“一机双巷”掘进期间连接处布置方式探讨

王振兴，雷亚军

(陕煤曹家滩矿业有限公司曹家滩煤矿，陕西 榆林 719000)

0 引言

连采机是近年来一种被应用于大断面矩形煤巷的快速掘进装备，主要用于长壁工作面回采巷道的双巷掘进，有体积小、调动灵活、使用方便等优点，特别是能够实现快速掘进和采掘合一[1-3]。作为煤巷快速掘进的重要设备，连采机及其后配套技术装备的发展对提高我国煤矿掘进效率、缓解采掘失调、改善井下掘进工作面的劳动条件及保障掘进工作面安全高效生产具有非常重要的意义[4-6]。

曹家滩煤矿采煤工作面采用双进风、双回风U型布置方式，首采工作面走向长度6 000 m，倾向长度350 m，在掘进期间采用一机双巷方式掘进，利用压入式局部通风机供风。由于顺槽巷道长达6 km，要解决双巷掘进期间局部通风问题，掘进期间需形成一进一回的全风压系统，双巷掘进期间要提前施工一条连接巷道，形成全风压通风系统，及时对施工后的联巷封闭，风机前移，保证供风距离不超过1 000 m，从而有效解决长距离掘进巷道通风的问题。“一机双巷”掘进期间提前施工连接处巷道，在设计连接处巷道与工作面回撤联巷形成“十字”交叉巷道。为保证形成全风压一进一回的系统，需要构筑大量通风设施，因此提出将“十字”交叉巷道改变为“相错巷道”，掘进过程当中少构筑通风设施，对掘进期间通风除尘具有重要意义。

1 工程概况

1.1 矿井概况

榆北曹家滩煤矿隶属于陕煤榆北公司，矿井采用斜井开拓，中央分列式通风。主副井位于井田边界位置，回风井位于井田中央，主斜井坡度为12°，长度1 676 m，副斜井坡度为5.5°，长度3 974 m；井田位于陕西省榆林市北部，行政区划隶属榆林市榆阳区金鸡滩乡和大河塔乡及神木市大保当镇管辖。井田面积125.97 km2，可采储量15.11亿t，建设规模1 500万t/a，矿区属于榆神矿区一期规划区。矿井采用中央分列式通风，矿井建有3个进风井，其中副斜井、主斜井、进风立井进风，回风立井回风，矿井通风系统简单，井下通风设施可靠。

1.2 工作面概况

122106工作面为曹家滩煤矿首采工作面，工作面北部是为整个矿井服务的4条大巷，南部为矿井规划的13盘区。工作面南部接续122108工作面，北部紧邻122104工作面，西部为122109工作面。122106首采工作面走向长度为5 910 m，倾向长度为350 m，工作面采用两进两回U型通风方式，即为122106辅运顺槽、主运顺槽进风，122106内回、外回顺槽回风。分别设有第一连接处和第二连接处2个连接处，掘进期间采用陕北地区最常见“一机双巷”掘进方式，掘进期间形成全风压通风系统，保障了长距离通风安全，如图1所示。

图1 连接处位置示意

1.3 煤层特性及通风

矿井瓦斯等级：根据矿井初步设计报告，曹家滩煤矿煤层瓦斯成分分带均属二氧化碳-氮气带，矿井瓦斯含量低，矿井煤层赋存条件优越，2018年8月份经陕西省煤炭科学研究所测定矿井瓦斯绝对涌出量为2.82 m3/min，相对涌出量为0.25 m3/t；矿井二氧化碳绝对涌出量为5.65 m3/min，相对涌出量为0.50 m3/t；采煤工作面最大瓦斯绝对涌出量为0.73 m3/min；掘进工作面最大瓦斯绝对涌出量为0.10 m3/min，为低瓦斯矿井。

煤自燃倾向性、煤尘爆炸性：矿井开采的2-2煤层自燃倾向性鉴定，鉴定结果为Ⅰ类容易自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性。曹家滩煤矿经鉴定为低瓦斯矿井，开采的2-2煤层属于易自燃煤层，且煤尘具有爆炸危险性，自然灾害程度相对较小，具备建设大型矿井的优越条件。

矿井通风方式：曹家滩矿井采用中央分列式布置方式，抽出式负压通风，工业广场布置在井田边界，井田中央布置风井广场，工业广场布置主斜井和副斜井，风井广场布置进风立井和回风立井，井下盘区开采，矿井风井广场安设2台同能力、同型号的主要通风机，主要通风机型号为FBCDZNo36 2×710 kW，最大风量达到20 000 m3/min，主斜井、副斜井、进风立井进风，回风立井回风，井下辅运大巷、主运大巷进风，回风大巷1、回风大巷2回风，目前矿井总进风在12 000 m3/min，矿井负压490 Pa，等积孔在10 m2，矿井通风系统简单，通风系统稳定可靠。采煤工作面采用U型通风，布置4条巷道，形成双进风、双回风。掘进工作面采用“一机双巷”掘进方式，利用局部通风机压入式通风。

2 掘进期间连接处巷道布置方式

2.1 “一机双巷”掘进期间连接处的作用

榆神矿区煤层赋存条件好，井下盘区开采，工作面顺槽巷道距离长，单头局部供风难以达到6 km供风距离，最大供风距离不足3 km。“一机双巷”是目前解决陕北榆神矿区最好的掘进方式，有效解决了长距离通风的问题[7-10]。曹家滩矿井采煤工作采用双进风、双回风U型布置方式，由于工作面顺槽巷道长度近6 km，如果采用局部通风机长距离供风，风量将不能满足要求。因而，为了解决长距离通风的问题，在双巷掘进期间施工连接处为一段巷道，掘进期间与主要回风通道联通，从而保证双巷掘进期间一条巷道成为进风巷道，另外一条巷道成为回风巷道。图2以122106首采工作面第一连接处为例，掘进期间形成全风压通风系统，局部通风机不断前移，从而保证了掘进工作面所需风量。

图2 122106综采面第一连接处原设计

2.2 连接处巷道布置方式方案比较

以122106第一连接处巷道为例，原来连接处设计与副回撤通道联巷形成“十”字交叉巷道，方案优化后将连接处与副回撤通道改为“相错”巷道，可以有效解决双巷掘进期间一些问题。

优化方式：122106综采面原来连接处设计与副回撤通道联巷形成“十”字交叉巷道，在掘进期间为形成全风压系统，需要在122106辅运顺槽和副回撤联巷分别施工一组风门，掘进期间形成“U”型系统。对122106第一连接处进行优化后，改变连接处位置如图3所示，不需要施工风门。

图3 122106综采面第一连接处优化后

方案比较：原第一连接处位置与回撤通道位置形成十字交叉，而优化后将第一连接处位置与回撤通道位置形成“相错”巷道，不同之处主要体现在以下4个方面。①减少了通风设施构筑数量和通风设施日常维护工作，节约成本。原设计图需要在辅运顺槽巷道和副回撤通道施工2组风门，这样才能形成主运顺槽进风，辅运顺槽回风，形成全风压通风系统，目前就是为了防止风流短路，形成了掘进期间“U”型通风，而方案优化后，则不需要施工这2组风门，掘进期间形成“Y”型的通风，主、辅运顺槽同时进风，大量的新鲜风流通过辅助运输大巷进入工作面；②对曹家滩矿井西翼开采，可以有效降低进风流粉尘浓度。由于曹家滩矿井西翼开采掘进期间主要风流要从主运大巷通过，主运大巷由于皮带运输，空气质量相对于辅助运输大巷较差，因而有利于防尘工作开展，保证进风流不受粉尘污染；③车辆通行方便。由于不需要施工2组风门，车辆能迅速通过，同时也避免了切眼贯通后拆除临时风门的工序；④第一连接处巷道位置方式变化后，工程量有所增加。

3 结语

综上，陕北地区因灾害种类少，灾害的程度相对小，适合建设高产高效矿井，而保证采掘接续平衡是关键。通过对一机双巷掘进期间连接处巷道布置方式的对比，其优点大于缺点，特别是对于曹家滩煤矿西翼开采巷道布置相对有利，减少了风流从大巷皮带巷经过产生的扬尘情况，提高了作业环境；另一方面减少掘进期间通风设施建造和维护工作，使得“一机双巷”掘进期间通风系统更加稳定、可靠；后续曹家滩矿井在施工接续面施工时连接处巷道采用“相错”布置方式，有利于掘进期间通风管理。随着“一机双巷”掘进巷道长度增加，隔一定距离，在双巷联巷之间设置风门，方便行人和过车，对快速掘进工作更加有利。