摘要:皖北煤电集团朱集西煤矿-895m水平矸石运输石门至中央矸石运输机巷将施工一个13米左右的矸石仓,矸石仓上口要求使用破碎机,要解决破碎机硐室的通风问题,就需要施工一条联络巷道,联络巷长度大概为65m左右。但是,朱集西煤矿正处在二期建设阶段,增加联络巷不仅增加巷道掘进工程量、增加巷道掘进成本,同时,还降低了施工速度,对矿井建设不利。考虑以上不利因素,决定施工通风孔来解决通风问题,这样,可以避免以上各种不利因素。经过在朱集西煤矿的实践,通风孔已经得到多处应用,并且取得了良好的效果。
关键词:通风孔设计;巷道掘进技术;巷道优化 ;千米深井
一、矿井简介
皖北煤电集团朱集西煤矿设计年产原煤400万吨,设计服务年限72.6年,同步配套建设一座400万吨/年的选煤厂;预计2014年7月1日矿井试投产, 2018年达到设计年产原煤400万吨,2021年能将年产原煤提高至700万吨。矿井一水平开拓巷道埋藏深度达到-962m,巷道掘进过程中采用锚网喷索联合支护。朱集西煤矿目前正处于二期建设阶段。
二、问题的提出
-895m水平矸石运输石门至中央矸石运输机巷将施工一个13米左右的矸石仓,矸石仓上口使用破碎机,要解决破碎机硐室的通风问题,原设计方案为再施工一条长度为65m的破碎机联巷(见图1)来解决破碎机硐室的通风问题,该设计存在以下几个不利因素:
1、施工破碎机联巷会造成巷道掘进工程量增大,巷道掘进成本增加,按照朱集西煤矿目前巷道施工成本1万元/米进行计算,增加的65m破碎机联巷需要增加巷道掘进成本为65万元左右。wwW.11665.com
2、方案设计破碎机联巷与-895m水平矸石运输石门联巷平面间距为25m,而且均在同一水平,破碎机联巷施工后,-895m水平矸石运输石门联巷必然会受到采动影响,这样会大大增加后期-895m水平矸石运输石门联巷与破碎机联巷的巷道维护成本。
3、目前朱集西煤矿炮掘队伍的施工速度一直稳定在60米/月,而破碎机联巷全长为65m左右,若算上收尾工程,整个破碎机联巷需要一个炮掘队伍施工35天左右,因此要形成13煤巷道矸石出货系统将推迟一个月左右;
4、-895m水平矸石运输石门下方有中央矸石运输机巷,南侧有东翼13煤回风大巷,东侧有-895m水平矸石运输石门联巷、-895m水平轨道石门及13煤回风大巷辅助运输巷,也就是说在矸石仓破碎机硐室附近已经有了5条巷道,如果在这基础上再次增加破碎机联巷,会使得巷道网络布置复杂。
三、设计构思
如果不施工破碎机联巷,而是在矸石仓北侧垂直施工一个通往中央矸石运输机巷的通风孔,这样不仅能解决破碎机硐室的通风问题,也可以节省65m的巷道掘进工作量、节约巷道掘进成本,还能尽快形成13煤的矸石运输系统。
四、通风孔设计
1、通风孔设计
在破碎机硐室矸石仓北侧施工一个净宽×净高×净长=3500mm×3800mm×2200mm的通风硐室,在通风硐室内垂直施工一个直接通往中央矸石运输机巷的通风孔,通风孔净直径为1.2m(见图2),通风孔高度为11.2m,通风孔利用反井钻机进行施工,施工时,先施工直径为327mm的引导孔,再行扩孔至1.2m。整个通风孔施工仅仅需要2天即可完成。
2、通风孔支护
通风孔采用净直径为1.1m的铁桶,中央矸石运输机巷采用i11号矿用工字钢梁托住通风孔内的铁桶,铁桶与围岩之间的空隙采用强度为c30的混凝土进行浇筑,铁桶与混凝土浇筑构成通风孔的一次支护;通风孔采用注浆作为二次支护。
3、通风验算
破碎机硐室硐室通风面积为:s破=22.49m2,
通风孔通风面积为:s孔=0.95 m2,
通风孔按最大风速计算的风量为:qmax=0.95 m2×8m/s×60=456m3/min;
破碎机硐室风速:456 m3/min÷22.49m2÷60=0.34m/s>0.15 m/s,
故满足破碎机硐室风速符合规定要求。
五、总结
-895m水平矸石运输石门破碎机硐室的通风系统经过优化后,具有以下特点:
1、取消破碎机联巷施工后,巷道掘进工程量减少了65m,巷道掘进成本为1万元/米进行,巷道掘进成本可节约65万元,去除通风硐室成本2.2万元及通风孔施工费6.5万元,折合后为可节约资金56.3万元。
2、简化了巷道网路布置,巷道避免了采动影响,节约了后期巷道维护成本,按照巷道维护成本0.5万元/米进行计算,可节约维护资金32
.5万元;
3、取消破碎机联巷后,13煤矸石出货系统可提前一个月左右形成,因为我矿目前依然处于矿井建设期,减少巷道掘进工程量后,可为我矿尽快投产、达成奠定良好的基础。
通风孔的设计不仅可以满足通风的需求,还可以节省大量的掘进工程量及掘进成本,同时,加快了施工速度,有利于尽快构筑系统,截止2013年8月朱集西煤矿已经施工了4个通风孔,目前系统运行效果良好。
朱集西煤矿通风孔的成功应用对于其他矿井建设起到了借鉴作用。
作者简介:孟祥领(1972-),男,安徽理工大学能源与安全学院,主要从事采矿技术研究。