礦井修復(fù)建設(shè)時(shí)期通風(fēng)方式的選擇

吳 燔

（安徽理工大學(xué)，安徽 淮南232000）

0 概況

板集煤礦位于亳州市利辛縣胡集鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為300 萬t/a，主、副、風(fēng)三個(gè)井筒設(shè)在同一工業(yè)廣場內(nèi)。 2009 年4 月18 日，副井發(fā)生突水事故，大量突水?dāng)y帶泥沙在淹沒井下大巷后并將主、副、風(fēng)三井筒基本淹沒。突水事故發(fā)生后，礦積極應(yīng)對(duì)，制定并實(shí)施了一系列的治水及恢復(fù)建設(shè)方案。目前板集煤礦主、副、風(fēng)三井筒的修復(fù)建設(shè)工程進(jìn)展順利，三井為井筒修復(fù)及套壁施工階段。

1 井筒修復(fù)施工期間通風(fēng)

在三井筒排水、清淤、修復(fù)期間，作業(yè)地點(diǎn)在三井筒內(nèi)，分別在三井地面按規(guī)定安設(shè)FBDNO.6.3/2*30KW 局扇供風(fēng)， 風(fēng)筒采用直徑800mm，最大供風(fēng)距離為800m,風(fēng)量滿足作業(yè)規(guī)程要求。 根據(jù)井筒受損破壞情況及排水清理淤沙的需要，主井、風(fēng)井率先排水、清淤到井底，由于淤沙的流動(dòng)性，為確保安全，主、風(fēng)井清淤到底后緊接著進(jìn)行主風(fēng)井聯(lián)巷清淤， 清淤期間通風(fēng)仍用地面安設(shè)的局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，風(fēng)筒經(jīng)過馬頭門進(jìn)入聯(lián)巷中，風(fēng)筒出口距迎頭不大于10m,確保風(fēng)量滿足作業(yè)需求。 完成主風(fēng)井聯(lián)巷清淤并貫通后，在主井南馬頭門和風(fēng)井西馬頭門砌筑擋水墻。主風(fēng)聯(lián)巷貫通后，由于井筒修復(fù)施工需要，仍然維持凍結(jié)狀態(tài)，無法及時(shí)進(jìn)行風(fēng)井井口風(fēng)道修復(fù)及井口房施工，礦井主扇無法開啟。 在這種特殊情況下，我們結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際及局扇功率情況，仍然選擇局扇向井筒供風(fēng)的方式，主、風(fēng)井風(fēng)筒出風(fēng)口距離位于馬頭門頂板以上5 米處，同時(shí)為確保主風(fēng)聯(lián)巷內(nèi)有風(fēng)流通過，能做到將井下巷道內(nèi)溢出的瓦斯等有毒有害氣體及時(shí)排出，我們利用局扇出風(fēng)口安裝的加熱裝置對(duì)主、 風(fēng)井溫度進(jìn)行控制， 風(fēng)井溫度比主井低，將主、風(fēng)井溫差控制在2-3℃，風(fēng)井井筒內(nèi)一部分風(fēng)流經(jīng)過主風(fēng)聯(lián)巷流向主井，利用自然風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)主風(fēng)聯(lián)巷內(nèi)通風(fēng)，風(fēng)流較為穩(wěn)定。同時(shí)通過在主風(fēng)聯(lián)巷內(nèi)選取一處斷面進(jìn)行風(fēng)量、風(fēng)向測定，并安設(shè)風(fēng)速傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，找出對(duì)應(yīng)規(guī)律，確保做到主風(fēng)聯(lián)巷內(nèi)風(fēng)量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

三井清淤到井底后，將從三井井底往上進(jìn)行套壁。 在三井套壁施工階段， 井下原有大巷內(nèi)的水及泥沙會(huì)慢慢將主風(fēng)聯(lián)巷再次堵實(shí)，主風(fēng)聯(lián)巷實(shí)行水封。 主、風(fēng)井將再次處于獨(dú)立通風(fēng)階段，因此在套壁時(shí)期，三井將繼續(xù)采用局扇通風(fēng)，風(fēng)量滿足作業(yè)規(guī)程要求，風(fēng)筒出口距離水面保持在10 米以內(nèi)。為確保風(fēng)筒出口符合規(guī)定，將定期安排專人乘吊桶下到水面處檢查風(fēng)筒及通風(fēng)情況，確保安全。

2 井筒修復(fù)結(jié)束主風(fēng)聯(lián)巷貫通后通風(fēng)

主、風(fēng)井井筒修復(fù)結(jié)束后，將率先進(jìn)行風(fēng)井臨時(shí)改絞，并適時(shí)進(jìn)行風(fēng)井凍結(jié)管封孔、風(fēng)道恢復(fù)及井口房施工，同時(shí)對(duì)主風(fēng)聯(lián)巷重新淤積的水和泥沙進(jìn)行清理，清淤期間繼續(xù)采用地面安設(shè)的局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，直至主風(fēng)聯(lián)巷再次貫通。在主風(fēng)聯(lián)巷再次貫通后，礦井尚未開啟主扇形成全負(fù)壓通風(fēng)期間，要及時(shí)通過溫度控制利用自然風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)主風(fēng)聯(lián)巷的通風(fēng)，保證能夠及時(shí)將聯(lián)巷內(nèi)溢出的瓦斯等有毒有害氣體及時(shí)排出，確保施工安全。

礦井具備開啟主扇形成全風(fēng)壓通風(fēng)條件后，由于礦井永久主扇和臨時(shí)主扇在此期間都能具備啟用條件，因此是開啟臨時(shí)主扇還是永久主扇需進(jìn)行論證。由于主風(fēng)聯(lián)巷貫通時(shí)，井下只有主風(fēng)聯(lián)巷一條通道，其他巷道的清淤工作需在礦井實(shí)現(xiàn)全負(fù)壓通風(fēng)后才能開始。根據(jù)以前施工圖紙可知，主風(fēng)聯(lián)巷斷面最小處面積為8.8m2，依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，主風(fēng)聯(lián)巷最高允許風(fēng)速為8m/s,因此，我們可得出，主風(fēng)聯(lián)巷最大通過風(fēng)量Q 為：

Q=8.8×8×60=4224m3/min

根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的風(fēng)機(jī)參數(shù)和性能曲線，我們可知：

臨時(shí)主扇的型號(hào)為FBCDZ-No28/2×250 礦井軸流式通風(fēng)機(jī)，在透水前，風(fēng)機(jī)安裝角度為-15°，其排風(fēng)量為74.1-109.2 m3/s。由于井筒套壁修復(fù)后，井筒直徑變小，斷面變小，通風(fēng)阻力變大，在-15°運(yùn)行時(shí)，其排風(fēng)量已經(jīng)無法達(dá)到透水前風(fēng)量水平，為確保排風(fēng)量滿足要求，建議將安裝角度由-15°調(diào)為-12°確保風(fēng)量滿足需要。臨時(shí)主扇風(fēng)機(jī)性能曲線圖如下：

圖1 臨時(shí)主扇風(fēng)井性能曲線圖

永久主扇的型號(hào)為GAF37.5-21.1-1FB 動(dòng)葉可調(diào)礦井軸流式通風(fēng)機(jī)，在最小角度-12°情況下運(yùn)行時(shí)，其排風(fēng)量大于225m3/s，且隨著葉片安裝角增大，通風(fēng)機(jī)空氣效率提高，排風(fēng)量增大，永久主扇風(fēng)機(jī)性能曲線圖如下：

圖2 永久主扇風(fēng)井性能曲線圖

通過對(duì)比臨時(shí)主扇和永久主扇的風(fēng)機(jī)性能曲線可知，永久主扇一旦開啟其最小排風(fēng)量大于13500 m3/min，遠(yuǎn)大于主風(fēng)聯(lián)巷內(nèi)最大所通過風(fēng)量，為確保礦井安全生產(chǎn)，避免發(fā)生因?yàn)轱L(fēng)速超限帶來的安全事故，因此，在主風(fēng)聯(lián)巷貫通剛開始形成礦井負(fù)壓通風(fēng)期間，我們?nèi)匀贿x擇開啟臨時(shí)主扇擔(dān)負(fù)全礦井的通風(fēng)任務(wù)，屆時(shí)，臨時(shí)主扇供風(fēng)完全滿足礦井生產(chǎn)的需要，且風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率較高，穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)型和氣動(dòng)性較好。 在臨時(shí)主扇運(yùn)行期間，由于沒有備用風(fēng)機(jī)，應(yīng)當(dāng)按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定配備一臺(tái)備用電機(jī)。

3 礦井建設(shè)二期工程后期通風(fēng)

隨著礦井建設(shè)的進(jìn)一步開展，副井隨之也與主、風(fēng)井貫通，井底車場形成，并逐步清理軌道石門、回風(fēng)石門向采區(qū)掘進(jìn)，井下作業(yè)地點(diǎn)增多，需風(fēng)量增加，屆時(shí)隨著礦井需風(fēng)量的增加適時(shí)啟動(dòng)永久主扇，并做好臨時(shí)主扇和永久主扇切換的各項(xiàng)工作，同時(shí)根據(jù)永久主扇性能曲線將主扇葉片調(diào)在合適的角度，礦井形成主、副井進(jìn)風(fēng)，風(fēng)井回風(fēng)的中央并列式通風(fēng)格局。

4 小結(jié)

鑒于板集煤礦的特殊施工情況，對(duì)礦井修復(fù)施工期間的通風(fēng)方式也不能用常規(guī)的模式去對(duì)待。通過在礦井建設(shè)不同時(shí)期對(duì)通風(fēng)方式的合理選擇，有效的為安全生產(chǎn)提供保障，在實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的同時(shí)還保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，這為災(zāi)后礦井重建通風(fēng)方式的選擇摸索出一條有效的途徑，起到很好的指導(dǎo)意義。

［1］賈振剛，王玉林，楊安紅.煤礦建井期間通風(fēng)方式及通風(fēng)系統(tǒng)的確定[J].能源技術(shù)與管理，2012(5).

［2］國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.煤礦安全規(guī)程[M].煤炭工業(yè)出版社，2011,2.

［3］張國樞，通風(fēng)安全學(xué)[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2004,4.