煤礦建井二期工程施工期間通風系統研究

田永龍 馮道鑫

（山東宏陽礦業有限公司，山東 濟寧 272000）

煤礦建井期間井巷工程施工一般劃分為3 期，其中二期工程包含井底車場和大巷，至進入采區工程施工前工程。二期工程掘進工作面逐步增加，需要供風量不斷加大，地面主要通風機從無到有，巷道多次貫通，需動態調整通風系統，是礦井建設過程中通風系統管理難度最大的階段。本文結合宏陽煤礦建井實際情況，對煤礦建井二期工程施工期間通風系統管理進行研究。

1 工程概況

宏陽煤礦位于山東省嘉祥縣，設計生產能力為0.45 Mt/a，采用立井開拓方式。工業場地內布置主井、副井兩個井筒，中央并列式通風方式。井底車場水平標高-435 m，采用環形臥式井底車場。從井底車場向東布置兩條大巷，大巷南側布置首采區。

主副井貫通的通道為：主井—主井西側聯絡巷—五號交叉點—等候室—副井井筒與井底車場連接處—副井。至二期工程開工前，這些工程已經完成。

一期工程階段，在井口附近適當位置安設局部風機，采用壓入式通風方式，將風筒直接延接至立井井筒施工位置。通風系統較為簡單，重點是做好風筒的吊掛、連接，確保無大的漏風點，保證井筒施工的通風安全、可靠。至一期工程結束，共有2個井筒掘進工作面施工，通風系統簡單。

2 二期工程要求

根據建設計劃，二期工程期間施工掘進工作面數量由2 個逐漸增加至7 個，后減少至4 個掘進工作面，需要的風量也是先增加后減少。應根據掘進工作面隨之調整通風設施和通風機的數量。

二期工程施工期間，副井要結束臨時通風和提升，進行永久裝備改用罐籠提升；主井結束臨時通風和提升，進行永久裝備改用箕斗提升；裝備主要通風機形成永久提升系統3 個階段。需根據井筒裝備情況，調整通風設施和通風機的位置。

3 二期工程施工期間可能面臨的問題

為做好二期工程施工期間的通風管理工作，調研了類似礦井的通風管理經驗，總結出以下可能面臨的問題：

（1）供風難度偏大。大型礦井一般采用3 個井筒開拓，3 個井筒貫通后，貫通巷道多，通風斷面大，供風能力強。本項目只有2 個井筒，供風能力受到限制。

（2）隨著掘進工作的不斷推進，井下局部供風距離越來越遠，風筒管理較差（吊掛不平直、漏風點多等）。加之井下環境濕度大、粉塵濃度大對風機的性能都存在一定的影響，致使現井下掘進迎頭供風量較低，炮煙、粉塵很難及時排出。

（3）二期工程期間井下掘進工作面布置較多，礦井總需風量較大。如果管理不善，可能出現多次串聯通風或1 臺局部扇風機為多個掘進工作面供風現象，存在安全隱患。

（4）由于井下部分迎頭出水原因，導致停頭、換面較為頻繁，通風系統不穩定。

（5）井下監測監控系統裝備安設比較滯后，對井下瓦斯的檢查存在部分盲區。井下可能存在有害氣體超標區域，對礦井安全存在嚴重威脅。

（6）主副井井筒施工期間，風筒懸吊于井壁，出現漏風點不易維修。個別風筒現脫節現象。

（7）一期工程期間，井口出風口預留一般較小，不利于風筒回風。

（8）井下水害比較嚴重，存在涌水將有害氣體帶出的危險。

4 劃分通風階段

為合理安排二期工程施工期間通風系統，根據二期工程要求，解決可能面臨的問題，計劃分階段進行通風系統管理。如果按掘進工作面數量為主要影響因素劃分階段，二期工程期間掘進工作面數量有6 次變化，再加上其他影響因素劃分階段過多，不利于指導通風系統管理。經過多方案比較，確定以掘進工作面貫通為主要影響因素，劃分通風階段。將二期工程通風系統劃分為5 個階段，分段管理。

（1）副井東西繞道貫通前階段（2 個掘進工作面）

形成副井進風、主井回風的臨時通風系統。2臺局部通風機安裝在等候室通道處，風機后設有控風設施，風筒直接給掘進工作面供風。一階段通風范圍如圖1 所示。

（2）至中央變電所、泵房、管子道貫通前（4個掘進工作面）

增加至4 臺局部通風機，位置調整至副井下井口東西馬頭門段，風機后設控風設施，形成小輔助風機群，直接供給井底變電所及中央泵房等掘進迎頭。由于控風設施距放炮地點較近，必須派專人每班巡查好通防設施，出現問題及時處理，防止風機出現循環風現象。二階段通風范圍如圖2 所示。

圖1 一階段通風范圍圖

圖2 二階段通風范圍圖

（3）副井改絞結束前階段（4 個掘進工作面）

4 臺風機安設在副井東西繞道不變。在安設風機前，必須在副井東西繞道各施工2 道風門，以起到防止風機循環風的發生。同時各掘進面的風機選用必須考慮各掘進迎頭的實際情況，選擇合理的風機，保證迎頭出風量滿足作業要求。為盡可能減少對運輸的影響，風門施工時須加大風門尺寸及風門間距，以有利于人員、車輛的通行。三階段通風范圍如圖3 所示。

圖3 三階段通風范圍圖

優點為通風比較可靠，不會出現循環風現象；缺點是影響中央泵房、變電所設備運輸，副井東西繞道風門易損壞，加大了通防工區日常維修工作量。

（4）副井改絞結束至總回風巷貫通前（7 個掘進工作面）

在主井東西繞道安設FBCDZ №16/2×75 kW大型輔助風機，副井東西繞道的4 臺風機不變。在安設風機前，需在主井東西繞道兩側各施工2 道風門，以形成輔助通風系統，然后將大型輔助風機安設在非主井側。各掘進面必須根據實際情況選擇合適風機安設在副井東西繞道兩側，風機后可不再設置風門。四階段通風范圍如圖4 所示。

優點是對副井提升運輸影響不大；缺點是通風系統不可靠，必須加大輔助風機的日常維護、檢修力度，保證輔助風機正常運轉。選擇的輔助風機風量、風壓必須滿足礦井最困難時期的最大風量需求。若輔助風機風量、風壓不足，將造成副井東西繞道風機吸循環風現象，嚴重影響供風安全。

（5）礦井總回風巷貫通后至主通風機運行前（6個掘進工作面）

將FBCDZ №16/2×75 kW 大型輔助風機安設在礦井總回風巷。待總回風巷道與主井貫通后，在總回巷距主井較近位置施工風門，將大型輔助風機安設在非主井井筒側。為了保證爆破材料庫風流，可在炸藥回風道安設較小型風機。若輔助風機安設巷道不行人、過車，可將風門改為風墻，以減少漏風量。五階段通風范圍如圖5 所示。

其他掘進工作面供風方式為：將各自局部風機安設在巷道全風壓段，風機后不再設置控風設施。各聯絡巷貫通后需第一時間安排施工風門等控風設施，增加全風壓巷道范圍。各局部風機必須及時往前挪移，以縮短供風距離，減少風阻，提高迎頭有效供風量。

圖5 五階段通風范圍圖

（6）主通風機運行后

拆除大型輔助風機，形成永久通風系統。將局部通風機安裝在掘進工作面附近的進風巷內，形成壓入式通風系統。

5 應用效果

（1）將通風系統劃分5 個階段，保證了以通風量決定掘進工作面的數量，避免了1 臺風機向多個工作面供風和多次串聯通風問題。

（2）以掘進工作面貫通為主要影響因素劃分通風階段，可提前設計局部通風機或通風機群的位置，不僅可以提高掘進工作面局部供風的可靠性、穩定性，確保掘進工作面有效風量充足，改善施工地點作業環境，同時也減少局部供風系統阻力，優化局部通風機選型，降低了礦井通風耗能。

（3）根據通風系統設計優化，合理規劃風門、風墻等通風設施施工位置，減少臨時設施施工，避免二次通風設施拆除調整。

宏陽煤礦二期工程建設期間，按五個通風階段管理通風系統，降低了通風管理難度，保證了安全生產。