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关于王庄煤矿煤柱回收工作面通风方案的对比分析

2020-09-16 264 上传者：管理员

摘要：以王庄煤矿老井43三下山保护煤柱回收工作面为研究对象,根据矿井通风现状,基于矿井通风管理信息系统MVIS,对43三下山保护煤柱回收通风方案设计进行模拟优化,并对选取的两种方案进行对比分析,最终选择43三下山利用62风井回风方案。

关键词：
保护煤柱
模拟优化
矿业工程
矿井通风管理信息系统
通风方案
通风系统
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矿井通风是煤矿安全生产的一项非常重要的工作,通风质量直接影响到整个矿井的生产安全和企业经济效益[1]。随着矿井生产活动的不断延伸,矿井通风系统网络也会不断复杂化,矿井安全有效通风越来越难以保证[1,2]。王庄煤矿是一座闻名全国的特级高产高效现代化矿井,主采二叠系山西组3号煤层,煤层均厚6.69m,倾角2～6°,核定生产能力710万t/a。随着老区煤炭资源的逐渐枯竭,矿井生产逐步向+540新区转移,目前生产活动包括老井和+540新区两部分。为了延续矿井老井区域服务年限,避免资源浪费,需对老井部分采区大巷保护煤柱进行回收,为了保证回收工作面的安全,需对现有通风系统进行科学优化,以选取合理的保护煤柱回收方案[3]。本文以43三下山保护煤柱回收通风方案优化为例,进行探讨。

1、王庄煤矿老井通风系统简述

王庄煤矿井田范围内共有十一个井筒,七个进风井、四个回风井。主要服务于老井区域的有七个井筒,分别为五个进风井(主立井、副立井、主斜井、副斜井、西进风井),两个回风井(西回风井、62回风井)。矿井实行分区通风,老井区域按回风井担负回风任务区分,分为西风井系统和62风井系统。计划回收的43三下山采区保护煤柱(即43M7工作面)需确定由具体哪个风井担负回风任务,从而选择不同的进、回风路线。

2、43三下山采区保护煤柱回收通风方案设计

本文结合43三下山保护煤柱回收实际情况,基于矿井通风管理信息系统MVIS,进行通风方案反复模拟分析,最终选择最优通风方案。MVIS是通过巷道对象与节点、矿井辅助巷道及硐室、所配备的通风设备、风流特征之间所构建的关系网构建数学模型,在无初值迭代算法的基础上对结果所产生的通风效果进行模拟分析,并生成相应的三维通风网络图,成为目前应用较广泛的矿井通风专业化软件[4]。本文通过MVIS进行数字模拟网络分析,得出适用于43三下山保护煤柱回收(即43M7工作面)的两个通风方案,即62回风井回风方案和西风井回风方案,并进行对比分析。

2.143M7工作面利用62风井回风

43M7工作面通风路线:

新鲜风流—主立井、副立井、主斜井、西进风井—630大巷、630胶带巷、630南轨—62分煤巷—43M7工作面。

污风—43M7工作面—62新掘回风巷—62总回—62风井—地面。

43M7工作面利用62风井回风(方案1)所需要的主要工程量及配风情况,见图1。

1)43M7切眼需布置在43三下山机头方向,工作面回采时由43三下山向62方向推进。

2)62采区需沿采空区边缘平行于62分煤巷新掘一条长度3000m左右的巷道,其中岩巷200m左右、穿越43B2采空区约80m。

3)43M7工作面回采前需对43辅皮、43辅轨、740南大巷部分巷道进行封闭,共需打设3道密闭。封闭前需对740南大巷、43三下山石门、43辅皮、5号胶带、43三下皮、43三下山南皮、43辅轨、44轨道巷、43三下轨、43三下山南轨巷道内设备进行回收,在43辅皮、43辅轨、740南大巷打设3道密闭,43M7切眼后部可打设临时密闭。

4)需对43三下山南辅轨、43三下山南辅皮沿线通风设施进行维修(5组通风设施)。

5)43M7利用62风井回风,工作面配风量在2000m3/min左右。

图143M7工作面采用62风井回风示意

2.243M7工作面利用西风井回风

43M7工作面通风路线:

新鲜风流—主立井、副立井、副斜井—740南大巷、胶带巷—43M7工作面。

污风—43M7工作面—740轨道巷—43一下山轨道巷—61一下山轨道巷—630南总回—西风井—地面。

43M7工作面利用西风井回风(方案2),所需要的主要工程量及配风情况,见图2。

图243M7工作面采用西风井回风示意

1)43M7切眼需布置在43三下山机尾方向,工作面回采时由62向43三下山方向推进。

2)43M7工作面回采前需对62分煤巷进行封闭(需打设1道密闭)。封闭前需对43三下山南辅轨、43三下山南辅皮、62分煤巷巷道内设备进行回收,在62分煤巷打设1道密闭(见图2),43M7切眼后部可打设临时密闭。

3)需对通43三下山南轨、43三下轨、44轨道、43辅轨、43一下山轨道巷的所有联巷通风设施进行维修(25组通风设施)。另外需新增3组永久风门。

4)因61上山轨道巷中间部分垮塌封闭,故需启封61上山轨道巷已封闭的部分巷道,并进行瓦斯排放及巷道修复工程;或者平行于61上山胶带巷新掘一条巷道,用于回风任务。预计新掘61回风巷700m,位置见图3。

5)43M7工作面利用西风井回风,工作面配风量在600～700m3/min。

图361新掘回风巷位置示意

3、方案对比分析

从巷道设备回收和巷道密闭所需工程量进行对比,方案1和方案2都需对43一下山至62分煤巷段进行封闭,工程量一样。从风井主扇担负的回风区域上讲,西风井担负老井的大部门区域回风任务(主要包括51/52和61采区),且主扇投运较早、设备较为陈旧,62风井担负老井回风任务较小(主要服务62采区),且主扇设备状态较好。

1)方案1的优点在于,无需启闭排瓦斯,通风设施维修量较小,工作面配风量较大,达到2000m3/min。但缺点是:需沿采空区新掘一条长度3000m左右的巷道,并且要穿越43B2采空区约80m,且工人行走距离较长。

2)方案2的优点在于工人行走的距离较短。但需对61上山轨道巷已封闭的部分巷道启闭排瓦斯、修巷作业,此项工程是制约本方案的重要因素,需根据启闭后巷道情况进行确定。若新掘61回风巷,需贯穿多条已采工作面空巷,均涉及启闭排瓦斯修巷问题,工程量较大。目前43轨道、43胶带巷均为进风巷道,两巷之间存在多条联巷,采用此方案后,43轨道巷将改为回风巷需对联巷内的25组通风设施进行维修(部门通风设施还需要拆除重建,运料比较困难),且另外需增加3组通风设施。工作面配风量小(600～700m3/min),可能无法满足生产需要。

4、结语

从通风专业角度对两种方案进行对比分析,推荐采用方案1,43M7工作面利用62风井回风。该方案通风距离较短、通风阻力小,沿线通风设施较少,通风系统稳定可靠,能够为43M7工作面提供充足的风量,确保工作面生产期间瓦斯不超限。且方案1在不会产生串风、漏风等问题的基础上极大简化了已有通风系统网络,能够保证工作面的通风安全。

参考文献:

[1]彭斌.大型复杂矿井通风系统优化研究[D].赣州:江西理工大学,2014.

[2]王德明.矿井通风安全理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,1999.

[3]黄贵强.回收大巷保护煤柱时通风系统的优化[J].江西煤炭科技,2009(1):3-4.

[4]马恒,倪景峰,刘剑.矿井通风管理信息系统开发及其应用[J].华北科技学院学报,2014,12(8):33-37.

孙彦波.王庄煤矿煤柱回收工作面通风方案探讨[J].煤,2020,29(09):114-116.