回采工作面開(kāi)放式漏風(fēng)治理方法探究

李 強(qiáng),邢平偉

（呂梁市煤礦通風(fēng)與瓦斯防治中心，山西 呂梁 033000）

回采工作面開(kāi)放式漏風(fēng)治理方法探究

李 強(qiáng),邢平偉

（呂梁市煤礦通風(fēng)與瓦斯防治中心，山西 呂梁 033000）

結(jié)合丈八井開(kāi)采布置和工作面通風(fēng)系統(tǒng)情況，著重論述了開(kāi)區(qū)均壓的布置方法，有效治理了該礦風(fēng)流紊亂、地表漏風(fēng)、老空區(qū)有害氣體涌出，為煤礦安全生產(chǎn)提供了安全保證。該方法為類似礦井提供了參考。

礦井通風(fēng)；漏風(fēng)；均壓通風(fēng)

開(kāi)放式漏風(fēng)治理是否合理、到位，是礦井安全生產(chǎn)的重中之重。本文結(jié)合丈八井開(kāi)采布置和工作面通風(fēng)系統(tǒng)情況，對(duì)該礦風(fēng)流紊亂、地表漏風(fēng)、老空區(qū)有害氣體涌出等問(wèn)題進(jìn)行了有效治理，為煤礦安全生產(chǎn)提供了安全保證。

1 礦井概況

丈八井煤礦生產(chǎn)能力90萬(wàn)t/a，為低瓦斯礦井。

井田內(nèi)主要開(kāi)采煤層為9號(hào)、10號(hào)、11號(hào)煤層。其中，10號(hào)、11號(hào)煤層為合并層，9號(hào)煤層大部分已被小煤窯破壞，且為自燃煤層；10號(hào)和11號(hào)煤層上距9號(hào)煤層0.50 m～1.80 m，煤層厚度6.09 m～9.91m，為井田穩(wěn)定可采煤層。

礦井開(kāi)拓方式為斜井單水平雙翼分區(qū)式。礦井通風(fēng)方式為中央并列式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。主扇型號(hào)為BD-Ⅱ-8-22軸流式對(duì)旋風(fēng)機(jī)，電機(jī)功率為2×200kW。

目前井下布置一個(gè)41105工作面，其采掘巷道布置如圖1所示。該工作地面標(biāo)高1 050 m～1100 m，井下標(biāo)高842.321 m～865.5 m，工作面中部有一關(guān)閉豎井（原孟家莊煤礦新主井），回采作業(yè)對(duì)地面的影響較大，地表有大面積塌陷現(xiàn)象。41105工作面北接3條四采區(qū)集中巷，南鄰梁上莊村莊保安煤柱線，西為已規(guī)劃的41103工作面，東為正在掘進(jìn)的41107工作面。

41105 工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式綜采放頂煤采煤工藝。工作面頂板控制采用全部垮落法控制頂板，采空區(qū)頂板隨支架前移自行垮落充填。

圖1 41105工作面布置及漏風(fēng)示意圖

2 存在問(wèn)題

礦井井田范圍內(nèi)9號(hào)煤層大部被小煤窯采用刀柱法私挖亂采破壞，采空區(qū)與地表的溝通嚴(yán)重影響了下部煤層回采工作面的通風(fēng)，而在10號(hào)、11號(hào)合并層放頂煤回采過(guò)程中，經(jīng)常與9號(hào)煤層采空區(qū)聯(lián)通，由于負(fù)壓通風(fēng)作用，來(lái)自上部采空區(qū)漏風(fēng)使回采工作面風(fēng)流方向完全紊亂，進(jìn)風(fēng)順槽風(fēng)流反向，導(dǎo)致工作面無(wú)風(fēng)，可以確定工作面漏風(fēng)屬于開(kāi)放式漏風(fēng)。

圖1為41105工作面漏風(fēng)示意圖，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定數(shù)據(jù)，進(jìn)風(fēng)順槽反向風(fēng)量約600 m3/min，回風(fēng)順槽風(fēng)量約1100m3/min，工作面幾乎無(wú)風(fēng)。

此外，由于老空區(qū)積存大量的有害氣體CO2，所以采空區(qū)在向工作面漏風(fēng)的同時(shí)，老采空區(qū)大量有毒有害氣體（主要是CO2，其次有少量的CO和甲烷等）竄入回采工作面，嚴(yán)重威脅工人的生命安全。由于9號(hào)煤層屬自燃煤層，大量漏風(fēng)不僅將有毒、有害氣體帶入工作面，甚至還會(huì)引起采空區(qū)遺煤自燃。因此，為了保證安全生產(chǎn)，必須采取有效措施預(yù)防回采工作面通風(fēng)系統(tǒng)紊亂、老采空區(qū)有害氣體涌出和9號(hào)煤層的自燃。

3 均壓通風(fēng)

3.1 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)41105回采工作面采掘巷道布置和通風(fēng)系統(tǒng)，初步提出如下均壓通風(fēng)技術(shù)方案：

在41105工作面皮帶順槽增設(shè)煤倉(cāng)均壓方案見(jiàn)圖2。在皮帶順槽增設(shè)煤倉(cāng)，自煤倉(cāng)底部掘聯(lián)絡(luò)斜巷與集中皮帶巷溝通，在工作面皮帶順槽與集中皮帶巷間設(shè)置風(fēng)門，皮帶順槽的進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷中，設(shè)置局部通風(fēng)機(jī)與風(fēng)門，在工作面的軌道順槽的末端設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗，以提高工作面風(fēng)流壓力，抑制采空區(qū)有害氣體涌出。

圖2 41105工作面新增煤眼均壓方案

該方案的優(yōu)點(diǎn)：①該均壓方案可使工作面的通風(fēng)系統(tǒng)與礦井通風(fēng)系統(tǒng)隔離；②由均壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線知：隨風(fēng)量的減少風(fēng)機(jī)風(fēng)壓可迅速上升，只要有效控制工作面回風(fēng)量，工作面壓力的升高程度容易控制。因此該均壓方案對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)壓力變化、大氣壓力變化、漏風(fēng)通道兩端的壓力變化適應(yīng)能力強(qiáng)，工作面風(fēng)壓控制可靠。

該方案的缺點(diǎn)：增加了巷道工程量。

通過(guò)對(duì)工作面各均壓方案的分析比較，結(jié)合礦井的實(shí)際情況，選擇工作面風(fēng)壓控制可靠性最高的方案3，即工作面皮帶順槽增設(shè)煤倉(cāng)均壓方案。

3.2 均壓風(fēng)機(jī)選型計(jì)算

2009年5月1日，由礦井通風(fēng)阻力測(cè)定報(bào)告可知，41105工作面進(jìn)風(fēng)順槽的最大通風(fēng)阻力取為60 Pa，風(fēng)量在540m3/min的條件下，工作面漏風(fēng)阻力(漏風(fēng)兩端能量差)為380Pa～440Pa。根據(jù)工作面所需風(fēng)量和所需風(fēng)壓增量，同時(shí)考慮一定的富裕系數(shù)，對(duì)照DBKJ系列煤礦用隔爆型壓入式對(duì)旋軸流局部通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)，為41105工作面選擇型號(hào)為DBKJ No7.5/2×55 kW調(diào)壓風(fēng)機(jī)兩臺(tái)（一臺(tái)工作、一臺(tái)備用），風(fēng)機(jī)額定吸風(fēng)量范圍：980 m3/min～630 m3/min，全壓范圍1850Pa～6600Pa。

3.3 均壓效果測(cè)定

根據(jù)圖2中DBKJ No7.5/2×55 kW隔爆對(duì)旋軸流局部風(fēng)機(jī)在41105工作面布置，測(cè)定局部通風(fēng)風(fēng)機(jī)全風(fēng)壓390 Pa，風(fēng)量546 m3/min，回風(fēng)順槽風(fēng)窗前后壓差350 Pa，工作面漏出風(fēng)量13 m3/min，工作面風(fēng)壓提高350 Pa。41105工作面需風(fēng)量520 m3/min，DBKJ No7.5/2×55型風(fēng)機(jī)最小供風(fēng)量為630 m3/min，剩余110 m3/min的風(fēng)量能夠滿足41105進(jìn)風(fēng)順槽風(fēng)門的漏風(fēng)。采取均壓措施后，采空區(qū)漏風(fēng)減小，工作面CO濃度符合安全規(guī)定，有效預(yù)防了采空區(qū)遺煤的自燃。

4 安全管理和檢測(cè)措施

為了保證均壓風(fēng)機(jī)安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，確保工作面風(fēng)流的質(zhì)量，預(yù)防瓦斯災(zāi)害事故的發(fā)生，還必須同時(shí)采取如下管理和檢測(cè)手段。

4.1 工作面均壓安全管理措施

（1)均壓風(fēng)機(jī)與礦井地面主要通風(fēng)機(jī)應(yīng)具有相同用電等級(jí)和相同的監(jiān)控等級(jí)。（2)均壓風(fēng)機(jī)要實(shí)現(xiàn)“三專兩閉鎖”和“雙風(fēng)機(jī)、雙電源”自動(dòng)切換，并配專人值守。（3）回風(fēng)順槽的兩個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗應(yīng)設(shè)置為帶閉鎖裝置的兩道風(fēng)門；同時(shí)回風(fēng)順槽還要設(shè)置反向風(fēng)門兩道。（4）啟動(dòng)均壓風(fēng)機(jī)時(shí)，先啟動(dòng)進(jìn)風(fēng)巷局部通風(fēng)機(jī)，待局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，再關(guān)閉兩合風(fēng)門，之后調(diào)節(jié)回風(fēng)巷調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)壓面積，同時(shí)測(cè)定風(fēng)量、壓力，觀察瓦斯、CO2濃度變化和涌出量變化。（5）在工作面回風(fēng)順槽、工作面上隅角、工作面中部、工作面下隅角對(duì)有害氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控，同時(shí)工作面配備人工巡回綜合監(jiān)測(cè)。回風(fēng)巷設(shè)置風(fēng)電閉鎖及瓦斯斷電儀，停風(fēng)瓦斯超限時(shí)立即報(bào)警斷電；工作面每班設(shè)專職人員檢查巡視，發(fā)現(xiàn)異常情況立即切斷電源撤人。（6）應(yīng)急措施：工作面在回采過(guò)程中配備6人～8人的救護(hù)隊(duì)，在救護(hù)隊(duì)的監(jiān)護(hù)下生產(chǎn)。井下設(shè)置吸氧站。工人佩戴壓縮氧自救器。

4.2 安全技術(shù)措施

（1）在均壓同時(shí)，加強(qiáng)地面查漏、堵漏的工作。（2）在工作面、回風(fēng)順槽、采空區(qū)分別設(shè)置測(cè)點(diǎn)，設(shè)置專人對(duì)氧濃度、有害氣體、風(fēng)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，為工作面安全生產(chǎn)提供可靠的保障。（3)采用向采空區(qū)打鉆、人工探測(cè)采空區(qū)回風(fēng)道等多種方法探測(cè)采空區(qū)有害氣體，合理確定采空區(qū)有害氣體探測(cè)周期。一般情況對(duì)采空區(qū)氧氣、CO2、CO做常規(guī)測(cè)定，每天測(cè)定一次；利用氣相色譜儀對(duì)采空區(qū)氧氣、CO、CO2、甲烷及烯烴烷烴類氣體分析測(cè)定，隔一天測(cè)一次。（4）工作面均壓效果的判定與調(diào)節(jié)。在保證工作面風(fēng)流穩(wěn)定情況下，工作面均壓效果可根據(jù)測(cè)量的工作面進(jìn)風(fēng)量Qin，回風(fēng)量Qout，通過(guò)計(jì)算工作面漏風(fēng)PL大小來(lái)判定，即：當(dāng)PL≤5%時(shí)，認(rèn)為達(dá)到工作面均壓效果，否則對(duì)工作面回風(fēng)順槽的風(fēng)窗（調(diào)節(jié)風(fēng)門）進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到滿足條件為止。（5）提高工作面推進(jìn)速度，防止采空區(qū)遺煤自燃。利用采空區(qū)“三帶”規(guī)律，使采空區(qū)內(nèi)的浮煤盡快置于窒息帶是防止煤層自燃的主要措施之一。保持工作面推進(jìn)速度，使采空區(qū)遺煤進(jìn)入氧化升溫帶到進(jìn)入窒息帶的時(shí)間間隔小于遺煤自燃發(fā)火期，這樣采空區(qū)遺煤達(dá)不到著火臨界溫度，從而達(dá)到預(yù)防和控制采空區(qū)遺煤自燃的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于礦井采取的均壓治理開(kāi)放式漏風(fēng)措施科學(xué)合理，生產(chǎn)中制度完善，管理到位，并在探索中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，及時(shí)修正開(kāi)區(qū)漏風(fēng)方案，最終形成了合理、可靠、完善的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，有效地保證了礦井的安全生產(chǎn)，為類似礦井采用開(kāi)放式漏風(fēng)治理技術(shù)方法提供了參考。

Exploration of Open Air Leakage Control on Caving Faces

LI Qiang,XING Ping-wei
(Lvliang Ventilation and Gas Control Center for Mines,Lvliang Shanxi 033000)

According to mining layout and ventilation system in the working face in Zhangbajing mine, even pressure layout is presented to control the airflow disturbance,air leakage,and noxious air emission, which provides the guarantee for the safety production and is significant for the similar mines.

ventilation;air leakage;even pressure ventilation

TD728

A

1672-5050（2011）06-0057-03

2011-01-17

李 強(qiáng)（1971—），男，山西交口人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦管理工作。

劉新光