姚樹(shù)陽(yáng)

（兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦，山東 菏澤 274705）

1 概述

兗煤菏澤能化有限公司趙樓煤礦位于山東省菏澤市巨野煤田中部，為兗礦集團(tuán)第一對(duì)千米深井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300 萬(wàn)t/a，核定生產(chǎn)能力336 萬(wàn)t/a。煤層埋藏深，地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層發(fā)育，煤層為以正常地溫梯度為背景的高溫區(qū)，處于二級(jí)熱害區(qū)。

5309 軌道順槽巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度752.77 m，采用EBZ220 型掘進(jìn)機(jī)落煤、裝煤，采用膠帶輸送機(jī)出煤。巷道西鄰5310 工作面采空區(qū)，北鄰五、十采區(qū)分界線，南鄰沈莊斷層（落差0～10 m），東部為設(shè)計(jì)5309 回采工作面。巷道底板標(biāo)高-794～ -875 m。

2 制冷降溫系統(tǒng)介紹

礦井采用地面全風(fēng)量降溫系統(tǒng)和井下集中式制冷降溫系統(tǒng)聯(lián)合布置的機(jī)械制冷降溫系統(tǒng)。

2.1 地面全風(fēng)量降溫系統(tǒng)

系 統(tǒng) 組 成 包 括 開(kāi) 利 品 牌 的19XR8P80E63MFC5A 型離心式熱泵機(jī)組4 臺(tái)、循環(huán)泵、冷卻塔、循環(huán)管路等，設(shè)備布置在工業(yè)廣場(chǎng)地面能源站中?？傊评淠芰?8 MW，單臺(tái)機(jī)組制冷能力4500 kW，單臺(tái)機(jī)組可制出7 ℃冷凍水，出水流量215 L/s。

副井進(jìn)風(fēng)井口布置30 臺(tái)無(wú)動(dòng)力換熱器，換熱面積在306 m2，可處理風(fēng)量13 000 m3/min；主井進(jìn)風(fēng)井口布置5 臺(tái)無(wú)動(dòng)力換熱器，換熱面積45 m2，可處理風(fēng)量6000 m3/min。夏季，由熱泵機(jī)組制備的6～7 ℃低溫冷凍水通過(guò)架空敷設(shè)的DN630 主管道輸送到設(shè)置在主副井口的無(wú)動(dòng)力換熱器。主副進(jìn)風(fēng)井口封閉布置，通過(guò)礦井主風(fēng)機(jī)負(fù)壓，進(jìn)風(fēng)流經(jīng)過(guò)換熱器實(shí)現(xiàn)降溫除濕后進(jìn)入井下大巷，達(dá)到降溫目的，井底車(chē)場(chǎng)及大巷風(fēng)溫降至23 ℃左右。

2.2 井下集中式制冷降溫系統(tǒng)

裝備了井下集中式降溫系統(tǒng)，在井下制冷硐室布置3 臺(tái)KM3000 型制冷機(jī)組及配套循環(huán)泵、電控開(kāi)關(guān)等設(shè)備，同時(shí)運(yùn)行具有9.9 MW 制冷能力單臺(tái)制冷機(jī)組，可提供180 m3/h 的3 ℃冷凍水。

2019 年建設(shè)實(shí)施了中部制冷硐室降溫系統(tǒng)，2020 年9 月開(kāi)始運(yùn)行。系統(tǒng)位于五、七采區(qū)高溫負(fù)荷中心，安裝1 臺(tái)KM3000 型制冷機(jī)組，并配套安裝了循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、純水箱、電控及開(kāi)關(guān)等設(shè)備，地面新建了工廠外冷卻泵站，通過(guò)鉆孔與井下形成冷卻水循環(huán)，實(shí)現(xiàn)分區(qū)供冷。1#大巷制冷硐室負(fù)責(zé)七采區(qū)，中部制冷硐室負(fù)責(zé)五采區(qū)供冷。實(shí)現(xiàn)分區(qū)后，采區(qū)制冷穩(wěn)定，阻力小。

主要進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)敷設(shè)Φ377 mm、Φ325 mm、Φ273 mm 制冷進(jìn)回管路，采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷敷設(shè)Φ273 mm、Φ219 mm 制冷進(jìn)回管路，采掘工作面順槽及聯(lián)絡(luò)巷敷設(shè)Φ159 mm 制冷進(jìn)回管路，形成冷凍水輸送。

3 5309 軌順掘進(jìn)工作面高溫?zé)岷μ幚矸桨?/h2>

3.1 5309 軌道順槽掘進(jìn)前期巷道情況

5309 軌順臨近5310 工作面，5310 工作面上山回采，回采時(shí)巷道淋涌水較大，通過(guò)水泵外排，回采完畢施工完5309 切眼后，在切眼內(nèi)施工大直徑鉆孔，通過(guò)套管方式排水，含水較多。

5309 軌順整體沿煤層底板掘進(jìn)，施工段煤層厚度在3.5～6.5 m 之間，巷道沿空掘進(jìn)，左幫沿空煤柱4.5 m，頂幫部淋涌水煤柱松軟，巷道溫度高，現(xiàn)場(chǎng)條件差，不能及時(shí)對(duì)巷道內(nèi)環(huán)境降溫，職工工作效率低下，嚴(yán)重影響職工身心健康和掘進(jìn)施工效率。

3.2 巷道內(nèi)高溫?zé)岷Ξa(chǎn)生的原因

對(duì)巷道施工條件分析不準(zhǔn)確，超前謀劃不到位，制冷降溫、防治水工作落實(shí)不到位，未能作為工區(qū)重點(diǎn)工作抓緊抓實(shí)。

3.2.1 制冷系統(tǒng)安設(shè)滯后

巷道溫度高，現(xiàn)場(chǎng)條件差，在低洼點(diǎn)處淋涌水控制和降溫方面做得不足，且對(duì)巷道內(nèi)溫度預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確，未及時(shí)延接制冷管。巷道4 月初開(kāi)始溫度明顯升高，迎頭溫度一度達(dá)到34 ℃，制冷管路滯后嚴(yán)重，不能及時(shí)對(duì)巷道內(nèi)環(huán)境降溫，職工工作效率低下，嚴(yán)重影響掘進(jìn)施工效率。

3.2.2 對(duì)防排水重視程度不夠

（1）排水難度大。在沿空側(cè)噴漿，大量回彈料從水溝進(jìn)入排水硐室、排水池，造成集水池清挖工作量增大，清挖不及時(shí)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致排水泵燒壞，迎頭積水影響生產(chǎn)進(jìn)尺。

（2）排水系統(tǒng)不完善。施工時(shí)對(duì)老空區(qū)積水情況預(yù)測(cè)不足，巷道內(nèi)排水系統(tǒng)不完善，排水能力不足，加之老空區(qū)積水情況預(yù)測(cè)不足，導(dǎo)致迎頭積水，巷道溫度升高。

① 巷道內(nèi)首次在左幫揭露一個(gè)出水的卸壓孔，當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)排水管未接，無(wú)電泵，僅一臺(tái)風(fēng)泵，導(dǎo)致迎頭積水，當(dāng)時(shí)使用溜子出水煤，連續(xù)一周每天僅有2 排進(jìn)尺。

② 自巷道進(jìn)行探放水開(kāi)始，迎頭后方使用集裝箱積水、排水，因集裝箱挪移過(guò)程中需將兩路4 寸排水管路重新延接，加之挪移時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致迎頭積水無(wú)法及時(shí)外排，只能待集裝箱排水系統(tǒng)挪移完成后才能開(kāi)始排水，進(jìn)而造成迎頭積水排水時(shí)間長(zhǎng)。

③ 在掘進(jìn)過(guò)程中，因探放水孔施工，造成迎頭積水影響進(jìn)尺。

④ 排水泵故障率較高。因現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濕度極大，備用排水泵放置一天就會(huì)造成絕緣值低、不能正常使用等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，導(dǎo)致迎頭多次積水，影響施工進(jìn)度。

⑤ 供電系統(tǒng)薄弱。因前期對(duì)老空積水預(yù)估不足，電泵安裝數(shù)量與后期投入電泵差距大，造成供電線路負(fù)荷較大，易造成電纜發(fā)熱等危險(xiǎn)現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)更換電纜后，及時(shí)排除隱患，但增加了人工投入，影響了生產(chǎn)時(shí)間。

3.2.3 錨網(wǎng)質(zhì)量差

施工過(guò)程中受地質(zhì)條件及人為因素影響，重生產(chǎn)輕質(zhì)量，導(dǎo)致沿空側(cè)煤體松軟，成型較差，錨桿錨索施工困難，且在質(zhì)檢科驗(yàn)收過(guò)程中，欠寬及錨網(wǎng)質(zhì)量問(wèn)題突出。

3.2.4 煤流系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化低

在三部皮帶延伸過(guò)程中，考慮不周全，下山施工沒(méi)考慮到沿線H 架生根問(wèn)題，加之巷道底板浮煤較多，排水系統(tǒng)出問(wèn)題時(shí)，積水順皮帶里側(cè)沖刷H架，造成H 架歪斜，皮帶跑偏，進(jìn)而造成皮帶撒煤多，加之皮帶維護(hù)不及時(shí)，形成惡性循環(huán)。生產(chǎn)班組拖移機(jī)尾后，不及時(shí)清理機(jī)尾、承載段處積煤，也造成皮帶在機(jī)尾處就開(kāi)始跑偏，生產(chǎn)出煤時(shí)，撒煤點(diǎn)多，進(jìn)而造成巷道底板浮煤多。

3.2.5 運(yùn)輸系統(tǒng)滯后

因前期未施工單軌吊，導(dǎo)致迎頭或排水點(diǎn)運(yùn)輸電泵、開(kāi)關(guān)、電控箱、油泵電機(jī)及油泵等設(shè)備時(shí)無(wú)法運(yùn)輸，只得靠人工托運(yùn)，且在托運(yùn)設(shè)備過(guò)程中，極易造成電纜受損，進(jìn)而浪費(fèi)大量寶貴施工時(shí)間。

3.3 高溫?zé)岷μ幚磉^(guò)程及效果

3.3.1 施工排水硐室集中排水降溫

5309 軌道順槽巷道采幫188 排位置斜向135°向里施工菱形排水硐室一個(gè)，硐室寬×深×高=5 m×4 m×2.8 m，硐室底板低于巷道底板1 m，排水硐室頂部采用Φ22 mm×2400 mm 高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿配合4900 mmT 型鋼帶，間排距為850 mm×700 mm；幫部采用Φ22 mm×2400 mm 高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿配合護(hù)幫板支護(hù)，間排距為850 mm×800 mm；頂、幫均鋪設(shè)雙層網(wǎng)，里層為鋼塑網(wǎng)，外層為金屬網(wǎng)；排水硐室頂部施工29U 型鋼錨索梁，每根錨索梁施工3 根錨索，梁長(zhǎng)4.4 m，外側(cè)與中部錨索眼距1800 mm，里側(cè)與中部錨索眼距2200 mm，排距1400 mm，選用Φ22 mm×6200 mm、Φ22 mm×8000 mm、Φ22 mm×10 000 mm 錨索，保證錨固到穩(wěn)定巖層1 m 以上。硐室施工完畢后集中水量至排水硐室，減少水與空氣的接觸面積和時(shí)間，達(dá)到巷道降溫的目的。

3.3.2 增加空冷器加強(qiáng)機(jī)械式降溫

為有效解決巷道高溫問(wèn)題，從6 月底開(kāi)始，在巷道內(nèi)每隔200 m陸續(xù)安設(shè)RWK-450型空冷器3臺(tái)?？绽淦靼苍O(shè)在皮帶機(jī)的上方，全部位于同一方向?？绽淦黜樦L(fēng)流方向吹冷風(fēng)，通過(guò)冷熱空氣接觸，降低空氣溫度，進(jìn)一步達(dá)到降低巷道內(nèi)溫度的目的。

3.3.3 變更大功率局部通風(fēng)機(jī)增加風(fēng)量降溫

前 期 選 擇 實(shí) 測(cè) 吸 風(fēng) 量470 m3/min 的FBDN07.1/2×37 kW 壓入式對(duì)旋軸流局部通風(fēng)機(jī)，為增加通風(fēng)量，后期更改為FBDNo7.5/2×45 kW 局部通風(fēng)機(jī)。局部通風(fēng)機(jī)安裝在南部2#輔助運(yùn)輸大巷內(nèi)，風(fēng)筒采用Φ800 mm 抗靜電阻燃軟質(zhì)風(fēng)筒，最長(zhǎng)通風(fēng)距離950 m 左右，風(fēng)筒出風(fēng)口距離迎頭不大于10m ，能夠滿足巷道掘進(jìn)通風(fēng)要求。

3.3.4 降溫效果

采取降溫措施后，巷道內(nèi)溫度平均降低5 ℃，溫度在28 ℃左右，改善了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，保障了職工身心健康，工作效率提高，六小時(shí)工作制可以連續(xù)工作五小時(shí)以上，在清理巷道衛(wèi)生及準(zhǔn)備掘進(jìn)支護(hù)材料等工作時(shí)速度提升，掘進(jìn)進(jìn)尺由原來(lái)每天5 排提高到每天6 排，提高1 排掘進(jìn)速度，實(shí)際比計(jì)劃貫通時(shí)間提前1d。

4 強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理

（1）抓好輔助運(yùn)輸工作，特別是機(jī)電煤流系統(tǒng)管理及單軌吊運(yùn)輸方面，維護(hù)好輔助運(yùn)輸系統(tǒng)，為生產(chǎn)保駕護(hù)航。

（2）超前謀劃，提前組織，做好排水系統(tǒng)的安裝及維護(hù)，按雙回路供電雙管路排水布置，現(xiàn)場(chǎng)電泵實(shí)現(xiàn)熱備，保證有效排水能力，確保排水系統(tǒng)可靠，防止因電泵損壞而出現(xiàn)積水的現(xiàn)象。因積水面積過(guò)大，與空氣接觸過(guò)長(zhǎng)時(shí)間后，會(huì)導(dǎo)致巷道內(nèi)溫度升高，長(zhǎng)時(shí)間溫度得不到降低。

（3）加強(qiáng)班組管理，提高錨網(wǎng)質(zhì)量。嚴(yán)格按制度進(jìn)行錨網(wǎng)質(zhì)量及其他工作的驗(yàn)收工作，明確驗(yàn)收員責(zé)任，加強(qiáng)對(duì)驗(yàn)收員的管理，確保巷道成型，做到每顆錨桿有考核。

（4）抓牢抓實(shí)巷道一次成巷工作。嚴(yán)格按規(guī)程措施施工，切實(shí)把一次成巷擺在重要的位置，尤其是制冷管路的延接工作，為改善工作環(huán)境、提高工作效率提供保障。

（5）嚴(yán)格落實(shí)管理制度，提高標(biāo)準(zhǔn)化水平。抓好職工日常行為養(yǎng)成，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化考核和質(zhì)量管控，嚴(yán)格按制度落實(shí)考核，逐步提高標(biāo)準(zhǔn)化水平。