王庄煤矿煤柱回收工作面通风方案探讨

孙彦波

(潞安环能股份公司 王庄煤矿，山西 长治 046031)

矿井通风是煤矿安全生产的一项非常重要的工作，通风质量直接影响到整个矿井的生产安全和企业经济效益[1]。随着矿井生产活动的不断延伸，矿井通风系统网络也会不断复杂化，矿井安全有效通风越来越难以保证[1-2]。王庄煤矿是一座闻名全国的特级高产高效现代化矿井，主采二叠系山西组3号煤层，煤层均厚6.69 m，倾角2～6°，核定生产能力710万t/a。随着老区煤炭资源的逐渐枯竭，矿井生产逐步向+540新区转移，目前生产活动包括老井和+540新区两部分。为了延续矿井老井区域服务年限，避免资源浪费，需对老井部分采区大巷保护煤柱进行回收，为了保证回收工作面的安全，需对现有通风系统进行科学优化，以选取合理的保护煤柱回收方案[3]。本文以43三下山保护煤柱回收通风方案优化为例，进行探讨。

1 王庄煤矿老井通风系统简述

王庄煤矿井田范围内共有十一个井筒，七个进风井、四个回风井。主要服务于老井区域的有七个井筒，分别为五个进风井(主立井、副立井、主斜井、副斜井、西进风井)，两个回风井(西回风井、62回风井)。矿井实行分区通风，老井区域按回风井担负回风任务区分，分为西风井系统和62风井系统。计划回收的43三下山采区保护煤柱(即43M7工作面)需确定由具体哪个风井担负回风任务，从而选择不同的进、回风路线。

2 43三下山采区保护煤柱回收通风方案设计

本文结合43三下山保护煤柱回收实际情况，基于矿井通风管理信息系统MVIS，进行通风方案反复模拟分析，最终选择最优通风方案。MVIS是通过巷道对象与节点、矿井辅助巷道及硐室、所配备的通风设备、风流特征之间所构建的关系网构建数学模型，在无初值迭代算法的基础上对结果所产生的通风效果进行模拟分析，并生成相应的三维通风网络图，成为目前应用较广泛的矿井通风专业化软件[4]。本文通过MVIS进行数字模拟网络分析，得出适用于43三下山保护煤柱回收(即43M7工作面)的两个通风方案，即62回风井回风方案和西风井回风方案，并进行对比分析。

2.1 43M7工作面利用62风井回风

43M7工作面通风路线：

新鲜风流—主立井、副立井、主斜井、西进风井—630大巷、630胶带巷、630南轨—62分煤巷—43M7工作面。

污风—43M7工作面—62新掘回风巷—62总回—62风井—地面。

43M7工作面利用62风井回风(方案1)所需要的主要工程量及配风情况，见图1。

图1 43M7工作面采用62风井回风示意

1) 43M7切眼需布置在43三下山机头方向，工作面回采时由43三下山向62方向推进。

2) 62采区需沿采空区边缘平行于62分煤巷新掘一条长度3 000 m左右的巷道，其中岩巷200 m左右、穿越43B2采空区约80 m。

3) 43M7工作面回采前需对43辅皮、43辅轨、740南大巷部分巷道进行封闭，共需打设3道密闭。封闭前需对740南大巷、43三下山石门、43辅皮、5号胶带、43三下皮、43三下山南皮、43辅轨、44轨道巷、43三下轨、43三下山南轨巷道内设备进行回收，在43辅皮、43辅轨、740南大巷打设3道密闭，43M7切眼后部可打设临时密闭。

4) 需对43三下山南辅轨、43三下山南辅皮沿线通风设施进行维修(5组通风设施)。

5) 43M7利用62风井回风，工作面配风量在2 000 m3/min左右。

2.2 43M7工作面利用西风井回风

43M7工作面通风路线：

新鲜风流—主立井、副立井、副斜井—740南大巷、胶带巷—43M7工作面。

污风—43M7工作面—740轨道巷—43一下山轨道巷—61一下山轨道巷—630南总回—西风井—地面。

43M7工作面利用西风井回风(方案2)，所需要的主要工程量及配风情况，见图2。

图2 43M7工作面采用西风井回风示意

1) 43M7切眼需布置在43三下山机尾方向，工作面回采时由62向43三下山方向推进。

2) 43M7工作面回采前需对62分煤巷进行封闭(需打设1道密闭)。封闭前需对43三下山南辅轨、43三下山南辅皮、62分煤巷巷道内设备进行回收，在62分煤巷打设1道密闭(见图2)，43M7切眼后部可打设临时密闭。

3) 需对通43三下山南轨、43三下轨、44轨道、43辅轨、43一下山轨道巷的所有联巷通风设施进行维修(25组通风设施)。另外需新增3组永久风门。

4) 因61上山轨道巷中间部分垮塌封闭，故需启封61上山轨道巷已封闭的部分巷道，并进行瓦斯排放及巷道修复工程；或者平行于61上山胶带巷新掘一条巷道，用于回风任务。预计新掘61回风巷700 m，位置见图3。

图3 61新掘回风巷位置示意

5) 43M7工作面利用西风井回风，工作面配风量在600～700 m3/min。

3 方案对比分析

从巷道设备回收和巷道密闭所需工程量进行对比，方案1和方案2都需对43一下山至62分煤巷段进行封闭，工程量一样。从风井主扇担负的回风区域上讲，西风井担负老井的大部门区域回风任务(主要包括51/52和61采区)，且主扇投运较早、设备较为陈旧，62风井担负老井回风任务较小(主要服务62采区)，且主扇设备状态较好。

1) 方案1的优点在于，无需启闭排瓦斯，通风设施维修量较小，工作面配风量较大，达到2 000 m3/min。但缺点是：需沿采空区新掘一条长度3 000 m左右的巷道，并且要穿越43B2采空区约80 m，且工人行走距离较长。

2) 方案2的优点在于工人行走的距离较短。但需对61上山轨道巷已封闭的部分巷道启闭排瓦斯、修巷作业，此项工程是制约本方案的重要因素，需根据启闭后巷道情况进行确定。若新掘61回风巷，需贯穿多条已采工作面空巷，均涉及启闭排瓦斯修巷问题，工程量较大。目前43轨道、43胶带巷均为进风巷道，两巷之间存在多条联巷，采用此方案后，43轨道巷将改为回风巷需对联巷内的25组通风设施进行维修(部门通风设施还需要拆除重建，运料比较困难)，且另外需增加3组通风设施。工作面配风量小(600～700 m3/min)，可能无法满足生产需要。

4 结 语

从通风专业角度对两种方案进行对比分析，推荐采用方案1，43M7工作面利用62风井回风。该方案通风距离较短、通风阻力小，沿线通风设施较少，通风系统稳定可靠，能够为43M7工作面提供充足的风量，确保工作面生产期间瓦斯不超限。且方案1在不会产生串风、漏风等问题的基础上极大简化了已有通风系统网络，能够保证工作面的通风安全。