均壓技術在采空區相連區域防滅火控制中的應用

袁修竹

【摘要】通過對2283工作面CO來源分析，針對該區域多個采空區相連的復雜狀況，分析提出對多個采空區實區域系統均壓，采取均壓使之各采空區壓力基本平衡，減少相互影響。實踐證明，在區域均壓的基礎上可迅速情化關聯采空區，從而減少工作面防滅火威脅，實現工作面正常開采。

【關健詞】均壓技術 防滅火 采空區 CO

【中圖分類號】TP028.8 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0443-02

礦井火災是煤礦主要災害之一，其中煤炭自燃占到70%。做好防滅火技術工作，特別是防治自燃技術工作，是保證礦井安全生產的主要內容之一。煤礦均壓防滅火技術的核心是，設置調壓裝置或調整通風系統，以降低漏風通道兩端的風壓差，減少漏風量，達到抑制或消滅自燃發火的目的。煤礦均壓防滅火技術開始了20世紀50年代，由波蘭學者布德雷克在分析和總結井下各種條件下消除煤炭自燃的種種措施后提出的，到60年代世界上一些采煤技術國家開始逐漸采用，我國最早在淮南、開灤等礦區試用這一技術，隨后在徐州、撫順、芙蓉、鶴崗等礦區推廣應用。

1、工作面相鄰采空區及巷道位置關系

珙泉煤礦2283工作面開采不足100m，從上隅角檢查到50ppmC0，伴隨工作面緩慢推進其急劇遞增，最大上升至800ppm。2283工作面為該區段首采工作面，在該采面上部0.8～2m位有一層0.3～1.2m不等的薄煤層受地質構造及開采技術影響未布置工作面，隨著2283工作面開采直接落入采空區，兩層煤均為易自燃煤層，最短發火期17天，在開采過程中，采空區丟失的煤炭將一直會給正常生產帶來嚴重的防滅火威脅，如何控制落煤氧化速率將直接影響工作面的正常開采。

2283工作面下區段未布置，上區段緊鄰有2262、2263兩個采空區（2262工作面開采煤層與2283工作面上覆煤層一致，未受構造影響正常布置），區段與區段間留設有8～12m煤柱；2283工作面通風方式為“u+l_”型，工作面瓦斯絕對涌出量為15～18m³/min，瓦斯排放途徑主要利于專用瓦斯排放巷和采空區抽放系統排放，瓦斯排放巷在原風巷大斷面基礎上施工人造隔墻而形成。

2、多采空區區域均壓原理

2283工作面上隅角CO急劇上升的原因除煤層為易自燃之外與系統均壓有直接關系。2283工作面在開采初期，為防止采空區發火，在回風巷及瓦斯尾巷分別設置了風阻A、B用于工作面增壓控風（見圖1）。采空區初次來壓后，上下幾層煤的大量卸壓瓦斯產生，為減少和消除回風隅角受瓦斯的影響，生產過程頻繁調整A、B兩風阻增風、降風，處于2282瓦斯巷回風支路上的2262、2263機巷密閉受2283采空區壓力變化經常性出現瓦斯超限，作業人員被動在瓦斯巷與2262、2263機巷密閉網點之外增設風阻c，通過強制增大c風阻值減少兩個密閉瓦斯超限。看似成功控制了兩個點的瓦斯超限，但實為2283采空區防火帶來極大風險。

2283工作面防滅火管理除均壓技術的應用之外，還采取了注氮等措施，由2283機巷及其底板道向2283采空區注氮，理論計算注滿2283采空區所需注氮量：

Q=h×L₁×L₂×1.3m³=21840m³

式中：h-工作面最大采高，2.0m；

L₁、L₂-采空區的長度和寬度，分別是80m、105m；

1.3-飽和系數。

理論計算注入21840m³氮氣后可將采空區氣體置換一次。2283在開采期間，采用1000m³/h氮機每天24小時注入氮氣，僅需22小時便可完全置換一次采空區氣體。但持續注氮數周，從檢查化驗隋況看，上隅角的氧氣值一直高達17%及以上，其2283采空區并沒能有效“關”住氮氣，采空區的CO同時持續上升并沒有出現下降跡象，很明顯A、B、c三個風阻共同過度作用導致2283回風壓力大幅度上升，氮氣通過其它通道流至了2283采空區之外的地點。

通過對附近采空區和相關巷道進行全面調查發現，上區段的2262、2263采空區結束密閉呈明顯出風狀態，氧氣值低于3%以下、無CO氣體、CH43-5%，氮氣濃度在90%以上。由三個相鄰采空區位置圖（見圖2）不難看出，注入2283采空區的氮氣最終源源不斷流入2262、2263兩采空區，并經二區段結束密閉不斷溢出。

3、均壓措施

根據漏風通道調查可明顯判斷出2283和2262、2263之間原所留設煤柱受采動應力影響早已成為兩區段的漏風通道，其三個采空區儼然形成一個整體。此時均壓若僅限于2283區域，注入無限量的氮氣只會白白流失，對工作面防滅火控制無任何益處，防滅火控制必須針對整個區域采取措施。

3.1 簡化系統

如圖1所示，A、B、c三個調壓風阻相互制衡，工作面需增壓、降壓或作風量調整，現場作業人員均不能可靠掌控和調節，動靜頻繁易于造成相關支路呼吸性通風。設計取消B風阻，在2283風巷和2283瓦斯巷兩回風支路合流增設B風阻（見圖3）。取消B風阻的目的主要是減少2283瓦斯巷和2262、2263機巷密閉之間的壓差，消除2262、2263機巷密閉的瓦斯超限；增設B，風阻目的便于通風人員現場調節，2283工作面增風、降風或調壓可直接方便調節B，風阻一個通風設施，其2282風巷與瓦斯巷壓差不變、風量分配比不變；若需調節風巷或瓦斯任一支路阻值，可直接調節風路風阻和B，風阻就能實現。

3.2 區域均壓

2283采空區防滅火不僅僅是一個點的問題，上覆煤層留于2283采空區形成的隱患是一個面，必須通過措施縮短整個2283采空區氧化帶，將氮氣有效的“關”在2283采空區之內。設計在2262、2263風巷合流密閉外增設一風阻D（見圖3），通風控制D和B，風阻，增加上區段兩采空區壓力，將2262、2263兩個采空區的大量氮氣向2283采空區移動，減少2262、2263風巷合流密閉外溢氮氣。

通過區域均壓，2262、2263風巷合流密閉內外基本處于平衡狀態，其2283采空區迅速“關”住氮氣，其采空區及上隅角氧氣值降到7%以下，2283采空區CO逐步下降并穩定于安全值24ppm以下。

4、結論

（1）均壓技術不僅可作用于一個工作面、數條巷道，甚至可作用于多個采空區或整個礦井，運用恰當便可發揮重要作用。

（2）防滅火控制尋找具體的火源點較為復雜，但運行系統的觀點作均壓處理，可簡單有效地消除無數個點的隱患。