綜放工作面低氧區域綜合治理研究

聶含張

（同煤集團安全監管五人小組管理部， 山西 大同 037003）

在煤炭開采過程中，工作面上隅角低氧問題是一個非常棘手的難題，嚴重影響煤礦高效安全生產。《缺氧危險作業安全規程》（GB 8959—2006）中規定，缺氧危險的標準值為氧氣濃度18.5%。在井下惡劣工作環境中，如果氧氣濃度低于17%，從事一般強度勞動的工作人員就會出現呼吸困難等現象；如果氧氣濃度低于12%，從事一般強度勞動的工作人員就會出現休克，嚴重時甚至會導致死亡。

近些年，我國很多專家、技術人員都對采煤工作面低氧區域的治理進行了研究，并提出了一些綜合措施。如郭永文對低氧區域形成的原因進行了分析，并通過通風改造優化、監測改造、調整開采方法等手段提出了治理工作面低氧區域的方法；李斌等人通過均壓通風手段，同時進行引流、卸壓等方法，對神東補連塔22307 工作面低氧區域進行了綜合治理并取得了較好的效果。

本文在現有研究的基礎上，提出以持風動型風機配合通風技術的方法，解決工作面上隅角低氧區域的治理方法。以此為煤炭開采現場提供參考。

1 工作面概況

1.1 工作面概況

同煤集團馬脊梁礦屬兩系（即侏羅紀煤系和石炭二疊紀煤系）開采礦井，所采煤層在回采過程中均存在上隅角低氧現象，雖然通過采取吊掛臨時導風簾和“L 型”導風障等措施取得了一定的效果，但是仍然不能徹底解決上隅角低氧問題。經過現場測定，工作面上隅角氧氣濃度范圍為17.8%～18.8%之間。

1.2 工作面上隅角低氧原因分析

通過對馬脊梁礦14-3 號層8111 工作面和14-2 號層8804 工作面這兩個回采工作面的實際觀測和分析，對工作面上隅角低氧現象進行了原因了分析。

1）8111 工作面。該工作面順槽長2 466 m，切眼長240 m，平均煤厚6.8 m。采用綜合機械化低位放頂煤采煤工藝，長壁后退式采煤方法。計劃風量2 306 m3/min，實際配風24 45 m3/min。8111 工作面上隅角出現低氧現象主要有三個原因：首先是所采煤層二氧化碳涌出量大，該工作面二氧化碳絕對涌出量為5.35 m3/min；其次是為控制尾端頭頂板，將尾端頭支護由原“四梁八柱”改為尾端頭支架，導致上隅角回風流不暢，無法有效稀釋后古塘涌出的有害氣體；第三也是最關鍵的原因則是該工作面采取連續注氮方式防止采空區自燃發火，導致氮氣從上隅角溢出，導致了缺氧現象。

2）8804 工作面。該工作面順槽長771 m，切眼長192.4 m，平均煤厚在3.1 m。采用綜合機械化一次采全高開采工藝，長臂后退式采煤方法。計劃風量870 m3/min，實際風量1 194 m3/min。8804 工作面上隅角出現低氧現象也有三個主要原因：一是所采煤層二氧化碳涌出量大，本面二氧化碳絕對涌出量為6.72 m3/min；二是為控制尾端頭頂板，將尾端頭支護由原“四梁八柱”改為尾端頭支架，導致上隅角回風流不暢，無法有效稀釋后古塘涌出的有害氣體；第三是由于近距離煤層開采，在主扇負壓作用下，上覆采空區CO2等氣體容易泄出，導致了缺氧現象[1-3]。

2 綜放工作面低氧區域綜合治理方案

2.1 采用OF25-190 型手提風動式風機配合臨時導風障

通過對8111 工作面的研究和低氧原因分析，決定采取OF25-190 型手提風動式風機配合臨時導風障的方法解決低氧問題。治理方案示意圖如圖1 所示，現場圖如圖2 所示。

1）利用OF25-190 型手提風動式風機對上隅角低氧區域進行供風。具體做法是：將風機吊掛在工作面137 號支架（倒數第5 架）前探梁下，通過Φ350 mm的特制風筒對上隅角低氧區域進行供風，風筒末端風量為140 m3/min。

2）在上隅角吊掛臨時導風簾。當手提風動式風機無法正常運轉，使用熱備用導風簾向上隅角區域供風，使上隅角氧氣濃度符合規定。

采用此種方法治理上隅角后，8111 工作面上隅角氧氣濃度穩定在19.0%～20.5%之間。

圖1 8111 工作面上隅角低氧區治理示意圖

圖2 OF25-190 型手提風動式風機配合臨時導風障現場圖

2.2 利用局部通風配合臨時導風障

通過對88804 工作面的研究和低氧原因分析，決定采取局部通風配合臨時導風障的方法解決低氧問題。治理方案示意圖如圖3 所示，現場圖如圖4所示。

圖3 14-2 號8804 工作面上隅角低氧區治理示意圖

圖4 14-2 號層8804 工作面治理上隅角低氧區所使用的Φ600 mm 風筒

利用局部通風機向上隅角低氧區域進行供風。具體做法：在原2804 巷均壓繞道處穩設兩臺FBDNO6.0 型對旋式軸流局部通風機，功率為2×15 kW，開一級運行。2 臺風機具備“雙風機雙電源”及自動切換功能。通過Φ600 mm 風筒對低氧區域進行供風，風筒末端風量為260 m3/min[4-5]。

采用此種方法治理上隅角后，8804 面上隅角氧氣濃度穩定在19.5%～20.7%之間。

3 治理方案的應用效果

3.1 應用效果

1）8111 工作面穩設的OF25-190 型手提風動式風機系從德國引進，該風機具備體積小、質量輕、能耗低、效率高、操作簡單、維修方便等優點，最主要的是氣動風機防爆性能高，適合井下的作業環境。

2）通過綜采工作面穩設手提風動式風機，或者用局部通風機向上隅角低氧區域進行供風，徹底解決了綜采工作面上隅角氧氣濃度超限及不穩定的難題，杜絕了回采過程中因上隅角缺氧導致的停產，加快了綜采工作面回采速度，提高了生產效率。

3）同煤其他單位在治理上隅角低氧區域時，多采用采用臨時導風障或L 型導風障的方法。本文提出的治理上隅角低氧區域技術，減少了上隅角導風簾的使用頻次，降低了由于人工操作不規范、導風簾打不嚴而導致的低氧現象。相比采用臨時導風障或L 型導風障的方法，此種治理上隅角低氧區域技術，避免了機組過尾時需卷起導風簾而產生的上隅角短暫缺氧現象[6]。

3.2 應用中的注意事項

1）在平時生產過程中，綜采隊組、通風區負責“壓風風機”的日常管理，安排專人進行檢查“壓風風機”壓風管路及截門，確保“壓風風機”能正常使用，性能完好。

2）綜采隊組在生產過程中必須嚴格按照標準工藝、工序作業，避免出現工作面尾端頭支架擠架、滯后，造成上隅角低氧現象。

4 結論

1）根據馬脊梁礦8111 和8804 綜放工作面的實際情況，分析總結了上隅角低氧現象的主要原因，并提出了針對性的治理措施：在8111 工作面采用OF25-190 型手提風動式風機配合臨時導風障的方法；在8804 工作面利用局部通風配合臨時導風障的方法。

2）通過實踐，兩種方法均取得了較好的效果。8111 工作面上隅角氧氣濃度穩定在19.0%～20.5%之間；8804 面上隅角氧氣濃度穩定在19.5%～20.7%之間，均符合了相關標準的要求。

3）這兩種方法的應用實施，為同煤集團類似礦井工作面提供了指導，具有一定的參考價值。