云崗礦408主扇停運(yùn)及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整

張凱云 王振峰 楊耀霞  翁旭澤 楊德志

一、立項(xiàng)原因

408主扇服務(wù)區(qū)域僅為12^#層406盤區(qū)，該盤區(qū)只有8637工作面（406盤區(qū)回采煤柱工作面），已無運(yùn)行價(jià)值；且8637工作面開采140m后將進(jìn)入408風(fēng)井保護(hù)煤柱，一旦繼續(xù)回采造成風(fēng)井塌陷存在安全隱患，因此開采至100m時(shí)，必須將408主扇停運(yùn)，進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，利用402主扇為8637工作面及406盤區(qū)供風(fēng)。

二、成果內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)

1、408主扇供風(fēng)區(qū)域概況

408主扇主要為12^#層406盤區(qū)供風(fēng)，盤區(qū)剩最后1個(gè)生產(chǎn)工作面（8637）、408、410煤眼繞道、408瓦斯抽放泵站及410^-1變電所等硐室配風(fēng)，盤區(qū)風(fēng)量5913m³/min。408風(fēng)井底位于8637工作面回采范圍內(nèi)，8637工作面開采140m后將進(jìn)入408風(fēng)井保護(hù)煤柱，因此開采至100m時(shí)，必須將408主扇停運(yùn)，將408風(fēng)井封閉。408風(fēng)井與8637工作面平面圖和剖面圖如圖一。

2、408主扇供風(fēng)區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)

新鮮風(fēng)流：

副井、材料斜井、主皮帶斜井、南翼進(jìn)風(fēng)井→1030大巷→五暗斜井→12^#層408皮、軌、2637^-1→8637工作面；

副井、材料斜井、主皮帶斜井→980皮帶、406^-2皮、軌→12^#層408皮、軌、2637^-1→8637工作面；

回風(fēng)風(fēng)流：

12^#層8637工作面→5637巷（508回）、508輔回→12^#層408風(fēng)井底→408風(fēng)井→地面；

3、408主扇停運(yùn)的必要性

1）408主扇停運(yùn)前，礦井總進(jìn)、回風(fēng)量分別為23251m³/min和23392m³/min。而云崗礦采掘工作主要集中在404主扇供風(fēng)區(qū)域的3^#、12^#、12^-2#層404盤區(qū)，礦井總計(jì)劃風(fēng)量14305m³/min，礦井富余風(fēng)量近9000m³/min，通風(fēng)經(jīng)濟(jì)性差；同時(shí)12^#層406、410^-4盤區(qū)都僅剩最后一個(gè)綜采工作面，已無運(yùn)行兩臺(tái)主扇的必要。

2）408主扇服務(wù)區(qū)域僅為12#層406盤區(qū)，該盤區(qū)只有8637工作面（406盤區(qū)回采煤柱工作面），已無采掘價(jià)值。且8637工作面開采140m后進(jìn)入408風(fēng)井保護(hù)煤柱，一旦繼續(xù)回采造成風(fēng)井塌陷存在安全隱患，因此開采至100m時(shí)，必須將408主扇停運(yùn)，進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，利用402主扇為8637工作面及406

盤區(qū)供風(fēng)。

圖一  408風(fēng)井與8637工作面平面圖和剖面圖

4、408主扇停運(yùn)的可行性分析

全礦正常情況下，各進(jìn)回風(fēng)井及主扇運(yùn)行情況如下表所示：

表1 進(jìn)回風(fēng)井情況表  單位：m³/min

表2 主扇運(yùn)行參數(shù)表

2019年11月，本礦利用全礦性反風(fēng)演練期間，對408主扇停運(yùn)可行性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行測定、收集及分析。

試驗(yàn)期間，408主扇停運(yùn)后，408風(fēng)井成為進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)量510m³/min，全礦通風(fēng)系統(tǒng)由八進(jìn)三回變?yōu)榫胚M(jìn)二回，由402、404兩臺(tái)主扇聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)為礦井通風(fēng)，對比408主扇停運(yùn)前和停運(yùn)期間兩個(gè)時(shí)期的進(jìn)風(fēng)量以及主扇排風(fēng)量可得到以下結(jié)果：

礦井總進(jìn)風(fēng)量由23251m³/min降至17713m³/min；總回風(fēng)量由23392m³/min降至17717m³/min?？傔M(jìn)風(fēng)量減小5538m³/min，其中副井減小5552m³/min，主皮斜井減小1608m³/min，材料斜井增大1194m³/min，311材料斜井和311風(fēng)井增風(fēng)406m³/min。礦井計(jì)劃風(fēng)量14305m³/min，富余風(fēng)量約3412m³/min。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，雖然礦井總進(jìn)回風(fēng)量減小，仍然比計(jì)劃風(fēng)量結(jié)余3100m³/min以上。具備停運(yùn)主扇的條件。

5、408主扇停運(yùn)方案

第一步：完成12^-2#層410^-4盤區(qū)的回收撤退以及封閉工程。

如果12^-2#層410^-4盤區(qū)封閉前停運(yùn)408主扇，利用402主扇為406盤區(qū)供風(fēng)，風(fēng)量不足，因此需要先完成12^-2#層410^-4盤區(qū)封閉工程，封閉后402主扇暫時(shí)結(jié)余下的近2800 m³/min風(fēng)量先在402主扇供風(fēng)區(qū)域內(nèi)自然分配。

第二步：依次啟封12^#層510^-1回尾、510回、510輔回、508北回尾四段封閉巷道（具體通風(fēng)設(shè)施位置參照后附示意圖）。啟封目的為連通406盤區(qū)與410盤區(qū)，停運(yùn)408主扇后可以利用402主扇為406盤區(qū)供風(fēng)。

圖二  12#層510-1回、510回等通風(fēng)設(shè)施位置示意圖

12^-2#層410^-4盤區(qū)撤退完--408主扇停運(yùn)前，依次完成12^#層510回、510輔回、508北回末端啟封工程。在啟封B6、B8密閉段時(shí)，對12^#層新508輔回進(jìn)行封閉，隔絕402、408主扇回風(fēng)系統(tǒng)，避免主扇對拉風(fēng)現(xiàn)象出現(xiàn)。具體各段啟封及風(fēng)量調(diào)控方案如下：

1）、啟封B1-B2過程中，首先調(diào)整12^#層510^-1回總控調(diào)節(jié)（T1）與12^-2#層410^-1皮繞調(diào)節(jié)（T2）斷面一致，風(fēng)量306m³/min，然后打開510^-1回風(fēng)側(cè)B1密閉30*30cm口子，再打開410軌尾B2密閉30*30cm口子，逐步放大T1調(diào)節(jié)斷面至500m³/min，觀察B1密閉墻前氣體濃度，檢查CH₄濃度低于1%、CO₂濃度低于1.5%、O₂濃度大于19%后，逐步擴(kuò)大B1、B2密閉墻口，直至B2全斷面、B1打開1m*2m口子，T1調(diào)節(jié)控風(fēng)至1000m³/min，通風(fēng)區(qū)在510輔回交510^-1回巷口以北3m處備料，準(zhǔn)備施工永久密閉一座（M1留口）。

2）、啟封B3過程中，先將B3密閉打開30*30cm口子，再將B4密閉前風(fēng)橋（F1）打開20*50cm，然后觀察B3密閉墻前氣體濃度，當(dāng)檢查CH₄濃度低于1%、CO₂濃度低于1.5%、O₂濃度大于19%后，逐步擴(kuò)大B3密閉墻口，直至全斷面。

3）啟封B4、B5過程中，先將B4密閉打開30*30cm口子，再將B5密閉打開30*30cm口子，然后封閉F1風(fēng)橋口，B2、M1密閉，觀察B4密閉墻前氣體濃度，當(dāng)檢查CH₄濃度低于1%、CO₂濃度低于1.5%、O₂濃度大于19%后，逐步擴(kuò)大B4、B5密閉墻口，直至全斷面?；謴?fù)410二電所調(diào)節(jié)（T3），并在410^-1軌暗斜井上部車場施工兩道控風(fēng)門（T4），為下一步啟封調(diào)整系統(tǒng)做準(zhǔn)備。

4）啟封B6、B8過程中，先將B6密閉打開30*30cm口子；對新508輔回A11、A12、A15、A2段進(jìn)行封閉，隔離402、408主扇供風(fēng)區(qū)域，避免出現(xiàn)主扇對拉風(fēng)情況出現(xiàn)；再將B8密閉打開30*30cm口子，觀察B6密閉墻前氣體濃度，當(dāng)檢查CH₄濃度低于1%、CO₂濃度低于1.5%、O₂濃度大于19%后，逐步擴(kuò)大B6、B8密閉墻口，直至全斷面。

5）提前在410一電所口穩(wěn)設(shè)兩臺(tái)2*15KW對旋風(fēng)機(jī)，延接風(fēng)筒至B9墻前。開啟風(fēng)機(jī)后，啟封B9墻打開1.5*2.0m口子，采用延接風(fēng)筒逐段排放的方式直至B7墻前。

6）啟封B7墻打開30*30cm口子，排放510輔回B6-B7段氣體。觀察B7密閉墻前氣體濃度，當(dāng)檢查CH₄濃度低于1%、CO₂濃度低于1.5%、O₂濃度大于19%后，逐步擴(kuò)大B7密閉墻口，直至全斷面。

7）對410盤區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整410^-1軌控風(fēng)門T4過風(fēng)不大于1000m³/min，拆除510^-1回總控調(diào)節(jié)T1，將510^-4總控調(diào)節(jié)T5風(fēng)量控制在3000m³/min左右，之后對410盤區(qū)各繞道調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，控制410^-1皮繞調(diào)節(jié)T2過風(fēng)300m³/min、410二電所調(diào)節(jié)T3過風(fēng)150m³/min、51003繞道調(diào)節(jié)T6過風(fēng)800m³/min、21001繞道調(diào)節(jié)T7過風(fēng)800m³/min、410一電所調(diào)節(jié)T8過風(fēng)550m³/min。為將12^#層8637工作面通風(fēng)系統(tǒng)并入402主扇供風(fēng)區(qū)域做好準(zhǔn)備。

8）繼續(xù)利用410一電所風(fēng)機(jī)重新延接風(fēng)筒至B10墻前，開啟風(fēng)機(jī)后，啟封B10墻打開1.5*2.0m口子，采用延接風(fēng)筒逐段排放的方式直至B11墻前。同樣繼續(xù)啟封B11墻排放瓦斯至B12墻。整個(gè)啟封排瓦斯工作完成，保留B12密閉墻，作為402、408主扇供風(fēng)區(qū)域隔斷。

      第三步：停運(yùn)408主扇及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整

主扇停運(yùn)當(dāng)班，8637工作面停止生產(chǎn)，406盤區(qū)、410盤區(qū)斷電撤人。由通風(fēng)區(qū)負(fù)責(zé)通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整工作。

1）、首先停運(yùn)408主扇，打開防爆門、行人小風(fēng)門，將408風(fēng)井暫時(shí)變?yōu)檫M(jìn)風(fēng)井通過收縮風(fēng)硐以下密閉的留口斷面，控制其進(jìn)風(fēng)量不大于500m³/min；同時(shí)開始施工風(fēng)井底密閉，要求在8637工作面開采至140m前完成井筒封閉并充填20m以上粉煤灰工程、密閉墻前超高三角段假頂施工并用羅克休充填工作。

2）、通過縮小南翼進(jìn)風(fēng)井口調(diào)節(jié)斷面的方法，控制其進(jìn)風(fēng)量不大于500m³/min，逐步全斷面啟封508北回尾（煤眼繞道以北）密閉墻B12，將8637工作面帶入402主扇供風(fēng)區(qū)域；

3）、通過縮小調(diào)節(jié)過風(fēng)斷面的方法降低51003（T6）、21001（T7）、410一電所調(diào)節(jié)（T8）風(fēng)量至150m³/min，重新調(diào)整410、408煤眼共用繞道調(diào)節(jié)（T9）風(fēng)量至500m³/min，確保8637工作面風(fēng)量不低于1000m³/min，其余用風(fēng)地點(diǎn)風(fēng)量滿足需要。

4）、系統(tǒng)調(diào)整結(jié)束后，等待30分鐘，通風(fēng)區(qū)負(fù)責(zé)對全礦井進(jìn)行風(fēng)量測定，確定無無風(fēng)、微風(fēng)區(qū)域。

408主扇停運(yùn)前、后及停運(yùn)試驗(yàn)期間1030大巷各段風(fēng)量及風(fēng)向如圖所示：

三、應(yīng)用情況及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益

1、408主扇停運(yùn)后，全礦通風(fēng)系統(tǒng)由“八進(jìn)三回”變?yōu)椤鞍诉M(jìn)二回”，由402、404兩臺(tái)主扇聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)為礦井通風(fēng)，408主扇停運(yùn)后礦井總進(jìn)風(fēng)量由23059m³/min降至16241m³/min，降風(fēng)6818m³/min；總回風(fēng)量由23746m³/min降至16533m³/min，降風(fēng)7213m³/min。同時(shí)由于總進(jìn)風(fēng)風(fēng)量降低，風(fēng)阻減小，402、404主扇風(fēng)量基本不變，但負(fù)壓各下降100pa左右，達(dá)到了超預(yù)期的效果。

2、通過對南翼進(jìn)風(fēng)井上、下部調(diào)節(jié)控風(fēng)；主皮帶斜井繞道和清灑斜井下部調(diào)節(jié)控風(fēng)；510^-4回風(fēng)總控調(diào)節(jié)控風(fēng)；410、406、410^-1盤區(qū)12個(gè)硐室配風(fēng)點(diǎn)調(diào)節(jié)的控風(fēng)，保證了8637工作面以及1030大巷整體風(fēng)量符合規(guī)程要求，其它地點(diǎn)也沒有微風(fēng)、無風(fēng)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)礦井采掘接替的安全過渡。

3、408主扇停運(yùn)后，全礦井僅剩兩臺(tái)主扇供風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)得到了簡化，更加方便管理的同時(shí)，還進(jìn)一步降低了礦井能耗和成本投入。408主扇房和風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，能夠降低礦井能耗372.3萬KW/a，減少主扇運(yùn)營費(fèi)用409.53萬元/a，同時(shí)還降低了主扇房冬季供暖、南翼進(jìn)風(fēng)井供熱量、看主扇人工等工作量，產(chǎn)生極為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

四、總體性能指標(biāo)與國內(nèi)外、集團(tuán)公司內(nèi)其他單位技術(shù)的比較

由于我礦目前儲(chǔ)量少，需精采、殘采，且盤區(qū)大范圍收縮，部分回采工作面為回采煤柱工作面，運(yùn)行主扇逐漸減少，不可避免的面臨主扇停運(yùn)和風(fēng)井封閉。此次408主扇停運(yùn)及系統(tǒng)調(diào)整工程一方面408風(fēng)井底位于工作面回采區(qū)域，停運(yùn)及封閉與一般主扇停運(yùn)差異較大；另一方面利用全礦性反風(fēng)演練期間進(jìn)行408主扇停運(yùn)試驗(yàn)，為正式停運(yùn)提供了寶貴數(shù)據(jù)支撐。這兩方面均可為我礦及其他礦井停運(yùn)主扇提供參考性指導(dǎo)。

五、推廣應(yīng)用前景

    針對停運(yùn)主扇風(fēng)井位于回采工作面區(qū)域和跨盤區(qū)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的極復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，通過與實(shí)際情況相似度極高的試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測，可以達(dá)到提前預(yù)測系統(tǒng)改變情況，提前發(fā)現(xiàn)無風(fēng)微風(fēng)區(qū)域，從而指導(dǎo)現(xiàn)場實(shí)施，可操作性強(qiáng)，指導(dǎo)意義大，有極大的推廣前景。

經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益證明

項(xiàng)目名稱（云崗礦408主扇停運(yùn)及通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整）

（一）、社會(huì)效益

1、408主扇停運(yùn)后，全礦通風(fēng)系統(tǒng)由“八進(jìn)三回”變?yōu)椤鞍诉M(jìn)二回”，由402、404兩臺(tái)主扇聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)為礦井通風(fēng)，408主扇停運(yùn)后礦井總進(jìn)風(fēng)量由23059m³/min降至16241m³/min，降風(fēng)6818m³/min；總回風(fēng)量由23746m³/min降至16533m³/min，降風(fēng)7213m³/min。同時(shí)由于總進(jìn)風(fēng)風(fēng)量降低，風(fēng)阻減小，402、404主扇風(fēng)量基本不變，但負(fù)壓各下降100pa左右，達(dá)到了超預(yù)期的效果。

2、通過對南翼進(jìn)風(fēng)井上、下部調(diào)節(jié)控風(fēng)；主皮帶斜井繞道和清灑斜井下部調(diào)節(jié)控風(fēng)；510^-4回風(fēng)總控調(diào)節(jié)控風(fēng)；410、406、410^-1盤區(qū)12個(gè)硐室配風(fēng)點(diǎn)調(diào)節(jié)的控風(fēng)，保證了8637工作面以及1030大巷整體風(fēng)量符合規(guī)程要求，其它地點(diǎn)也沒有微風(fēng)、無風(fēng)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)礦井采掘接替的安全過渡。

（二）、經(jīng)濟(jì)效益

1、408主扇停運(yùn)后，全礦井僅剩兩臺(tái)主扇供風(fēng)，通風(fēng)系統(tǒng)得到了簡化，更加方便管理的同時(shí)，還進(jìn)一步降低了礦井能耗和成本投入。408主扇房和風(fēng)機(jī)停運(yùn)后，能夠降低礦井能耗372.3萬KW/a，減少主扇運(yùn)營費(fèi)用409.53萬元/a，同時(shí)還降低了主扇房冬季供暖、南翼進(jìn)風(fēng)井供熱量、看主扇人工等工作量，產(chǎn)生極為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

作者：晉能控股煤業(yè)集團(tuán)云崗礦 張凱云