張騰飛

（山西焦煤集團有限責(zé)任公司東曲煤礦，山西 太原 030200）

1 封閉區(qū)域及封閉前通風(fēng)概況

1.1 區(qū)域概況

二采區(qū)4#煤位于礦井+973 m水平，主要由長峪溝系統(tǒng)負(fù)擔(dān)[1]。目前已無工作面及備用工作面，且無任何生產(chǎn)需要，因此需要進行整體性的封閉，避免不必要的資源浪費，減少管理壓力。長峪溝系統(tǒng)服務(wù)于礦井二采區(qū)，主要通風(fēng)機為FBCDZ-8-№28 煤礦地面用防爆對旋軸流式通風(fēng)機，功率2×500 kW，封閉前運行角度為40°/35°，風(fēng)機風(fēng)量為10 008 m3/min，回風(fēng)井回風(fēng)量9 906 m3/min，有效風(fēng)量率95.02%[2-3]。

1.2 封閉前通風(fēng)系統(tǒng)

二采區(qū)4#煤位于礦井+973 m水平，主要由長峪溝系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，長峪溝主要通風(fēng)機為FBCDZ-8-№28煤礦地面用防爆對旋軸流式通風(fēng)機，現(xiàn)運行角度為40°/35°，風(fēng)機功率2×500 kW。主要通風(fēng)機排風(fēng)量為10 008 m3/min，通風(fēng)機負(fù)壓1 880 Pa，實際運行工況處于安全、穩(wěn)定、可靠、合理的范圍內(nèi)，能滿足安全生產(chǎn)實際需要，長峪溝系統(tǒng)服務(wù)于礦井二采區(qū)，系統(tǒng)回風(fēng)量9 906 m3/min，有效風(fēng)量率95.02%。該區(qū)域內(nèi)無生產(chǎn)作業(yè)工作面和備用工作面。計劃對二采輔助運輸巷、二采集中皮帶巷沿線進行優(yōu)化封閉。

2 方案設(shè)計

設(shè)計封閉方案，并使用三維模擬仿真系統(tǒng)進行綜合模擬。模擬中考慮到調(diào)整主要通風(fēng)機角度等因素，進行多方案、多次數(shù)模擬，并將所有模擬結(jié)果進行匯總分析。依據(jù)模擬結(jié)果，確定封閉方案，并再次使用三維模擬仿真系統(tǒng)進行模擬，驗證可行性，得到最終方案。工程包括施工料石黃土閉18 道、輕型磚閉10 道、溜煤眼封閉1 個、正反風(fēng)門3 組、正風(fēng)門1 道及拆除風(fēng)橋1 道，拆除密閉1 道，共計44 道設(shè)施。另外對二采區(qū)4#煤運輸沿線的絞車電纜進行拆除回收，共計拆除各類絞車及開關(guān)10 部，拆除各類電纜共計2 220余米[4-5]。

+973 m水平二采4#煤優(yōu)化封閉共設(shè)計26 道設(shè)施（包括3 組正反風(fēng)門），拆除1 道風(fēng)橋。優(yōu)化封閉后除留下二采集中材料斜巷和二采3#集中材料斜巷通二分區(qū)總回風(fēng)巷的瓦斯抽放管路巡查路線外，其余的二采集中皮帶巷、二采輔助運輸巷、通二分區(qū)總回風(fēng)巷的聯(lián)絡(luò)函全部優(yōu)化封閉，封閉后通風(fēng)系統(tǒng)更加簡單，預(yù)計節(jié)省風(fēng)量1 000 m3/min。

3 封閉施工

3.1 密閉材料

所有回風(fēng)側(cè)及主要運輸大巷密閉使用料石、黃土閉，共18 道（1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、10#、12#、23#、24#、25#、28#、29#、30#、31#、32#）；所有進風(fēng)側(cè)密閉使用輕型磚封閉，共10 道（9#、11#、13#、14#、15#、16#、17#、19#、22#、26#）；溜煤眼封閉為軌道支護，上鋪鋼絲網(wǎng)木板，用混凝土澆筑，共1 道（33#）；20#、21#為2 組正反風(fēng)門，34#為1 組正反風(fēng)門和一道反向風(fēng)門（1 組正反風(fēng)門為4 道設(shè)施，共計13 道設(shè)施）；拆除18#風(fēng)橋一道，拆除27#密閉一道，共計44 道設(shè)施。

密閉墻體結(jié)構(gòu)若為料石、黃土閉，墻體厚度為1.6 m（中間填黃土0.6 m），密閉墻體結(jié)構(gòu)若為輕型磚閉，墻體厚度為0.6 m，密閉位置距巷道口不超過5 m。

3.2 施工作業(yè)

1）施工前，安排相關(guān)隊組對施工地點進行“三斷”（距施工位置5 m 范圍內(nèi)的軌道、抽采管、電纜、錨桿、鋼絲網(wǎng)等金屬全部斷開）。

2）掏槽：墻體兩幫、頂、底部必須掏槽，且要見硬幫硬底。方法：先清底，把底清干凈見硬底，而后兩幫掏槽，掏槽要從底部向上進行。掏一段砌一段墻，不可一次性全部掏完，以防片幫事故發(fā)生。掏槽規(guī)格：兩幫掏槽深度為見實體煤后500 mm，頂槽為見實體煤后300 mm，底槽為見實體煤后200 mm。

3）砌墻：砌墻必須掛線，墻體要壘平整、無裂縫、重縫和空縫（每平方米內(nèi)凹凸不平不大于10 mm），墻體構(gòu)筑為砂漿填底。

4）安裝反水管，構(gòu)筑反水池。

5）在墻體砌到離底板高度為墻高的2/3 處，留出觀察孔以便氣體的檢查，觀察孔管為6 分鍍鋅鋼管，外露150 mm，并安裝球式閥門。

6）密閉砌至距頂板0.3 m 時，安設(shè)3 寸措施管，帶法蘭盤。從墻體內(nèi)露出150 mm。墻體壘一層后，要用水泥沙漿填平縫隙并填實，不得出現(xiàn)重縫，干縫和空縫。

7）密閉砌至距頂板0.1 m 時，用黃土封頂搗實，作為緩沖層以防頂板來壓損壞墻體。

8）填土方法：前后墻中間填黃土寬度600 mm，每次填土厚度不得大于200 mm，用木錘搗實后再上土，密閉四周與煤巖接實不漏風(fēng)。搗實程度用木棍插入不超過50 mm 為宜，砌墻上土不能同時進行。填上第一天砌的墻內(nèi)黃土后，搗實再砌墻，等第二天再上土再砌墻，填土?xí)r不宜過濕，用手捏成團為適宜。

9）上部砌墻需要搭工作臺時，必須搭牢固，底座要支平放穩(wěn)，架板厚度不小于50 mm，寬度不小于300 mm，架板上工作人員不得超過兩個，物料隨用隨上，架上料石不得超過4 塊。

10）砌墻用水泥，砂漿配合比為1∶2.5。

11）20#、21#、27#正反風(fēng)門施工時必須預(yù)留調(diào)節(jié)風(fēng)窗和過墻管，用以給二分區(qū)總回風(fēng)內(nèi)配備沖洗風(fēng)量和安裝風(fēng)門聯(lián)鎖使用。

12）密閉順序：先封閉1#、2#、4# 密閉，各留0.5 m2的通風(fēng)口，再封閉3#、5#密閉，最后同時封閉。打通27#密閉所在位置前，需采取措施控風(fēng)，將原有風(fēng)門恢復(fù)。封閉8#、29#密閉以及33#溜煤眼，再封閉7#、9#密閉，最后同時封閉。封閉6#、10#、12#密閉時留0.5 m2的通風(fēng)口，再封閉11#、13#、19#密閉，最后同時封閉。封閉23#、24#、25#密閉時留0.5 m2的通風(fēng)口，再封閉16#、22#密閉，最后同時封閉。封閉17#密閉時留0.5 m2的通風(fēng)口，再封閉15#密閉，最后同時封閉；拆除18#風(fēng)橋前，先將21#、20#正反風(fēng)門做好。封閉14#、26#密閉時留0.5 m2的通風(fēng)口，最后同時封閉。組織施工34#風(fēng)門。28#、30#、31#、32#密閉在原來密閉的基礎(chǔ)上再加一道料石黃土閉。

13）密閉砌好后，墻面要用水泥、沙漿抹面，并抹有不小于150 mm 寬的裙邊。

3.3 施工密閉反水池及安裝措施管、觀測管及反水管工程

根據(jù)巷道密閉設(shè)計規(guī)范要求，需每道密閉前分別砌筑一個反水池。具體做法：整平地面，澆筑150 mm厚的C15 混凝土墊層（比反水池外尺寸多100 mm），紅磚砌筑反水池，內(nèi)外水泥砂漿抹灰。反水池內(nèi)凈尺寸長×寬×高=0.6 m×0.3 m×0.3 m，池壁厚200 mm，反水池平面圖，如圖1 所示。二采區(qū)4#煤優(yōu)化封閉共計28 道密閉（料石黃土閉18 道，輕型磚閉10 道）。

圖1 反水池平面圖

根據(jù)巷道密閉設(shè)計規(guī)范要求，每道密閉需分別安裝措施管、觀測管及反水管，料石黃土閉內(nèi)措施管及反水管采用3 寸彈簧管，長度2 m/根，外露端安裝法蘭盤及閥門；輕型磚閉內(nèi)措施管及反水管采用Φ64 mm的PE 橡膠管，長度1 m/根；觀測管全部采用4 分鍍鋅鋼管，長度2 m/根，外露端安裝球式閥門，安裝工程量如下：二采區(qū)4#煤密閉（料石黃土閉18 道，輕型磚閉10 道）：3 寸彈簧管36 根，2 m/根；平焊鋼制法蘭DN80 Pn=1.6 MPa 的72 片；閘閥Z41H-16C DN80的36 個；膠墊DN80 的36 片；帶帽螺栓M16×65 的216 套；鍍鋅鋼管DN20 的28 根，2 m/根；球式閥門28 個；Φ64 mm 的PE 橡膠管20 根，長度1 m/根，配套閥門20 個。

3.4 二采4#煤封閉中20#、21#、27#正反風(fēng)門工程量

二采區(qū)4#煤封閉中20#、21#、27#位置處需施工6 組正反風(fēng)門，共計12 道，巷道形狀及具體尺寸，如圖2 所示。因20#原位置處為1 道調(diào)節(jié)設(shè)施，拆除后采取控風(fēng)措施后立即組織施工正反風(fēng)門（風(fēng)門尺寸為長2.2 m×高2.3 m）；21# 正反風(fēng)門（風(fēng)門尺寸為寬2.2 m×高2.3 m）施工完畢后再拆除18#風(fēng)橋；27#正反風(fēng)門（風(fēng)門尺寸為寬2.2 m×高2.3 m）處原來為一道擋風(fēng)墻和一道正反風(fēng)門，需拆除擋風(fēng)墻后增設(shè)2 組正反風(fēng)門。

圖2 正反風(fēng)門示意圖

4 效果分析

封閉后，除保留二采集中材料斜巷和二采3#集中材料斜巷通二分區(qū)總回風(fēng)巷的瓦斯抽放管路巡查路線外，其余巷道全部封閉。封閉后節(jié)省風(fēng)量約1 000 m3/min，有效風(fēng)量率由95.02%提高到96.75%，降低了長峪溝系統(tǒng)的通風(fēng)壓力和系統(tǒng)復(fù)雜性。

5 結(jié)語

東曲煤礦依照礦井“一優(yōu)三減”工作規(guī)劃，+973水平二采4#煤封閉通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化實施后，二采區(qū)優(yōu)化封閉后預(yù)計節(jié)省風(fēng)量1 000 m3/min，封閉后長峪溝主要通風(fēng)機運行負(fù)壓將有所下降，優(yōu)化長峪溝系統(tǒng)，通風(fēng)系統(tǒng)更加簡單可靠。實現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)“穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟合理”的目標(biāo)，夯實礦井安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)。