榆家梁煤礦52209孤島工作面均壓通風技術研究

王云飛

(神東煤炭集團榆家梁煤礦，陜西省神木市，719316)

漏風是在礦井生產過程中普遍存在的一種非有效風量，當有漏風通道存在，并在其兩端有壓差時，就會產生漏風。神東礦區煤層埋藏淺，工作面回采時地表塌陷形成裂隙，造成漏風，從而使工作面風量不能滿足要求。采空區漏風導致回風隅角等地點氧氣濃度偏低及一氧化碳濃度升高，同時采空區漏風嚴重會給礦井防滅火工作帶來極大安全隱患，采用均壓方式可有效解決工作面進回風壓差，減少采空區漏風，保證礦井安全生產。

1 概述

榆家梁煤礦52209工作面位于榆家梁井田中南部，對應地表為水頭村、連莊村、石窩溝村、青草溝村等，工作面長度為371 m，平均采高4.2 m，推進長度為5621 m,采用長壁后退式綜合機械化一次采全高的回采方式，計劃回采14.7個月。52209綜采工作面進風巷為52209輔運巷，回風巷為52209運輸巷道，兩巷道均為單巷，通風距離長達11000 m，包含聯巷218處，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52煤采空區，西部為52207工作面已采空塌陷(局部積水)，經束管分析采空區氧氣濃度為2.2%，東部為52210工作面已采空塌陷,采空區氧氣濃度在16%～19%，北部為52煤大巷實體煤。工作面推進到45聯巷上覆開始進入43煤采空區，而工作面推進到34聯巷開始進入42煤采空區，上覆采空區氧氣濃度在7%以下。距52209切眼122～1139 m為薄基巖區，上覆巖層厚度40～70 m，最薄處為40 m，薄基巖區易形成漏風通道，加之推進到上覆采空區時，可能會導致上覆采空區及本采空區遺煤自燃，兩側以及上覆采空區大量有毒有害氣體溢出，威脅工作面安全生產。為控制地表漏風，確保工作面各項氣體濃度符合規定，對工作面實施均壓防滅火技術。

2 均壓通風

2.1 均壓通風方案設計

利用52211運輸巷道機頭作為均壓風機安設點，需施工均壓風門4處，跨膠帶砌筑1組調節風窗。在52211運輸巷道機頭安設4臺均壓風機，風機型號為FBD-№.11.2/2×75，均壓風機要求兩臺運轉、兩臺備用，每臺風機均為“三專”供電，并且必須實現“自動切換”功能，當主要運轉風機發生故障時，能自動切換到備用風機。具體位置如圖1所示。

圖1 52209工作面均壓通風系統示意圖

通風路線：52煤輔運平硐(52煤主斜井)→52煤輔運大巷→52211運輸巷道→52210回撤輔巷→52209輔運輸巷道→52209工作面→52209運輸巷道→52209運輸巷道措施巷一→52209運輸巷道措施巷二→52煤回風大巷→52煤回風立井→地面。

2.2 均壓工作面風量計算及風機選型

2.2.1 風量計算

根據AQ1056標準風量計算可知，工作面需風量為1692 m3/min；52211運輸巷道備用巷道需風量為260 m3/min；52209回撤通道、回撤輔巷需風量為518 m3/min；52210回風巷道和52209輔運巷均壓風門風量控制在100 m3/min，故合計風量2670 m3/min。

2.2.2 負壓計算

根據《榆家梁煤礦通風阻力測定報告》，52209工作面沿程阻力見表1。

表1 52209工作面沿程阻力情況

續表

巷道名稱凈段面積/m2有效斷面系數風阻/N·s2·m-8風量/m3·s-1巷道風壓/Pa風速/m·s-152211運輸巷道22.1760.960.00254027404.061.8052210回撤輔巷15.360.960.013848154022.162.6052209輔運巷16.8960.960.1827233939277.922.3152209工作面13.860.70.28183135345.242.5352209運輸巷15.360.960.2164926835265.202.28

2.2.3 風機選型

由表1計算可得，巷道風壓值為915 Pa；根據測量值，52209輔運巷與52210采空區壓差為600 Pa，52209運輸巷道與52207采空區壓差為60～100 Pa,均壓區壓力計劃比兩側采空區高10～20 Pa，結合工作面需風量選擇4臺FBDNO.11.2/75型2×75 kW對旋軸流式風機方可滿足工作面供風要求(兩臺運轉，兩臺備用)。

2.3 均壓系統的啟用條件與步驟

2.3.1 啟用條件

綜采工作面正常投產后，當工作面出現如下情況中的任何一項，立即將均壓防滅火系統啟用：

(1)52209輔運巷氧氣濃度不能滿足20%；

(2)52209工作面、52209運輸巷道中任何一處地點漏風使氧氣濃度降至18%以下，或CO濃度升高至24×10-6%以上；

(3)地表漏風量增大，使工作面風量無法滿足正常生產。

2.3.2 啟用步驟

(1)啟動均壓系統前，由調度指揮中心負責組織工作面斷電、撤人。

(2)在確保工作面所有人員撤至52煤輔運大巷新鮮風流處后，安排人員將均壓風門全部關閉。

(3)均壓啟用人員接調度指令將兩臺均壓風機啟動。

(4)測風員通過調節52209運輸巷道措施巷的調節風窗的有效通風斷面來調節均壓工作面的風量和壓力，保證工作面有毒有害氣體均不超限。

(5)在工作面風量和壓力穩定后，瓦檢員和通風管理人員從輔運巷進入均壓區域，重點對52209工作面、回風隅角、采空區氣體情況進行檢查，在氣體濃度符合《煤礦安全規程》規定并穩定后，方可通知調度恢復工作面送電。

(6)共同組織試驗“雙風機雙電源自動切換”功能、“風、瓦斯電閉鎖”功能及均壓風機停止運轉后的聲光報警系統等功能，確保各功能完好正常使用。

3 均壓數據及效果評估

52209綜采工作面采用均壓通風前、后各項參數見表2、表3。

表2 52209綜采工作面均壓通風前通風參數

表3 52209綜采工作面均壓通風后通風參數

通過均壓通風前后工作面各地點的氣體濃度及風量可以看出，采用均壓通風后，工作面進回風壓差控制在100 Pa左右，采空區漏風量基本為0，用風地點的風量、氣體濃度均能滿足相關要求，風量能滿足工作面需求，為工作面安全高效回采創造了條件。

4 應急處置措施

(1)當均壓風機因故障、檢修、停電等原因無法正常供風，綜采工作面的人員必須及時停產，所有人員沿52209輔運巷撤出工作面至輔運大巷，跟班隊長要負責組織員工沿正確的路線撤離；52209運輸巷道作業人員接到撤人指令后，佩戴自救器沿避災路線撤離。

52209綜采工作面避災路線：52209綜采工作面→52209輔運巷→52209輔運巷2-3聯巷風門→52210機頭→52煤輔運大巷→輔運平硐→地面。

52209運輸巷道避災路線:(佩戴自救器)52209運輸巷道→52209運輸巷道2聯巷→52207運輸巷道→52煤輔運大巷→輔運平硐→地面。

(2)當均壓風機停止運轉時，調度監測通過遠程控制先打開52210運輸巷道三道風門(均壓風門4)，后打開52209運輸巷道措施巷二的均壓風門(均壓風門2)。若遠程控制故障時由風門看護人員打開此二處風門，然后匯報調度指揮中心，52209工作面恢復負壓通風。

(3)調度監測發現風機停止運轉時，調度指揮中心要立即通知工作面停產，由瓦檢員、安檢員、跟班隊長組織將工作面所有人員沿避災路線撤出，同時通知均壓風門崗位工將風門打開，恢復負壓通風，并向通風科、機電科、值班礦領導、通風副總、機電副總、總工程師、礦長匯報，以便及時采取措施進行處理。

(4)當工作面出現微風，氧氣濃度降至18%以下或CO濃度急劇升高超過0.008%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路線撤離，并立即匯報礦調度指揮中心，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正常后方可恢復生產。

(5)當均壓設施被損壞，均壓系統失衡后，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流處中，并立即匯報礦調度指揮中心，待均壓設施恢復好，系統正常后方可進入工作面。

(6)綜采一隊要密切注意工作面周期來壓，預防周期來壓時頂板大范圍垮落造成采空區大量有害氣體涌出，危及作業人員安全。一旦造成工作面有害氣體異常涌出，立即撤離到進風大巷。

(7)因切換期間造成工作面及回風有害氣體超限時，必須停止生產、切斷電源，并將工作面及回風巷人員全部撤離至安全地點。

(8)當工作面發生大面積冒頂時，工作面立即停止生產，電工切斷工作面電源，帶式輸送機司機將皮帶停電閉鎖，帶班隊長立即清點人數，帶領人員撤離，上風側人員沿輔運輸巷道撤至52煤輔運大巷，下風側人員沿回風巷道撤至52煤總回大巷。若在撤離過程中，自救器失效或已經使用完畢，利用沿途的壓風自救系統進行自救并等待救援，或進入自救器過渡站或過渡避難硐室內更換自救器。

(9)當兩巷道發生小范圍冒頂時，人員及時撤離冒頂區域，帶班隊長組織人員從冒落區域外圍向內逐漸打設單體支柱、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。

(10)當兩巷道發生大面積冒頂，工作面的通風系統已經遭到破壞時，應及時切斷工作面電源，冒頂區域上風側人員佩戴好自救器撤至輔運大巷；下風側人員佩戴好自救器沿回風巷道經總回風大巷通過2#繞道撤至輔運大巷，若在撤離過程中，自救器失效或已經使用完畢，利用沿途的壓風自救系統進行自救并等待救援，或進入自救器過渡站或過渡避難硐室內更換自救器。