墩柱式环形风筒的探索与应用

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。