放頂煤沿空留巷工作面漏風規律及防治

李艷飛

（河南焦作煤能源有限公司古漢山礦，河南 焦作 454000）

礦井漏風是指地表或井下風流通過漏風通道進入計劃外的地下開采空間，地下開采時裂隙發育的地表、工作面煤柱、底抽巷與采空區等均能形成漏風通道。這些漏風常常引起配風地點的風量供給不足，甚至從漏風源處帶來有毒有害氣體，給礦井的安全生產帶來巨大的隱患。

焦作礦區近年來開始大力推行綜采放頂煤開采技術，由于放頂煤回采短時間煤體垮落量大，更易造成瓦斯超限，因此配風量要求也更高。為了有效降低工作面漏風量，保障風流供給效果，亟需針對礦井漏風規律及防治技術進行研究。研究人員以古漢山礦1604 工作面作為對象，開展了相關研究和考察。

1 礦井漏風防治技術

1.1 外部漏風的防治

外部漏風一般采取封堵漏風通道的措施進行處理。井口漏風，主要手段是封堵防爆風門及防爆井蓋漏風通道，并且定期檢查，加強維護。地表裂隙漏風，主要手段是加強巡查，一旦發現裂隙漏風，將黃土、水泥、粉煤灰等按一定配比與水混合成漿狀進行封堵。

1.2 內部漏風的防治

礦井內部漏風主要是井下通風構筑物、工作面煤柱、底抽巷與采空區等漏風。

井下隔斷風流的風門、密閉墻等通風構筑物應采取增阻及加強其密閉性的措施。為減少風門漏風，應嚴格遵守兩道風門不能同時開啟的規定；提高風門質量；在門扇與門框連接處，安設橡膠墊；門框與巷道壁連接處，使用高分子密封材料對縫隙進行密封。密閉墻漏風常采取均壓措施防治，安設測壓裝置對密閉墻兩側壓力變化進行監測，防止密閉墻兩側產生壓差；此外，使用高分子密封材料對密閉墻與巷道壁接觸位置的縫隙進行密封。

對于工作面煤柱、底抽巷與采空區的漏風問題主要采取提高采空區風阻的方法來解決，常用的方法為往采空區內注漿或者注入化學充填劑（物）。此外，在保證工作面所需風量情況下，也可以采用采區均壓技術，在回風巷內增加調節風窗的數量，降低進風隅角與回風隅角兩處的壓差，以達到減少向采空區漏風的目的。

2 工作面漏風規律考察

2.1 工作面概況

古漢山礦1604 工作面為綜合機械化放頂煤開采工作面，1604 運輸巷沿空留巷后作為1606 工作面回風巷。1604 工作面設計走向長度1030m，傾斜長度150m，煤層傾角為15°～17°，平均煤厚5.5m，儲量106.68 萬t。工作面煤層最大原始瓦斯含量為28.04m3/t，最大瓦斯壓力為1.11MPa，吸附常數a值為43.45m3/t、b 值為11.25MPa-1，孔隙率為3.97%。煤塵不具爆炸性，煤層不易自燃。工作面采用底板巖巷穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區域防突措施以及穿層+順層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯的區域防突措施。巷道布置示意圖如圖1 所示。

圖1 1604 工作面布置示意圖

2.2 工作面漏風規律考察

（1）風量法考察

1604 工作面通風方式為“一進兩回”，計劃配風量1600m3/min，其中工作面配風量1200m3/min。由于留巷段過風，因此該工作面和常規工作面的采空區漏風規律具有一定的差異，因此對工作面進行了兩次風量測定，并依據測定結果繪制風量變化曲線圖，如圖2、圖3 所示。

圖2 風量測定及采空區風量變化曲線

圖3 沿空留巷段位置與風量關系圖

（2）示蹤氣體法考察

在沿空留巷段以里6m 處定點連續釋放SF6氣體，釋放10min 開始在工作面切眼自下而上，每隔5 架利用SF6氣體檢測儀檢測一次濃度（檢測時間大于1min）。結果如表1 所示。

表1 沿切眼SF6 氣體檢測結果表

2.3 工作面漏風規律分析

風量法和示蹤氣體考察結果（結合圖2、圖3和表1）表明：

（1）工作面漏風路線為：運輸巷進風一部分風由沿空留巷段流入采空區，另一部分由切眼下部流入采空區。

（2）工作面切眼下部20 架以下，主要表現為工作面往采空區漏風。切眼上部80 架以上，主要表現為采空區往工作面漏風。采空區中部漏風趨勢不規則，原因為采空區頂板垮落不規則和漏風通道，另外切眼和尾槽的過風斷面不規則。初步計算采空區漏風量約為140m3/min。

（3）工作面沿空留巷段風量自切眼下部往上呈現遞減趨勢，沿空留巷段漏風主要從上幫靠近切眼區域的煤壁流入采空區。沿空留巷段漏風量總體隨留巷段長度增加而增加。

3 防治漏風措施及考察

3.1 防漏風措施

為了減少沿空留巷段和切眼的漏風，結合現場漏風點和漏風規律，在工作面沿空留巷段采取了防漏風安全措施，并應用了注漿和噴漿相關技術。

（1）在留巷起始處前方打設永久密閉隔離采空區；在沿空巷巷道，巷幫擋矸防護架的兩層擋矸金屬網之間設置塑料布作為防漏風屏障；工作面確需爆破時控制爆破施工超前切眼不小于20m。

（2）工作面后方采空區幫穩定后，對采空區幫進行噴射混凝土（厚20mm～50mm），以進一步對留巷段巷道與采空區進行隔離：

① 開始噴漿時先處理噴漿區域，采用小型充填物密實孔縫隙并平整，然后將頂板中線以上至上幫進行全面噴漿。

② 砼拌料選用P.C32.5 普通硅酸鹽水泥、混合料，噴射砼強度等級C15。砼重量配合比水泥∶混合料=1:4，水灰比在0.4～0.5。速凝劑型號為782-3型，摻入量為水泥用量的3%～5%，噴淋水區時可酌情加大速凝劑摻入量。

③ 速凝劑必須在噴漿機上料口均勻加入，噴射標準以噴面濕潤不流淌為宜。實行潮料噴漿，拌好的料存放時間不能超過2h。噴砼強度C15，其最小值不低于標準值的90%。

（3）若采空區幫擋風布和表面噴漿不能有效防止采空區幫漏風，向采空區幫打孔注射充填材料，進一步減小裂隙和減少漏風。

① 注漿孔深2000mm，孔口埋設注漿管，注漿管外露巷道50mm。原則上先下后上的注漿順序，圍巖破碎條件下，可根據現場條件對注漿順序、水灰比、注漿壓力進行調整。

② 注漿機具：打注漿孔應使用直徑≧Φ32mm（鉆孔直徑一般應大于注漿管、注漿錨桿外徑10mm）；注漿管長度為1000mm 的6 分鋼管；頂板、幫部打孔鉆具一般采用風錨頭或氣動錨桿鉆機。

③ 注漿材料：單水泥漿，選用復合P.C32.5 硅酸鹽水泥，水灰比為1:0.6～1，直至漿液注流出巷道為止。

3.2 防治措施效果考察

1604 工作面回采以來測定的各處風量變化情況和漏風情況繪制曲線如圖4、圖5 所示。

1604 工作面切眼后期測定時風量總體比較穩定，漏風量較小，故重點考察沿空留巷段漏風。回采期間沿空留巷段漏風情況測定結果（參考圖4 和圖5）表明：

圖4 沿空留巷段風量變化曲線

圖5 沿空留巷段總漏風量和10m 漏風量曲線

（1）沿空留巷段10m 漏風量從最初的6.36m3/min 逐漸降低到1.61m3/min，總體呈減少趨勢。沿程漏風情況有所緩解，尤其是沿空留巷噴漿段漏風量50m3/min，而未噴漿段漏風約100m3/min。

（2）沿空留巷段逐漸延伸過程中，采用的降低沿空留巷段的漏風尤其是噴漿措施，防治采空區漏風效果明顯。

（3）隨著1604 工作面的推進，1604 運輸巷沿空留巷段巷道長度也逐漸增加，巷道風阻因長度增大和留巷段的斷面變形會有所增大，引起留巷段過風量下降，這也是漏風量有所減小的原因。

4 結語

通過在1604 工作面開展相關研究和考察，總結了1604 工作面的漏風路線和漏風量，并采取了有效防治措施，有效解決了工作面漏風問題，實現了工作面、沿空留巷巷道的可靠通風，消除了工作面采空區涌出對工作面的危害，確保了工作面的安全高效開采，為焦作礦區其他類似工作面采空區漏風防治提供了重要借鑒。