王振興，雷亞軍

(陜煤曹家灘礦業(yè)有限公司曹家灘煤礦，陜西 榆林 719000)

0 引言

連采機(jī)是近年來(lái)一種被應(yīng)用于大斷面矩形煤巷的快速掘進(jìn)裝備，主要用于長(zhǎng)壁工作面回采巷道的雙巷掘進(jìn)，有體積小、調(diào)動(dòng)靈活、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)快速掘進(jìn)和采掘合一[1-3]。作為煤巷快速掘進(jìn)的重要設(shè)備，連采機(jī)及其后配套技術(shù)裝備的發(fā)展對(duì)提高我國(guó)煤礦掘進(jìn)效率、緩解采掘失調(diào)、改善井下掘進(jìn)工作面的勞動(dòng)條件及保障掘進(jìn)工作面安全高效生產(chǎn)具有非常重要的意義[4-6]。

曹家灘煤礦采煤工作面采用雙進(jìn)風(fēng)、雙回風(fēng)U型布置方式，首采工作面走向長(zhǎng)度6 000 m，傾向長(zhǎng)度350 m，在掘進(jìn)期間采用一機(jī)雙巷方式掘進(jìn)，利用壓入式局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)。由于順槽巷道長(zhǎng)達(dá)6 km，要解決雙巷掘進(jìn)期間局部通風(fēng)問(wèn)題，掘進(jìn)期間需形成一進(jìn)一回的全風(fēng)壓系統(tǒng)，雙巷掘進(jìn)期間要提前施工一條連接巷道，形成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，及時(shí)對(duì)施工后的聯(lián)巷封閉，風(fēng)機(jī)前移，保證供風(fēng)距離不超過(guò)1 000 m，從而有效解決長(zhǎng)距離掘進(jìn)巷道通風(fēng)的問(wèn)題?！耙粰C(jī)雙巷”掘進(jìn)期間提前施工連接處巷道，在設(shè)計(jì)連接處巷道與工作面回撤聯(lián)巷形成“十字”交叉巷道。為保證形成全風(fēng)壓一進(jìn)一回的系統(tǒng)，需要構(gòu)筑大量通風(fēng)設(shè)施，因此提出將“十字”交叉巷道改變?yōu)椤跋噱e(cuò)巷道”，掘進(jìn)過(guò)程當(dāng)中少構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施，對(duì)掘進(jìn)期間通風(fēng)除塵具有重要意義。

1 工程概況

1.1 礦井概況

榆北曹家灘煤礦隸屬于陜煤榆北公司，礦井采用斜井開(kāi)拓，中央分列式通風(fēng)。主副井位于井田邊界位置，回風(fēng)井位于井田中央，主斜井坡度為12°，長(zhǎng)度1 676 m，副斜井坡度為5.5°，長(zhǎng)度3 974 m；井田位于陜西省榆林市北部，行政區(qū)劃隸屬榆林市榆陽(yáng)區(qū)金雞灘鄉(xiāng)和大河塔鄉(xiāng)及神木市大保當(dāng)鎮(zhèn)管轄。井田面積125.97 km2，可采儲(chǔ)量15.11億t，建設(shè)規(guī)模1 500萬(wàn)t/a，礦區(qū)屬于榆神礦區(qū)一期規(guī)劃區(qū)。礦井采用中央分列式通風(fēng)，礦井建有3個(gè)進(jìn)風(fēng)井，其中副斜井、主斜井、進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)，礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，井下通風(fēng)設(shè)施可靠。

1.2 工作面概況

122106工作面為曹家灘煤礦首采工作面，工作面北部是為整個(gè)礦井服務(wù)的4條大巷，南部為礦井規(guī)劃的13盤(pán)區(qū)。工作面南部接續(xù)122108工作面，北部緊鄰122104工作面，西部為122109工作面。122106首采工作面走向長(zhǎng)度為5 910 m，傾向長(zhǎng)度為350 m，工作面采用兩進(jìn)兩回U型通風(fēng)方式，即為122106輔運(yùn)順槽、主運(yùn)順槽進(jìn)風(fēng)，122106內(nèi)回、外回順槽回風(fēng)。分別設(shè)有第一連接處和第二連接處2個(gè)連接處，掘進(jìn)期間采用陜北地區(qū)最常見(jiàn)“一機(jī)雙巷”掘進(jìn)方式，掘進(jìn)期間形成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，保障了長(zhǎng)距離通風(fēng)安全，如圖1所示。

圖1 連接處位置示意

1.3 煤層特性及通風(fēng)

礦井瓦斯等級(jí)：根據(jù)礦井初步設(shè)計(jì)報(bào)告，曹家灘煤礦煤層瓦斯成分分帶均屬二氧化碳-氮?dú)鈳?，礦井瓦斯含量低，礦井煤層賦存條件優(yōu)越，2018年8月份經(jīng)陜西省煤炭科學(xué)研究所測(cè)定礦井瓦斯絕對(duì)涌出量為2.82 m3/min，相對(duì)涌出量為0.25 m3/t；礦井二氧化碳絕對(duì)涌出量為5.65 m3/min，相對(duì)涌出量為0.50 m3/t；采煤工作面最大瓦斯絕對(duì)涌出量為0.73 m3/min；掘進(jìn)工作面最大瓦斯絕對(duì)涌出量為0.10 m3/min，為低瓦斯礦井。

煤自燃傾向性、煤塵爆炸性：礦井開(kāi)采的2-2煤層自燃傾向性鑒定，鑒定結(jié)果為Ⅰ類(lèi)容易自燃煤層，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性。曹家灘煤礦經(jīng)鑒定為低瓦斯礦井，開(kāi)采的2-2煤層屬于易自燃煤層，且煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，自然災(zāi)害程度相對(duì)較小，具備建設(shè)大型礦井的優(yōu)越條件。

礦井通風(fēng)方式：曹家灘礦井采用中央分列式布置方式，抽出式負(fù)壓通風(fēng)，工業(yè)廣場(chǎng)布置在井田邊界，井田中央布置風(fēng)井廣場(chǎng)，工業(yè)廣場(chǎng)布置主斜井和副斜井，風(fēng)井廣場(chǎng)布置進(jìn)風(fēng)立井和回風(fēng)立井，井下盤(pán)區(qū)開(kāi)采，礦井風(fēng)井廣場(chǎng)安設(shè)2臺(tái)同能力、同型號(hào)的主要通風(fēng)機(jī)，主要通風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBCDZNo36 2×710 kW，最大風(fēng)量達(dá)到20 000 m3/min，主斜井、副斜井、進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)，井下輔運(yùn)大巷、主運(yùn)大巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)大巷1、回風(fēng)大巷2回風(fēng)，目前礦井總進(jìn)風(fēng)在12 000 m3/min，礦井負(fù)壓490 Pa，等積孔在10 m2，礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。采煤工作面采用U型通風(fēng)，布置4條巷道，形成雙進(jìn)風(fēng)、雙回風(fēng)。掘進(jìn)工作面采用“一機(jī)雙巷”掘進(jìn)方式，利用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。

2 掘進(jìn)期間連接處巷道布置方式

2.1 “一機(jī)雙巷”掘進(jìn)期間連接處的作用

榆神礦區(qū)煤層賦存條件好，井下盤(pán)區(qū)開(kāi)采，工作面順槽巷道距離長(zhǎng)，單頭局部供風(fēng)難以達(dá)到6 km供風(fēng)距離，最大供風(fēng)距離不足3 km?！耙粰C(jī)雙巷”是目前解決陜北榆神礦區(qū)最好的掘進(jìn)方式，有效解決了長(zhǎng)距離通風(fēng)的問(wèn)題[7-10]。曹家灘礦井采煤工作采用雙進(jìn)風(fēng)、雙回風(fēng)U型布置方式，由于工作面順槽巷道長(zhǎng)度近6 km，如果采用局部通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)距離供風(fēng)，風(fēng)量將不能滿(mǎn)足要求。因而，為了解決長(zhǎng)距離通風(fēng)的問(wèn)題，在雙巷掘進(jìn)期間施工連接處為一段巷道，掘進(jìn)期間與主要回風(fēng)通道聯(lián)通，從而保證雙巷掘進(jìn)期間一條巷道成為進(jìn)風(fēng)巷道，另外一條巷道成為回風(fēng)巷道。圖2以122106首采工作面第一連接處為例，掘進(jìn)期間形成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，局部通風(fēng)機(jī)不斷前移，從而保證了掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量。

圖2 122106綜采面第一連接處原設(shè)計(jì)

2.2 連接處巷道布置方式方案比較

以122106第一連接處巷道為例，原來(lái)連接處設(shè)計(jì)與副回撤通道聯(lián)巷形成“十”字交叉巷道，方案優(yōu)化后將連接處與副回撤通道改為“相錯(cuò)”巷道，可以有效解決雙巷掘進(jìn)期間一些問(wèn)題。

優(yōu)化方式：122106綜采面原來(lái)連接處設(shè)計(jì)與副回撤通道聯(lián)巷形成“十”字交叉巷道，在掘進(jìn)期間為形成全風(fēng)壓系統(tǒng)，需要在122106輔運(yùn)順槽和副回撤聯(lián)巷分別施工一組風(fēng)門(mén)，掘進(jìn)期間形成“U”型系統(tǒng)。對(duì)122106第一連接處進(jìn)行優(yōu)化后，改變連接處位置如圖3所示，不需要施工風(fēng)門(mén)。

圖3 122106綜采面第一連接處優(yōu)化后

方案比較：原第一連接處位置與回撤通道位置形成十字交叉，而優(yōu)化后將第一連接處位置與回撤通道位置形成“相錯(cuò)”巷道，不同之處主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。①減少了通風(fēng)設(shè)施構(gòu)筑數(shù)量和通風(fēng)設(shè)施日常維護(hù)工作，節(jié)約成本。原設(shè)計(jì)圖需要在輔運(yùn)順槽巷道和副回撤通道施工2組風(fēng)門(mén)，這樣才能形成主運(yùn)順槽進(jìn)風(fēng)，輔運(yùn)順槽回風(fēng)，形成全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)，目前就是為了防止風(fēng)流短路，形成了掘進(jìn)期間“U”型通風(fēng)，而方案優(yōu)化后，則不需要施工這2組風(fēng)門(mén)，掘進(jìn)期間形成“Y”型的通風(fēng)，主、輔運(yùn)順槽同時(shí)進(jìn)風(fēng)，大量的新鮮風(fēng)流通過(guò)輔助運(yùn)輸大巷進(jìn)入工作面；②對(duì)曹家灘礦井西翼開(kāi)采，可以有效降低進(jìn)風(fēng)流粉塵濃度。由于曹家灘礦井西翼開(kāi)采掘進(jìn)期間主要風(fēng)流要從主運(yùn)大巷通過(guò)，主運(yùn)大巷由于皮帶運(yùn)輸，空氣質(zhì)量相對(duì)于輔助運(yùn)輸大巷較差，因而有利于防塵工作開(kāi)展，保證進(jìn)風(fēng)流不受粉塵污染；③車(chē)輛通行方便。由于不需要施工2組風(fēng)門(mén)，車(chē)輛能迅速通過(guò)，同時(shí)也避免了切眼貫通后拆除臨時(shí)風(fēng)門(mén)的工序；④第一連接處巷道位置方式變化后，工程量有所增加。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，陜北地區(qū)因?yàn)?zāi)害種類(lèi)少，災(zāi)害的程度相對(duì)小，適合建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，而保證采掘接續(xù)平衡是關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)一機(jī)雙巷掘進(jìn)期間連接處巷道布置方式的對(duì)比，其優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，特別是對(duì)于曹家灘煤礦西翼開(kāi)采巷道布置相對(duì)有利，減少了風(fēng)流從大巷皮帶巷經(jīng)過(guò)產(chǎn)生的揚(yáng)塵情況，提高了作業(yè)環(huán)境；另一方面減少掘進(jìn)期間通風(fēng)設(shè)施建造和維護(hù)工作，使得“一機(jī)雙巷”掘進(jìn)期間通風(fēng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定、可靠；后續(xù)曹家灘礦井在施工接續(xù)面施工時(shí)連接處巷道采用“相錯(cuò)”布置方式，有利于掘進(jìn)期間通風(fēng)管理。隨著“一機(jī)雙巷”掘進(jìn)巷道長(zhǎng)度增加，隔一定距離，在雙巷聯(lián)巷之間設(shè)置風(fēng)門(mén)，方便行人和過(guò)車(chē)，對(duì)快速掘進(jìn)工作更加有利。