云崗礦綜放工作面一氧化碳綜合治理

張凱云

（大同煤礦集團有限責任公司云崗礦，山西 大同 037017）

1 工作面概述

云岡礦8615 工作面北部、東部為采空區(qū)，南部、西部為盤區(qū)巷道。工作面煤厚1.4～7.8 m，平均6.27 m，工作面面長150.16 m，走向長333.4 m。工作面采用低位放頂煤開采的采煤方法，采用自然垮落法管理頂板，所采煤層為自然發(fā)火煤層。根據(jù)山西省煤炭鑒定中心鑒定情況，煤炭最短自然發(fā)火期為49 d，自燃傾向為I 類，容易自燃。煤塵有爆炸危險性。

工作面瓦斯絕對涌出量為3.30 m3/min 左右。采用三進兩回通風方式，實配風量2060 m3/min。其中：2615、2615-1、2615-2 為進風巷，5615-1、5615 為回風巷（2615 進風量1418 m3/min，2615-1 進風量288 m3/min，2615-2 進 風 量308 m3/min，5615-1 回風量1440 m3/min，5615 回風量620 m3/min）。

2615 巷是工作面皮帶巷，位于煤層下部；5615巷為運料巷，位于煤層中部；2615-1、2615-2、5615-1 巷均沿頂布置，2615-1、2615-2 作為工藝巷，為放頂煤工作面施工頂板松動炮，5615-1 巷作為頂回風巷，解決上隅角瓦斯積聚問題。具體通風系統(tǒng)如圖1 所示。

2 一氧化碳產(chǎn)生原因分析

云崗礦408 風井一氧化碳傳感器顯示4 ppm，并呈現(xiàn)上升趨勢。經(jīng)全盤區(qū)普查、取樣化驗、分析后發(fā)現(xiàn)：5615-1 巷出現(xiàn)一氧化碳氣體，濃度最大達到28 ppm，判斷一氧化碳來自12#層8615-1 工作面。一氧化碳產(chǎn)生原因分析如下：

（1）原工作面采到680 m處由于受斷層帶影響，搬家過渡到切巷8615 工作面（距原切巷230 m）繼續(xù)回采（原工作面封閉），由于斷層等原因?qū)е略撁嫱七M速度慢，采空區(qū)遺煤長時間接觸空氣，導致采空區(qū)出現(xiàn)自燃征兆。以下是8615 工作面自開采以來的每月進度情況，詳情見表1。

（2）根據(jù)瓦斯防治要求，5615-1 巷需要深入采空區(qū)，不能與8615 工作面切巷貫通，生產(chǎn)期間會在采空區(qū)局部形成“煙囪效應(yīng)”，新鮮風流自頭端頭、支架間隙進入采空區(qū)后再進入5615-1 巷，在此范圍內(nèi)的浮煤等可燃物具備供氧條件，長時間累 積容易發(fā)生火災(zāi)。預(yù)計采空區(qū)風流分布如圖2 所示。

圖1 8615 工作面通風系統(tǒng)示意圖

表1 8615 工作面4 月—12 月推進進尺（2018 年）

圖2 8615 工作面采空區(qū)風流分布

（3）8615 工作面開采期間，絕對瓦斯涌出量保持在6 m3/min 左右。為保證上隅角瓦斯不超限，工作面實際配風2060 m3/min，并將5615-1 巷作為頂回風巷使用，日常瓦斯?jié)舛缺３衷?.4%左右，風量過大，存在自然發(fā)火隱患。

（4）工作面日常防滅火采用向采空區(qū)噴灑阻化劑的措施，但是因阻化劑不能嚴格按照要求噴灑到位，未能起到防止采空區(qū)遺煤自燃的作用。

3 治理方案

（1）減少采空區(qū)漏風。在頭、尾端頭支架與煤幫間每隔6 m 構(gòu)筑一道簡易墻體，減少采空區(qū)漏風；并在工作面停采后，使用封堵材料對頭端頭、1#、2#、3#支架、尾端頭、103#、102#、101#支架間隙進行封堵、充填，降低采空區(qū)漏風。

（2）增加注氮量。工作面通過在5615 巷鋪設(shè)DN100 管路，延伸至采空區(qū)，利用一套DMJ1000/10 型制氮機向采空區(qū)注氮，注氮流量為430 m3/h。1 月24 日開始在2615 巷臨近408 軌道巷向工作面采空區(qū)施工鉆孔，增加一套DMJ1000/10型制氮機向采空區(qū)注氮，注氮流量560 m3/h，總注氮量達到990 m3/h。

（3）合理分配各巷配風量，逐步降低2615-1、2615-2 巷風量，以巷內(nèi)不積聚瓦斯為宜，繼續(xù)降低5615-1 巷風量直至封閉。控制采空區(qū)內(nèi)氧化帶范圍，消除“煙囪效應(yīng)”。同時，降低采空區(qū)內(nèi)積聚氣體大量涌出的可能。8615 工作面風量與瓦斯對照具體見表2。

表2 8615 工作面風量與瓦斯對照表

（4）加強8615 工作面、各工藝巷、回風巷管理，杜絕窒息事故的發(fā)生。在5615-1 巷回風繞道口以里位置設(shè)置氧氣、一氧化碳傳感器并定點、定時取樣，有效監(jiān)控工作面巷內(nèi)氣體情況；同時，將5615-1、2615-1、2615-2 巷作為禁區(qū)管理，在5615-1 巷回風繞道口、2615-1、2615-2 巷巷口設(shè)置柵欄、警標和禁止入內(nèi)牌板，嚴禁無關(guān)人員進入。

4 治理效果

自2018 年12 月28 日發(fā)現(xiàn)CO 氣體以來，云崗礦采用降風、注氮、封閉5615-1 巷等方法治理期間，CO 氣體絕對涌出量于1 月21 日達到峰值后逐漸下降。具體見表3。

表3 5615-1 巷風量與CO 濃度、絕對涌出量對照表

截至2019 年2 月12 日，8615 工作面上隅角未發(fā)現(xiàn)一氧化碳氣體，5615-1 巷密閉墻內(nèi)CO 氣體濃度保持在6 ppm 左右，氧氣濃度已降至15%，自熱點已基本消除，效果明顯。具體如圖3、圖4 所示。

圖3 5615-1 巷風量與CO 濃度分布曲線

圖4 8615 工作面CO 絕對涌出量分布曲線

5 結(jié) 論

（1）對于放頂煤工作面，通過增大風量、使用頂回風巷的方法可以有效解決上隅角瓦斯超限問題，但是頂回風巷風量過大并深入采空區(qū)，存在采空區(qū)遺煤自然發(fā)火隱患。

（2）注氮是一項很重要的防滅火措施，只有保證了注氮量并實現(xiàn)采空區(qū)有效封堵后，才能起到良好的治理效果。使用兩套注氮系統(tǒng)同時運行后，注氮總量達到990 m3/min，當頭尾端頭及架間漏風通道封堵完成后，一氧化碳絕對涌出量明顯降低。

（3）加快工作面推進速度，對防滅火工作很重要。可以使浮煤等可燃物快速進入窒息區(qū)，從源頭上控制內(nèi)因火災(zāi)。