新陽礦新107工作面CO超限治理技術措施研究①

許榮寬 李虎 康懷宇

(1.山西汾西新陽煤業有限責任公司，山西孝義 032306;2華北科技學院安全工程學院，北京東燕郊 101601)

新陽礦新107工作面CO超限治理技術措施研究①

許榮寬1②李虎2康懷宇3

(1.山西汾西新陽煤業有限責任公司，山西孝義 032306;2華北科技學院安全工程學院，北京東燕郊 101601)

CO是礦井空氣中常見的有害氣體之一，對井下工作人員的生命安全和身體健康危害極大，必須引起高度重視，《規程》規定礦井內的空氣中CO濃度不得超過0.0024%(24ppm)。本文對汾西礦業集團(有限)公司新陽煤業治理CO超限技術方法進行闡述，這些措施現場應用效果良好，為今后的安全生產提供可借鑒的經驗。

CO超限;治理;技術措施。

0 引言

新陽煤礦是國有大型煤炭企業，瓦斯相對涌出量為0.17 m3/t，絕對涌出量為1.33 m3/min。開采煤層的煤塵具有爆炸性。2007年核定礦井生產能力5.30Mt/a。通風方式為混合式，通風方法為抽出式。進風井有主立井、副立井、主斜井、副斜井和角盤進風井。回風井有東風井、角盤風井和南風井。

1 新107工作面基本情況

1.1 工作面概況

新107工作面位于南采區北翼，西鄰南風井保安煤柱，南至南回風、南皮帶保安煤柱，東鄰新105工作面(已回采)，北到高陽河床保安煤柱。該工作面開采太原組9#－10#－11#煤，煤層總厚平均9.59m，煤層傾角4°～8°，平均傾角6°，硬度系數f=1～2，韌性指標9～10，走向1005m，傾向長度210m，工作面沿11號煤底板掘進，埋藏深約300m，煤種為瘦煤，穩定可采，煤層產狀簡單，但結構復雜，屬復雜結構煤層。本工作面煤層2009年鑒定為Ⅱ自然煤層，2010年三帶研究鑒定其最短發火期為70天，采用綜放采煤工藝，一次采高3m，放頂煤6m。

1.2 工作面“一通三防”系統情況

1)通風系統：該工作面采用“U”型全風壓通風系統，材料巷進風風量為950 m3/min，風速為1.64 m/s(斷面為9.67 m2)，運輸巷回風風量為965m3/min，風速為1.23 m/s(斷面為13.07m2)。風流方向：新一采區軌道巷——新107材料巷——新107工作面——新107運輸巷——新一采區回風巷——南總回風巷——南風井

2)防塵系統：材料巷和運輸巷均安裝Φ89mm鋼管供工作面采煤機、支架噴霧、各轉載點、凈化水幕、沖洗巷道灑水等防塵用水。各防塵設施均安裝到位，使用正常。煤層注水工作正常開展。

3)瓦斯監控系統：在上隅角及回風流安裝一氧化碳、溫度、甲烷傳感器，工作面安裝甲烷、溫度傳感器。一氧化碳及溫度報警值均按照《煤礦安全規程》設置，甲烷傳感器報警、斷電、復電值均按汾西要求在規程的基礎上下調0.2%。各傳感器均按規定進行標校、斷電試驗。

4)防滅火束管監測系統：在上隅角、回風流均安設取樣頭，并按要求進行取樣分析。

5)氣體情況：CH4為0～0.02%，CO2在0.1%～0.4%，溫度17℃～21℃，在此次超限前CO均為0。

2 CO超限經過

5月13日16時，當班瓦檢員在進行瓦斯巡回檢查時發現新107運輸巷(回風巷)出現CO氣體，當快行進至上隅角附近時，聽到傳感器報警聲，經檢測上隅角CO為25ppm，CH4為0.02% CO2為0.1%，溫度19°。由于當時礦沒有2* 45kW以上大功率局扇，于5月14日對該工作面采取半均壓通風措施，同時對采空區進行注氮，此后上隅角CO雖上升速度放慢，但仍在繼續上升，到5月16日10時，上隅角CO氣體上升至72.5ppm。5月17日四點班，將新107面人員全部撤出，由汾西救護隊監護，對新107面調整為全均壓通風系統。在調整過程中由于系統不穩定，上隅角CO傳感器顯示數據急劇上升，最高達到476.25ppm，但經現場救護隊人員檢測上隅角CO氣體濃度為180～190ppm，回風流中的CO氣體濃度最高為70ppm。到19時左右，上隅角CO氣體濃度開始逐漸下降。5月18日8∶00測定新107工作面各種氣體情況如下：

表1 新107工作面各種氣體情況表

從5月18日到26日，新107各點的CO均穩定在10 ppm以下。到5月27日上隅角、回風側、工作面已監測不到CO，其它氣體及溫度正常。

在CO超限及治理的整個過程中，CH4均在0～0.02%，CO2均在0.2%～0.4%，溫度均在17℃～23℃。

3 CO氣體超限原因分析

從5月13日16時，新107工作面出現CO氣體以來，上隅角、回風流中CO氣體濃度呈上升趨勢，表明工作面采空區浮煤已從緩慢氧化發展到劇烈氧化，其理由如下：

1)新107工作面四周沒有小窯相通，與相鄰新109采空區之間有南總回風巷，總回的負壓大于新109采空區和新107工作面，這兩個地方的滲漏氣體只能進入總回，而不可能互相滲漏，并且經檢測，南總回風巷沒有漏風現象。

2)工作面所采煤層為自然發火煤層，其最短自然發火期為70天。

3)工作面為放頂煤開采，采空區勻有20%的浮煤。

4)放頂煤工作面采空區浮煤呈立體分布，采空區雖然有水，但均順底板流動，上部浮煤不能淋水。

5)工作面前幾個月推進度較慢，使采空區浮煤在氧化帶氧化時間長，從而氧化發熱，產生較高濃度CO氣體。

4 新107工作面CO氣體治理措施

4.1 治理方案

4.1.1 采用半均壓通風

在工作面運巷安裝2*15kW風機，用600mm風筒送到工作面上隅角，運巷中部安設風障三道增加工作面回風側風壓。此措施為全均壓通風采取前實行的方案。

4.1.2 采空區埋管注氮

在工作面進風順槽安設主管Φ108 mm，采空區埋設Φ89mm的無縫鋼管兩趟，隨著工作面的推進，鋼管被埋入采空區進風側，兩趟管路交替注氮，每隔一定距離卡斷一趟管路，讓采空區氧化帶永遠有一趟管路埋入。為了防止采空區的積水涌入埋管，將埋管出口端做成45°的彎頭，氮氣出口端高于采空區底板0.5m。埋管注氮時，必須保證采空區內30～80m范圍一直有注氮埋管，保證將氮氣注入采空區氧化帶，因此每隔30 m就應埋管一趟。注氮流量取為1000 m3/h，氮氣純度98%;注氮時間實行3班制連續注氮。

4.1.3 采用工作面全均壓通風

新107材料巷安設型號FBDNO7.1.0/2× 45kW礦用隔爆式風機2臺、FBDNO6.3/2× 30kW礦用隔爆式風機2臺，選用Φ800mm風筒延接至工作面下隅角前150m處。

新107運輸巷新增加FBDNO6.0/2×15kw礦用隔爆式風機2臺，選用Φ600 mm風筒，延接至工作面上隅角。

新107材料巷三叉口以里打設臨時風門3道，風門開啟方向要面向工作面方向，風門板閉必須摸面，盡量減少板閉漏風。

新107運輸巷回風出口處利用原有的2道風門設置2道調節風窗，在風窗上設置水柱計，將水柱計壓力保持在40mm水柱左右。

4.1.4 工作面上、下隅角堵漏和加快工作面推進度

每個圓班在工作面上、下隅角分別用編織袋裝碎煤進行封堵嚴實，每小班均應將工作面上、下隅角巷道的錨桿螺帽缷下，便于頂板及時垮落，如果工作面上、下隅角不冒落，則可采用強制放頂的辦法進行堵塞漏風通道。

為盡快將工作面采空區高溫點甩入采空區內注氮后的窒息帶，采取加快工作面推進度，保證每個圓班推進度大于4m。

4.2 采取措施后工作面風量、壓力參數測定

新107材巷風筒段風量是261 m3/min，風速是0.44 m/s(斷面為9.67 m2);工作面風量591 m3/min;運輸巷風量838.8 m3/min，風速1.07 m/s(斷面為13.07 m2)。材料巷風門前后壓力45mm水柱，運輸巷風門前后壓力35mm水柱。

4.3 治超安全技術措施

1)安排專人負責注氮機的運行，確保注氮機全天24小時連續運轉，并每隔1個小時對制氮機的流量計、氮氣純度、空氣罐壓力、排出氮氣壓力，并作記錄。

2)局扇安裝雙風機雙電源自動切換裝置，實行“三專兩閉鎖”。并每天由所屬隊組對雙風機雙電源自動切換裝置進行一次切換試驗，確保其可靠運行，試驗留有記錄存檔備查。

3)主、備風機都實行掛牌管理，至少每旬對采用局扇供風地點的全風壓供風量、局扇吸風量、風筒出口風量進行一次全面測定，將測定數據填在局扇管理牌板上，注明測定日期，并將測定結果納入測風報表上報內容。

4)瓦檢隊在運回聯巷回風側設置柵欄，禁止人員進入。

5)在實施均壓通風時，保持均壓系統的穩定性，通風隊派專人看守均壓風門、均壓局扇和水柱計壓力，嚴禁過人或行車時將兩道風門同時打開，均壓風門有損壞時，通風隊要及時進行維護。

6)機電區安排專職電工，保證新107材運兩巷風機正常運轉，一旦發生停電等事故造成風機只要有一臺不能正常運轉時，及時撤出工作面人員，待隱患處理，瓦檢員監測氣體安全后，方可恢復生產。

7)在出現風機停風等事故時，通風隊看守人員要及時將新107材巷三道臨時風門及運回聯巷風門打開，恢復全風壓通風;工作面人員在得到撤退命令后，依序從材料巷撤出。

8)救護隊要對新107工作面實施氣體監測，監測內容為CO、O2、溫度。監測位置為四處：新107運輸巷下風側后3m、據頂300mm處，工作面上隅角距切頂線1m、距頂300mm處，工作面下隅角距切頂線1m、距頂300mm處，工作面中部后立柱處，監測數據每兩小時匯報一次，(如遇特殊情況，如氣體異常時，立即匯報調度)。

9)發現CO涌出異常時，由救護隊組織撤出全部受威脅地區的人員，所有工人必須聽從救護隊的指揮。

10)在安全前提下礦積極組織新107工作面生產，加快推進速度。

5 結語

通過采取安全措施后，該工作面上隅角、回風流中CO濃度迅速下降，并于5月27日消除。從發現CO到消除共14天，杜絕了事故，確保了礦井的安全生產，得到以下結論：

1)通過注氮將采空區內的氧氣不斷置換而降低采空區的氧含量，使采空區煤的氧化速度迅速降低最終達到火區窒息的效果。

2)工作面采用均壓通風，有效控制了采空區有害氣體向工作面涌出，保證了工作面生產環境的安全，為快速工作面推進提供了保障。

3)工作面上下隅角堵漏有效控制了進入采空區含氧空氣，切斷采空區火區的氧氣來源，同時縮短了采空區氧化帶的長度，為快速甩脫采空區氧化升溫帶提供了保障。

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Study onManagement CO Overrunning Technology Method in New 107 Coal Face in XinYang Coal Mine

XU Rongkuan1，LI Hu2，KANG Huaiyu2

(1．XinYang coal mine of Shanxi FenXi mining group，Xiaoyi Shanxi032306; 2.North China Institute of Science and Technology，Yanjiao Beijing-East101601)

CO is one of harmful gas in the mine air，hazard of the staff＇s life and body health.It must be great attention.The concentration of CO must be not exceeding 0.0024%(24 PPM)inside of mine in"rules".In this paper，the management CO o verrunning technology method is expounded in XinYang coal mine of FenXi mining group.The application of the measures is good and it provides experience for safety production in future.

CO overrunning;management;technology method

TD711+.41

A

1672－7169(2011)03－0019－03

2011－05－12

許榮寬(1966－)，男，山西介休人，大學畢業，工程師，山西汾西新陽煤業有限責任公司生產礦長。