长距离独头巷道掘进通风方法研究与应用

李海亮

(中国华冶科工集团有限公司北票分公司，辽宁 北票 122104)

1 前言

随着地下矿山和地下工程建设的深入，长距离巷道施工越来越多。长距离巷道工程施工过程中，在其贯通通风问题解决以前，掘支作业面的通风随着掘进工作的推进，通风距离越来越长，通风难度越来越大。掘进出碴及支护过程中产生炮烟、粉尘等，需要通风的时间越来越长，通风效果越来越差。特别是近年来，为加快施工进度，提高施工机械化水平，掘支施工过程中大量采用无轨内燃出渣运输设备，出渣运输过程中产生的大量油烟严重影响了巷道空气质量。通风效果不但直接影响施工进度，而且直接影响作业人员的安全与健康等。虽然近年来通风设备不断改进，但考虑到通风成本等因素，通风效果并没有大的改善。因此，如何解决长距离通风一直是施工单位需要进一步探索的难题。

2 长距离巷道通风问题及解决措施

保国铁矿铁蛋山矿区第一采矿中段即将回采完毕，为确保三级矿量平衡，加紧对下一中段延伸开拓工程施工，本斜坡道延伸独头距离长，通风困难，施工难度较大。

由于矿山中段斜坡道延伸工程为独头巷道，距离长，爆破后的炮烟、出碴设备产生的油烟以及粉尘等有害气体长时间不能排除。

通过加设中转风室接力通风延长巷道掘进通风距离。巷道掘进一定距离，当正常第一级通风机不能有效保障巷道掘进工作面通风时，在巷道一侧加设一个硐室作为中转风室，再在中转风室外部砌筑一道密闭墙。为方便通风机等设施安装及检修，在风室密闭墙下部开一小门，平时可关闭。中转风室密闭墙一侧(入风侧)安装硬质弯头风筒通往中转风室内，将外部风筒压入的新鲜风引入中转风室；在中转风室密闭墙另一侧(出风侧)安装一个或多个硬质弯头风筒。在中转风室密闭墙出风侧同时安装2个或多个硬质弯头风筒及其配套的通风机，可实现由此向多个分支巷道同时通风(分风)的目的。第一级通风机将新鲜风压入中转风室，第二级、第三级等接力通风机可依次将前一级风机送入中转风室，新鲜风接力向前压入通风，实现长距离巷道掘进通风安全，保障施工速度。

加设中转风室接力通风延长巷道掘进通风距离的施工作业方法示意图如图1。

图1 加设中转风室接力通风延长巷道掘进距离示意图

通过加设中转风室接力通风延长巷道掘进通风距离的施工作业方法，解决长距离巷道掘进施工过程的通风问题，从而保障施工作业的安全和施工速度。主要通过在长距离巷道掘进施工过程中根据实际通风效果，在巷道合适位置设一中转风室，安装中转通风设施接力通风或分风。上述作业方法可在保障长距离巷道通风效果的情况下，大大延长独头巷道掘进长度，实现长距离巷道掘进通风安全和保障施工速度。

通过一系列措施，减少安全隐患，加快施工进度，降低施工成本，为以后施工提供技术经验。

3 风室掘进施工

3.1 工艺流程

设备、人员进场→施工准备→施工工作面标记中心线和腰线→根据中腰线画出风室掘进轮廓线→施工炮孔→依次循环→支护→验收→资料整理。

3.2 施工质量控制

(1)掘进前必须将测量出的中腰线引到掌子面，利用中腰线画出巷道的轮廓线，并按照设计炮孔图标出炮眼的位置，误差不得超过50mm；每次画轮廓线时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，并对中腰线妥善保护，不得破坏。

(2)吹孔装药及孔口堵塞。装药前用小高压风管将炮眼内石屑吹净，装药需分片、分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下进行，雷管要对号入座；所有炮孔均用炮泥堵塞、密封，堵塞长度周边眼不小于200mm，其它眼不小于350mm，严禁用纸箱等易燃物进行堵塞。

(3)布置炮眼。先布置掏槽眼，其方向在岩层层理明显时应尽量垂直于层理；辅助眼按均匀分布的原则布置；周边眼采用光面爆破，光爆层厚度为周边眼眼距；拱顶眼距不超过500mm，墙部不超过600mm，爆破后硬岩的眼痕率≥80%，中硬岩的眼痕率≥50%，软岩周边成型应符合设计轮廓。

3.3 施工质量验收

(1)施工中检测项目和检测方法。施工过程中利用盒尺、线绳、坡度轨等对炮孔的排位、基高、角度等进行检测。

(2)质量验收。①按设计图纸的要求进行施工, 并严格执行国家颁发的有关规范、工程质量检验评定标准和相关规定。②分项、分部工程分阶段进行验收, 先进行自检, 车间自检完成后由项目部技术质量部单位组织验收。

3.4 作业条件及施工技术措施

3.4.1 现场应具备的条件

(1)技术准备。①施工设计图纸提前准备并进行书面技术交底。②在施工前将中心线、腰线、轮廓线按照设计放好。

(2)现场准备。①供风、供水、供电：沿用下盘沿脉巷的供风、供水、供电系统。②根据巷道岩石变化情况，岩石破碎时，采取喷混凝土、喷锚等支护措施。③材料准备：施工单位提前准备所需用的材料，如撬棍、照明灯具、各类油料等，备足使用的各种标准合格材料。

(3)主要机具。YT- 28钻机、钎杆、钻头等提前备足。

3.4.2 施工技术方法

采用全断面凿岩，预留光爆层分次爆破成巷技术。

4 风室砌筑施工

4.1 工艺流程

设备、人员进场→施工准备→开挖基础→砂浆搅拌→打基础→砌砖→抹面→工完场清→资料整理。

4.2 施工质量控制

(1)砂浆配比严格按要求进行。

(2)砌筑前，应把砖冲洗干净，砌筑时保持砌石表面湿润。

(3)采用铺浆法砌筑，砂灰浆厚度应为20～30mm，当气温变化时，应适当调整。

(4)施工中严格做到“平、稳、紧、满”。平就是每一层要求水平上升，等高进行，不允许砌筑面因进度不同造成高差过大，同一层砌筑面的高差不大于0.3m；稳就是砖要砌得稳，不易动摇；紧就是砖与砖块靠得严实，没有大的缝隙，空隙中的砂浆与砖填塞紧密；满就是砂浆要灌满石缝，防止产生干缝和虚缝。

(5)上下错缝，内外搭砌，严禁无浆贴靠。同一砌筑层内，相邻砖块应错缝砌筑，上下相邻砌筑的砖块也应错缝搭接，避免竖向通缝。砌筑砂浆应随搅拌随使用，一般水泥砂浆必须在4h内用完，不得使用过夜砂浆。

4.3 作业条件及施工技术措施

(1)现场应具备的条件。①风机硐室已经施工完毕。②施工场地范围内的障碍物均已清理。场地已平整, 并有机械通风措施。③施工用水、用电、用风、声光信号及临时设施均已就绪。

(2)施工技术方法。①基础砌筑完毕后，在墙体内安装门框，并预留进风和出风口，进出风口大小与风机相同。②墙体砌筑完毕后，对墙体进行抹面密闭，并对门框安装铁门。③安装风机和风筒。

5 结语

根据矿山施工进度、工期的要求，对独头巷道长距离通风存在的主要问题进行技术攻关，取得了显著的经济和社会效益。该技术在长距离独头巷道施工过程中，保证了工作面新鲜风流，减少了通风时间，加快了施工进度，但因距离较长，工作面后方的污风排出速度较慢。在以后的实施过程中，应根据现场实际情况进一步调整，在工作面后方增设抽出式风机，加速污风排出，避免巷道中间长时间污风停留，使整个作业通道新鲜风流畅通。