墩柱式环形风筒的探索与应用
2016-05-30王猛猛王昆王文
王猛猛 王昆 王文
摘 要:在全风压通风的巷道内,挑顶高度太高,造成巷道堵塞,无法通风。因此,合理的施工工艺及通风方式,对巷道的改造具有重要的意义。本文研究了济宁二号煤矿全风压巷道,挑顶堵塞巷道的解决方法。
关键词:挑顶;墩柱;环形风筒;堵塞巷道
济宁二号煤矿2308运顺地质条件较为复杂,根据现场要求,在向斜位置挑顶造平巷,为施工2308面切眼造条件。在全风压通风的巷道内,挑顶高度太高,造成巷道堵塞,无法通风。因此,合理的挑顶施工工艺及通风方式,对巷道的改造具有重要的意义。本文研究了济宁二号煤矿全风压巷道,挑顶堵塞巷道的解决方法。
一、工程概况
2308运顺设计为矩形断面,净宽4.0m,净高3.5m,锚网带+锚索支护。 施工区域煤层起伏变化较大,总体趋势为东高西低。煤层最大坡度为9°,原施工巷道为沿煤层底板施工,煤层厚度平均为8.7m,顶板以上为砂岩,煤层结构简单。现场为全风压通风,通风系统稳定。
二、墩柱的施工工艺
1)自东向西采用掘进机对1779-1820#排落底,对1824-1850#排挑顶;掘进机落底、挑顶结束后再采取放炮方式对1850-1856#排按25°挑顶,挑顶矸石落下后铺到巷道底板上,作为改造平巷后的底板车硐室内。2)将旧墩柱运输至施工位置,沿2308运输北帮敷设2趟(每趟约40m)旧墩柱,两端的墩柱出口必须确保不被挑顶落下的矸石埋住为准,墩柱敷设时严格做到上下依次连接,连接后用宽度为400mm的旧风筒在连接处缠绕一圈,用12#铁丝在旧风筒两端各绑扎1道。3)墩柱敷设完毕后,采用?准6mm的细钢丝绳配合U型卡将墩柱固定到北帮原支护钢筋梯上,防止墩柱滚动;固定时对每节墩柱都进行固定。4)原巷道已经形成全风压通风,旧墩柱敷设完毕后,当巷道堆积矸石超过巷道的三分之一时, 将2309切眼的风采用风筒与A墩柱连接,形成通风系统。5)落底的巷道堵塞时,风筒敷设方式见附图1,将A墩柱另一端采用环形风筒,反向延伸到施工地点。
三、通风系统
施工过程中,23下08切眼采用全风压通风 ,采用风筒将新鲜风输送到迎头。
(一)掘进工作面风量计算
掘进工作面实际需要风量,应按瓦斯、二氧化碳涌出量、风速、作业人数等规定分别计算。
1.按适宜温度计算
Q掘面=60×V×S×Kt=60×0.28×14×1.10=258.7m3/min
式中:V——掘进工作面风速m/s,煤巷掘进工作面取0.28m/s;
S——掘进巷道断面积,S=14m2;
Kt——掘进工作面温度调整系数,20~26℃取1.10。
2.按瓦斯涌出量验算
Q掘面≥q掘×K掘通/c=0.02×2/0.8%=5m3/min
式中:q掘——预计掘进工作面的瓦斯绝对涌出量 0.02m3/min;
K掘通——掘进工作面的通风系数取1.5~2.0;
Q掘面——掘进工作面实际需要的风量;
c——掘进工作面回风流允许的最高瓦斯浓度,c 取 0.8%。
3.按二氧化碳涌出量验算
Q掘面≥q掘×K掘通/c=0.43×2/1.5%=57.3m3/min
式中:
c——掘进工作面回风流允许的最高二氧化碳浓度,c取1.5%;
q掘——掘进工作面回风流平均绝对二氧化碳涌出量,m3/min;
K掘通——掘进工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数,K掘通取 1.5~2.0。
4.按炸药量计算
Q掘≥10A=10×6.45=64.5m3/min
式中:A——爆破最大炸药量,取6.45kg。
(二)按人数及风速进行验算,应不低于验算值
1.按人数验算
Q掘面>4×N=4×16=64m3/min
式中:N——掘进工作面同时工作的最多人数,16人。
2.按风速验算
1)验算最小风量:Q掘面>60×0.28×S=235.2m3/min
2)验算最大风量:
Q掘面<60×4.0×S=3360m3/min
式中:0.28——掘进中的煤巷允许的最低风速,m/s;
4.0——掘进工作面允许的最高风速,m/s;
S——掘进工作面巷道断面积,m2;
Q掘面=258.7m3/min。
在23下09切眼内设风障及通风口,将风筒延接至23下08切眼。通风工区根据需要调整风量。
四、施工效果
1)巷道的平巷施工,加快了2308切眼的施工进度,为矿井接续做出了重要贡献。
2)墩柱式环形通风方式,成功了解决挑顶高度大造成巷道堵塞的问题。
3)通风方式的解决,为职工工作环境降温,提供新鲜的风。
五、结语
2308面运顺挑顶成功解决挑顶过程中遇到的通风问题,采用墩柱式环形通风,成功解决了挑顶高度大造成巷道通风不畅。为其他矿井,解决此类问题提供技术支持。
参考文献:
[1] 贾民.墩柱式沿空留巷技术研究.
[2] 史國跃.高瓦斯矿井高水材料充填墩柱沿空留巷技术.
[3] 陈东.钢管混凝土墩柱沿空留巷支护技术.
作者简介:王猛猛(1987-),男,山东济宁人,兖矿集团济宁二号煤矿,助理工程师,研究方向:煤矿开采及岩土研究。