锦瑞矿总回风巷刷扩及地面通风机变频技术研究

吕凯凌

（山西华晋焦煤锦瑞煤业， 山西 离石 033000）

引言

通风是实现矿井正常生产基础，当巷道通风断面过小时不仅会导致通风阻力增加而且增加局部风速[1-2]。锦瑞矿总回风巷至回风立井底有94 m 巷道弯度大，断面小，远远达不到通风能力的要求，为了确保巷道风速符合《煤矿安全规程》规定，不出现因巷道断面过小而导致风速超标的现象，经矿研究决定对该段巷道断面进行扩修，并通过调整主要通风机频率来达到降低通风系统能耗目的[3-4]。文中就重点对总回风巷刷扩、地面通风机变频安全技术措施进行分析探讨，以期为其他矿井类似情况提供经验借鉴。

1 锦瑞矿工程概况

锦瑞矿设计产能为120 万t/年，主采煤层包括有8 号、9 号，采用U 型通风方式，地面主要通风机型号为FBCDZ-No26，。通过测风发现，总回风巷回风井底通风阻力较大且该段风速较高，在一定程度上增加矿井通风难度。总回风巷回风井底全长94 m，为矩形巷道，巷道平均宽度3.08 m，高度3.1 m，断面面积9.548 m2，其中回风井底往外0～85 m，两帮采用料石砌墙，顶板工字钢梁支护，工字钢梁共75 根；85～94 m，两帮采用料石砌墙，顶板未进行支护，具体位置如图1 所示。根据调查，扩修段两帮墙体后均为原小煤窑古塘巷道。为满足矿井通风需要，提出对刷扩总回风巷并调整地面通风机频率。

图1 总回风巷刷扩段位置示意图（单位：m）

2 总回风巷瓦斯排放及刷扩技术方案

2.1 瓦斯排放

由于总回风巷回风井底段扩修段两帮墙体后均为原小煤窑古塘巷道，预计小煤窑古塘巷道内集聚有大量的高浓度瓦斯，为此，在对总回风巷回风井底刷扩时需要针对性进行瓦斯排放[5]。

2.1.1 排放方法

1）采用全负压供风排放瓦斯，根据打开墙体通风孔大小控制回风流中瓦斯浓度。

2）由调度室、通风科、安监科、机电运输队等部门和单位参与排放瓦斯工作，在相连的巷道门口设专人站岗。

3）由机电运输队负责先在总回风巷墙体处施工0.6 m×0.6 m 排放瓦斯孔。

排放瓦斯时，在总回风风井底距打开墙体10 m的顶板上，悬挂一台便携式瓦斯报警仪（报警浓度≥1.0%），并以此作为标准来控制排放速度。

2.1.2 排放措施

1）打开密闭前，切断确保影响范围内所有设备电源，将作业人员回撤至安全地点；瓦检员检查瓦斯浓度，只有瓦斯浓度在1%以内时方可打开密闭进行排放。

2）在密闭墙上开0.6 m×0.6 m 排放孔，通过排放孔向老巷内通风，待老巷内瓦斯浓度降1%以内时，方可逐步打开密闭。

3）在排放孔扩孔期间，所有作业人员工具均应轻拿轻放，避免出现火花。

4）打开密闭后，首先安全员检查巷道围岩情况，瓦斯员检查有害气体情况，确认安全时，机电运输队方组织巷道扩修及墙体构筑。

2.2 巷道刷扩及支护技术方案

2.2.1 巷道刷扩

由外向回风井底方向，对总回风巷巷道左帮原料石砌筑墙体进行拆除，重新砌筑，扩大断面；扩修后断面规格为净宽5 m、净高3.1 m，S=15.5 m2。具体刷扩技术方案为：

1）施工前必须在原有工字钢梁上补打锚索进行补强支护和在顶板未支护段补打锚索后，才可以对原有砌筑墙体进行拆除。

2）拆除墙体时由外向里对总回风巷左帮实行拆1 m 料石墙砌1 m 料石墙，循环长度1 m。

3）拆除原砌筑墙体时，必须由上自下。

4）砌墙时要拉线量尺，要确保墙体与顶板垂直，与巷道形成直线，遇到巷道转弯处要缓慢地转弯，不能转急弯。

2.2.2 巷道支护

巷道刷扩后帮部支护仍采用料石砌墙，C20 混凝土砼喷射，顶板支护采用锚索梁补强支护。

1）顶板支护：原顶板采用工字钢梁支护段，排距≤1 m 时，距右帮2500 mm，在两根工字钢之间锚索配合2 m 长11 号矿用工字钢托梁进行索梁，锚索支护在工字钢中间；原工字钢排距支护＞1m 时，在两根梁上锚索配合工字钢托梁进行索梁（托梁选择长度根据现场实际情况进行加工），锚索在工字钢两端各打一根。锚索为Φ17.8 mm×4200 mm 钢绞线，锚固力100 kN 以上。

原顶板未支护段，距右帮2500 mm，每隔2000 mm 补打一根锚索进行加强支护，锚索选用Φ17.8 mm×4200 mm 预应力钢绞线，托梁选用11 号矿用工字钢，长500 mm。具体巷道支护断面如图2 所示。

图2 巷道支护断面示意图（单位：mm）

2）帮部支护：新砌筑墙体采用料石、水泥砂浆砌筑，砌筑厚度600 mm。

3）墙体砌筑完毕后，采用C20 混凝土喷射，厚度100 mm。

3 地面主要通风机变频调整技术

1）检查主要通风机及其附属设施，确保设备可靠运行；“一通三防”科安排专人全程参与调频工作。

2）在地面主要通风机调频期间井下作业人员全部回撤至安全点内，待调频结束后方可继续作业。调频期间井下排水水泵、局扇等均应正常工作。

3）测风人员应按照预先设计方案对主要通风巷道、采掘作业面、独立通风硐室等风量进行测定，并及时向调度中心汇报。

4）地面主要通风机调频结束后安排由瓦检员负责对井下各位置瓦斯浓度、有害气体浓度等进行全面检测，并及时汇报测定结果。

4 结语

矿井总回风巷扩修完毕后，矿井负压及风量发生变化，扩修前矿井总回风风量为6057 m3/min，负压1055 Pa；扩修完成后总回风风量为6604 m3/min，负压910 Pa；根据井下实际用风情况需对主要通风机频率进行调整，现风机运行频率为43 Hz，计划下调至41 Hz，并对风机调频安全技术措施进行设计。经现场应用后，矿井通风能耗在一定程度上得到了降低。