青山礦六水平回風豎井設計方案探討

聶玉文，邱春華，彭先林，楊維偉

（江西煤業集團萍鄉分公司 青山煤礦，江西 萍鄉337000）

1 礦井概況

青山礦是一個開采50歷史多年的中型礦井，設計能力為450kt／a，開采對象為急傾斜煤層群，礦井水文地質條件中等；屬煤與瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量13.17 m3／t.d，絕對瓦斯涌出量11.45m3／min；煤塵具有爆炸性；主采大槽、硬子槽、管子槽等煤層。目前正在開采的四水平（－250m）預計2015年結束，為確保礦井正常接替，五水平（－380m）延深于2005年10月開始動工。五水平地質儲量3.71Mt，可采儲量2.59Mt，深部六水平（－510m）地質儲量2.93Mt，可采儲量1.39Mt。據省2008年《江西省萍鄉市青山煤礦資源儲量核實報告》，截止2008年9月30日，四、五水平可采儲量合計3.08Mt，按設計年產量450 kt計算，綜合服務年限為5.7年，按正常情況水平延深工程準備時間為6年左右。

2 問題提出

根據采掘接替計劃，2012年元月六水平延深工程將施工到六水平首采區612附近，位于西519盤區正下方。由于五水平沒有回風副巷，而西519盤區還有二年多生產期，且西519盤區專用回風巷只能滿足本盤區的回風量，不能作為六水平的回風巷。因此，必須在四至五水平及五至六水平之間（－250m～－530.0m）設計施工一條回風通路。

目前五至六水平豎斜井已施工至下部車場位置，位于W519盤區下方，預計再施工120m左右將施工六水平東、西大巷。現擬從四至五水平上部車場位置（－250m）開剪巷施工反井鉆孔至五水平（－380m），再由五水平貫通位置施工反井鉆孔至六水平（－530m），鉆孔在六水平相對位置為612盤區料場，并由六水平大巷開剪巷貫通。鉆孔全部布置在礦底板茅口灰巖中，鉆孔直徑1.2m、工程量347.7 m，預計需2.5個月完成。

3 施工方案及選擇

根據現四、五水平的巷道位置及六水平巷道的設計位置，利用反井鉆機施工提出三種方案。

3.1 方案一

從四至五水平上部車場補做一回風豎井至西519下部車場，再從西519下部車場做回風豎井至六水平，作為六水平回風巷。

該方案五至六水平回風豎井可用做612盤區提料上山，又能解決六水平只能單頭進尺的局面，通風系統較為穩定，且六水平回風剪巷可做612盤區料場，但增加四至五水平回風豎井及輔助巷等工程量155m，掘進費用30萬元。

3.2 方案二

采用五水平硬西石門回風豎井做為六水平回風巷。六水平下部車場至五水平硬西石門下方最近，距離為230 m，六水平大巷先施工至五水平硬西石門下方，再形成回風系統，最大送風距離約700m。

該方案在通風系統未形成前有6個月時間六水平只能安排一個垱頭進尺，對掘進進度影響較大，同時，六水平中央石門施工期間回風距離較遠，對施工有較大影響。

3.3 方案三

從五水平中央石門做回風副巷至西519盤區專用回風巷，再從西519下部車場做回風豎井至六水平，作為六水平回風巷。

該方案與方案一基本相同，但回風副巷工程量約340 m，增加掘進費用71萬元，掘進費用較方案一大幅增加。

根據以上三個方案經濟技術比較，選擇方案一，通風系統穩定，投資費用較小，又不影響六水平施工進度，較為合理。

3.4 井巷工程費用概算

方案一井巷工程巷用概算見表1。

表1 井巷工程概算

4 風量計算

4.1 按沼氣涌出量計算

式中：QCH4為掘進工作面的絕對瓦斯涌出量（m3／min）；K掘進＝工作面的通風系數，取1.2。

4.2 按炸藥量計算

式中：A為一次起爆最大炸藥量，8.4kg。

4.3 按垱頭同時工作的最多人計算

式中：N為垱頭同時工作的最多人數；K為工作面通風系數取1.45。

4.4 按局部通風機的實際吸風量計算

局部通風機型號：JBT——S2型，功率：11kW。有效風量：250～280m3／min。風筒直徑：500mm，最大輸送距離500m。

安裝地點：距回風口不小于10m的進風巷中。

4.5 按風速驗算

按《規程》規定，巖巷掘進工作面的最低允許風速為0.15m／s，最高允許風速均為4m／s。

所以，巖巷掘進時，掘進工作面的風量應滿足：

式中：S掘為掘進巷道斷面積。

4.6 回風豎井斷面選擇

根據各項計算結果，取最大值280m3／min，最多4個掘進頭進尺時回風量1120m3／min。

本次回風豎井設計半徑0.6m，為專用回風豎井，其與四水平回風大巷相連，按主要回風巷上限風速8m／s計算，最大回風量2073.5m3／min，可滿足六水平掘進工作面施工風量需求。

5 安全注意事項

開孔時，必須有管理人員在場鎮守作業，確保開孔精度合乎設計要求。導孔施工時必須現場交接班，嚴禁停機交班，以免造成孔內沉碴埋鉆事故，導孔貫通前20m必須在貫通處設置欄桿，掛好警示牌，不得有過往行人通過，防止松散巖石和孔內積水及渣子傷人，擴孔時出碴人員不得靠近孔口2m以內，防止碴石傷人，擴孔剩下3～5m時必須減壓慢轉，防止掉鉆。

6 結語

青山煤礦通過多方比對選取方案一后，又嚴格了施工順序。首先加強對四水平風巷點A14至點A15段修理，保證了四水平風巷的回風線路正常，再由四至五水平上部車場向底板做剪巷（11.1m），并在剪巷內做上山（8m）至風巷位置拉亭子貫通四水平風巷（16.5m）；其次利用反井鉆機在四水平剪巷內施工90°豎井至五水平，并由 W519空車道做剪巷貫通，并利用反井鉆機在W519空車道剪巷內施工88°豎井至六水平，并由六水平豎井車場位置做剪巷貫通。另外將四水平剪巷、W519空車道剪巷進行密閉，從而保證了六水平正常回風。