屯蘭礦旺采試驗(yàn)區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)查與評(píng)價(jià)

杜 杰

(山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦，山西 古交 030206)

1 旺采區(qū)段原采煤工藝通風(fēng)狀態(tài)評(píng)價(jià)

對(duì)屯蘭礦12406旺采區(qū)段通風(fēng)狀態(tài)進(jìn)行檢測，主要是為了查清該工作面的通風(fēng)過程存在的問題，并進(jìn)行優(yōu)化。

1.1 測點(diǎn)布置

本次測定的測點(diǎn)主要布置在局部通風(fēng)機(jī)機(jī)尾、區(qū)段輔助運(yùn)輸巷、區(qū)段帶式輸送機(jī)巷道，以及各支巷、聯(lián)巷和旺采工作面等11個(gè)測定點(diǎn)。12406旺采區(qū)段通風(fēng)參數(shù)測點(diǎn)布置圖，如圖1所示。

圖1 12406旺采區(qū)段通風(fēng)參數(shù)測點(diǎn)布置圖

1.2 測定方法

采用精密儀器逐點(diǎn)測定法，選擇12608回風(fēng)巷作為基點(diǎn)，設(shè)置精密氣壓計(jì)監(jiān)測局部通風(fēng)機(jī)機(jī)尾氣壓變化情況.，記錄相對(duì)壓力數(shù)值。測定組按選定的測點(diǎn)依次進(jìn)行測定。在各測點(diǎn)測定風(fēng)流壓力、巷道的風(fēng)速、斷面尺寸、干濕溫度、瓦斯?jié)舛取⒍趸紳舛燃皽y定時(shí)間等。

1.3 存在的問題分析

對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，得到下面結(jié)論。

1.3.1 12406旺采區(qū)段部分聯(lián)巷無風(fēng)或微風(fēng)

測量結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，9號(hào)、10號(hào)測點(diǎn)處于無風(fēng)或微風(fēng)狀態(tài)，小于0.15 m/s，不符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定。分析原因：12406旺采區(qū)段巷道斷面大風(fēng)速較低，回采區(qū)域的巷道布置比較復(fù)雜，使部分聯(lián)巷處于角聯(lián)狀態(tài)，造成了無風(fēng)或微風(fēng)的現(xiàn)象。瓦斯和二氧化碳的涌出量很低，風(fēng)流中最大瓦斯含量為0.01%，風(fēng)流中最大二氧化碳含量為0.04%，而且這些聯(lián)巷均比較短，因此不會(huì)對(duì)生產(chǎn)安全造成危害。

1.3.2 存在渦旋風(fēng)流聯(lián)巷

在A測點(diǎn)風(fēng)流呈渦旋狀態(tài)，但A點(diǎn)所處的聯(lián)巷處于微風(fēng)狀態(tài)，違反了礦井通風(fēng)的安全規(guī)程。

1.3.3 12406旺采區(qū)段輔運(yùn)巷及2支巷存在微風(fēng)或風(fēng)速不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象

本次測量發(fā)現(xiàn)12406旺采區(qū)段輔助運(yùn)輸巷2號(hào)測點(diǎn)的風(fēng)速為0.17 m/s，小于0.25 m/s，不符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，存在安全隱患。

1.3.4 風(fēng)量不足和風(fēng)量浪費(fèi)同時(shí)存在

從屯蘭礦礦12406旺采工作面試驗(yàn)期間通風(fēng)安全參數(shù)測定原始數(shù)據(jù)表中可以看到，2號(hào)測點(diǎn)的風(fēng)量是164 m3/min，3號(hào)測點(diǎn)的風(fēng)量是569 m3/min，根據(jù)風(fēng)流方向計(jì)算發(fā)現(xiàn)，有405 m3/min的新鮮風(fēng)流未經(jīng)過工作面而直接進(jìn)入回風(fēng)巷，一方面2號(hào)測點(diǎn)所在的旺采區(qū)段輔助運(yùn)輸巷風(fēng)量不足，另一方面卻有大量的新鮮風(fēng)流浪費(fèi)。因此，旺采區(qū)段通風(fēng)系統(tǒng)存在嚴(yán)重不足。

1.3.5 旺采區(qū)段粉塵濃度超標(biāo)

從屯蘭礦礦12406旺采工作面試驗(yàn)期間通風(fēng)安全參數(shù)測定原始數(shù)據(jù)表中可以看出，連采工作面、回風(fēng)巷、局部通風(fēng)機(jī)及帶式輸送機(jī)附近的巷道煤塵含量都已經(jīng)超標(biāo)。檢測到總粉塵的最高濃度為20.6 mg/m3，回風(fēng)巷、輔助運(yùn)輸巷的煤塵含量均達(dá)到10 g以上。充分說明12406采區(qū)的粉塵濃度超標(biāo)，生產(chǎn)時(shí)粉塵的危害就會(huì)更加嚴(yán)重，因此必須通過增加防塵水幕、濕式作業(yè)及灑水降塵等降塵措施加以治理。

1.3.6 旺采工作面存在單一安全出口

從旺采區(qū)段通風(fēng)布置圖中可以看出，旺采工作面在采掘過程中只存在一個(gè)安全出口，如圖2所示。發(fā)生事故工作人員難以逃脫。但是，由于屯蘭礦的煤質(zhì)非常堅(jiān)硬，而且開采時(shí)由實(shí)體煤柱支護(hù)，所出現(xiàn)這種事故可能性是非常小的。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，開采三角煤、殘留煤柱，不能保持2個(gè)安全出口時(shí)，必須制訂安全措施，報(bào)企業(yè)主要負(fù)責(zé)人審批。屯蘭礦礦12406旺采工作面開采的是三角煤，旺采工藝的特殊性也決定了布置兩個(gè)安全出口非常困難。但是按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定必須制定相應(yīng)的安全措施。應(yīng)急方案：建議采用圖2所示的方法，以應(yīng)急鉆孔(或通道)作為救援措施[1]。

圖2 通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)急措施示意圖

當(dāng)A點(diǎn)發(fā)生冒頂?shù)仁鹿识氯踩隹跁r(shí)，首先在B點(diǎn)向生產(chǎn)支巷打鉆孔向遇困人員輸送新鮮空氣和水等，然后迅速打通巷道，營救遇困人員，也可直接用采掘機(jī)打通巷道。

2 12406采區(qū)通風(fēng)阻力測定

2.1 測定路線

結(jié)合礦井的生產(chǎn)布局和通風(fēng)現(xiàn)狀，本次測定選擇12406采區(qū)為主要測定路線。本次測定主要是為了測定12406采區(qū)的通風(fēng)阻力，以及瓦斯、二氧化碳的含量等安全狀況。測定路線如下：2-2煤2號(hào)輔助運(yùn)輸大巷→12406-2輔助運(yùn)輸巷→12406-3輔助運(yùn)輸巷→12406-3開切眼→12406-3帶式輸送機(jī)巷道→12406-2帶式輸送機(jī)巷道→2-2煤總回風(fēng)大巷。

2.2 測定方法

本次測定采用精密氣壓計(jì)逐點(diǎn)測定法，選擇12406-2輔助運(yùn)輸巷入口作為基點(diǎn)，每隔5 min監(jiān)測一次氣壓變化。測定組沿測定路線按選定的測點(diǎn)依次進(jìn)行測定。在各測點(diǎn)測定風(fēng)流壓力、巷道的風(fēng)速、斷面尺寸、干濕溫度、瓦斯?jié)舛取⒍趸紳舛炔⒂涗洔y點(diǎn)位置、標(biāo)高及測定時(shí)間等[2-3]。

2.3 存在的問題分析

將12406采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)按功能劃分為進(jìn)風(fēng)段、采區(qū)段和回風(fēng)段，劃分方法及阻力分布各段距離，如表1所示。

表1 礦井通風(fēng)阻力及分布表

從表1中可以看出，12406采區(qū)的通風(fēng)阻力分布是不均勻的，進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷阻力占的比例較大，分別為47.3%和52.1%。而采區(qū)的阻力較小，僅為0.6%。這主要是因?yàn)橥蓞^(qū)段采用了局部通風(fēng)方案，局部通風(fēng)機(jī)給旺采區(qū)段提供了能量，而且采區(qū)段巷道斷面較大，斷面形狀規(guī)范，無支護(hù)阻力，采區(qū)通風(fēng)距離短，所以造成了采區(qū)通風(fēng)阻力極小的現(xiàn)象。進(jìn)風(fēng)段和回風(fēng)段的通風(fēng)阻力較大主要是因?yàn)橥L(fēng)距離比較長。從摩擦系數(shù)來看，2-3段的摩擦系數(shù)較大，主要是由2-3段巷道的距離測量不準(zhǔn)確造成的，因此無論是進(jìn)風(fēng)段、旺采區(qū)段，還是回風(fēng)段都沒有高阻力段。12406采區(qū)的通風(fēng)狀況良好，但是由于礦井開采時(shí)間長，因此通風(fēng)距離也就很長，給通風(fēng)造成了一定的困難。

2.3.1 部分聯(lián)巷無風(fēng)或微風(fēng)

和12406旺采區(qū)段測定的評(píng)價(jià)狀態(tài)一樣，部分聯(lián)巷無風(fēng)或微風(fēng)。12406旺采區(qū)段輔助運(yùn)輸巷及2支巷存在微風(fēng)或風(fēng)速不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。本次測量和原采煤工藝通風(fēng)狀態(tài)評(píng)價(jià)測量情況相同，12406旺采區(qū)段8號(hào)、11號(hào)測點(diǎn)處的聯(lián)巷是微風(fēng)狀態(tài)，12406旺采輔助運(yùn)輸巷2號(hào)測點(diǎn)和2支巷8號(hào)測點(diǎn)也是微風(fēng)。不符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定[4]。

2.3.2 旺采區(qū)段粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo)

聯(lián)采工作面、回風(fēng)巷、局部通風(fēng)機(jī)及帶式輸送機(jī)附近的巷道煤塵含量嚴(yán)重超標(biāo)。檢測到總粉塵的最高濃度為90.7 mg/m3，聯(lián)采機(jī)附近的粉塵濃度達(dá)到100 mg/m3以上。另外，旺采區(qū)段輔助運(yùn)輸巷的粉塵濃度也達(dá)到30 mg/m3以上。

2.3.3 采空區(qū)風(fēng)流和采掘空間風(fēng)流連通，容易產(chǎn)生漏風(fēng)和有害氣體的積聚

在采煤過程中，大部分采硐都不留煤皮。采完后，支巷和聯(lián)巷密閉不及時(shí)或臨時(shí)構(gòu)筑物密閉性差，造成采空區(qū)和采掘空間風(fēng)流連通現(xiàn)象，導(dǎo)致了較嚴(yán)重的漏風(fēng)，存在自然發(fā)火和有害氣體積聚的危險(xiǎn)，一旦頂板冒落，采空區(qū)積聚的有害氣體就會(huì)進(jìn)入采掘空間。因此，必須對(duì)采完的區(qū)域及時(shí)予以封閉，并間隔性地留煤皮，以減弱采空區(qū)的連通性。

2.3.4 風(fēng)量浪費(fèi)

在12406-3開切眼6號(hào)測點(diǎn)處沒有任何通風(fēng)設(shè)施，部分進(jìn)風(fēng)由此直接進(jìn)入回風(fēng)巷，風(fēng)量達(dá)到562 m3/min，存在較大的風(fēng)量浪費(fèi)，尤其是在采掘區(qū)風(fēng)速較小的情況下，實(shí)在可惜。

3 通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化方案設(shè)計(jì)

通過調(diào)查與評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)屯蘭礦12406旺采區(qū)段通風(fēng)系統(tǒng)存在一定的缺陷，導(dǎo)致了部分聯(lián)巷無風(fēng)或微風(fēng)現(xiàn)象，輔助運(yùn)輸巷和支巷個(gè)別地點(diǎn)出現(xiàn)風(fēng)量不足和微風(fēng)現(xiàn)象。因此，必須對(duì)旺采區(qū)段的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化方案，如圖3所示。

圖3 12406旺采區(qū)段通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化方案示意圖

如圖3所示，把3號(hào)、9號(hào)和10號(hào)測點(diǎn)處的聯(lián)巷加上風(fēng)門或擋風(fēng)簾，并把局部通風(fēng)機(jī)從1號(hào)測點(diǎn)改到12406旺采區(qū)段輔助運(yùn)輸巷的B點(diǎn)處。該方案的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于：

1) 減少了無風(fēng)或微風(fēng)巷道。12406旺采區(qū)段輔助運(yùn)愉巷和2支巷不會(huì)再出現(xiàn)風(fēng)量不足或無風(fēng)微風(fēng)狀態(tài)，以前那些無風(fēng)或微風(fēng)的聯(lián)巷也將徹底消失，有利于防止瓦斯積聚。

2) 提高了新鮮風(fēng)流的利用率。使用這種方案，局部通風(fēng)系統(tǒng)簡單明了，不會(huì)再出現(xiàn)大量新鮮風(fēng)流直接進(jìn)入回風(fēng)巷的情況，新鮮風(fēng)流得到了充分的利用。

3) 簡化了局部通風(fēng)系統(tǒng)，縮短送風(fēng)距離。使用本方案，可以縮短局部通風(fēng)距離，簡化了通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，提高了工作面通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。

4 結(jié)語

對(duì)屯蘭礦12406旺采區(qū)原采煤工藝通風(fēng)狀態(tài)和通風(fēng)阻力進(jìn)行了調(diào)查與評(píng)價(jià)，找出了該巷道通風(fēng)系統(tǒng)存在的問題，同時(shí)確定了通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造方案。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果表明改造后的通風(fēng)系統(tǒng)能有效的減少無風(fēng)或微風(fēng)巷道，提高了新鮮風(fēng)流的利用，提高了工作面通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性。