肖學

(山西西山晉興能源有限責任公司，山西太原030053)

綜采工作面一通三防安全保障技術應用

肖學

(山西西山晉興能源有限責任公司，山西太原030053)

以河東煤田興縣礦區(qū)斜溝煤礦18105工作面作為示范，從通風、防塵、防滅火和瓦斯預防等方面，分析了年產(chǎn)千萬噸級礦井大采高綜采工作面的安全保障技術措施，確立了大采高綜采工作面必須具備的安全保障體系，建立煤層注水、工作面作業(yè)在線除塵，傳感檢測、束管監(jiān)測等主動與被動相結合的防滅火工程技術措施，以達到礦井高產(chǎn)高效、安全生產(chǎn)的目的，為類似條件礦井工作面在通風、防塵和防滅火方面提供參考。

綜采工作面;千萬噸;一通三防;安全保障

1 工作面基本情況

西山晉興能源有限責任公司斜溝煤礦18105工作面地面標高:+990～1 185 m，工作面標高+855～ 914 m，位于礦井700水平11采區(qū)北部。工作面埋深約300 m．煤層總厚5.0～6.4 m，平均6.0 m，煤層傾角6°～10°，平均8°，可采儲量9.072 Mt，煤體較硬，f =2～3．基本底為中細粒砂巖，厚度8.62～18.03 m，直接底為灰黑色砂質泥巖，厚度0～1.60 m;直接頂為灰黑色泥巖，厚度0～1.35 m，煤層基本頂為灰白色中粗粒砂巖，厚度10.30～18.92 m．18105工作面巷道布置示意圖見圖1．

圖1 18105工作面巷道布置示意圖

2 安全保障技術

2.1 工作面平巷通風技術

在煤礦井下很難用實測風筒風量和風壓的方法精確計算相關參數(shù)，風筒漏風和風筒中風量存在不均勻性，風量與風壓取決于單位長度風筒風阻和單位長度風筒漏風風阻。

一條材質均勻、直徑恒定的風筒，其單位長度的漏風風阻是恒定的，當局部通風機為其提供的風量、風壓確定后，其出口風量、漏風量、漏風分布與壓力分布都是可以確定的。所以，當風筒入口風量、入口靜壓和風筒出口風量確定后，風筒單位長度的漏風風阻也是確定的。

通過實測風筒出口風量、入口風量和靜壓，便可計算出風筒單位長度的風阻和單位長度的漏風風阻，根據(jù)風筒的相關參數(shù)，可求得工作面單巷掘進最大長度。

預測掘進工作面的風量就是根據(jù)局部通風機的風壓特性曲線和風筒參數(shù)求風筒的入口風量、入口靜壓和出口風量。按經(jīng)驗選取局部通風機出口風量，代入風壓特性曲線中，獲得局部通風機靜壓;根據(jù)靜壓重新計算求得出口風量和風筒上的風壓降，直到滿足精度要求為止。當計算出的風筒壓降與風機靜壓之差滿足精度要求時，同時計算出的風筒出口風量即為所預測掘進工作面風量。

預測單巷掘進最大風筒長度，就是在已知局部通風機風壓特性曲線、風筒參數(shù)、風筒出口風量的條件下，求風筒的最大長度。按經(jīng)驗選取局部通風機出口風量，代入風壓特性曲線中，獲得局部通風機工況，風筒靜壓或風筒出口風量時，停止計算。設定的風機風量大、風壓小，應減小風機風量;反之，應增加風機風量。

2.2 綜合防塵技術

1)工作面采煤機除塵裝置。

采煤機使用負壓二次除塵裝置，配套供水自動控制水箱、加壓泵。噴霧壓力提高至8 MPa，噴嘴很少堵塞，采煤機前后滾筒被負壓二次降塵裝置和采煤機組內(nèi)噴霧全部覆蓋。經(jīng)過加壓的水流使噴霧系統(tǒng)產(chǎn)生負壓，負壓提高噴霧裝置吸塵效果，達到降塵目的，最終采煤機機身周圍煤塵大幅度降低。

2)支架架間噴霧裝置。

對支架架間噴霧進行改進，在不改變降架噴霧的同時構成支架自動常開噴霧系統(tǒng)。傳統(tǒng)支架架間噴霧是每隔幾臺支架安裝1個，且只有1個噴嘴，防塵效果不佳。經(jīng)改進，每臺支架安設一個架間噴霧，每個架間噴霧設3個噴嘴，成傘形布置，移架時自動噴霧降塵，覆蓋整個機道;同時為降低整個工作面的煤塵，每臺支架增加一個電磁閥，與噴霧加壓泵聯(lián)鎖，將每10臺支架其中1架的支架噴霧改造成自動常開噴霧，割煤時隨著噴霧加壓泵的開啟，支架常開噴霧自動打開，由于風流的作用，形成數(shù)十米的噴霧霧化帶，進行噴霧降塵。結果表明，使用后移架處煤塵為使用前的1/6，降塵效果明顯。

3)技術改進。

改進了降低采煤工作面煤塵的方式:a)在18105進風巷口安設紅外線自動水幕，從采煤工作面進風流入口減少煤塵濃度。b)在采煤機機身增設了負壓二次降塵裝置，供水自動控制水箱的配備，加壓泵的更換，從源頭上減少了煤塵的產(chǎn)生。c)改進支架架間噴霧構成自動常開噴霧系統(tǒng)，降低采煤工作面的煤塵濃度，從整個采煤工藝上降低煤塵的濃度，提高防塵效果。

2.3 控制工作面采空區(qū)自燃

1)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)布置見圖2，一氧化碳探頭和溫度探頭分別布置在工作面上隅角和回風巷口，距回風巷口10～15 m．

圖2 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)圖

2)溫度傳感器安設位置及要求。

根據(jù)《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)及檢測儀器使用管理規(guī)范》，溫度傳感器的設置如下:

a)溫度傳感器應安設在風流穩(wěn)定的位置，垂直懸掛在巷道上方，距頂板≤300 mm，距巷壁≥200 mm，安裝維護方便，不應影響行人和行車。

b)溫度傳感器的報警值為30℃．溫度傳感器設置見圖3．

圖3 溫度傳感器設置圖

3)人工檢測一氧化碳與溫度的要求。

瓦斯檢查員要在各采掘工作面的回風、采區(qū)主要回風巷、工作面上隅角、采空區(qū)人工檢查各種氣體濃度和溫度，檢查次數(shù)同瓦斯檢查。

瓦斯檢查和相關工作人員必須對采空區(qū)的回風道和支架的掩護梁向采空區(qū)2～5 m檢測相關氣體參數(shù)。工作面采空區(qū)氣體參數(shù)測點布置示意圖見圖4．

圖4 工作面采空區(qū)氣體參數(shù)測點布置示意圖

2.4 預防和控制采空區(qū)遺煤自燃

根據(jù)煤礦落山“三帶”分布規(guī)律，使采空區(qū)范圍內(nèi)的浮煤盡快置于無氧帶是防止煤層自燃的主要技術手段。針對千萬噸礦井綜采工作面的特點，應加快工作面推進速度，減少采空區(qū)遺煤氧化升溫時間，使氧化升溫時間小于遺煤自燃發(fā)火期，將采空區(qū)遺煤溫度控制在著火臨界點以下，成功預防了采空區(qū)遺煤自燃。

1)采空區(qū)“三帶”寬度的確定。

通過實測采空區(qū)的方法確定采空區(qū)“三帶”的寬度。

2)18105工作面采空區(qū)“三帶”寬度的估算。

根據(jù)工作面的幾何參數(shù)和采空區(qū)矸石冒落情況，初步確定采空區(qū)氧化(自燃)帶寬100 m、冷卻帶寬60 m．

3)18105工作面最小月推進度。

按照回采工藝設計，該工作面日推進度20.8 m，按月均27.5個工作日計算(330天/年)，工作面月推進度為572 m．根據(jù)估算的氧化(自燃)帶寬度和煤層最短發(fā)火期52天，考慮1.5～2.0的備用系數(shù)，計算出工作面最小月推進度為:79.3～105.8 m．

4)合理工作面長度與推進速度的確定。

根據(jù)18105工作面初步設計，工作面長295 m，工作面月推進度572 m，考慮采空區(qū)氧化(自燃)帶寬度100 m，則初步設計的工作面長度和工作面推進度能夠滿足工作面防滅火需要。

3 結論

從通風、防塵、防滅火等方面，分析了年產(chǎn)千萬噸級礦井綜采工作面一通三防安全保障技術措施，確立了斜溝煤礦的安全保障體系，建立了煤層注水、工作面作業(yè)在線除塵，傳感檢測、束管監(jiān)測，主動與被動相結合的防滅火工程措施，充分保證礦井安全生產(chǎn)。為今后大采高綜采工作面在一通三防方面的工作提供了技術支持，對類似條件礦井在防滅火方面有一定參考價值。

［1］杜計平，孟憲銳．井工煤礦開采學［M］．徐州:中國礦業(yè)大學出版社，2014:26－36.

［2］杜計平，汪理全．井工特殊開采方法［M］．徐州:中國礦業(yè)大學出版社，2011:113－121.

［3］汪理全，鄭西貴，屠世浩．煤礦礦井設計［M］．徐州:中國礦業(yè)大學出版社，2013:83－89.

Application of Security Technology of Ventilation and Protections of Fire，Gas and Dust in Fully M echanized W orking Face

XIAO Xue

Xiegou coalmine 18105 working face is as the example，security technicalmeasures of largemining height fully mechanized working face in annual output ten million tons coalmine is analyzed from ventilation，dust prevention，fire and gas prevention．Prerequisite safety guarantee system of large mining height fully mechanized working face is ensured．The active preventing and extinguishing project techniquemeasures such as coal seam injection，working face online cleaning combined with the passive techniquemeasures such as sensor detection，dustmonitoring are established．Achieves the goal of high output，efficiency and safety production．Itprovides the reference for ventilation，dust and fire prevention on the similar conditions of coalmine working face．

Fullymechanized mining face;Ten million tons;Ventilation and protections of fire，gas and dust; Safety guarantee

TD7

B

1672－0652(2015)09－0013－03

2015－07－15

肖學(1979—)，男，山西晉城人，2002年畢業(yè)于太原理工大學，工程師，主要從事煤炭開采技術管理工作(E－mail)13546398193@163．com