均壓通風防治小窯漏風技術的實踐應用

米常澤

（霍州煤電集團豐峪煤業通風區，山西 霍州 031400）

自燃煤層在全負壓通風的綜采放頂煤開采過程中，如果工作面上部存在多個小煤窯，小煤窯的采空區就可能與綜放面的采空區相聯通，致使小煤窯向工作面漏風，造成工作面有害氣體超限和采空區自燃。本文以霍州煤電集團豐峪煤業東五采區51105綜采放頂煤工作面為例，探討了綜采放頂煤工作面均壓通風防治小煤窯漏風技術，防止工作面有毒有害氣體超限和采空區自燃。

1 工程概況

10+11#煤層51105工作面為耿村井田東五采區最上部的第一個采面，工作面走向長1050m，傾斜長102m，煤層傾角9°～12°，煤層總厚11.0～7.4m，平均煤厚9.2m。其埋藏穩定，結構復雜，其中含有0.05～0.20m的數層夾石。煤層普氏系數f=1.5～2，容重1.46t/m3。采煤高度2.6m，放煤高度6.6m。煤種為長焰煤，極易自燃，自然發火期為1個月左右。煤層瓦斯含量較小，該面絕對瓦斯涌出量為1.0m3/min。

2 均壓通風防治小窯漏風技術

2.1 必要性分析

51105工作面上部煤層共有18個小煤窯開采，10+11#煤層距10#煤巖層厚度達12m，距9#煤巖層厚度為49.5m，而工作面采放高度為9.2m。工作面在回采過程中，采空區極易與小窯采空區塌透聯通，在全負壓通風條件下，將使小煤窯采空區內積存的大量有毒有害氣體涌入到回采工作面。同時由于漏風，可能造成采空區遺煤自燃。因此，必須采取均壓措施提高工作面的壓力，改變漏風方向，保證綜放面的安全回采。

2.2 均壓通風的原理與數據初算

因工作面采用上行通風，工作面上拐頭某一點A的壓力可視為采空區壓力的最低點，只要保證該點的壓力大于地表的壓力，即可保證漏風方向為圖1所示。

根據能量方程，當地面與井下不漏風時，需保證下式成立：

即

式中：

PA、ρA、VA-分別為A點的靜壓、空氣密度和風速；

PB、ZB、ρ均-分別為地面小窯井口B點的靜壓、相對于A點的垂距和可能漏風路線內的空氣密度。

將測量和估算的數值（見表1）代入式（1），則PA-PB=24.6hPa。由于ρ均為估算值，故此數據僅作為調壓的參考值。

圖1 保證漏風方向示意圖

表1 2017年8月5日測定128號小煤窯數據表

2.3 具體實施方案

生產初期，工作面采用負壓通風，2016年8月4日出現小窯漏風征兆，工作面上巷有害氣體濃度逐漸增大，并超限。8月5日，上巷風流中CO、CH4、CO2濃度分別達到0.03%、1.6%、1.8%，研究決定工作面停產撤人，開始實施均壓措施。

均壓系統為：下巷設兩臺局部通風機向工作面供風（局部通風機型號分別為FD-1型2×15kW及JBT-62型），騎風筒建風門4道，上巷設調節風窗3道，如圖2所示。

圖2 均壓通風系統示意圖

壓力調節程序和控制：在井下工作面上拐頭和地面各放一臺JFY-1型礦井通風參數檢測儀。通過逐漸縮小調節風窗面積來增加工作面的壓力，使調節風窗內外靜壓差達到400Pa左右。

考慮到先有小窯漏風，后有上巷風流中CO濃度超限，因此，在本煤層采空區不自燃的情況下，CO的存在與否可作為小窯是否漏風的指標氣體，上巷CO濃度逐漸縮小為0時的壓力即為最佳的壓力控制值。

實施效果：2016年8月6日14時，完成了均壓系統的建立和調節，當工作面風量為340m3/min，上巷調節風窗兩側的壓差為370Pa時，上巷CO濃度為0，CH4濃度隨生產工藝不同和其他因素保持在0.22%～0.55%之間，采空區向小窯漏風為0～20m3/min。后經多次測定、計算，在工作面氣體正常的情況下，上隅角的壓力均略高于同標高處小煤窯的壓力，壓差為0～30Pa。

工作面調壓前后的壓能坡度線見圖3所示，其中1-2-3-4-5-6為調壓前壓能坡度線，1'-2-2'-3'-4'-5'-5-6'為調壓后壓能坡度線。

圖3 壓能坡度線

3 管理技術措施

10+11#煤層51105工作面采用均壓通風后，抑制了小窯的漏風，但如果管理跟不上，一旦均壓系統不穩定，安全生產就沒有保障。因此，采取了以下管理措施：

（1）對上巷三道調節風窗的風門進行連鎖，嚴禁運料，行人時有兩道以上的風門同時敞開。對下巷的四道風門加強堵漏，盡量減少風門與皮帶間的空隙漏風，并對上、下巷設施設專人看管。

（2）對下巷的每臺局部通風機都安裝了備用通風機，實行雙風機、雙電源、風機自動倒臺，并加強了風筒管理，保證風筒吊掛平直，牢固不脫節，出現破口及時粘補，確保工作面的正常供風。

（3）地面調度中心站通過設在上巷的瓦斯傳感器隨時監控工作面的瓦斯濃度，并以0.6%作為警戒點。發現CH4濃度異常時，立即督促有關單位查找原因，及時整改，并且工作面配備專職瓦檢員進行巡回檢查。

（4）為防止地面小窯漏風太多，而引起工作面風量、壓力降低，對影響大的小窯進行封閉，并對采空區上部塌陷區的裂縫不斷充填。

（5）嚴格執行機械電氣設備符合防爆要求、氣體超限時撤人、上巷救護隊員24小時值班等規定。

以上措施的實施，使10+11#煤層51105綜放面自2016年8月～2017年3月中共推進710m，安全生產煤炭81萬t。

4 結 論

本文以霍州煤電集團豐峪煤業東五采區10+11#煤層51105綜采放頂煤工作面為對象，研究采用均壓通風防治小窯漏風技術，取得了良好的效果，并得到以下結論：（1）局部通風機-風窗聯合均壓的方法是一種治理小煤窯內有毒有害氣體涌入的有效方法；（2）在工作面均壓過程中，上、下巷的壓差根據工作面的生產布局進行調整；（3）采用均壓通風時，工作面上隅角的壓力應略高于同標高處小煤窯內的壓力，一般壓差應30Pa以內；（4）做好工作面均壓通風設施的技術管理工作，防止均壓通風設施故障的發生。霍州煤電集團已將均壓通風防治小窯漏風技術在全集團內推廣應用。