矿井通风系统改造.pdf

第 2 6 卷第 8期 2 0 0 7年 8 月 煤炭技术 C o a l Te c h n o l o g y v 0 J ． 2 6． No ． 8 A u g， 2 0 0 7 矿井通风系统改造 刘 志平 鸡西 矿业集团公司 正阳煤矿 ，黑龙江 鸡西 1 5 8 1 7 7 摘要 介绍 了正 阳煤矿一采区的通风现状 ， 说 明了矿井通风改造的必要 性 ， 通过方案对 比， 提出了改造 方案 。 关键 词 矿井通风 系统 ；风井 ；通风能力 中图分类号 T D 7 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 7 0 8 0 0 7 4 0 2 Re f 0 r m 0 f Ve n t i l a t i o n S y s t e m i n M i n e S h a f t L I U Z h i p i n g Z h e n g y a n g C o a l Mi n e 。J i x i Mi n i n g I n d u s t r y Gr o u p C o mp ． J i x i 1 5 8 1 7 7 C h i n a Ab s t r a c t q hi s a r t i c l e b r i e fly i n t r o d u c e s t h e p r e s e n t s i t u a t i o n o f v e n t i l a t i o n i n t h e fir s t e x c a v a t i n g a r e a o f Z h e n g y a n g C o a l Mi n e，s h o ws t h e n e c e s s i t y o f v e n t i l a t i o n r e f o r m ，p mv i d s the r e p l a n a f t e r p l a n s c o mp a r i n g ． Ke y wo r d s mi B e v e n t i l a t i o n s y s t e m ；a i r s h a f t ；v e n t i l a t i o n a b i l i t y o前 言 警 8 0 0 m 经3／ 2m 6 6 0 6 鲁 鸡西矿业集 团正 阳煤矿 一采 深部 通风主 扇为 2 K 6 04 机功率 5 2 0 k W、 叶片安装角已调 至 1 0 。 ， 最大角运行 。该 主 夺 1 6 m m、 长度 61 0 m的钢绞线 ， 采用树脂 锚 固剂 ， 锚 索的预 紧力 ≥1 4 0 k N 。钢支架 的问距及锚索数量详见 图 2 。 图 2 8 5 0石门与充电硐室交岔点 平面 图 根据工程类 比法 ， 选择砼 喷厚为 1 0 0 m m， 喷层强度 不小 于 。 2 ． 3施 工 工 艺 掘进采用钻眼爆破 法施工 ， 每次爆破 后找 净危矸 活石 ， 进行临时支护。采 用 M Q T一5 0 C型锚杆 机打顶部 的锚 杆眼 ， 采用 M O 5 3 O型帮锚杆机打两帮的锚杆 眼； 然后挂 网、 联网 、 上钢带 、 上紧托板 ， 再利用锚杆机打注顶部锚 索， 并使用 电动 泵上 紧托梁 。架设 1 8号槽钢拱形支架 ， 进行初 喷 4 0 m m， 复 喷 6 0 mm。 具体工艺为 施工 掘进炮 眼一 爆 破一 临 时支 护一 打顶 部、 两帮 的锚杆及锚索 眼一 铺设金属 网、 钢 带一上 托板 一拧 紧螺母 拧至规定扭矩 一架设 槽钢支架一初喷一 复喷 。 2． 4 质 量 要 求 1 应采用光 面爆破技 术。对局部节 理发育 、 易垮 落地 段应采用风镐刷落成形 ， 保证巷道的成形质量 。 2 爆破后及时打锚杆 ， 锚杆应及 时施加 预紧力 ， 两 帮锚 杆施工应紧跟迎头 ， 不 可滞后太远 距离 ， 否则会影 响锚杆支 护效果 ， 造成两帮岩体破坏 和顶帮锚杆受力 的严重不均。 3 锚杆和锚索施工应严格按 照操 作规程 和设 计要 求施 工 ， 并要求达到设计 的锚固力和预紧力 。 4 喷射砼采 用潮喷工 艺 ， 喷射 前必须 开风 洒水 吹净巷 帮浮尘 ， 拌均料 ； 喷射时必须 掌握好水灰 比， 不得 出现 于喷 、 漏喷。 5 槽钢拱形支架和锚索应 根据现场实际确定 数量和 问 距 ， 以确保可靠支护 。 3 联合支护作用原理 1 通过锚杆、 锚索 ， 将软弱岩层悬 吊于完 整坚 固的岩体 上 ， 可保证巷道顶板 的稳定 与完 整。锚杆 与围岩可形成 一个 有一定厚度的连续压缩带 ， 这个带能有效地支 承地 压和保持 巷道围岩 自稳性 ， 使巷道开挖后形成的 自然平衡拱得到加固。 2 锚 网 的作用 主要 是通 过金 属 网对巷 道 围岩进 行 封 闭， 有效 防止顶 、 帮冒落伤人 ， 有利于保 持巷道 围岩 的完 整与 稳定 。 3 钢带 的作 用就是 对锚 杆 的径 向和切 向 压力 进行 约 束 ， 可使承载圈煤岩层 的相互挤 压作 用增大 。 4 喷层 主要用 以维护锚 杆问 的围岩稳定 ， 及 时封 闭 围 岩 ， 防止 围岩风化 、 潮解 ， 并起到充填 裂隙和补平岩 壁凸 凹表 面 ， 改善围岩 的受力状态作用。喷层 中加金属 网是 为了改善 喷层性能 ， 增 加喷层 的整体性 ， 保证锚杆间的表面支护强度 。 5 在交岔点牛鼻子处变断面 5 m范围 内跨度较 大 ， 为 压 力集 中区。在此段采用 1 8号槽钢 拱形 金属 支架 ， 可加 强 与 锚杆 、 金属网 、 钢带 、 锚索所形成的整体 承载圈的支护强 度。 6 该联合支 护方式起 到了泄 压缓 冲作用 ， 是一 种主 动 支 护 。 4 结束语 该交岔点采用锚 杆 、 锚 索、 金 属 网、 钢带 、 钢 架及 喷浆联 合支护技术施工仅用了 6 d时 间， 与料 石支护相 比缩短工 期 6 d ， 节药人工 2 3 0个 ， 降低材料 费 1 ． 5 2万元 ， 技术 经济效 果 较好 。 在较 为破 碎顶板岩层 地段交岔点 中采用 此种联合 支护 技术 ， 可有效地支 护较大 断面 的巷 道顶 板 ， 通 过现 场使 用及 观测 ， 达到 了预期 的支护效果 ， 取得 了一 定 的经济效 益。该 联合支护技术 ， 可减小 巷道 断面 ， 缩短施工工期 ， 降低施 工费 用 ， 具 有技术先进 、 工序 简单、 安全 可靠 、 经济合理 及施 工方 便等优点 ， 值得推广应用。 收稿 日期 2 0 0 70 5一l 8 ； 修订 日期 2 0 0 7 0 6 1 0 作者简介 刘志平 1 9 7 8 一 ， 男 ， 黑龙江望奎人 ， 助理 工程师 ， 1 9 9 8 年 毕业于原黑龙 江省 煤炭工业学校地 下采 煤专业 ， 现任 鸡西 矿业集 团正阳煤矿计划科主任工程师。 维普资讯 第 8 期 刘志平 矿 井通 风 系统改造 7 5 扇担负 3 个层 组排风 ， 分别 为 4 3 层组 、 3 7 层 组 、 2 9 层组 。 现有采煤工作面 1 个 、 高档 1 8 3队， 开采 4 3 层 ； 掘 进 队组 6 个 、 l 综 5 普 。绞车硐室 2个 、 变 电所 2个 、 水泵房 1 个 、 压风 机硐室 1 个。 根据矿长远工程安排 ， 综采 1 8 5队 2 0 0 6年 9月份由一采 浅部转入深部开采 3 7 左一 ，此时 ， 该 深部 主扇将担 负 2个 采煤工作面 1 综 l 高 、 掘进队 8个 2 综 6普 的供风。现有 通风能力满足不了生 产要求 。 根据风量分配计算 需要 7 4 2 5 m ／ m i n 含备用 工作 面 ， 高档 1 8 3队开 采 2 9 层 时 ， 预 计最 大需要 风 量 8 5 0 5 m 3 ／ m i n 详见表 1 。为此 ， 提 出改造一采深部通风系统 、 以稳定矿 井 生产能力 ， 满足该采 区安全生 产。 表 l 风量分配表 l 采 区概 况 该采 区位于 正阳皮带 斜井 西部 ， 井 田面 积 2 ． 6 4 k r n 2 ， 南 北长 2 ． 2 k m、 东西宽 1 ． 2 k m， 煤层倾角 3 ～ 5 。 ， 走 向南北 ， 向东 倾斜 ， 煤层顶底板均为细砂岩 ， 采 区共有 可采 储量 2 6 5 8 ． 3万 t ， 可采煤层七层 ， 煤 层总厚 1 0 ． 2 1 4 ． 5 m， 分别为 4 3 ， 3 7 ， 3 6 B ， 2 9 ， 2 7 ， 4 ， 3 B ， 其中 3 7 ， 3 6 B ， 2 9 和 3 B 层局 部 适宜综采 开采 ， 总计 可采 储量 1 4 5 7万 t ， 中厚 煤层 ， 采 高 在 2 ． 0～3 ． 2 m。4 3 ， 2 9 ， 2 7 ， 4 ， 3 B 层 属 优 质 煤 层 ， 灰 分 2 0 ％ ～ 2 8 ％； 3 7 ， 3 6 B 灰 分 3 7 ％ 4 2 ％。2 9 ， 4 ， 3 B 层 属 高沼气煤层 ， 其余均 为低 沼气煤层 ， 煤层爆 炸指数 5 7 ． 9 ％ 7 6 ． 2 ％， 有煤尘爆炸危险 ， 煤层无 自燃发火倾 向。 采 区设计能力 9 0万 t ， a ，其中综采 6 0万 t ， a 开采 3 7 ， 3 6 B ， 2 9 及 3 B 局部 ， 高档 3 0万 a 开采 2 9 及 3 B 局部 ， 2 7 ， 4 ； 服 务年限 2 6 a ， 其 中综采服 务 1 7 a 。队组格局 采 煤 队组 2个 1 综 1 高 ， 掘进队组 8个 2 综 6普 。 2 通风 系统 改造 的必要性 1 保证矿井长远可持续发展 ， 稳定 矿井生产经 营规 模。 其主要原 因如下 ① 随着 一采 浅部中部层组 2 9 层 采完 ， 没有 可采储 量。 一 采 深部将成 为该 矿 的主力采 区 ， 其 可采储 量 2 6 5 8 ． 3万 t ， 占矿井总储量 的 6 7 ％， 产量 占全矿 6 0 ％。到 2 0 0 3年 9月份 以后 ， 该矿采 区生产格局为 2个 生产采区 ， 即一采 深部 区、 五 采 4 层组 ， 担 负全 矿的生 产规模 。四采 区 4 ， 2 层 组 为五 采区的接 续采 区。所 以 ， 开采 该采 区可 以稳 定矿 井生 产 规 模 ， 延长矿井服务年限 。 ② 现采 区通 风能力经核定 仅能满足 1 个 综采 面 ， 3个掘 进工作 面 2综 l 普 ， 或者 1 个普采 面 ， 5个掘进工作面 1 综 4普 。这样矿井生 产能力 将下 降 3 0万 t ， a 综采 开采时 或 6 o万 t ， a 高档开采时 ， 矿 井将增亏 2 1 0 0 4 2 0 0万元， a 。 ③ 不利于薄厚 煤层 搭配 开采 ， 造成采 区生产 能力不 均 衡 。 ④ 如果不改造一采 深部通风 系统 ， 开拓采 区 2 9 层 组 ， 4 ， 3 B 层组无法施工 ， 采 区接续没有保证。 ⑤ 根据矿井接 续总体 规划 ， 一 采 区由浅部 转入 深部 采 区开采 ， 为保证矿井生 产规模 ， 需安排 2个采 面 1 综 l 高 ， 8 个掘进 工作 面 2综 6 普 。 2 延长综采 服务 年限 ， 保 持矿井 可持 续稳产 高产 。该 采 区适宜综采开采煤层共计 4层 ， 其 中 3 7 ， 3 6 B 全 区发育 ， 2 9 ， 3 B 层局部适 宜 ， 可采 储量 l 4 5 7万 t ， 按综 采生 产能力 6 0万 t ， a 计算 ， 服务年限 1 7 a 。 3 提 高通风能 力 ， 有利 于开采 2 9 ， 3 B 层 时 瓦斯 综合 治理。该 区 2 9 ， 3 B 层 属 高沼气 煤 层 ， 预 计 c } { 41 2～3 0 m ／ m i n 。开采 时， 必须采 取抽 排和风 排 相结 合措 施 ， 方 可治 理瓦斯 ， 保证矿井安全生产。 4 简化通 风系统 、 降 低网络 阻力。现有 的通风 系统 网 络随着 开采深度 的增加 ， 网络增长 ， 通风最长 网络 1 5 k m 。通 风阻力 大 ， 经计算负压可达 4 5 0 0 ～5 8 0 0 MP a ， 造成主扇工 况 点下降 ， 电机功率上升 ， 因此 ， 可实 现主扇降耗 节支 ， 矿井 降 成 节支 。待开采 4 ， 3 B 层 时， 采用一采 深部集 中开拓方式 ， 取消一采浅部主扇 ， 改造一采 区通风系统。 5 有 利 于优 劣煤 层搭 配开采 ， 稳定 矿井 商 品煤 煤 质 。 该采区优 质煤 层 为 4 3 ， 2 9 ， 2 7 ， 4 ， 3 B 层 ， 适 合 高 档开 采 ， 生 产灰分 l 9 ％ ～2 9 ％； 而中厚煤层 3 7 ， 3 6 B 层 为中高灰 分 ， 生产灰分在 3 7 ％ 一4 2 ％。由于受 通风 能力限制 ， 不 能安 排高档工作 面开采 ， 优 劣煤层 搭配开采 不 能实现 ， 经计 算矿 井商品煤发热量仅达 到 1 8 0 0 3 ． 2 4 1 8 8 4 0 ． 6 K J ， 较现在下降 l 6 7 4 ． 7 2 ～2 5 1 2 ． 0 8 K J 。售价下 降 8 ～l 2元， t ， 按矿 井年产 9 0 万 t 计算 ， 每年收入将 减少 7 2 0～l 0 8 0万元。 3 通风 系统 改造方案 1 方案一 、 建 回风立井 。井筒 垂深 4 2 0 m， 井 径 5 m， 断 面 1 9 ． 6 m ， 锚 喷支护 。即在一采深部 3 7 左二巷与 4 3 绞 车 道相重合处开凿立风井 ， 将原 回风斜井 改为人风井 。取 消一 采深部主扇 ， 新建主扇房 ， 安装新主扇 。 优点 ①简化通 风系统 ， 降低 网络风 阻 ； ② 施工 容易 ， 建 井工期短 ， 投 产早 ； ③投 资 少 ， 主 扇 运 营成 本 低 ， 节省 电费 4 6 ． 2 5万元／ a ； ④回风井风速低 ， 为 7 ． 2 m ／ s 。 缺点 ①需专业 队组 施工 ； ②需增地 3 0 0 0 m ， 临时 占地 l 5 0 0 1 1 1 2 ； ③需铺设供电线路 l 2 0 0 m 。 2 方 案二、 建 回风 斜井 。斜长 9 8 0 m， 坡 度 一2 4 。 ， 断面 1 0 ． 6 1 1 1 2 。锚喷支护 ， 即在 一采深部主 扇附近施 工 回风斜井 。 取消一采深部现主 扇 ， 新 建主 扇房和主 扇 ， 原 回风 斜井改 为 人风井 ， 以降低人风井风 速。 优点 ①矿可 自己施工 ； ②无 供电线路铺设 。 缺点 ①过 F 6 0 ， F 1 0 2断层 破碎带 ， 需工程 量 6 0 0 11 1 ， 施 工 困难 ， 支护成本高 ， 需砌碹 ； ② 回风 风速高 ， 为 l 3 ． 5 m ／ s ， 阻 力 大 ， 较一方案增加 7 5 0 M P a ， 主扇 电机功率增加 1 3 1 k W， 电费 增加 4 6 ． 2 5万元， a 。 3 方案 三 、 用现 有 系统 ， 换 主 扇。从 副井 至 一采 深部 3 7 回风道设计施工 一条进风 巷 ， 工 程量 3 1 6 0 m， 断 面 1 0 ． 6 nf。锚喷支护。其 中 2 0 0 m需砌砼 ， 以降低通风阻力。 优点 ①不需征地 ； ②不需新 设 l 2 0 0 m供 电电缆 ； ③矿 可 自 己施 工 。 缺点 ①工期长 ， 预计 3 0 M， 投产晚 ， 较方案 一晚投 产 2 5 M； ②矿井通风网络长 ， 负压较方案 一增 加 l 3 5 0 MP a ， 主扇 电 机功率增加 2 3 9 k W， 电费增加 8 3 ． 7 5 万元， a 。 通过上述方案论证 ， 认为采 用方案一 比较合 理。该 方案 建井工期 短 ， 投 产早 ， 可简化通风 系统 ， 降低 网络风 阻 ， 提 高 主扇工况点 。主 扇运 营成 本较 方 案二 每年 节 省 电费 4 7万 元 。较方 案三每年节省 电费 8 6万元 。 维普资讯 第 2 6卷第 8期 2 0 0 7年 8月 煤炭技术 C o a l Te c h n o l o Vo 1 ， 2 6。 No ． 8 Au g ， 2 0 0 7 本层采空区瓦斯释放的应用 孙 宪福 鸡西矿业集团公司 荣华煤矿 ，黑龙江 鸡西 1 5 8 1 0 0 摘要 针对低瓦斯炮采工作面上隅角瓦斯治理 ， 利用本层 上采空区泄压 释放 ， 进行 尝试实验 ， 效果明显 。在 瓦斯 涌 出较小的采煤工作面 ， 在不必钻孔抽放瓦斯的前提下 ， 有一定 的应用性。 关键词 低 瓦斯工作面；上隅角 ；瓦斯超 限；采空区释放 中图分类号 T D 7 1 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 7 0 8 0 0 7 6 0 3 Ap p l i c a t i o n o f Go a f Ga s Dr a i n a g e i n S e l f Co a l S e a m S UN Xi a nf u R o n g h u a C o a l Mi n e。 J i x i Mi n i n g I n d u s tr y G r o u p C o mp． 。 J i x i 1 5 8 1 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Ai me d a t t o p c o r n e r g a s ma n a g e me n t a t t h e l o w g a s b l ast i n g f a c e，b y u p p e r g o a f d r a i n a g e wi t h d e - c o mp r e s s i o n i n s e l f c o a l s e a m ，t h e e x p e rie n c e i s t rie d，t h e e f f e c t i s o b v i o u s ．I n t h e l O W g a s f a c e，u n d e r t h e p r e mi s e o f d r a i n a g e g as wi t h d ri l l i n g h o l e s ，i t h as e s t a b l i s h e d u t i l i t y t o u s e u p p e r g o a l d r a i n a g e wi th d e c o m p r e s s i o n i n s e l f c o a l s e a m ． Ke y wo r d s l O W g as f a c e ；t o p c o rne r ；g as t r a n s f i n i t e；g o a f d r a i n age O 前言 荣 华煤矿是 2 0 0 2年 7 月恢复启动 ， 年产 3 0万 t 的片盘斜 井。初期 回采 瓦斯绝 对涌 出量 4 ． 8 m 3 ／ m i n ， 由于矿井 回采产 量低 ， 鉴定瓦斯 相对涌 出量 1 2 ． 3 m 3 ／ t ， 定 为高瓦斯 矿井。首 采回采时布置 一个炮 采面 ， 1 0 C右一 面， 回采 时最 大配 风 7 2 0 m ／ m i n ， 鉴定瓦斯绝对涌出量 2 ． 1 6 m 3 ／ m i n ， 上隅角瓦斯体 积分数在挡风 幛子情况下平均 0 ． 6 ％ 一1 ． 2 ％ ， 随周期来 压上 隅角瓦斯时常出现超 限现象 ， 影 响安全生产。 针对该矿低 瓦斯工作面 ， 在不必采用钻孔 瓦斯抽放的条 件下 ， 对此首采面的瓦斯分析 ， 进行摸索实验 ， 利用上部采空 区瓦斯释放来处理 回采工作 面上隅角 瓦斯超 限的问题 。通 过观察测定 ， 效果 明显。在 1 0 C右二面 和 1 0 C右三 面两 面 回采过程中平均配风 4 2 0 m 3 ／ m i n ， 上隅 角瓦斯体积 分数在 0 ． 5 ％ 0 ． 8 ％之 间， 完 全脱 离挡风 幛子 管理 上 隅角 瓦斯 。2 年来 ， 采空 区瓦斯释放 4 7 ． 7万 m ， 共计 回采煤 量 3 2 ． 4万 t ， 与 钻孔瓦斯抽放相比有着较大的经济效 益。 1 工作面情况 1 0 C是该矿一采 区右部主煤层 ， 煤层厚度 1 ． 01 ． 1 i n ， 倾角 2 5 3 0 。 ， 总储量 6 8 ． 6万 t 。沿右部绞车道可 布置 4 个 片 盘单翼 回采 ， 平均走向 6 O O in ， 。布置工作面斜长 1 4 0 I n ， 煤层 直接顶厚 2 ． 3 i n ， 以砂 岩 为主 ， 伴生 着两 层薄 煤。薄煤 总 厚 0 ． 6 i n ， 泥质页岩总厚 0 ． 6 i n ， 底板 为 0 ． 3 0 ． 6 in厚砂岩 ， 其 下 部为 0 ． 3 0 ． 4 i n的薄煤层 ， 属 于复合顶板软性围岩结 构。工 作面采煤方法为走 向长 璧后退式 ， 落煤 工艺 为爆破 落煤 ， 顶 板管 理采用全部垮落法 ， 工作面支护 为四排柱管 理 ， D Z一1 ． 2 型单体柱配合木顶帽支护 ，工作 面输送机采用 S G W 一 4 0 T刮 4 主扇选型 一 主 扇 2 台2 2 万元， 电控 0 万元， 电控房 o o rn 2 ， 万 兀 。 1 风量分配 。根据 浅部开采 配风经验 ， 结合 随着 开采 深度增加 、 瓦斯梯度 上升 的具 体情况 ， 进行井 下各采 掘工作 面 配 风 。 2 矿井负压计算 。根据公 式 口0 P L Q ／ s ， 结合 鸡西矿务局通风管理细则 ， 计算通风负压 。 3 主扇选 型。前 期 容 易 Q z7 4 2 5 n l I m i n ， 1 1 z 2 3 7 4 M P a ； 中期 困难 Q z8 5 0 8 m 3 ／ m i n ， H z 2 7 2 6 M P a ； 后 期 困难 Q z 6 8 8 5 I I 】 3 ／ m i n ， H z 2 5 7 6 M P a 。 选 用 B DK型 主扇 。 5 投资 立风井 3 5 8万元 先打钻 ， 后扩孔 。 风硐 1 6万元 3 0 i n 砌碹 。 占地 l 2万元。 采暖 原排风井 改人风井 ， 人 风量 3 0 0 0 m m i l l ， 需增 加 热风炉 1 台 1 0 t ， 7 0万元。 上述总计投资 7 2 5万元 不含 地面 主扇架 电源线 1 2 0 0 in 。 6 结论 1 改造后一采 区通风 系统能力得 到提 高 ， 满 足 了安全 生产需要 。通风能力由原来 的 6 0万 t ／ a ， 提 高到 1 2 0万 a 。 2 矿井通风网络得到简化 。 收 稿 日期 2 0 0 70 50 9 ； 修 订 日期 2 0 0 70 61 2 作者简介 孙宪福 1 9 6 4一 ， 男 ， 黑龙 江鸡西人 ， 助理工程师 ， 1 9 8 5 年毕业 于鹤岗煤 校矿井通风与安全专 业 ， 现任 鸡西矿 业集 团 荣华煤矿通风区主任工程师 ， T e l 0 4 6 7 2 7 8 9 7 2 0 。 维普资讯