布置采区专用回风巷提高通风系统安全度.pdf

煤矿现代化2 0 0 2 年第3 期总第4 8 期 布置采区专用回风巷 提高通风系统安全度 竞矿集团公司杨村煤矿王保齐 煤矿安全规程第 1 1 3 条规定 “ 高瓦斯矿井， 有煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出危险的矿井的每个采区和开 采容易自 燃煤层的采区， 必须至少布置一条专用回风巷。低 瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置的采区， 必须 设置一条专用回风巷。 ” 而由于经济等原因， 部分矿井还没有 真正按要求执行， 导致通风管理十分被动， 矿井通风安全度 不高， 甚至出现通风事故。 提高通风系统的安全度即提高矿井通风系统安全程度; 其包含两层含义 一是保证矿井的正常生产; 二是能够控制 和预防灾害事故的发生。 布置采区专用回风巷对稳定采区通 风系统、 防止事故发生、 减轻通风管理的难度， 提高矿井通风 系统的安全度有十分重要的意义。 1 采区专用回风巷的几种形式 所谓专用回风巷即指在采区巷道中， 专门用于回风， 不 得用于运料、 安设电气设备的巷道。在煤 岩 与瓦斯 二氧 化碳 突出区， 专用回风巷还不得行人。 采区布置一般有以下 两种形式 1 采用三条巷道布置， 即轨道巷、 皮带和专用回风巷; 2 采用两条巷道布置， 也有几种情况 ①近距离多煤层联合布置时， 采区设集中皮带巷， 工作 面煤流可以通过流煤眼直接进人集中皮带巷， 每层只有轨道 和回风两条上下山; ②皮带、 轨道采用机轨合一， 布置两条巷道实现专用回 风巷 ③采区内采用矿车运输， 运煤、 运料共用一个系统， 采用 两条巷道布置实现专用回风巷。 为进风巷， 另一段为回风巷。采区采用前进式开采时， 必须 先开掘采区山下上巷道，只有在形成专用回风巷段后才可 进行工作面顺槽的掘进和进行回采。 同时， 采区上下山掘进 时， 回风上下山的掘进要超前于其他上下山， 尽量实现分区 通风。 2 专用回风巷布置的原则 1 在采区 专用回风巷布置设计时， 要真正体现专巷专 用。 多条上下山巷道布置时， 要结合开采情况， 认真分析专用 回风巷布置在哪一侧最优， 尽量使通风设施设置的数量最 少。 当采掘调整， 需另外布置上下山巷道时， 所布置辅助回风 上山也要实现专门回风。 同时， 在设计时， 应合理布置通风设 施， 避免在专用回风巷内设置调节设施， 以尽量减少通风阻 力， 确保通风系统合理、 稳定。 2 在实施时， 布置的采区专用回风巷必须贯穿整个 采区的长度和高度。 严禁将一条专用回风巷分为两段， 一段 1 2 3 布置采区专用回风巷的重要意义 3 . 1确保通风系 统稳定 所谓通风系统稳定即 指系统内各点的压能、 风量、 风速、 温度、 有害气体等保持相对的稳定， 不至于大起大落， 远距离 工作面或角联段的风路不出现无风、 微风或瓦斯积聚。布置 专用回风巷后， 可使该区 域的通风系统不受运煤、 运料、 行人‘ 等因素的干扰， 采区内的主要进、 回风巷之间几乎不设联络 巷风门， 采、 掘工作面风门管理一旦失误只影响本工作面通 风， 对相邻工作面及用风地点没有太实现“ 本安型” 通风; 而 未设置采区专用回风巷则影响较大， 若本工作面风门打开 后， 则本工作面通风风量增大而相邻工作面或用风地点风量 受损， 甚至影响整个矿井通风的安全与稳定。 3 . 2 有效抑制采空区自然发火 采空区自 然发火主要是由于遗留的浮煤遇漏风供氧而 自 燃， 特别是综放开采， 浮煤多， 漏风通道多， 容易发生自 然 发火。 煤炭自 燃必须同时具备三个条件 1 具有自 燃倾向的煤呈破碎状态并集中堆积存在; 2 通风氧化并有维持煤的氧化过程不断发展的时间; 3 蓄热环境， 而采空区漏风正是煤炭自 燃的关键影响 因素。 采空区漏风分三种 a 、 漏风量太大， 浮煤氧化但不易聚 热， 不发生自 燃; b , 漏风量太小， 煤的氧化不能维持， 也不发 生自 燃; c , 漏风量在前两者之间， 适合煤炭氧化自 燃， 称为煤 炭易自 燃漏风量。当通风系统不稳定时， 采空区周围的漏风 量时大时小， 风流大时浮煤充分吸氧氧化， 风流小时聚热升 温， 几经反复， 极易造成采空区浮煤自 燃。 所以通风系统是否 稳定对防止采空区发火极为重要， 而通风系统的稳定性又与 专用回风巷有直接关系， 所以采区专用回风巷的布置对抑制 采空区自 燃发火极为有利。 3 . 3 增强矿井防灾、 救灾能力 1 采区内布置了专用回风巷， 一般不会发生太大的风 下转第3 0页 煤矿现代化2 0 0 2 年第3 期总第4 8 期 结合兴隆庄煤矿生产要求和井下地质条件， 共布置五个 地应力测点， 其位置分别在四采区4 3 2 8 运煤巷和4 3 2 4 运煤 巷、 十采区三横轨道巷、 一采区4 号皮带巷和五采区5 3 0 0回 风巷， 地应力测点的 编号依次为SS _ , S 3 , S 4 , S 5 o SS , S 分别布置在三层煤顶板岩层中， 煤层伪顶为灰 色页岩， 薄层， 一般厚0 - 0 . 5 m ; 直接顶为深灰色粉砂岩， 发育 软弱层面， 一般厚 4 - 8 m ; 直接顶上部为灰至灰白色粉砂层， 斜层理及波状层理发育， 厚度1 2 m左右。 S 3 布置在三层煤底板岩层中， 其所在巷道位于三层煤下 部约4 3 .6 m ， 巷道顶板以上岩性分别为三灰、 粉砂岩、 粉细砂 岩、 中砂岩及泥岩， 其厚度分别为1 .6 m , 2 0 m , 1 0 m , l 0 m , 2 m , 地应力测量钻孔以仰角4 0 0 进行施工， 钻孔深度为8 .4 1 m ， 应 力传感器安装部位在粉砂岩地层中。 S , 亦布置在三层煤底板岩层中， 其所在巷道处于三层煤 以下约8 .3 m ， 巷道顶板以上岩性分别为灰白色中 砂岩、 灰色 泥质粉砂层及泥岩， 其厚度分别为2 .8 m , 4 .0 m , 0 .5 m ， 地应力 测量孔分别以仰角4 0 0 及 3 0 0 施工， 地应力测量的具体层位为 粉砂层及中砂岩层中， 煤层底板岩性取芯孔垂直巷道顶板施 工。 3 .3 测量结果 S ,- S S 各测点主应力大小及方向 见表2 0 表2 多测点主应力测量结果 测点 编号 最大主 应力中间主应力最小主应力垂直应力 M P . 值 / M p a 方位倾角值 / M p a方位倾角值 / M p a方位倾角 S , S , S , S , S , 1 1 . 0 1 5 . 2 5 1 4 . 0 2 1 3 . 6 3 9 .4 3 1 1 4 0 1 2 3 0 1 2 5 0 1 2 0 0 1 1 7 0 1 2 0 5 - 2 o I 1 0 1 1 0 8 . 3 1 4 . 2 1 0 .4 9 6 . 0 4 2 . 6 8 9 9 0 2 3 0 3 2 0 1 8 0 3 0 5 0 3 7 0 3 8 0 6 3 0 1 0 0 2 4 0 6 . 7 5 7 . 9 2 6 . 5 2 1 . 4 1 1 . 5 7 1 9 4 0 2 3 2 0 2 1 6 0 2 8 0 0 4 0 - 7 - 4 9 2 7 0 3 7 0 1 0 0 9 . 9 6 1 0 . 7 2 9 . 7 0 8 . 9 4 8 . 1 4 通过对五个地应力测点的测量结果分析表明 五个测点 的第一主应力均为最大水平主应力， 最大水平主应力的值为 1 5 .2 5 - - 1 5 .3 M P a ; 最大水平主应力方位角在 1 1 4 0 - 1 2 5 .最大 水平主应力一般为最小水平主应力的1 .62 .2 倍， 即。 1. - l . 6 - 2 .2 6 ,, ,, ， 水平应力对巷道掘进的影响具有明显的方向 性; 各 上接第1 2页 流短路， 也不会出现较大的无风、 微风， 而造成瓦斯积聚; 2 局部发生瓦斯积聚超限， 需排放瓦斯时， 排放线路 断电、 撤人等环节都十分简单、 安全， 对周围工作面的影响 测点实测的垂直应力为8 . 1 4 - 1 0 .7 2 M P a ，实测的垂直应力小 于按 r H计算所得的垂直应力 测点的埋深一般为3 8 0 - 4 6 0 m 。 3 . 3 水平应力对巷道稳定性的影响分析 根据巷道断面受力椭球体的分析， 当巷道掘进方向与最 大水平主应力平行时， 巷道周围受力既小又均匀， 受水平应 力影响最小;当巷道掘进方向与最大水平主应力斜交时， 巷 道一侧出现应力集中， 顶底板的变形破坏会偏向巷道的一 侧; 巷道掘进方向与最大水平主应力垂直时， 巷道周围受力 最大水平主应力对巷道的破坏最严重。 通过地应力测量结果分析， 四采区工作面顺槽掘进方向 与最大水平应力方向近乎垂直， 水平应力集中程度高， 巷道 顶底板变形破坏严重， 应力集中会在巷道掘进及工作面回 采 过程中显著显现， 巷道支护困难; 五采区工作面顺槽掘进方 向与最大水平应力方向近乎平行， 水平应力集中程度较低， 地应力对巷道的稳定性影响较小。 四 采区4 3 2 4 工作面顺槽掘进施工验证了上述结论的正 确性， 巷道支护困难， 巷道破坏严重， 切眼支护与顺槽支护状 况则相反。 3 . 4 结论 1 最大水平主应力的值为1 1 - 1 5 .3 M P a ， 最大水平主应 力方位角在 1 1 4 01 2 5 0 ; 实测的垂直应力为8 . 1 4 - 1 0 .7 2 M P a o 2 最大水平应力均大于垂直应力， 最大水平应力为垂 直应力的1 . 21 . 4 倍， 对井下岩层的变形破坏方式及矿压显 现规律会有很大的影响; 3 实测的最大水平主应力为最小水平主应力的 1 . 6 - 2 . 2 倍， 即。 , _ 1 .6 - 2 .2 v ,,, ,; ， 水平应力对巷道掘进的影响具有 明显的方向性。 作 者 简 介 刁望印， 1 9 5 6 年生，高级工程师， 1 9 8 2 年毕业于山东矿 业学院， 现任充矿集团副总工程师。 收稿日 期 2 0 0 2 - 0 6 - 1 7 事故快速处理。 3 当一个工作面发生瓦斯、 煤尘爆炸或火灾事故时， 只要通风系统未遭破坏， 有毒有害气体可直接进人专用回风 巷， 对相邻工作面人员撤离不受影响， 可缩小灾区范围， 减少 人员伤亡， 减少经济损失; 4 在救灾过程中， 由于运输和回风是独立分开的两条 巷道， 便于运料、 行人， 可迅速安全地接近灾区， 有助于灾害 4 专用回 风巷的维护与管理 在采掘生产过程重要注意专用回风巷的维护与管理， 保 证它的完整性， 使其真正发挥应有的作用， 掘进工作面顺槽 时应先开拓回风绕道， 两顺槽与回风上下山相交处都要砌筑 风桥， 回风绕道设置双向调节风门。 切眼贯通时， 在工作面回 风顺槽口设置风门， 进风顺槽绕道砌筑闭墙， 这样贯通后即 可形成全风压通风统。在进、 回风上下山之间设立正反向闭 锁行人风门， 以 确保通风系统的稳定与可靠。 收稿日 期 2 0 0 2 - 0 6 - 1 3 3 0