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1、高突矿井局部通风安全可靠性升级改造实践 1 问题的提出郑煤集团超化煤矿开采的二叠系山西组二1煤层属 “ 三软 ”不稳定厚煤层，煤层的顶板、底板，均由硬度低的泥岩或砂质岩组成，顶板随采随落，底板也易发生底鼓现象，煤层松软破碎。矿井 1993年投产，原设计生产能力 90万t / a，经过技术改造后，矿井生产能力提高到 220万 t / a，掘进工作面采用炮掘、机掘两种掘进施工方式。矿井瓦斯区呈条带分布，瓦斯涌出量较大且不稳定，煤巷掘进工作面的瓦斯管理难度增大。同时随着超化矿开采采区的进一步向下延伸，矿井已鉴定为煤与瓦斯突出矿井，给掘进工作面长距离安全供风工作带来极大挑战。为此，对突出矿井掘进工作面
2、局部通风安全可靠性进行升级改造具有重要意义。2 局部通风安全可靠性升级方法、技术方案2.1 供电升级掘进工作面在所装备的局部通风机供电以往采用一趟专用供电线路和一趟动力供电线路双回路供电方式，由于动力线路负荷多，容易造成跳闸断电等原因，安全供电不能得到保证，升级后专、备用风机采用两趟来自中央变电所的分开专用线路双回路供电，供电安全系数大大提高。升级技术方案见图 1。2.2 通风设施升级改造1) 风门墙垛厚度由以往的 50cm升级为 100cm。2) 风门门扇钢板厚度由以往的 5mm升级为 8mm。3) 风门门框全部采用 10号以上槽钢加工，与墙体接触的每侧，至少要焊接 3个同规格 50mm角铁
3、加强装置砌入墙体内。4) 风门门扇四边采用不小于 50mm角铁包边加固焊接。5) 风筒过墙孔安装防逆风装置，防逆风装置采用 5mm厚铁板加工制造。6) 风门墙上水沟、溜子、调节窗设置的防逆风装置采用 5mm厚铁板防逆风拍板。7) 处于回风侧的溜煤眼上方设置 10mm厚铁板自倒防逆风装置 (溜煤后自动关闭 )。8) 岩巷内的通风设施全部掏槽，掏槽深度不小于 0.2m。9) 煤巷内建造的通风设施顶部无法掏槽的地点，设置锚杆，每道风门墙锚杆设置要求为：向周边打 2排 18mm以上的密集钢筋锚杆，打入煤体的深度不得小于 1m，外露长度不得小于 0.6m，间排距均为 0.30.4m，砌墙时将外露锚杆全部
4、砌入墙体内。2.3 分风器改造升级以往局部通风机分风器通常采用胶质风筒布分风器，长距离掘进面大功率风机供风时经常造成分风器破裂，需经常更换分风器，给局部供风带来诸多安全隐患。升级后采用 3mm厚铁质分风器，使以上问题迎刃而解，大大提高了供风安全。铁制分风器与一般风筒分风器外形基本相同，其内部加入能够来回摆动的挡风板装置，以实现专备用风机的相互切换供风。 600mm分风器制作示意图如图 2。2.4 安全监测电缆升级改造监测电缆由以往的橡胶电缆升级为屏蔽电缆，从而大大增强了监测电缆的抗干扰性能和使用寿命。2.5 自动倒台开关升级自动倒台开关升级为 QBZ - 80 /120 - SF局部通风用矿用
5、隔爆型真空电磁开关。升级后，代替了原来两台 QBZ - 80真空开关和一台自动倒台装置，具有投资小、接线工艺简单、故障点 (率 )小、维修使用方便、保护性能齐全、体积小、便于搬运的优点。2.6 风机升级采用大功率局扇，如 FBD型215kW、230kW对旋局扇，全风压增至 48506500Pa，有效克服了风筒长距离供风阻力大、风量小的问题。2.7 风筒升级以往掘进工作面采用普通胶质风筒进行供风，升级后采用新型大直径 (8001000mm)的纳米强力胶质风筒，即每隔 2m在风筒上加一个加强筋，这种风筒具有供风能力强，使用持久、重量轻、安装方便、拼接灵活等优点，从而大大提高了长距离供风质量，终点到
6、达风量提高 20%。2.8 风筒延接方法改进在原有传统的双反压边延接风筒接口方法的基础上，在两风圈里侧增加一条钢丝加强箍，大大减少了风筒接头漏风量，同时彻底清除了风筒因接口不牢造成脱节现象的发生。2.9 风筒高阻力段处理方法1) 对风筒弯拐地点设置双层弯头。2) 对风筒拐弯处前后 20 m范围内风筒对口风圈进行铁丝缠绕式加固。3) 由于受风筒防逆风装置影响，造成风门前后及中间风筒供风阻风力增大，风筒容易脱节，影响局部通风安全，因此，在防逆风装置上焊接防脱箍及采用风布条每隔 2m对风筒周边进行加固。2.10 局部通风监测装备的安装在局部通风机上安装 KTC90型风机开停传感器，与监测主机联网后能
7、够全天 24h不间断监测风机开停状态; 在局部通风机上安装 KD - 1或 KTJ20型馈电传感器，能够全天 24h不间断监测被控开关负荷侧的供、断电状态。3 实验效果实验在超化矿 15运输巷、21091 (东 )上付巷等掘进工作面进行，掘进工作面设计长度 1500 m，瓦斯绝对涌出量1.52.0m3/min，掘进施工方式为炮掘掘进，采用 10.5m229号 U型钢支护，掘进面局部通风供风距离近 2000m。通过对 15运输巷、21091 (东 )上付巷等掘进面局部通风可靠性进行升级改造，成功解决了掘进距离 1500m、供风距离 2000m的超长掘进工作面安全可靠供风问题。另外，15运输巷局部通风升级改造前后同比节约通风维护材料费用 23000元。4 结语通过对长距离掘进工作面局部通风安全可靠性进行升级改造，能够切实有效地解决突出矿井长距离掘进工作面通风可靠性问题，大大增强了局部通风的安全性，并且能够从根本上成功解决突出矿井长距离掘进工作面常规局部通风的以下弊端：局部通风机供电系统安全系数相对较低; 小功率局部通风机供风量不足; 一般柔性风筒强度不够，不能满足大功率局扇供风的安全要求; 一般柔性局部通风筒接口容易脱节; 一般局部通风机分风器损坏频繁; 在突出威胁区、危险区煤层掘进时，防风流逆转。