均壓通風(fēng)技術(shù)在榆家梁煤礦52209孤島工作面的應(yīng)用

王云飛

(神東煤炭集團榆家梁煤礦，陜西神木 719316)

0 引言

漏風(fēng)是煤礦生產(chǎn)過程中普遍存在的問題，當有漏風(fēng)通道存在，并在其兩端有壓差時，就可能產(chǎn)生漏風(fēng)。神東礦區(qū)煤層埋藏淺，工作面回采時地表塌陷裂隙與地面形成漏風(fēng)通道，容易向地面漏風(fēng)，造成工作面風(fēng)量不足。采空區(qū)漏風(fēng)容易導(dǎo)致回風(fēng)隅角等地點氧氣濃度降低和一氧化碳濃度升高，同時容易引起采空區(qū)遺煤自燃，給礦井防滅火工作帶來困難。均壓通風(fēng)方式可有效解決工作面進回巷風(fēng)壓差，減少采空區(qū)漏風(fēng)，保證礦井安全生產(chǎn)。

1 礦井概述

榆家梁煤礦52209工作面位于榆家梁井田中南部，對應(yīng)地表為水頭村、連莊村、石窩溝村、青草溝村等，工作面長為371 m，平均采高為4．2 m，推進長度為5 621 m，采用長壁后退式綜合機械化一次采全高回采，計劃回采14．7個月。52209綜采工作面進風(fēng)巷為52209輔運巷，回風(fēng)巷為52209運輸順槽，兩順槽均為單巷，通風(fēng)距離長達1 1000 m，包含聯(lián)巷218處，且該工作面為孤島工作面。

52209工作面南部為井田邊界及青草溝煤礦5－2煤采空區(qū)，西部為52207工作面已采空塌陷(局部積水)，經(jīng)束管分析采空區(qū)氧氣濃度為2．2%，東部為52210工作面已采空塌陷，采空區(qū)氧氣濃度在16% ～19%，北部為5－2煤大巷實體煤。推進到45聯(lián)巷后開始進入上覆4－3煤采空區(qū)，34聯(lián)巷開始進入上覆4－2煤采空區(qū)，上覆采空區(qū)氧氣濃度在7%以下。距52209切眼122～1 139 m為薄基巖區(qū)，上覆巖層厚度40～70 m，最薄處約40 m，薄基巖區(qū)易形成漏風(fēng)通道，推進到上覆采空區(qū)時，可能會導(dǎo)致上覆采空區(qū)及本采空區(qū)遺煤自燃，兩側(cè)以及上覆采空區(qū)大量有毒有害氣體溢出，威脅工作面安全生產(chǎn)。為控制地表漏風(fēng)，確保工作面各項氣體濃度符合規(guī)定，對工作面實施均壓防滅火技術(shù)。

2 均壓通風(fēng)

2．1 均壓通風(fēng)方案設(shè)計

利用52211運順機頭作為均壓風(fēng)機安設(shè)點，施工均壓風(fēng)門4處，跨皮帶砌筑1組調(diào)節(jié)風(fēng)窗。在52211運順機頭安設(shè)4臺均壓風(fēng)機，風(fēng)機型號為FBD-№．11．2/2 ×75，均壓風(fēng)機要求兩臺運轉(zhuǎn)、兩臺備用，每臺風(fēng)機均為“三?！惫╇?，并且必須實現(xiàn)“自動切換”功能，當主要運轉(zhuǎn)風(fēng)機發(fā)生故障時，能自動切換到備用風(fēng)機。具體位置如圖1所示。

通風(fēng)路線:5－2煤輔運平硐(5－2煤主斜井)→5－2煤輔運大巷→52211運順→52210回撤輔巷→52209輔運順槽→52209工作面→52209運順→52209運順措施巷一→52209運順措施巷二→5－2煤回風(fēng)大巷→5－2煤回風(fēng)立井→地面。

圖1 均壓通風(fēng)風(fēng)機安設(shè)點

2．2 均壓工作面風(fēng)量計算及風(fēng)機選型

風(fēng)量計算:

工作面需風(fēng)量Q=60×70% ×1×1/2×(6．355+5．490) ×4．2 ×1．35 ×1．2=1 692 m3/min;

Q52211運順備用巷道 =0．25 ×5．4 ×3．2 ×60=260 m3/min;

Q52209回撤通道、回撤輔巷 =0．25 ×17．28 ×60+0．25 ×17．28 ×60=518 m3/min;

52210回順和52209輔運巷均壓風(fēng)門風(fēng)量控制在100 m3/min;

故合計風(fēng)量Q=1 692+260+518+100+100=2 670 m3/min。

負壓計算:根據(jù)《榆家梁煤礦通風(fēng)阻力測定報告》，52209沿程阻力見表1。

表1 榆家梁煤礦52209沿程風(fēng)壓計算序號巷道名稱斷面

風(fēng)機選型:由表1計算可得，巷道風(fēng)壓值為915 Pa。根據(jù)測量值52209輔運與52210采空區(qū)壓差為600 Pa，52209運順與52207采空區(qū)壓差為60～100 Pa，均壓區(qū)壓力計劃比兩側(cè)采空區(qū)高10～20 Pa，結(jié)合工作面需風(fēng)量選擇4臺FBDNO．11．2/75型2×75 kW對旋軸流式風(fēng)機方可滿足工作面供風(fēng)要求(兩臺運轉(zhuǎn)，兩臺備用)，風(fēng)機參數(shù)見表2。

2．3 均壓系統(tǒng)的啟用條件與步驟

啟用條件:綜采工作面正常投產(chǎn)后，當工作面出現(xiàn)如下情況中的任何一項，須立即啟用均壓防滅火系統(tǒng)。①52209輔運巷氧氣濃度不能滿足20%;②52209工作面、52209運順，任何一處漏風(fēng)使氧氣濃度降至18%以下，或CO濃度升高至24 ppm以上;③地表漏風(fēng)量增大，工作面風(fēng)量無法滿足正常生產(chǎn)。

表2 風(fēng)機技術(shù)特征表

啟用步驟:啟動均壓系統(tǒng)前，由調(diào)度指揮中心負責(zé)組織工作面斷電、撤人。在確保工作面所有人員撤至5－2煤輔運大巷新鮮風(fēng)流后，安排人員將均壓風(fēng)門全部關(guān)閉。均壓啟用人員接調(diào)度指令將兩臺均壓風(fēng)機啟動。測風(fēng)員通過調(diào)節(jié)52209運順措施巷的調(diào)節(jié)風(fēng)窗的有效通風(fēng)斷面來調(diào)節(jié)均壓工作面的風(fēng)量和壓力，保證工作面有毒有害氣體均不超限。在工作面風(fēng)量和壓力穩(wěn)定后，瓦檢員和通風(fēng)管理人員從輔運巷進入均壓區(qū)域，重點對52209工作面、回風(fēng)隅角、采空區(qū)氣體情況進行檢查，在氣體濃度符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定并穩(wěn)定后，方可通知調(diào)度恢復(fù)工作面送電。共同組織試驗“雙風(fēng)機雙電源自動切換”功能，“風(fēng)、瓦斯電閉鎖”功能及均壓風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)后的聲光報警系統(tǒng)等功能，確保各功能正常使用。

3 效果評估及應(yīng)急處理措施

3．1 效果評估

52209綜采工作面采用均壓通風(fēng)前、后各項參數(shù)見表3、表4。

表3 52209綜采工作面均壓通風(fēng)前通風(fēng)參數(shù)

從采用均壓通風(fēng)前后工作面各地點的氣體濃度及風(fēng)量可以看出，采用均壓通風(fēng)后，工作面進回風(fēng)壓差控制在10 Pa左右，采空區(qū)漏風(fēng)量基本為0，用風(fēng)地點的風(fēng)量、氣體濃度均能滿足相關(guān)要求，風(fēng)量也能滿足工作面需求，為工作面安全高效回采創(chuàng)造了條件。

表4 52209綜采工作面均壓通風(fēng)后通風(fēng)參數(shù)

3．2 應(yīng)急處置措施

工作面無法正常供風(fēng):當均壓風(fēng)機因故障、檢修、停電等原因無法正常供風(fēng)，綜采工作面必須立即停產(chǎn)，所有人員沿52209輔運撤出工作面至輔運大巷，跟班隊干負責(zé)組織員工沿正確的路線撤離。52209運順作業(yè)人員接到撤人指令后，佩戴自救器沿避災(zāi)路線撤離。①52209綜采工作面避災(zāi)路線，52209綜采工作面→52209輔運→52209輔運2－3聯(lián)巷風(fēng)門→52210機頭→5－2煤輔運大巷→輔運平硐→地面;②52209運順避災(zāi)路線，(佩戴自救器)52209運順→52209運順2聯(lián)巷→52207運順→5－2煤輔運大巷→輔運平硐→地面。

調(diào)度應(yīng)急處置:①當均壓風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)時，調(diào)度監(jiān)測通過遠程控制先打開52210運順三道風(fēng)門(均壓風(fēng)門4)，后打開52209運順措施巷二的均壓風(fēng)門(均壓風(fēng)門2);若遠程控制故障時由風(fēng)門看護人員打開此二處風(fēng)門，然后匯報調(diào)度指揮中心，52209工作面恢復(fù)負壓通風(fēng);②調(diào)度監(jiān)測發(fā)現(xiàn)風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)時，調(diào)度指揮中心要立即通知工作面停產(chǎn)，由瓦檢員、安檢員、跟班隊長組織將工作面所有人員沿避災(zāi)路線撤出，同時通知均壓風(fēng)門崗位工將風(fēng)門打開恢復(fù)負壓通風(fēng)，并向通風(fēng)科、機電科、值班礦領(lǐng)導(dǎo)、通風(fēng)副總、機電副總、總工程師、礦長匯報，以便及時采取措施進行處理。

跟班隊長應(yīng)急處置:①當工作面出現(xiàn)微風(fēng)，氧氣濃度降至18%以下或CO濃度急劇升高超過80 ppm時，綜采一隊跟班隊長立即組織工作面所有人員佩戴自救器由工作面沿避災(zāi)路線撤離，并立即匯報煤礦調(diào)度指揮中心，待工作面異常情況處理完成，瓦檢員檢查工作面氣體情況恢復(fù)正常后方可恢復(fù)生產(chǎn);②當均壓設(shè)施被損壞，均壓系統(tǒng)失衡后，綜采一隊跟班隊長立即組織工作面所有人員由工作面撤到新鮮風(fēng)流中，并立即匯報礦調(diào)度指揮中心，待均壓設(shè)施恢復(fù)好，系統(tǒng)正常后方可進入工作面。

周期來壓和切換操作:①綜采一隊要密切注意工作面周期來壓，預(yù)防周期來壓時頂板大范圍垮落造成采空區(qū)大量有害氣體涌出，危及作業(yè)人員安全;一旦造成工作面有害氣體異常涌出，立即撤離到進風(fēng)大巷;②因切換期間造成工作面及回風(fēng)有害氣體超限時，必須停止生產(chǎn)、切斷電源，并將工作面及回風(fēng)巷人員全部撤離至安全地點。

冒頂處置:①當工作面發(fā)生大面積冒頂時，工作面立即停止生產(chǎn)，電工切斷工作面電源，膠帶機司機將皮帶停電閉鎖，帶班隊長立即清點人數(shù)，帶領(lǐng)人員撤離，上風(fēng)側(cè)人員沿輔運順槽撤至5－2煤輔運大巷，下風(fēng)側(cè)人員沿回風(fēng)順槽撤至5－2煤總回大巷;若在撤離過程中，自救器失效或已經(jīng)使用完畢，利用沿途的壓風(fēng)自救系統(tǒng)進行自救，等待救援，或進入自救器過渡站或過渡避難硐室內(nèi)更換自救器;②當兩順槽發(fā)生小范圍冒頂時，人員及時撤離冒頂區(qū)域，帶班隊長組織人員從冒落區(qū)域外圍向內(nèi)逐漸打設(shè)單體支柱、架棚、木垛進行支護，加固冒頂附近巷道支護，防止冒頂范圍擴大;在頂板支護完畢后，帶班隊長組織人員對冒落下的煤矸進行清理;③當兩順槽發(fā)生大面積冒頂，工作面的通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)遭到破壞時，應(yīng)及時切斷工作面電源，冒頂區(qū)域上風(fēng)側(cè)人員佩戴好自救器撤至輔運大巷;下風(fēng)側(cè)人員佩戴好自救器沿回風(fēng)順槽經(jīng)總回大巷通過2#繞道撤至輔運大巷，若在撤離過程中，自救器失效或已經(jīng)使用完畢，利用沿途的壓風(fēng)自救系統(tǒng)進行自救，等待救援，或進入自救器過渡站或過渡避難硐室內(nèi)更換自救器。

4 結(jié)語

均壓通風(fēng)是解決淺埋煤層地表漏風(fēng)及采空區(qū)漏風(fēng)的有效方法之一，通過平衡綜采工作面進回風(fēng)順槽和采空區(qū)內(nèi)外壓差，減少回采過程中本采空區(qū)和相鄰采空區(qū)的漏風(fēng)，確保了工作面的有效風(fēng)量，并將用風(fēng)地點的各種氣體濃度控制在允許范圍之內(nèi)。同時也解決了易自燃煤層開采過程中的采空區(qū)遺煤自燃問題，尤其是在開采煤層群時，解決了開采下層煤時導(dǎo)致上層煤采空區(qū)漏風(fēng)引起遺煤自燃問題，確保了礦井安全生產(chǎn)。