凉水井煤矿综采工作面风桥优化设计研究

2018-11-19董卫峰

陕西煤炭 2018年6期

董卫峰

(陕西汇森煤业开发有限责任公司，陕西西安 710045)

0 引言

为了减少巷道施工工程量，将422盘区42205工作面3条回采巷道变为422盘区隧道北区42201-42204工作面的开拓大巷，即42205工作面回风巷作为422盘区西翼胶带输送机巷，42205工作面胶运巷作为422盘区西翼回风大巷，42205工作面辅运巷作为422盘区西翼辅运大巷。优化设计前，42201-42204工作面的风流方向与42205工作面相反，无法直接实现42204工作面和42205工作面的回采衔接，须设置过渡工作面，并在42201-42204工作面回采结束后有足够的缓冲时间调整42205工作面通风系统，完成42205工作面安装，调整后的42205工作面通风系统也能够保证42205工作面和42206工作面的回采衔接，这就要求优化42205工作面风桥设计。

1 42205综采工作面风桥优化设计

1.1 42205综采工作面原风桥设计方案

为了减少422盘区隧道北区开拓巷道掘进量，在422盘区西侧靠井田边界施工一条42205回风巷。前期作为42201-42204工作面回采期间的胶运大巷，即4-2煤隧道北区西翼胶运大巷，后期作为42205工作面的回风巷道，即42205回风巷。

施工前期，只贯通4-2煤西翼胶运大巷与4-2煤西翼辅运大巷之间的40 m联络巷，保证42205回风巷前期作为42201-42204工作面回采期间的胶运大巷，与4-2煤西翼胶运大巷顺利搭接。如图1所示。

图1 42205回风巷前期施工示意图

施工后期，待42201-42204工作面回采结束，先贯通4-2煤西翼胶运大巷与4-2煤西翼回风大巷之间的40 m煤巷，再挑顶施工4-2煤西翼回风大巷与4-2煤西翼辅运大巷之间的风桥段，从而保证42205工作面的通风系统循环要求。如图2所示。

图2 42205回风巷位置风桥设计

为满足42201-42204工作面的通风要求，42205胶运巷位置，即422盘区西翼回风巷，在巷道掘进初期，就必须施工风桥设施，一方面保证42205胶运巷、辅运巷掘进期间通风系统循环需求，另一方面保证42201-42204工作面回采期间的通风系统循环需求。42205胶运巷位置，即422盘区西翼回风巷风桥设计如图3所示。

图3 42205胶运巷位置风桥设计

该风桥施工与以往风桥有所不同，需同时跨越二号缓坡副斜井底弯道平巷段、4-2煤西翼辅运大巷及4-2煤西翼胶运大巷3条主要巷道，风桥跨巷道布置如图4所示。

图4 风桥跨巷道布置

该风桥为42201-42204工作面回采期间通风服务，待42205工作面回采期间，将该风桥拆除，恢复42205胶运巷的皮带运输功能，待42205工作面回采结束，再恢复该风桥设施，为42206工作面通风服务。

1.2 42205综采工作面风桥优化设计方案

原风桥设计方案存在的问题：42205综采工作面原风桥设计方案，虽然也能够满足3个方面的需要，但仍存在风桥施工工程量较大等问题。不仅要施工42205回风巷位置跨4-2煤西翼辅运大巷及4-2煤西翼胶运大巷2条主要巷道的风桥设施；还要施工42205胶运巷位置同时跨越二号缓坡副斜井底弯道平巷段、4-2煤西翼辅运大巷及4-2煤西翼胶运大巷3条主要巷道的风桥设施。42205胶运巷位置风桥设施的施工—拆除—再恢复工序复杂，由于该风桥设施同时跨3条主要巷道，二次拆除及再次恢复难度较大。

方案优化原则需满足的要求：在满足通风系统3个方面需要的前提下，尽量利用原有巷道及设施，减小风桥施工工程量。尽量简化风桥设施的施工—拆除—再恢复复杂工序，避免风桥设施的二次施工及三次施工。

42205回风侧风桥优化设计方案：42205回风巷是位于422盘区的最西侧的巷道，靠近井田边界，考虑42205工作面回采期间，该区域主要巷道主要功能是实现工作面循环通风，所以可考虑，通过对原有大巷尽头联络巷进行改造，以满足工作面循环通风，同时可利用42205回风巷绕道实现行人通车等辅助运输功能。42205回风侧风桥优化设计如图5所示。

图5 42205回风侧风桥优化设计

42205进风侧风桥优化设计方案：42205进风侧风桥设计主要功能是为了满足42201-42204工作面的通风系统要求，同时保证42205工作面和42206工作面回采的连续衔接。然而原设计方案将风桥设计在42205胶运巷位置，后期调整工序比较复杂，实际操作难度较大。所以可考虑，将风桥设计在42205辅运巷位置，通过适当增加辅助设施进行通风系统循环改造，从而实现同时满足42201-42204工作面的通风系统要求及42205工作面和42206工作面回采的连续衔接期间通风系统要求。42205进风侧风桥优化设计如图6所示。

图6 42205进风侧风桥优化设计

该风桥施工与以往风桥有所不同，需同时跨越二号缓坡副斜井底弯道平巷段、4-2煤西翼辅运大巷及4-2煤西翼胶运大巷3条主要巷道，同时考虑到该风桥跨4-2煤西翼胶运大巷位置是422盘区隧道北区42201-42205工作面回采期间胶运大巷机头搭接4-2煤胶运大巷皮带机尾位置，为了保证后续机头安装的高度，该段风桥必须布置在挑顶高度上方，这样对风桥一次性挑顶高度的要求就更加严格，难度也更大；但可保证跨巷道挑顶段一次性施工完成，避免后续机头安装再二次挑顶，同时也能保证风桥不受二次挑顶的影响。具体风桥跨巷道布置如图7所示。

图7 风桥跨巷道优化布置

2 42205风桥优化经济效益评价

2.1 42205回风侧风桥优化经济效益评价

优化前：42205回风侧需施工单独的风桥设施，该风桥设施需同时跨4-2煤西翼辅运大巷及4-2煤西翼胶运大巷2条主要巷道。该风桥施工：需先施工80 m煤巷联络巷，按照20 m/d的进度，需要施工4个圆班，然后再进行挑顶施工，按照6～8 m/d的挑顶进度，需要施工10个圆班，再加上前期施工准备1～2 d时间，后期成巷处理及收尾工作3～4 d时间，整个风桥施工完成需要一个掘进队伍投入20 d左右的时间，方能施工完成。按照风桥施工10 000元/m的造价成本，累计需投入人工、设备、生产材料等费用成本约80万元。

优化后：42205回风侧不需要单独施工风桥设施，只需要利用原有巷道进行改造即可。改造过程中，需要额外增加的设施主要包括：两道500 mm厚的闭墙以及两道调节风窗设施。累计需投入费用约4万元。42205回风侧风桥优化后，不需要单独施工风桥设施，只需要在原有巷道的基础上进行改造，增加两道500 mm厚的闭墙以及两道调节风窗设施，可实现节约成本约76万元。

2.2 42205进风侧风桥优化经济效益评价

优化前：42205进风侧风桥设计在42205胶运巷位置，该风桥设施需同时跨越二号缓坡副斜井底弯道平巷段、4-2煤西翼辅运大巷及4-2煤西翼胶运大巷3条主要巷道。该风桥前期先施工形成风桥设施，保证42201-42204工作面的通风系统要求。施工过程中：需先施工120 m煤巷联络巷，按照20 m/d的进度，需要施工6个圆班，然后再进行挑顶施工，按照6～8 m/d的挑顶进度，需要施工15个圆班，再加上前期施工准备1～2 d时间，后期成巷处理5～6 d时间及收尾工作1～2 d时间，整个风桥施工完成需要一个掘进队伍投入30 d左右的时间，方能施工完成，按照风桥施工10 000元/m的造价成本，累计需投入人工、设备、生产材料等费用约120万元。该风桥必须在服务完42201-42204工作面循环通风期间，需将42205胶运巷与42205辅运巷间的联络巷用风障隔开，保证2条巷道的独立功能。同时，该风桥必须在服务完42201-42204工作面后，进行拆除，以满足42205工作面的通风系统要求，拆除工程包括120 m风桥的底板以及6道500 mm厚的闭墙，累计需投入费用约10万元。最后，为了满足42206工作面的通风系统要求，在不额外施工风桥的前提下，需再次将42205胶运巷位置的风桥恢复，恢复工程包括120 m风桥的底板以及6道500 mm厚的闭墙，累计需投入费用约10万元。

优化后：42205进风侧风桥设计在42205辅运巷位置，该风桥设施也需同时跨越二号缓坡副斜井底弯道平巷段、4-2煤西翼辅运大巷及4-2煤西翼胶运大巷3条主要巷道。累计需投入人工、设备、生产材料等费用约120万元。该风桥必须在服务完42201-42204工作面循环通风期间，同样需将42205胶运巷与42205辅运巷间的联络巷用风障隔开，保证2条巷道的独立功能，此时只需在机头变频器硐室位置靠42205胶运巷变频器硐室开口位置南侧增加一道闭墙，同时在靠42205辅运巷变频器硐室开口位置北侧增加一道闭墙，即可满足42205胶运巷作为422盘区西翼回风巷，42205辅运巷作为422盘区西翼辅运巷的要求。累计需投入费用约2万元。同时，该风桥在服务完42201-42204工作面后，在保证42205工作面的通风系统循环期间，不需要对风桥进行二次拆除，只需要将42205辅运巷位置处绕道的风门打开即可满足42205工作面回采期间的通风系统要求。最后，为了满足42206工作面的通风系统要求，只需要将42205辅运巷位置处绕道的风门关闭即可满足42206工作面安装期间的连续衔接及回采期间的正常通风系统要求。42205进风侧风桥优化后，不需要对风桥设施进行二次拆除和再次恢复，只需要在原有巷道的基础上进行改造，在机头变频器硐室增加两道500 mm厚的闭墙，可实现节约成本约18万元。