均壓通風在大峪煤業107綜采工作面的應用

楊艷偉

(山西晉煤集團大峪煤業有限公司，山西 晉城 048400)

0 引言

煤礦采用均壓通風是控制井下風流的一種通風管理技術，合理地利用均壓通風技術，在綜采工作面防滅火和瓦斯治理過程中起到重要作用[1-3]。均壓通風技術是通過在礦井局部通風系統中調節巷道內風壓壓差，將相鄰巷道之間的風壓差值控制在一定范圍內，有效控制工作面以及巷道間的空氣流動情況，保證工作面不漏風，采空區內因缺氧導致遺煤無法自燃，抑制煤層自燃，防止CO涌入工作面，保證工作面正常生產[4-7]。大峪煤業有限公司的生產能力為30萬t/a，瓦斯等級為低瓦斯礦井，現開采15號煤層，煤塵具有爆炸性、煤層自燃傾向性等級為Ⅱ類，屬自燃煤層，煤層自然發火期為89 d。礦井通風系統簡單，采用中央并列式通風，主副斜井為進風，回風立井為回風。礦井采用以黃泥灌漿為主，噴灑阻化劑為輔的防滅火措施，采用束管監測和人工檢測為煤層自燃預測預報系統。在綜采工作面日常生產過程中，由于采空區遺煤較多，漏風較大，采空區氧化導致遺煤自燃[8-10]，從而導致107綜采工作面上隅角CO含量超限。

1 107綜采工作面概況

107綜采工作面開采15號煤層，位于一水平一采區，南鄰回風大巷，西為村莊下保護煤柱，北為未開采煤層，東部為107工作面運輸巷。107綜采工作面煤層最大厚度為4.2 m，最小厚度為3.8 m，平均厚度為4.0 m。含1～3層夾矸，平均厚度0.5 m。煤層傾角為2°～8°，平均為4°。煤層結構簡單，工作面范圍內總體南側煤厚相對較厚，北側較薄。大峪煤業15號煤層為穩定型，全區穩定可采，煤層位于太原組下部K2灰巖之下，普氏硬度系數0.5～1.4，對回采無影響。15號煤層為貧煤，外觀呈黑色，條痕為黑色，金剛光澤，條帶狀結構，參差狀、階梯狀斷口，裂隙較為發育，常見黃鐵礦充填，煤層視密度為1.46 t/m3。煤層頂板為K2灰巖，該巖層連續性好，巖石堅硬，不易垮落。煤層底板為灰黑色泥巖、粉砂巖，厚度3.20～5.80 m，平均4.5 m，屬軟質巖，較易管理，107綜采工作面頂底板情況，見表1。107綜采工作面走向長度550 m，傾斜長度130 m，可采儲量為321 076 t，預計可采期為11個月。工作面采用傾向長壁一次采全高后退式綜合機械化采煤法，全部垮落法管理頂板。工作面采用兩巷布置，“一進一回”U型通風方式，其中107膠帶順槽為進風巷，107輔運順槽為回風巷，兩順槽均為矩形巷道，采用錨網索支護。

表1 107綜采工作面頂底板情況Table 1 Roof and floor conditions of No.107 fully mechanized working face

2020年3月5日107綜采工作面在生產期間，上隅角CO異常涌出監測監控系統顯示數據最大值為0.003 0%。經現場人員檢測確定107綜采工作面上隅角處確實存在CO氣體并有持續涌出現象。經分析初步判斷發火原因是采空漏風較多導致遺煤發生煤層自燃，從而采空區漏風加快了采空區內遺煤氧化，導致綜采工作面正?；夭蛇^程中上隅角CO涌出異常，造成CO超限事故，給工作面回采帶來了不安全因素。

2 均壓通風的現場應用

2.1 均壓通風系統布置

107綜采工作面采用“一進一回”U型通風方式，在107進風巷構筑調節設施來調配工作面的進風量。工作面應配備風量為1 034 m3/min，實際配風量為1 615 m3/min。107綜采工作面實行均壓通風一方面是為了防止采空區和煤層中的CO涌入工作面，更主要的是通過均壓通風技術控制工作面采空區的漏風，從而降低進回風巷的風壓壓差。

2.2 均壓通風效果分析

107綜采面在采用均壓通風技術前，進風量為1 615 m3/min，107回風量為1 642 m3/min；采用均壓通風技術后107進風風量為1 184 m3/min，107回風風量為1 202 m3/min，均壓后的通風系統，如圖1所示。107綜采工作面在采用均壓通風技術前進風風壓為274 Pa，107回風風壓為313 Pa；采用均壓通風技術后107進風風壓為376 Pa，107回風風壓為407 Pa。工作面上隅角的CO濃度降低至5×10-6～7×10-6，工作面氣壓增加了102 Pa。通過在礦井中應用均壓通風技術，有效防止了采空區漏風現象，給防滅火工作提供了保障。

圖1 均壓后的通風系統示意Fig.1 Ventilation system after pressure equalizing

2.3 裂隙堵漏

107綜采工作面上隅角CO出現異常涌出情況后，地質部門安排專人對該回采區域內的地表進行巡查，發現該上覆地表存在多處裂隙、塌陷區，根據安排及時對地表裂隙、塌陷區進行了人工回填，以減少地表向該工作面采空區漏風。同時107綜采工作面采用均壓通風期間，每天安排專人對回填區域進行巡查，如發現回采區域內存在塌陷區及時進行回填，以減少地表向采空區漏風。

2.4 均壓通風期間采取的防滅火措施

采用地面注漿的方式，優先利用107綜采工作面進回風順槽布置的黃泥灌漿管路對采空區進行持續性黃泥灌漿，并做好數據統計工作。同步完善臨時黃泥灌漿管路，對與107綜采工作面連通的密閉墻進行灌漿封堵或其他可靠措施封堵，減少漏風。采用均壓通風期間，加大工作面噴灑阻化劑次數，增加噴灑阻化劑時間，確保噴灑阻化劑量能夠全覆蓋采空區遺煤，已達到防止煤層自燃的現象出現。對與107綜采工作面連通的密閉墻采取抽氣樣，利用束管監測系統進行分析，分析密閉墻內是否存在煤層自然發火氣體指標；同時利用107綜采工作面進回風順槽的束管監測管路對采空區內氣體進行采樣分析，以確保采空區內無煤層自然發火跡象。按照礦井防滅火設計要求，每周應對采空區進行采樣分析一次，根據相關安排每天對采空區及連通密閉墻內的氣體進行采樣分析，以此來避免采空區存在煤層自然發火預兆。

2.5 均壓通風期間的安全保障措施

工作面均壓通風階段回風流中各氣體濃度應保持在CO<0.002 4%，CO2<1.5%，漏風量<18 m3/min，一旦超限應進行回風巷增阻，將工作面進回風的內外壓差調高。工作面的通風調壓應確保在工作面及上隅角等處的有害氣體不超限。工作面上隅角、回風巷內出現瓦斯濃度>0.8%，CO2濃度>1.5%等有害氣體超限，工作面異常斷電或通風失壓等異常情況，應立刻停止作業并撤出作業人員至安全區域，及時匯報并進行處置。107綜采工作面采用均壓通風期間，為了保證進回風順槽調節設施的穩定可靠，通風部每班安排專人對調節設施進行檢查，如發現設施存在異常及時采取措施進行處理；同時綜采隊在生產過程中，安排專人在設施處看管，嚴禁由于大塊煤、矸石等物料導致調節設施損壞，造成工作風量增大，導致加快采空區煤體氧化出現。通風部每班必須對上隅角、回風巷的CO濃度進行檢查，一旦發現異常情況及時匯報調度室、通風部值班室和相關領導，立即采取措施處理。

3 結語

大峪煤業日常通過JSG-8束管監測系統對礦井中各采空區的有害氣體進行數據分析，判斷采空區內是否存在煤層自燃。107綜采工作面通過采用均壓通風技術、密閉墻加固、地表裂隙回填等有效措施減少了采空區的漏風量。通過采取黃泥灌漿、噴灑阻化劑和束管采樣分析等有效防滅火措施，避免了由于采空區漏風加快采空區煤體氧化的速度，且有效地防止采空區內的CH4、CO、CO2等有害氣體異常涌出。同時采用均壓通風技術與礦井防滅火措施相結合的辦法，為礦井防滅火工作提供有效保障，給礦井帶來了較大的效益。