均壓通風在大柳塔煤礦22103綜采工作面的應用

摘 要：在聯合采用均壓通風方法和偏Y型通風方式，輔以加強聯巷支護、密閉噴漿和地表回填堵漏等方法后，大柳塔煤礦成功解決了小煤窯采空區下近距離煤層回采過程中采空區自然發火、有害氣體威脅的問題，為礦井安全生產提供了寶貴經驗。

關鍵詞：近距離回采；自然發火；均壓通風；偏Y型通風

1 引言

大柳塔煤礦是全國首個建成“雙井雙千萬噸”的特大型現代化安全高效礦井，享有有世界最大井工煤礦之美譽。礦井周邊分布有16個小煤窯，隨著小煤窯越界開采危害的擴大，礦井通風安全和防滅火工作難度逐年加大。其中22103綜采工作面在小煤窯下近距離回采過程中，受到沖擊地壓和小煤窯采空區熄滅火區的威脅，工作面采用常規的負壓通風方法和U型通風方式，已不能滿足安全生產的需要。均壓通風是礦井防滅火的一項重要技術手段，通過均壓通風可以減小工作面與相鄰采空區的漏風壓差，保持工作面與相鄰采空區的壓力平衡，能有效的預防采空區內因火災，同時抑制鄰近采空區有毒有害氣體的涌出。偏Y型通風方式，又稱順向參新通風方式，這種通風方式能有效改善回風隅角附近區域的氣候環境。以上兩種技術綜合應用，不僅可以有效解決漏風引起的自然發火、隅角氣體濃度異常等問題，還可以有效的改善工作面及其順槽的作業環境。

2 22103綜采工作面概況

大柳塔煤礦22103綜采工作面傾向長度322.7m，走向長度1570.0m，煤層傾角1～3°，煤層厚度3.81～4.21m，工作面設計采高3.75m，煤層自然發火期為30d，屬侏羅紀Ⅰ類容易自燃煤層。煤層上覆第四系松散層及延安組基巖地層，松散層厚度11.11～30.34m，頂板以粉砂、細砂巖為主，水平及微波狀層理。工作面東側為火燒區邊界，南側為22102采空區，西側為盤區輔運大巷，北鄰盤區回風措施巷，上覆20.00～30.21m有1-2煤小煤窯采空區。小煤窯采空區在2004年至2007年間一直存在火區，經采取封閉井口和注漿等措施后火區于2007年11月底熄滅。22103綜采工作面負壓U型通風系統圖如圖1所示。

圖1 22103綜采工作面負壓U型通風系統圖

3 均壓通風前氣體濃度及壓差等參數測定

由于工作面進、回風順槽與相鄰巷道或采空區之間存在漏風通道，且風流在巷道流動過程中受摩擦阻力和局部阻力的影響，形成了巷道與巷道、巷道與采空區之間的漏風現象。

3.1 漏風量的測定

在工作面回風順槽超前支護段和靠近總回風巷附近設定測點A和B，分別測定A、B兩點的斷面和風速，并計算出風量QA和QB，則：ΔQ=QB-QA，測得采空區漏向回風順槽的風量為16m3/min。用同樣的方法，測得采空區漏向工作面漏風量為96m3/min。

3.2 漏風壓差的測定

采用氣壓計同步法測定巷道的通風壓能差，測定前把兩臺型號相同的儀器A和儀器B同時放在工作面機頭（測點1），對兩臺儀器的讀數進行校正，分別記下兩臺儀器的絕對靜壓值PA和PB，若測定過程中兩臺儀器的性能保持不變，設ΔP=PA-PB，則PA=PB-ΔP。

把儀器A留在工作面機頭（測點1），儀器B移到工作面機尾（測點2），按照約定時間同時讀數，并同時測定兩測點的風速、大氣壓力和干、濕球溫度。則兩測點間的全壓能差如下：

P1-2=PA1-（PB2-ΔP）+Z1-2ρm1-2g+1/2（ρ1ν12-ρ2ν22）

式中PA1和PB2 -A、B儀器在1，2點的絕對靜壓讀數，Pa；

測得測點1與測點2間（工作面機頭與機尾）的全壓能差為70Pa，此外利用U型水柱計測得鄰近的22102采空區內外壓差為62Pa，上覆12煤采空區內外差壓為110 Pa。

3.3 回風隅角氣體濃度測定

分別用便攜式氧氣檢測儀和一氧化碳檢測儀測得工作面回風隅角至機尾最后兩臺支架大腳以里區域濃度氧氣為12.8%、一氧化碳濃度為19ppm。

表1 未采取均壓通風等措施漏風及差壓情況

4 綜合防火措施的實施

4.1 采用偏Y型通風

如圖2所示，工作面布置三條巷道，其中一條用做專用回風巷，采取兩進一回的通風方式，并滯后工作面一個聯巷封閉采空區，將回風隅角氣體濃度異常區域后移，利用調節風窗分配回風順槽超前及滯后工作面聯巷的風量。

4.2 采用均壓通風

在22103運順（2）安設2趟BDKJNo6.0型號、2×45kw功率局部通風機，風機穿過聯巷密閉向工作面供風，供風量為1268m3/min，同時在盤區輔運大巷安設1趟BDKJNo6.0型號、2×30kw功率局部通風機，供風量為435m3/min，配套使用φ800mm軟性風筒引至22103回順⑴供風，聯合采用偏Y型通風方式，如圖2所示。

圖2 22103綜采工作面均壓通風系統圖

4.3 堵漏裂隙，減小采空區漏風量

4.3.1 加固回填地表塌陷區，減少地表漏風

22103綜采工作面采空區上覆地表塌陷后，采用人工回填和機械回填相結合的方式，及時對塌陷區的裂隙進行回填，并用裝載機對已回填裂隙進行碾壓，以減少地表向采空區漏風，并每天對地表塌陷區進行巡查，隨時回填新裂隙，直至塌陷穩定。

4.3.2 加強巷道支護、噴漿加固密閉，減少密閉漏風

對鄰近22103綜采工作面采空區的所有聯巷打錨索補強支護，防止密閉承壓發生剪切變形后形成漏風裂隙。并對聯巷內所有密閉采取噴漿加固措施，既能增加密閉強度，又能填堵漏風裂隙。

5 效果分析

經現場實測和驗證，工作面配風量1500m3/min、回風順槽超前支護段聯巷回風1200m3/min、滯后封閉的聯巷回風300m3/min左右，工作面和回風隅角氣體濃度在《規程》規定的范圍內。

采取均壓通風措施后工作面沿線壓能增加200Pa，使工作面漏風量由均壓前采空區向工作面漏96m3/min改變為由工作面向采空區漏71m3/min，相鄰采空區內外壓差由62Pa下降至30Pa，上覆采空區內外壓差由110Pa下降至75Pa，回風隅角氧氣濃度由均壓前的12.8%上升至均壓后的20.4%、一氧化碳濃度由19ppm下降至3ppm。有效地減小鄰近采空區和上覆小煤窯采空區的漏風、壓差，極大的降低了相鄰采空區自然發火和漏風引燃上覆小煤窯采空區已熄滅火區的可能性，詳細效果請見表2和表3。此外，均壓聯合偏Y通風的方式，有效的增強了工作面抗災能力，在工作面頂板大面積垮落、上覆采空區有害氣體大量涌出的情況下，均壓通風能抑制有害氣體向工作面擴散，同時偏Y通風方式使得工作面兩側順槽均為進風巷道，為工作面機頭、機尾作業人員快速撤離提供了安全通道。

6 結束語

在同時采用偏Y型通風方式和均壓通風方法的基礎上，輔以加強聯巷支護、密閉噴漿和地表回填堵漏等方法后，22103綜采工作面從回采到封閉，未出現氣體濃度異常現象，且工作面采空區、鄰近采空區和上覆小煤窯采空區均未發現自然發火的跡象，采空區始終保持“六低一高”（ 低O2、低CO、低CO2、低CH4、低溫、低壓差、高N2）的惰化狀態，使工作面在上覆有小煤窯浮煤自燃、有害氣體的威脅的情況下，得以安全順利的回采完畢。

參考文獻

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作者簡介：王貴林，男，中共黨員，內蒙涼城人，工程師，采礦工程碩士研究生。現任神華神東煤炭集團公司大柳塔煤礦副總工程師。