东曲煤矿+973 m 水平二采4#煤优化封闭技术研究

张腾飞

（山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿，山西 太原 030200）

1 封闭区域及封闭前通风概况

1.1 区域概况

二采区4#煤位于矿井+973 m水平，主要由长峪沟系统负担[1]。目前已无工作面及备用工作面，且无任何生产需要，因此需要进行整体性的封闭，避免不必要的资源浪费，减少管理压力。长峪沟系统服务于矿井二采区，主要通风机为FBCDZ-8-№28 煤矿地面用防爆对旋轴流式通风机，功率2×500 kW，封闭前运行角度为40°/35°，风机风量为10 008 m3/min，回风井回风量9 906 m3/min，有效风量率95.02%[2-3]。

1.2 封闭前通风系统

二采区4#煤位于矿井+973 m水平，主要由长峪沟系统负担，长峪沟主要通风机为FBCDZ-8-№28煤矿地面用防爆对旋轴流式通风机，现运行角度为40°/35°，风机功率2×500 kW。主要通风机排风量为10 008 m3/min，通风机负压1 880 Pa，实际运行工况处于安全、稳定、可靠、合理的范围内，能满足安全生产实际需要，长峪沟系统服务于矿井二采区，系统回风量9 906 m3/min，有效风量率95.02%。该区域内无生产作业工作面和备用工作面。计划对二采辅助运输巷、二采集中皮带巷沿线进行优化封闭。

2 方案设计

设计封闭方案，并使用三维模拟仿真系统进行综合模拟。模拟中考虑到调整主要通风机角度等因素，进行多方案、多次数模拟，并将所有模拟结果进行汇总分析。依据模拟结果，确定封闭方案，并再次使用三维模拟仿真系统进行模拟，验证可行性，得到最终方案。工程包括施工料石黄土闭18 道、轻型砖闭10 道、溜煤眼封闭1 个、正反风门3 组、正风门1 道及拆除风桥1 道，拆除密闭1 道，共计44 道设施。另外对二采区4#煤运输沿线的绞车电缆进行拆除回收，共计拆除各类绞车及开关10 部，拆除各类电缆共计2 220余米[4-5]。

+973 m水平二采4#煤优化封闭共设计26 道设施（包括3 组正反风门），拆除1 道风桥。优化封闭后除留下二采集中材料斜巷和二采3#集中材料斜巷通二分区总回风巷的瓦斯抽放管路巡查路线外，其余的二采集中皮带巷、二采辅助运输巷、通二分区总回风巷的联络函全部优化封闭，封闭后通风系统更加简单，预计节省风量1 000 m3/min。

3 封闭施工

3.1 密闭材料

所有回风侧及主要运输大巷密闭使用料石、黄土闭，共18 道（1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、10#、12#、23#、24#、25#、28#、29#、30#、31#、32#）；所有进风侧密闭使用轻型砖封闭，共10 道（9#、11#、13#、14#、15#、16#、17#、19#、22#、26#）；溜煤眼封闭为轨道支护，上铺钢丝网木板，用混凝土浇筑，共1 道（33#）；20#、21#为2 组正反风门，34#为1 组正反风门和一道反向风门（1 组正反风门为4 道设施，共计13 道设施）；拆除18#风桥一道，拆除27#密闭一道，共计44 道设施。

密闭墙体结构若为料石、黄土闭，墙体厚度为1.6 m（中间填黄土0.6 m），密闭墙体结构若为轻型砖闭，墙体厚度为0.6 m，密闭位置距巷道口不超过5 m。

3.2 施工作业

1）施工前，安排相关队组对施工地点进行“三断”（距施工位置5 m 范围内的轨道、抽采管、电缆、锚杆、钢丝网等金属全部断开）。

2）掏槽：墙体两帮、顶、底部必须掏槽，且要见硬帮硬底。方法：先清底，把底清干净见硬底，而后两帮掏槽，掏槽要从底部向上进行。掏一段砌一段墙，不可一次性全部掏完，以防片帮事故发生。掏槽规格：两帮掏槽深度为见实体煤后500 mm，顶槽为见实体煤后300 mm，底槽为见实体煤后200 mm。

3）砌墙：砌墙必须挂线，墙体要垒平整、无裂缝、重缝和空缝（每平方米内凹凸不平不大于10 mm），墙体构筑为砂浆填底。

4）安装反水管，构筑反水池。

5）在墙体砌到离底板高度为墙高的2/3 处，留出观察孔以便气体的检查，观察孔管为6 分镀锌钢管，外露150 mm，并安装球式阀门。

6）密闭砌至距顶板0.3 m 时，安设3 寸措施管，带法兰盘。从墙体内露出150 mm。墙体垒一层后，要用水泥沙浆填平缝隙并填实，不得出现重缝，干缝和空缝。

7）密闭砌至距顶板0.1 m 时，用黄土封顶捣实，作为缓冲层以防顶板来压损坏墙体。

8）填土方法：前后墙中间填黄土宽度600 mm，每次填土厚度不得大于200 mm，用木锤捣实后再上土，密闭四周与煤岩接实不漏风。捣实程度用木棍插入不超过50 mm 为宜，砌墙上土不能同时进行。填上第一天砌的墙内黄土后，捣实再砌墙，等第二天再上土再砌墙，填土时不宜过湿，用手捏成团为适宜。

9）上部砌墙需要搭工作台时，必须搭牢固，底座要支平放稳，架板厚度不小于50 mm，宽度不小于300 mm，架板上工作人员不得超过两个，物料随用随上，架上料石不得超过4 块。

10）砌墙用水泥，砂浆配合比为1∶2.5。

11）20#、21#、27#正反风门施工时必须预留调节风窗和过墙管，用以给二分区总回风内配备冲洗风量和安装风门联锁使用。

12）密闭顺序：先封闭1#、2#、4# 密闭，各留0.5 m2的通风口，再封闭3#、5#密闭，最后同时封闭。打通27#密闭所在位置前，需采取措施控风，将原有风门恢复。封闭8#、29#密闭以及33#溜煤眼，再封闭7#、9#密闭，最后同时封闭。封闭6#、10#、12#密闭时留0.5 m2的通风口，再封闭11#、13#、19#密闭，最后同时封闭。封闭23#、24#、25#密闭时留0.5 m2的通风口，再封闭16#、22#密闭，最后同时封闭。封闭17#密闭时留0.5 m2的通风口，再封闭15#密闭，最后同时封闭；拆除18#风桥前，先将21#、20#正反风门做好。封闭14#、26#密闭时留0.5 m2的通风口，最后同时封闭。组织施工34#风门。28#、30#、31#、32#密闭在原来密闭的基础上再加一道料石黄土闭。

13）密闭砌好后，墙面要用水泥、沙浆抹面，并抹有不小于150 mm 宽的裙边。

3.3 施工密闭反水池及安装措施管、观测管及反水管工程

根据巷道密闭设计规范要求，需每道密闭前分别砌筑一个反水池。具体做法：整平地面，浇筑150 mm厚的C15 混凝土垫层（比反水池外尺寸多100 mm），红砖砌筑反水池，内外水泥砂浆抹灰。反水池内净尺寸长×宽×高=0.6 m×0.3 m×0.3 m，池壁厚200 mm，反水池平面图，如图1 所示。二采区4#煤优化封闭共计28 道密闭（料石黄土闭18 道，轻型砖闭10 道）。

图1 反水池平面图

根据巷道密闭设计规范要求，每道密闭需分别安装措施管、观测管及反水管，料石黄土闭内措施管及反水管采用3 寸弹簧管，长度2 m/根，外露端安装法兰盘及阀门；轻型砖闭内措施管及反水管采用Φ64 mm的PE 橡胶管，长度1 m/根；观测管全部采用4 分镀锌钢管，长度2 m/根，外露端安装球式阀门，安装工程量如下：二采区4#煤密闭（料石黄土闭18 道，轻型砖闭10 道）：3 寸弹簧管36 根，2 m/根；平焊钢制法兰DN80 Pn=1.6 MPa 的72 片；闸阀Z41H-16C DN80的36 个；胶垫DN80 的36 片；带帽螺栓M16×65 的216 套；镀锌钢管DN20 的28 根，2 m/根；球式阀门28 个；Φ64 mm 的PE 橡胶管20 根，长度1 m/根，配套阀门20 个。

3.4 二采4#煤封闭中20#、21#、27#正反风门工程量

二采区4#煤封闭中20#、21#、27#位置处需施工6 组正反风门，共计12 道，巷道形状及具体尺寸，如图2 所示。因20#原位置处为1 道调节设施，拆除后采取控风措施后立即组织施工正反风门（风门尺寸为长2.2 m×高2.3 m）；21# 正反风门（风门尺寸为宽2.2 m×高2.3 m）施工完毕后再拆除18#风桥；27#正反风门（风门尺寸为宽2.2 m×高2.3 m）处原来为一道挡风墙和一道正反风门，需拆除挡风墙后增设2 组正反风门。

图2 正反风门示意图

4 效果分析

封闭后，除保留二采集中材料斜巷和二采3#集中材料斜巷通二分区总回风巷的瓦斯抽放管路巡查路线外，其余巷道全部封闭。封闭后节省风量约1 000 m3/min，有效风量率由95.02%提高到96.75%，降低了长峪沟系统的通风压力和系统复杂性。

5 结语

东曲煤矿依照矿井“一优三减”工作规划，+973水平二采4#煤封闭通风系统优化实施后，二采区优化封闭后预计节省风量1 000 m3/min，封闭后长峪沟主要通风机运行负压将有所下降，优化长峪沟系统，通风系统更加简单可靠。实现矿井通风系统“稳定可靠、经济合理”的目标，夯实矿井安全生产的基础。