回采工作面風量計算與瓦斯監測

司晉林

（霍州煤電集團晉南煤業有限公司，山西 河津 043300）

1 工作面煤層及瓦斯現狀

2-106回采工作面煤層平均厚度4.3m，夾矸0.40m左右。2-1061巷從37#點前5m到49#點前23m切巷口位置約430m的范圍內，煤層中部夾矸厚度由0.6m逐漸增大到4m，成為1#煤層直接底板。1#煤層厚度由2.1m逐漸變薄到1.6m。2-1062巷1#、2#煤層合并，煤層平均厚度4.3m，夾矸0.4m左右。直接頂板為粉砂巖，厚2.5m，基本頂為細-中砂巖，厚4～8m。直接底板為粉砂巖，厚2.5m，老底為泥巖，厚2～11m。

2-106回采工作面瓦斯涌出量、煤塵爆炸指數、自然發火期見表1。

瓦斯依據《2009年晉南煤業瓦斯等級鑒定報告》中2-101回采工作面瓦斯涌出量，取2.48m3/min。

煤塵火焰長度大于400mm，加巖粉量為85%，該煤層有爆炸性危險煤塵爆炸指數：32.55%；煤塵自燃傾向性等級：II級，屬自燃煤層。

表1 瓦斯涌出量、煤塵爆炸指數、自然發火期表

2 瓦斯防治

2.1 工作面通風系統設計

2.1.1 通風系統

2-106工作面通風系統采用一進一回，即正巷進風，副巷回風，如圖1所示。

進風路線：

回風路線：

2-1062巷→一采區回風巷→+80東翼回風大巷→回風立井

圖1 工作面通風系統圖

2.1.2 配風量計算

（1）按氣象條件確定需要風量

式中：

Q采-需要風量，m3/min；

Q基本-基本風量，m3/min；

Q基本=最大控頂距×實際采高×適宜風速（不小于1m/s）×70%，m3/s；

K采高-采高調整系數，取1.5；

K采面長-長度調整系數，取1.3；

K溫-溫度調整系數，取1.0。

Q基本=5.54×4.3×70%×1.0=16.68（m3/s）；

Q采=16.68×1.5×1.3×1.0×60

=1952（m3/min）。

（2）按照瓦斯（或CO2）涌出量計算

式中：

Q采-工作面實際需要風量，m3/min；

q采-工作面回風巷風流中瓦斯（或CO2）的平均絕對涌出量，參照《2009年干河煤礦瓦斯等級鑒定報告》中2-101回采工作面瓦斯涌出量，取2.48m3/min。

KCH4-采面瓦斯涌出不均衡通風系數，取1.5

（3）按工作面溫度選擇適宜的風速進行計算

式中：

V采-采煤工作面風速，取1.0m/s；

S采-采煤工作面的平均斷面積，m2；

Q采=60×1.0×22.1=1326(m3/min)。

（4）按工作面同時作業人數計算

每人供風≮4m3/min，Q采＞4N，m3/min

式中：

N-工作面同時作業最多人數，取93人（交接班時）。

由上述四個計算結果確定2-106綜采工作面配風量應不小于1952m3/min。

（5）按風速進行驗算

式中：

S-工作面平均斷面積，m2；

配風量在1952m3/min時，能滿足通風要求，最終確定2-106綜采工作面配風量為33m3/s。

2.2 瓦斯監測

（1）瓦斯傳感器的安設與參數

T0：回風巷上隅角安設瓦斯傳感器T0，生產隊組必須當班跟班隊長或班組長負責維護監測裝置，在瓦斯員的監護下及時移動瓦斯傳感器。

參數設定：

報警點：≥0.8%CH4；斷電點：≥1.2%CH4；復電點：＜0.8%CH4。

T1：在回風巷距工作面小于10m范圍內，安設瓦斯傳感器T1，生產隊組必須當班跟班隊長或班組長負責維護監測裝置，在瓦斯員的監護下及時移動瓦斯傳感器。

參數設定：

報警點：≥0.8%CH4；斷電點：≥1.2%CH4；復電點：＜0.8%CH4。

T2：在回風巷距回風口10～15m范圍內，安設瓦斯傳感器T2。

參數設定：

報警點：≥0.8%CH4；斷電點：≥0.8%CH4；復電點：＜0.8%CH4。

T3：距混合風流處10～15m范圍內，安設瓦斯傳感器T3。

參數設定：

報警點：≥0.8%CH4；斷電點：≥0.8%CH4；復電點：＜0.8%CH4。

Tm：巷道超過1000m時，在巷道中部安設瓦斯傳感器Tm。

參數設定：

報警點：≥0.8%CH4；斷電點：≥0.8%CH4；復電點：＜0.8%CH4。

（2）一氧化碳傳感器的安設與參數

在綜采工作面上隅角及皮帶驅動滾筒下風側10～15m范圍內，安設一氧化碳傳感器。

參數設定：

報警點：≥24ppm

（3）溫度傳感器的安設與參數

在綜采工作面回風口10～15m范圍內，安設溫度傳感器。

參數設定：

報警點：≥26℃

（4）工作面采煤機上掛便攜式瓦檢報警儀及機載式瓦斯報警斷電儀

便攜式瓦檢報警儀報警點：≥0.8%CH4

采煤機機載式瓦斯報警斷電儀

參數設定：

報警點：≥0.8%CH4；斷電點：≥1.2%CH4；斷電范圍：采煤機組；復電點：＜0.8%CH4

（5）T煤庫上傳感器的安設與參數

在煤庫上口巷道下風側3～5m范圍內安設瓦斯傳感器T煤庫上。

參數設定：

報警點：≥1.2%CH4；斷電點：≥1.2%CH4；復電點：＜1.2%CH4。

（6）T煤庫下煤庫下方傳感器的安設與參數

T煤庫下在煤庫下口巷道下風側3～5m范圍內安設瓦斯傳感器T煤庫下。

參數設定：

報警點：≥0.4%CH4；斷電點：≥0.4%CH4；復電點：＜0.4%CH4。

在進風流中的機電設備硐室的進風側必須設置甲烷傳感器。

參數設定：

報警點：≥0.4%CH4。

（7）聲光報警器安設在工作面皮帶頭附近,人員較集中的地點。

（8）煙霧傳感器的安設

皮帶驅動滾筒下風側10～15m范圍內。

（9）風速傳感器的安設

距正巷測風站10～15m范圍內

① 甲烷傳感器隨工作面回采往外移設，由當班跟班隊長或班組長負責維護監測裝置，在瓦斯員的監護下及時移動甲烷傳感器。

② 甲烷傳感器由監控隊負責安裝、延線、維修。

③ 由采煤機司機負責監護機載式斷電儀，并經常檢查清掃，每班使用便攜式甲烷報警儀進行校對，當兩儀器有誤差時，先以讀數大者為依據，如超過瓦斯報警值，采取安全措施進行處理。

圖2 工作面瓦斯監控系統布置圖

2.3 瓦斯防治措施

（1）加強通風管理，維護通風設施，保證足夠風量。

（2）工作面瓦斯檢查設4個測點，即進風流、上隅角、工作面、回風流。

（3）工作面配備瓦檢員負責瓦斯檢查工作，瓦斯檢查每班必須檢查3次，檢查結果必須及時匯報，并認真填寫在瓦斯牌板上并簽字。

（4）加強上、下隅角瓦斯管理，根據《煤礦安全規程》規定，懸頂面積不得大于10m2，如懸頂面積大于10m2，采取以下措施控制懸頂面積，防止瓦斯積聚。各檢查人員發現瓦斯濃度達到1.0%以上時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。工作面瓦斯涌出異常時，必須不定時進行瓦斯檢查，嚴禁瓦斯超限作業。當班副隊長、帶班長、機組司機、機電工必須攜帶便攜式瓦檢儀上崗，配合瓦檢員做好瓦斯檢查工作。瓦斯探頭、一氧化碳探頭懸掛位置必須符合要求，沖洗巷道時不要將水噴灑在探頭上。任何人不經允許，嚴禁亂動電氣設備的保護裝置和瓦斯斷電儀，更不準將瓦斯探頭埋住或堵塞。嚴禁損壞瓦斯、CO監測專用電纜線。

2.4 2-06工作面瓦斯治理效果

在2-106工作面及正副巷出現瓦斯涌出量異常時通風隊對2-106回采工作面配備專職瓦斯檢員，專職瓦檢員負責回采工作面瓦斯情況檢測，當測得工作面瓦斯濃度達到0.8%時，立即匯報通風值班室，管理人員下井到現場處理情況。在2-106回采工作面上隅角設置凈化水幕，凈化水幕能夠正常打開。在2-106工作面上隅角增設了壓風管路，當瓦斯濃度接近0.8%時，能及時打開閥門。嚴格執行瓦斯防治措施，防止瓦斯事故的發生，保障生產安全。

3 結束語

通過對霍州煤電集團晉南煤業有限公司2-106回采工作面的瓦斯涌出量的分析，加強通風系統管理和瓦斯治理，保證配風量為33m3/s，并通過建立瓦斯監測系統，對瓦斯濃度等參數進行實時監控，保證工作面的瓦斯等參數處在安全范圍。