回采工作面開放式漏風治理方法探究

李 強,邢平偉

（呂梁市煤礦通風與瓦斯防治中心，山西 呂梁 033000）

回采工作面開放式漏風治理方法探究

李 強,邢平偉

（呂梁市煤礦通風與瓦斯防治中心，山西 呂梁 033000）

結合丈八井開采布置和工作面通風系統情況，著重論述了開區均壓的布置方法，有效治理了該礦風流紊亂、地表漏風、老空區有害氣體涌出，為煤礦安全生產提供了安全保證。該方法為類似礦井提供了參考。

礦井通風；漏風；均壓通風

開放式漏風治理是否合理、到位，是礦井安全生產的重中之重。本文結合丈八井開采布置和工作面通風系統情況，對該礦風流紊亂、地表漏風、老空區有害氣體涌出等問題進行了有效治理，為煤礦安全生產提供了安全保證。

1 礦井概況

丈八井煤礦生產能力90萬t/a，為低瓦斯礦井。

井田內主要開采煤層為9號、10號、11號煤層。其中，10號、11號煤層為合并層，9號煤層大部分已被小煤窯破壞，且為自燃煤層；10號和11號煤層上距9號煤層0.50 m～1.80 m，煤層厚度6.09 m～9.91m，為井田穩定可采煤層。

礦井開拓方式為斜井單水平雙翼分區式。礦井通風方式為中央并列式，通風方法為機械抽出式。主扇型號為BD-Ⅱ-8-22軸流式對旋風機，電機功率為2×200kW。

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

41105 工作面采用走向長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，采空區頂板隨支架前移自行垮落充填。

圖1 41105工作面布置及漏風示意圖

2 存在問題

礦井井田范圍內9號煤層大部被小煤窯采用刀柱法私挖亂采破壞，采空區與地表的溝通嚴重影響了下部煤層回采工作面的通風，而在10號、11號合并層放頂煤回采過程中，經常與9號煤層采空區聯通，由于負壓通風作用，來自上部采空區漏風使回采工作面風流方向完全紊亂，進風順槽風流反向，導致工作面無風，可以確定工作面漏風屬于開放式漏風。

圖1為41105工作面漏風示意圖，根據現場測定數據，進風順槽反向風量約600 m3/min，回風順槽風量約1100m3/min，工作面幾乎無風。

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

3 均壓通風

3.1 方案設計

根據41105回采工作面采掘巷道布置和通風系統，初步提出如下均壓通風技術方案：

在41105工作面皮帶順槽增設煤倉均壓方案見圖2。在皮帶順槽增設煤倉，自煤倉底部掘聯絡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置風門，皮帶順槽的進風聯絡巷中，設置局部通風機與風門，在工作面的軌道順槽的末端設置調節風窗，以提高工作面風流壓力，抑制采空區有害氣體涌出。

圖2 41105工作面新增煤眼均壓方案

該方案的優點：①該均壓方案可使工作面的通風系統與礦井通風系統隔離；②由均壓風機的風壓特性曲線知：隨風量的減少風機風壓可迅速上升，只要有效控制工作面回風量，工作面壓力的升高程度容易控制。因此該均壓方案對礦井通風系統壓力變化、大氣壓力變化、漏風通道兩端的壓力變化適應能力強，工作面風壓控制可靠。

該方案的缺點：增加了巷道工程量。

通過對工作面各均壓方案的分析比較，結合礦井的實際情況，選擇工作面風壓控制可靠性最高的方案3，即工作面皮帶順槽增設煤倉均壓方案。

3.2 均壓風機選型計算

2009年5月1日，由礦井通風阻力測定報告可知，41105工作面進風順槽的最大通風阻力取為60 Pa，風量在540m3/min的條件下，工作面漏風阻力(漏風兩端能量差)為380Pa～440Pa。根據工作面所需風量和所需風壓增量，同時考慮一定的富裕系數，對照DBKJ系列煤礦用隔爆型壓入式對旋軸流局部通風機性能參數，為41105工作面選擇型號為DBKJ No7.5/2×55 kW調壓風機兩臺（一臺工作、一臺備用），風機額定吸風量范圍：980 m3/min～630 m3/min，全壓范圍1850Pa～6600Pa。

3.3 均壓效果測定

根據圖2中DBKJ No7.5/2×55 kW隔爆對旋軸流局部風機在41105工作面布置，測定局部通風風機全風壓390 Pa，風量546 m3/min，回風順槽風窗前后壓差350 Pa，工作面漏出風量13 m3/min，工作面風壓提高350 Pa。41105工作面需風量520 m3/min，DBKJ No7.5/2×55型風機最小供風量為630 m3/min，剩余110 m3/min的風量能夠滿足41105進風順槽風門的漏風。采取均壓措施后，采空區漏風減小，工作面CO濃度符合安全規定，有效預防了采空區遺煤的自燃。

4 安全管理和檢測措施

為了保證均壓風機安全可靠運轉，確保工作面風流的質量，預防瓦斯災害事故的發生，還必須同時采取如下管理和檢測手段。

4.1 工作面均壓安全管理措施

（1)均壓風機與礦井地面主要通風機應具有相同用電等級和相同的監控等級。（2)均壓風機要實現“三專兩閉鎖”和“雙風機、雙電源”自動切換，并配專人值守。（3）回風順槽的兩個調節風窗應設置為帶閉鎖裝置的兩道風門；同時回風順槽還要設置反向風門兩道。（4）啟動均壓風機時，先啟動進風巷局部通風機，待局部通風機運轉平穩后，再關閉兩合風門，之后調節回風巷調節風窗的調壓面積，同時測定風量、壓力，觀察瓦斯、CO2濃度變化和涌出量變化。（5）在工作面回風順槽、工作面上隅角、工作面中部、工作面下隅角對有害氣體進行監測監控，同時工作面配備人工巡回綜合監測。回風巷設置風電閉鎖及瓦斯斷電儀，停風瓦斯超限時立即報警斷電；工作面每班設專職人員檢查巡視，發現異常情況立即切斷電源撤人。（6）應急措施：工作面在回采過程中配備6人～8人的救護隊，在救護隊的監護下生產。井下設置吸氧站。工人佩戴壓縮氧自救器。

4.2 安全技術措施

（1）在均壓同時，加強地面查漏、堵漏的工作。（2）在工作面、回風順槽、采空區分別設置測點，設置專人對氧濃度、有害氣體、風量進行嚴格檢測，為工作面安全生產提供可靠的保障。（3)采用向采空區打鉆、人工探測采空區回風道等多種方法探測采空區有害氣體，合理確定采空區有害氣體探測周期。一般情況對采空區氧氣、CO2、CO做常規測定，每天測定一次；利用氣相色譜儀對采空區氧氣、CO、CO2、甲烷及烯烴烷烴類氣體分析測定，隔一天測一次。（4）工作面均壓效果的判定與調節。在保證工作面風流穩定情況下，工作面均壓效果可根據測量的工作面進風量Qin，回風量Qout，通過計算工作面漏風PL大小來判定，即：當PL≤5%時，認為達到工作面均壓效果，否則對工作面回風順槽的風窗（調節風門）進行調節，直到滿足條件為止。（5）提高工作面推進速度，防止采空區遺煤自燃。利用采空區“三帶”規律，使采空區內的浮煤盡快置于窒息帶是防止煤層自燃的主要措施之一。保持工作面推進速度，使采空區遺煤進入氧化升溫帶到進入窒息帶的時間間隔小于遺煤自燃發火期，這樣采空區遺煤達不到著火臨界溫度，從而達到預防和控制采空區遺煤自燃的目的。

5 結束語

由于礦井采取的均壓治理開放式漏風措施科學合理，生產中制度完善，管理到位，并在探索中不斷總結經驗，及時修正開區漏風方案，最終形成了合理、可靠、完善的礦井通風系統，有效地保證了礦井的安全生產，為類似礦井采用開放式漏風治理技術方法提供了參考。

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（1971—），男，山西交口人，大學本科，工程師，從事煤礦管理工作。

劉新光