)方電纜，1250m鋼絲繩電纜，1250m鎧裝電纜，9臺(tái)絞車，1臺(tái)雙速回柱車。

2）灑水管路情況：4寸管路有3491m；2寸管路有5284m；累計(jì)共有管路8775m。具體地點(diǎn)如下：

3#層鉆孔及3#層封閉段對(duì)應(yīng)870大巷內(nèi)鉆孔情況。

3#層封閉區(qū)域內(nèi)4個(gè)頂部的鉆孔均對(duì)應(yīng)2#層軌道巷封閉區(qū)域內(nèi)；

3#層封閉區(qū)域內(nèi)3個(gè)底部的鉆孔從3-7暗斜井計(jì)，依次對(duì)應(yīng)870大巷3700-3800m處封閉巷道內(nèi)的鉆孔，870大巷4770m處鉆孔，870大巷4935m處鉆孔。

870大巷內(nèi)的鉆孔（除流水的鉆孔外）均可以進(jìn)行封堵。

2.2 封閉前的通風(fēng)系統(tǒng)示意圖（詳見(jiàn)圖1簡(jiǎn)化前通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖

圖1 簡(jiǎn)化前通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖

這是現(xiàn)在使用的通風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)繁復(fù)，維護(hù)精力投入大，少數(shù)煤層已多年處于殘采供風(fēng)狀態(tài)，不僅占用了風(fēng)量資源，而且需投入大量的人力、物力去進(jìn)行日常管理和系統(tǒng)維護(hù)。不便于礦井的安全生產(chǎn)管理。

2.3 3#層305盤(pán)區(qū)及北二進(jìn)風(fēng)斜井通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化簡(jiǎn)化方案

1）拆除3#層303盤(pán)區(qū)8307回風(fēng)繞道軌回橫硐內(nèi)密閉墻，并于回風(fēng)巷內(nèi)構(gòu)筑2道調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)（圖示A處）。

2）將870大巷與北二斜井坑底交叉口以南200m處密閉墻加固為防火密閉墻（圖示1#）。

3）在北二斜井坑底距870大巷不大于5米處構(gòu)筑1道防火密閉墻（圖示2#）。

4）在3#層303盤(pán)區(qū)皮帶巷、軌道巷、回風(fēng)巷內(nèi)距8307回風(fēng)繞道不大于5m處分別構(gòu)筑1道防火密閉墻（圖示 3#、4#、5#）。

5）在8307回風(fēng)繞道以南軌道巷內(nèi)構(gòu)筑1道調(diào)節(jié)窗（圖示B處）。

6）封閉北二斜井井口。

2.4 封閉前的準(zhǔn)備工作

2.4.1 封閉用物料準(zhǔn)備前，需進(jìn)行以下工作

1）將3-7暗斜井對(duì)應(yīng)870大巷內(nèi)絞車窩處的絞車穩(wěn)設(shè)完畢。

2）將3#層原火藥庫(kù)處11.4kW的絞車移至軌道巷密閉墻以里適當(dāng)位置。

3）對(duì)以下地點(diǎn)的絞車進(jìn)行送電：①3-7暗斜井對(duì)應(yīng)870大巷內(nèi)絞車窩處的絞車；②3-7暗斜井上部的25kW的絞車；③上述穩(wěn)設(shè)的11.4kW的絞車。

4）將3-7暗斜井及坑底覆道的浮煤、矸清理干凈，以便運(yùn)料。

2.4.2 封閉前必須進(jìn)行的工作

1）將封閉區(qū)域的灑水管路全部放下，并將密閉墻前后15m范圍內(nèi)管路斷開(kāi)。

2）將距北二坑底口以里15m長(zhǎng)的軌道斷開(kāi)；將303盤(pán)區(qū)軌道巷內(nèi)構(gòu)筑密閉墻處前后15m范圍內(nèi)的軌道斷開(kāi)；將303盤(pán)區(qū)皮帶巷內(nèi)構(gòu)筑密閉墻處前后15m范圍內(nèi)的皮帶架拆除并運(yùn)走。

3）拆除下列地點(diǎn)的工字鋼棚支護(hù)并重新用錨桿支護(hù)：8307面對(duì)應(yīng)的皮軌橫硐3～6架。

4）將構(gòu)筑密閉墻處前后10m范圍內(nèi)的電纜斷開(kāi)。

5）由鉆探隊(duì)負(fù)責(zé)封堵3#層及3#層封閉區(qū)域?qū)?yīng)870大巷段頂部無(wú)水流出的鉆孔，并對(duì)870大巷內(nèi)流水的鉆孔安裝閥門(mén)和反水彎頭，保證鉆孔排水可以得到控制并能直接排入水槽內(nèi)。

2.5 封閉前后順序

1）準(zhǔn)備工作完成后，由通風(fēng)區(qū)在圖示2#、3#、4#、5#密閉墻以里5米處分別設(shè)置1道全斷面柵欄和“嚴(yán)禁入內(nèi)”警標(biāo)，嚴(yán)禁任何無(wú)關(guān)人員進(jìn)入。

2）為了方便構(gòu)筑回風(fēng)巷內(nèi)防火密閉墻和調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)時(shí)的運(yùn)料，需先啟封3#層303盤(pán)區(qū)8307回風(fēng)繞道軌回橫硐：由救護(hù)隊(duì)將回風(fēng)側(cè)密閉墻打開(kāi)一道小口（口子不大于0.3m×0.3m），然后將軌道側(cè)密閉墻全部拆除。啟封開(kāi)以后，在橫硐內(nèi)構(gòu)筑2道調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)。待2道調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)構(gòu)筑完畢后，將風(fēng)門(mén)門(mén)扇掛好，之后將回風(fēng)側(cè)密閉墻全部拆除。

3）由通風(fēng)區(qū)在回風(fēng)巷內(nèi)指定位置構(gòu)筑2道調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，構(gòu)筑完畢后，風(fēng)門(mén)門(mén)扇待掛，插板待放。

4）將870大巷與北二斜井坑底交叉口以南200m處密閉墻加固為防火密閉墻。

5）施工 2#、3#、4#、5#防火密閉墻，并同時(shí)封口。

6）封閉北二斜井井口。

防火密閉墻全部封口的同時(shí)，將8307回風(fēng)繞道軌回橫硐內(nèi)2道調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)全部打開(kāi)并將回風(fēng)巷內(nèi)2道調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的門(mén)扇掛好，通過(guò)調(diào)整A、C、D處調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的插板數(shù)量和在B處設(shè)置風(fēng)障的方法，確保A處通過(guò)的風(fēng)量不小于400m3/min，B處通過(guò)的風(fēng)量不小于100m3/min，3#層總回風(fēng)量不小于1400m3/min。

調(diào)整完畢后，由通風(fēng)隊(duì)在B處構(gòu)筑1道調(diào)節(jié)窗，通過(guò)調(diào)節(jié)插板的數(shù)量保證B處通過(guò)的風(fēng)量不小于100m3/min。

2.6 施工工藝及工程質(zhì)量要求

1）所有防火密閉墻體均采用片石、水泥砂漿構(gòu)筑，中間充填粉煤灰膠凝劑。1#、2#、3#、4#、5#密閉墻斷面分別為 3.1m×3m、4m×4m、4m×2.6m、4.6m×2.6m、5.5m×3.5m。1#防火密閉外側(cè)墻厚為1.5m，中間充填1.5m厚的粉煤灰膠凝劑；2#、5#防火密閉全厚均應(yīng)不低于6m，其中里、外側(cè)墻厚度均為2m，中間充填2m厚的粉煤灰膠凝劑；3#、4#防火密閉全厚均應(yīng)不低于1m，中間充填1m厚的粉煤灰膠凝劑。

2）密閉施工前要進(jìn)行掏槽，要求掏至硬幫、硬頂、硬底，并與煤巖接實(shí)；幫槽深度為進(jìn)入實(shí)體煤后不小于0.5m，頂槽深度為進(jìn)入實(shí)體煤后不小于0.3m，底槽深度為進(jìn)入實(shí)體煤后不小于0.2m。頂板為全巖時(shí)，必須將松動(dòng)的巖體、片幫的巖石一一刨除，見(jiàn)硬巖體。

3）掏槽產(chǎn)生的煤矸必須清理出井，嚴(yán)禁堆放在密閉附近，嚴(yán)禁在浮煤、浮矸上構(gòu)筑密閉。掏槽寬度要大于密閉厚度0.3m，密閉與槽墻之間，必須用水泥砂漿一次性灌注嚴(yán)實(shí)。每砌一層片石，必須用水泥砂漿灌注一次，要嚴(yán)密不留空洞。防火密閉充填粉煤灰加高水膠凝劑時(shí)，接頂必須添加膨脹劑，確保接頂嚴(yán)實(shí)。

4）各防火密閉必須安裝灌漿管、觀測(cè)管、反水管和水柱計(jì)，“三管”應(yīng)選用不導(dǎo)電材料，各管口必須加裝閥門(mén)或堵蓋且能正常使用，三管日常呈關(guān)閉狀態(tài)；觀測(cè)管必須裝設(shè)用于觀測(cè)密閉內(nèi)外壓差、氣溫和取氣樣的紫銅管。灌漿管直徑不得小于108mm，距巷道頂板不得大于200mm；觀測(cè)管直徑不得小于50mm，距巷道底板距離在1.6～1.7m之間；反水管直徑應(yīng)不小于108mm，出水口的高度應(yīng)在0.3～0.5m之間。

5）嚴(yán)格密閉抹面工作，嚴(yán)禁用噴漿代替抹面。各密閉用水泥砂漿抹面的次數(shù)不得少于2次，抹面要求平整（0.1m內(nèi)凹凸深度不大于10mm），光滑不漏風(fēng)。密閉前5m內(nèi)，要求支護(hù)完好，無(wú)片幫、冒頂，無(wú)雜物、積水和淤泥。所有導(dǎo)電體不能進(jìn)入密閉。各防火密閉構(gòu)筑完成后，密閉前2m范圍內(nèi)的巷道底板必須清理至見(jiàn)硬底，并用不低于10cm厚的水泥砂漿硬化。由于北二斜井井筒長(zhǎng)度斜長(zhǎng)＞50m，因此需在井口水平垂深20m以下基巖段內(nèi)砌筑一座磚、石或混凝土永久密閉，再用黃土填滿夯實(shí)至井口，并在井口加砌永久密閉。

6）砌碹支護(hù)的井筒封閉前必須先進(jìn)行破碹處理。

2.7 施工安全措施

1）施工前，跟班干部及瓦檢員要檢查施工地點(diǎn)的瓦斯和二氧化碳濃度，發(fā)現(xiàn)超限時(shí)，必須采取措施進(jìn)行處理，否則嚴(yán)禁施工作業(yè)。各密閉施工前，必須將軌道、皮帶架、電纜、金屬網(wǎng)、鋼絲繩、管道等導(dǎo)電體在密閉前后1米范圍內(nèi)全部斷開(kāi)，防止雜散電流或電火花引燃密閉內(nèi)的瓦斯。各防火密閉施工處要加強(qiáng)支護(hù)，在頂板壓力較大區(qū)域，要在密閉內(nèi)外3m范圍內(nèi)使用錨栓加錨桿加強(qiáng)支護(hù)頂板。

2）施工期間，所有人員要相互照應(yīng)，確保自身和其他人員的安全，所有人員不得隨意進(jìn)入密閉以里。每班施工前，跟班干部要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，確認(rèn)支護(hù)良好，無(wú)錨栓脫落和頂板下沉等危險(xiǎn)因素；否則，要先對(duì)頂板進(jìn)行支護(hù)。另外，要及時(shí)處理馬棚、零皮和片幫，確認(rèn)無(wú)片幫和冒頂后，方可作業(yè)。

（3）通風(fēng)設(shè)施的拆除必須辦理申請(qǐng)單，經(jīng)通風(fēng)區(qū)和通風(fēng)副總審批同意后方可執(zhí)行，拆除時(shí)必須有通風(fēng)干部在現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮。

2.8 封閉后的管理措施

1）封閉完畢后，各設(shè)施前應(yīng)分盤(pán)（采）區(qū)設(shè)置統(tǒng)一的編號(hào)。

2）密閉前（擴(kuò)散通風(fēng)范圍內(nèi)）不得設(shè)置電氣設(shè)備、開(kāi)關(guān)、電纜，特殊情況需設(shè)置的，必須制定措施，經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)。所有密閉前必須安設(shè)柵欄、警標(biāo)和密閉說(shuō)明牌板。密閉說(shuō)明牌板內(nèi)容應(yīng)包括密閉性質(zhì)、規(guī)格、所在巷道的詳細(xì)名稱及編號(hào)、檢查觀測(cè)記錄、構(gòu)筑時(shí)間等。

3）對(duì)永久性通風(fēng)設(shè)施，要在管理臺(tái)帳上標(biāo)注其與附近有效參照物的準(zhǔn)確距離。通風(fēng)區(qū)每月對(duì)該地點(diǎn)防火密閉進(jìn)行一次全面檢查，及時(shí)填寫(xiě)通風(fēng)設(shè)施檢查維修記錄。通風(fēng)設(shè)施的增減必須在24h內(nèi)反映在通風(fēng)系統(tǒng)圖上。

2.9 簡(jiǎn)化前后麻村風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

圖2是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化以后的通風(fēng)系統(tǒng)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，少數(shù)多年處于供風(fēng)狀態(tài)的殘采煤層已經(jīng)被優(yōu)化，對(duì)于礦井的安全生產(chǎn)管理非常有力。

圖3是系統(tǒng)優(yōu)化前后的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)比，由這兩張網(wǎng)絡(luò)圖可以直觀的看到，優(yōu)化以后的系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，使礦井的安全生產(chǎn)效益得到了最大化。

圖2 簡(jiǎn)化后通風(fēng)系統(tǒng)立體示意圖

圖3 系統(tǒng)優(yōu)化前后的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)比

3 結(jié) 論

完成盤(pán)區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)和礦井主要進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的同時(shí)優(yōu)化、簡(jiǎn)化工作，大大降低了作為一個(gè)老礦井的“一通三防”管理跨度和難度。

近年來(lái)，集團(tuán)公司及全煤系統(tǒng)內(nèi)，新建礦井多是“一井一面”的特大型高產(chǎn)高效礦井，礦井進(jìn)、回風(fēng)井的數(shù)量和布置相對(duì)于以晉華宮礦為代表的已生產(chǎn)達(dá)60年的老礦井更少也更簡(jiǎn)單，因此，其礦井主要進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化就無(wú)從談起。

在這一認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，也就限定了此項(xiàng)研究成果中礦井主要進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)化封閉部分的應(yīng)用范圍局限在部分老礦井中，比如集團(tuán)公司本部的眾多老礦井。但另一方面，盤(pán)區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)是所有礦井應(yīng)隨時(shí)根據(jù)生產(chǎn)變化進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作，從某種程度上來(lái)說(shuō)，對(duì)新建礦井更是如此。

整體來(lái)說(shuō)，此項(xiàng)研究成果在同煤集團(tuán)公司內(nèi)部是具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值的。

此外，3#層303和305盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷因年久失修及炸幫煤堆積嚴(yán)重等問(wèn)題，在此項(xiàng)研究開(kāi)展前，回風(fēng)巷內(nèi)一直存在較大的自然發(fā)火隱患，且由于回風(fēng)巷內(nèi)頂板狀況較差，頂板離層、支護(hù)失效等問(wèn)題較多，對(duì)日常巡查人員的人身安全也構(gòu)成了極大威脅。

以晉華宮礦近年內(nèi)發(fā)生的回風(fēng)巷火災(zāi)為例，從火災(zāi)發(fā)生到初步控制再到后續(xù)的一系列治理措施，其直接產(chǎn)生的治理費(fèi)用總計(jì)近1000萬(wàn)元。因此，可以說(shuō)，此項(xiàng)研究成果的應(yīng)用間接創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。