均壓技術(shù)在采空區(qū)相連區(qū)域防滅火控制中的應(yīng)用

袁修竹

【摘要】通過對(duì)2283工作面CO來源分析，針對(duì)該區(qū)域多個(gè)采空區(qū)相連的復(fù)雜狀況，分析提出對(duì)多個(gè)采空區(qū)實(shí)區(qū)域系統(tǒng)均壓，采取均壓使之各采空區(qū)壓力基本平衡，減少相互影響。實(shí)踐證明，在區(qū)域均壓的基礎(chǔ)上可迅速情化關(guān)聯(lián)采空區(qū)，從而減少工作面防滅火威脅，實(shí)現(xiàn)工作面正常開采。

【關(guān)健詞】均壓技術(shù) 防滅火 采空區(qū) CO

【中圖分類號(hào)】TP028.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0443-02

礦井火災(zāi)是煤礦主要災(zāi)害之一，其中煤炭自燃占到70%。做好防滅火技術(shù)工作，特別是防治自燃技術(shù)工作，是保證礦井安全生產(chǎn)的主要內(nèi)容之一。煤礦均壓防滅火技術(shù)的核心是，設(shè)置調(diào)壓裝置或調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，以降低漏風(fēng)通道兩端的風(fēng)壓差，減少漏風(fēng)量，達(dá)到抑制或消滅自燃發(fā)火的目的。煤礦均壓防滅火技術(shù)開始了20世紀(jì)50年代，由波蘭學(xué)者布德雷克在分析和總結(jié)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(shù)國家開始逐漸采用，我國最早在淮南、開灤等礦區(qū)試用這一技術(shù)，隨后在徐州、撫順、芙蓉、鶴崗等礦區(qū)推廣應(yīng)用。

1、工作面相鄰采空區(qū)及巷道位置關(guān)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(jìn)其急劇遞增，最大上升至800ppm。2283工作面為該區(qū)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(zhì)構(gòu)造及開采技術(shù)影響未布置工作面，隨著2283工作面開采直接落入采空區(qū)，兩層煤均為易自燃煤層，最短發(fā)火期17天，在開采過程中，采空區(qū)丟失的煤炭將一直會(huì)給正常生產(chǎn)帶來嚴(yán)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(qū)段未布置，上區(qū)段緊鄰有2262、2263兩個(gè)采空區(qū)（2262工作面開采煤層與2283工作面上覆煤層一致，未受構(gòu)造影響正常布置），區(qū)段與區(qū)段間留設(shè)有8～12m煤柱；2283工作面通風(fēng)方式為“u+l_”型，工作面瓦斯絕對(duì)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(qū)抽放系統(tǒng)排放，瓦斯排放巷在原風(fēng)巷大斷面基礎(chǔ)上施工人造隔墻而形成。

2、多采空區(qū)區(qū)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(tǒng)均壓有直接關(guān)系。2283工作面在開采初期，為防止采空區(qū)發(fā)火，在回風(fēng)巷及瓦斯尾巷分別設(shè)置了風(fēng)阻A、B用于工作面增壓控風(fēng)（見圖1）。采空區(qū)初次來壓后，上下幾層煤的大量卸壓瓦斯產(chǎn)生，為減少和消除回風(fēng)隅角受瓦斯的影響，生產(chǎn)過程頻繁調(diào)整A、B兩風(fēng)阻增風(fēng)、降風(fēng)，處于2282瓦斯巷回風(fēng)支路上的2262、2263機(jī)巷密閉受2283采空區(qū)壓力變化經(jīng)常性出現(xiàn)瓦斯超限，作業(yè)人員被動(dòng)在瓦斯巷與2262、2263機(jī)巷密閉網(wǎng)點(diǎn)之外增設(shè)風(fēng)阻c，通過強(qiáng)制增大c風(fēng)阻值減少兩個(gè)密閉瓦斯超限。看似成功控制了兩個(gè)點(diǎn)的瓦斯超限，但實(shí)為2283采空區(qū)防火帶來極大風(fēng)險(xiǎn)。

2283工作面防滅火管理除均壓技術(shù)的應(yīng)用之外，還采取了注氮等措施，由2283機(jī)巷及其底板道向2283采空區(qū)注氮，理論計(jì)算注滿2283采空區(qū)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(qū)的長度和寬度，分別是80m、105m；

1.3-飽和系數(shù)。

理論計(jì)算注入21840m³氮?dú)夂罂蓪⒉煽諈^(qū)氣體置換一次。2283在開采期間，采用1000m³/h氮機(jī)每天24小時(shí)注入氮?dú)猓瑑H需22小時(shí)便可完全置換一次采空區(qū)氣體。但持續(xù)注氮數(shù)周，從檢查化驗(yàn)隋況看，上隅角的氧氣值一直高達(dá)17%及以上，其2283采空區(qū)并沒能有效“關(guān)”住氮?dú)猓煽諈^(qū)的CO同時(shí)持續(xù)上升并沒有出現(xiàn)下降跡象，很明顯A、B、c三個(gè)風(fēng)阻共同過度作用導(dǎo)致2283回風(fēng)壓力大幅度上升，氮?dú)馔ㄟ^其它通道流至了2283采空區(qū)之外的地點(diǎn)。

通過對(duì)附近采空區(qū)和相關(guān)巷道進(jìn)行全面調(diào)查發(fā)現(xiàn)，上區(qū)段的2262、2263采空區(qū)結(jié)束密閉呈明顯出風(fēng)狀態(tài)，氧氣值低于3%以下、無CO氣體、CH43-5%，氮?dú)鉂舛仍?0%以上。由三個(gè)相鄰采空區(qū)位置圖（見圖2）不難看出，注入2283采空區(qū)的氮?dú)庾罱K源源不斷流入2262、2263兩采空區(qū)，并經(jīng)二區(qū)段結(jié)束密閉不斷溢出。

3、均壓措施

根據(jù)漏風(fēng)通道調(diào)查可明顯判斷出2283和2262、2263之間原所留設(shè)煤柱受采動(dòng)應(yīng)力影響早已成為兩區(qū)段的漏風(fēng)通道，其三個(gè)采空區(qū)儼然形成一個(gè)整體。此時(shí)均壓若僅限于2283區(qū)域，注入無限量的氮?dú)庵粫?huì)白白流失，對(duì)工作面防滅火控制無任何益處，防滅火控制必須針對(duì)整個(gè)區(qū)域采取措施。

3.1 簡化系統(tǒng)

如圖1所示，A、B、c三個(gè)調(diào)壓風(fēng)阻相互制衡，工作面需增壓、降壓或作風(fēng)量調(diào)整，現(xiàn)場作業(yè)人員均不能可靠掌控和調(diào)節(jié)，動(dòng)靜頻繁易于造成相關(guān)支路呼吸性通風(fēng)。設(shè)計(jì)取消B風(fēng)阻，在2283風(fēng)巷和2283瓦斯巷兩回風(fēng)支路合流增設(shè)B風(fēng)阻（見圖3）。取消B風(fēng)阻的目的主要是減少2283瓦斯巷和2262、2263機(jī)巷密閉之間的壓差，消除2262、2263機(jī)巷密閉的瓦斯超限；增設(shè)B，風(fēng)阻目的便于通風(fēng)人員現(xiàn)場調(diào)節(jié)，2283工作面增風(fēng)、降風(fēng)或調(diào)壓可直接方便調(diào)節(jié)B，風(fēng)阻一個(gè)通風(fēng)設(shè)施，其2282風(fēng)巷與瓦斯巷壓差不變、風(fēng)量分配比不變；若需調(diào)節(jié)風(fēng)巷或瓦斯任一支路阻值，可直接調(diào)節(jié)風(fēng)路風(fēng)阻和B，風(fēng)阻就能實(shí)現(xiàn)。

3.2 區(qū)域均壓

2283采空區(qū)防滅火不僅僅是一個(gè)點(diǎn)的問題，上覆煤層留于2283采空區(qū)形成的隱患是一個(gè)面，必須通過措施縮短整個(gè)2283采空區(qū)氧化帶，將氮?dú)庥行У摹瓣P(guān)”在2283采空區(qū)之內(nèi)。設(shè)計(jì)在2262、2263風(fēng)巷合流密閉外增設(shè)一風(fēng)阻D（見圖3），通風(fēng)控制D和B，風(fēng)阻，增加上區(qū)段兩采空區(qū)壓力，將2262、2263兩個(gè)采空區(qū)的大量氮?dú)庀?283采空區(qū)移動(dòng)，減少2262、2263風(fēng)巷合流密閉外溢氮?dú)狻?/p>

通過區(qū)域均壓，2262、2263風(fēng)巷合流密閉內(nèi)外基本處于平衡狀態(tài)，其2283采空區(qū)迅速“關(guān)”住氮?dú)猓洳煽諈^(qū)及上隅角氧氣值降到7%以下，2283采空區(qū)CO逐步下降并穩(wěn)定于安全值24ppm以下。

4、結(jié)論

（1）均壓技術(shù)不僅可作用于一個(gè)工作面、數(shù)條巷道，甚至可作用于多個(gè)采空區(qū)或整個(gè)礦井，運(yùn)用恰當(dāng)便可發(fā)揮重要作用。

（2）防滅火控制尋找具體的火源點(diǎn)較為復(fù)雜，但運(yùn)行系統(tǒng)的觀點(diǎn)作均壓處理，可簡單有效地消除無數(shù)個(gè)點(diǎn)的隱患。