秦攀峰（中國神華神東煤炭集團有限責(zé)任公司安監(jiān)局,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

綜放工作面下行通風(fēng)技術(shù)研究與應(yīng)用

秦攀峰
（中國神華神東煤炭集團有限責(zé)任公司安監(jiān)局,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

本文結(jié)合保德煤礦具體工程實例簡要介紹了上行通風(fēng)存在的問題，通過對上行通風(fēng)和下行通風(fēng)的優(yōu)缺點進行詳細對比，得出在綜放工作面采取下行通風(fēng)的可行性，對今后煤礦企業(yè)綜放工作面下行通風(fēng)技術(shù)具有一定的指導(dǎo)意義。

綜放工作面；上行通風(fēng)；下行通風(fēng)；技術(shù)研究

0 引言

保德煤礦是神華神東煤炭公司唯一的一對高瓦斯礦井，綜放工作面單產(chǎn)高，工作面絕對瓦斯涌出量較大，回風(fēng)隅角存在瓦斯頻繁超限現(xiàn)象，綜放工作面回風(fēng)粉塵濃度經(jīng)常嚴重超標。為了有效解決上述問題，保德煤礦準備在81305綜放工作面（備用面）正式回采時采用下行通風(fēng)的通風(fēng)方法。下行通風(fēng)在防止上隅角瓦斯積聚、防塵、降溫和抑制采空區(qū)自燃火災(zāi)等方面效果明顯，但下行通風(fēng)存在一些弊端，為了確保81305綜放工作面回采期間通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、安全可靠，需要對工作面下行通風(fēng)方案的可行性進行論證。

1 工程概況

保德煤礦位于山西省保德縣境內(nèi)，經(jīng)過兩次集中改擴建，礦井實際原煤生產(chǎn)能力已達到1500萬t/a。目前正在開采的煤層為最上部的8#層，煤種為氣煤，埋藏深度176～380m，傾角平均5°左右，厚度4.41～8.23m較穩(wěn)定，平均6.5m。煤層含夾矸4層以上，為砂泥巖及炭質(zhì)泥巖，厚度0.1～0.3m。8#煤原煤灰份18.56～35.47%，平均26.08%，為中灰煤，直接頂為砂質(zhì)泥巖及泥巖，厚度0.53～12.12m；老頂灰白色粗砂巖，厚度8.9～20.2m；底板為泥巖。8#層煤自燃發(fā)火等級鑒定為Ⅱ級，發(fā)火期4～6個月，自建礦以來已回采，21個工作面，未發(fā)現(xiàn)有采空區(qū)煤體自燃發(fā)火現(xiàn)象。煤塵具有爆炸性，爆炸性指數(shù)為35.33%。

礦井有完整獨立的通風(fēng)系統(tǒng)，采用分區(qū)機械抽出式通風(fēng)，目前礦井總進風(fēng)量26476 m3/min ，總回風(fēng)量為27066 m3/min，礦井通風(fēng)等級孔10.5m2，礦井通風(fēng)容易。盤區(qū)采用“兩進兩回或兩進一回”的通風(fēng)方式，工作面采用“兩進兩回”、“兩進一回”或“一進一回”的通風(fēng)方式，掘進面采用全風(fēng)壓和大功率局扇配大直徑風(fēng)筒供風(fēng)。井下所有采掘工作面，機電硐室通風(fēng)系統(tǒng)獨立、合理、完善。2010年7月份礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果絕對涌出量70.93 m3/min，相對涌出量6.10m3/ t，屬高瓦斯礦井。根據(jù)2011年5月測風(fēng)報表，礦井絕對瓦斯涌出量為95.64 m3/min，相對瓦斯涌出量為3.13 m3/t。

2 上行通風(fēng)存在問題

目前礦井上行通風(fēng)綜放工作面為81304工作面，采用“兩進兩回”的“U+L”上行通風(fēng)方式，通風(fēng)在工作面及上下隅角處和傳統(tǒng)的“U”形類似，回風(fēng)風(fēng)量1390 m3/min，上隅角瓦斯經(jīng)常超限，上隅角采用硬質(zhì)風(fēng)筒引排瓦斯1~2 m3/min，風(fēng)排瓦斯量7~8 m3/min。日產(chǎn)2~3萬噸，日推進度10m左右。由于工作面單產(chǎn)大，推進速度快，盡管采面已提前預(yù)抽，工作面瓦斯涌出量仍相對較大，在放煤或割煤時回風(fēng)隅角存在瓦斯超限現(xiàn)象，特別是回風(fēng)隅角頂板瞬時垮落，回風(fēng)隅角瓦斯頻繁出現(xiàn)瞬間超限現(xiàn)象，嚴重威脅著礦井安全生產(chǎn)。

另外，為保證日產(chǎn)量，綜放工作面每天割煤12刀左右。正常生產(chǎn)時回風(fēng)煤塵嚴重超標，工作面全塵濃度達到484.2mg/m3，回風(fēng)巷粉塵濃度達到128.7 mg/m3。全塵最大491.5mg/m3，最小318.1mg/m3，平均388.1mg/m3，呼吸性粉塵最大63.4mg/m3，最小29mg/m3，平均46.3mg/m3。平均總粉塵和呼吸性粉塵均為《煤礦安全規(guī)程》（2011年版）第七百三十九條中關(guān)于作業(yè)場所空氣中粉塵濃度最高允許濃度的31.8倍和13倍。工作面及回風(fēng)流作業(yè)場所空氣中煤塵濃度較大，嚴重威脅著作業(yè)工人的身心健康。煤塵具有爆炸性，爆炸性指數(shù)為35.33%，若降塵措施處理不當(dāng)存在煤塵爆炸的重大安全隱患。

此外，8#層煤自燃發(fā)火等級鑒定為Ⅱ級，發(fā)火期4～6個月，具有自燃發(fā)火傾向性。由于工作面推進速度較快，雖自建礦以來已回采21個工作面中未發(fā)現(xiàn)有自燃發(fā)火，但在各方面條件具備時，采空區(qū)遺留具有自燃傾向性的煤體仍存在自燃著火的可能，所以應(yīng)采取積極的措施抑制其自燃發(fā)火。

3 下行通風(fēng)方案可行性論證

3.1 工作面概況

81304綜放工作面沿煤層走向布置，位于3盤區(qū)二號主輔運大巷以南，井田邊界以北，81305工作面（備用）以東。工作面底板標高724~781m，地面標高911~1131.6m。工作面煤層總體近南北走向，呈向西傾斜的單斜構(gòu)造，煤層傾角為3o～7o，平均4o左右。81304綜放工作面長度266m，工作面推進長度2629m，煤厚6.5m左右，采高3.8m，工作面采用“兩進兩回”的“U+L”上行通風(fēng)方式，通風(fēng)在工作面及上下隅角處和傳統(tǒng)的“U”形類似，計劃配風(fēng)量1350m3/min，實際配風(fēng)量1390m3/min，工作面于2010年10月12日開始回采，預(yù)計2011 年9月回采結(jié)束。

81305綜放工作面（備用）與81304工作面緊鄰，位于81304西側(cè)下部，作面底板標高697~750m，地面標高890~1106m，其他開采條件與81304類似。81304綜放工作面長度240m，工作面推進長度2696m。目前，工作面采用“一進兩回”的“U+L”下行通風(fēng)方法，備用面風(fēng)量1710通風(fēng)m3/min，工作面及上下隅角處和傳統(tǒng)的“U”形類似，工作面于2011年開始回采。

3.2 通風(fēng)方案對比分析

現(xiàn)以81304綜放工作面在其他條件均相同的情況下，分別采用上行通風(fēng)和下行通風(fēng)方案進行技術(shù)對比分析。81304綜放工作面采用上行通風(fēng)方案和下行通風(fēng)方案綜合技術(shù)對比分析見表1所示：

從表1可以看出， 81304綜放工作面采用下行通風(fēng)方案最大的優(yōu)勢在于工作面漏風(fēng)較少，采空區(qū)瓦斯向工作面空間涌出相對上行通風(fēng)少，給工作面尤其是上隅角瓦斯涌出治理減輕了壓力，為采空區(qū)及頂板高位鉆孔卸壓抽采效果提高提供了便利條件，同時對工作面降塵有著積極的作用，能很好的改善當(dāng)前工作面煤塵嚴重超標現(xiàn)狀。而下行通風(fēng)最大不利之處是發(fā)生了外因火災(zāi)時，對救火施救不利，但外因火災(zāi)在管理到位的情況下一般不易發(fā)生。

另外，81304綜放工作面在采用下行通風(fēng)還有其他一些優(yōu)點，例如工作面降溫、改善濕度條件、不用在上巷設(shè)置風(fēng)門設(shè)施生產(chǎn)效率高等等，對于其缺點均可通過加強管理來改善、彌補。對于保德煤礦這樣的現(xiàn)代化礦井來說，人員文化素質(zhì)高，其技術(shù)、管理水平過硬，對處理下行通風(fēng)中存在的管理問題應(yīng)該能很好的應(yīng)對。對81304綜放工作面面臨的瓦斯涌出治理和工作面煤塵嚴重超標問題，下行通風(fēng)方案均能很好的解決或改善，而下行通風(fēng)的弊端也能從管理上加以解決。

綜上所述，81304綜放工作面采用下行通風(fēng)方案在技術(shù)上是完全可行的，就目前礦井開采狀況而言，下行通風(fēng)方案總體上明顯優(yōu)于上行通風(fēng)方案。

4 下行通風(fēng)方案可行性分析

通過以上對81304綜放工作面采用下行通風(fēng)和上行通風(fēng)進行對比分析可知，81304綜放工作面采用下行通風(fēng)方案在技術(shù)上是完全可行的，而且對于上行通風(fēng)方案總體上具有明顯優(yōu)勢，且我國現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)未對高瓦斯礦井工作面采用下行通風(fēng)有明確規(guī)定?？梢赃@么說，81304綜放工作面采用下行通風(fēng)符合現(xiàn)有法規(guī)要求，且在技術(shù)上也是完全可行。

81305綜放工作面（備用）與81304綜放工作面緊鄰，其開采技術(shù)條件相同，由類推可知，81305綜放工作面（備用）在回采期間采用下行通風(fēng)方案也是完全可行的。另外，81305綜放工作面（備用）目前的通風(fēng)方法已是下行通風(fēng)，已經(jīng)具備了下行通風(fēng)的巷道及通風(fēng)設(shè)施基礎(chǔ)條件，在回采期間采用下行通風(fēng)無須附加額外工程量，也不用對現(xiàn)有工作面通風(fēng)系統(tǒng)做較大調(diào)整。

綜上所述，81305綜放工作面（備用）已具備了下行通風(fēng)的硬件條件，在其回采期間采用下行通風(fēng)方案在技術(shù)上是完全可行的。

表1 上行通風(fēng)與下行通風(fēng)方案綜合技術(shù)對比分析表

5 結(jié)論

通過對下行通風(fēng)采場風(fēng)流分布、漏風(fēng)率及瓦斯涌出規(guī)律的理論分析，分別闡述、分析了下行通風(fēng)與瓦斯涌出、降塵、抑制采空區(qū)煤層自燃發(fā)火及工作面降溫等方面的關(guān)系，得出了下行通風(fēng)在以上方面比上行通風(fēng)能更好的為礦井安全高效生產(chǎn)服務(wù)。下行通風(fēng)在外因火災(zāi)的控制及救災(zāi)過程等方面存在不利因素，并且對回風(fēng)巷中的機電設(shè)備管理帶來更高的要求，但對于下行通風(fēng)存在的不足均可以通過采取不同的安全技術(shù)措施并加強管理來彌補。經(jīng)過81304綜放工作面上、下行通風(fēng)的綜合技術(shù)對比分析可知，81304綜放工作面采用下行通風(fēng)在瓦斯涌出治理、工作面降塵及抑制采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火等方面用明顯優(yōu)勢，下行通風(fēng)總體上優(yōu)于當(dāng)前采用的上行通風(fēng)方法。

81305綜放工作面（備用）目前的通風(fēng)方法已采用下行通風(fēng)方法，在生產(chǎn)時采用下行通風(fēng)則不需要調(diào)整工作面通風(fēng)系統(tǒng)，亦不需另外施工配套工程，可以說81305綜放工作面在生產(chǎn)時采用下行通風(fēng)是水到渠成，只需在安全技術(shù)上分析其可行性即可。81305備用工作面與81304綜放工作面緊鄰，其開采技術(shù)條件相似，因此81305綜放工作面（備用）在生產(chǎn)時采用下行通風(fēng)方案在安全技術(shù)上總體應(yīng)優(yōu)于上行通風(fēng)方案。

綜上所述，在目前礦井通風(fēng)系統(tǒng)和生產(chǎn)技術(shù)條件下，81305綜放工作面在回采期間采用下行通風(fēng)相對于上行通風(fēng)是安全、可行的。

為了保障工作面通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠，最大程度上保證安全回采，針對下行通風(fēng)一些不利因素，應(yīng)完善以下安全技術(shù)措施：

（1）加強工作面通風(fēng)系統(tǒng)管理。提高工作面通風(fēng)設(shè)施的可靠性，合理配備風(fēng)量，保證工作面通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠。風(fēng)門要設(shè)連鎖，重要風(fēng)門要設(shè)專人看管、維護通風(fēng)設(shè)施。工作面風(fēng)速要保持在合理范圍，避免風(fēng)速過低造成工作面頂板處瓦斯積聚。

（2）加強工作面瓦斯監(jiān)測、監(jiān)控。設(shè)置專職瓦斯檢查員，抓好工作面上、下端頭 、回風(fēng)隅角及工作面高冒處的瓦斯檢測；在下安全出口及上下隅角安設(shè)瓦斯報警斷電儀，實現(xiàn)瓦斯的連續(xù)檢測和安全監(jiān)控，確保監(jiān)控有效并保證“風(fēng)、瓦、電閉鎖”正常啟動。

（3）加強機電設(shè)備管理，保證其安全運行。加強處于回風(fēng)流中的機電運輸設(shè)備的檢查、維護、保養(yǎng)，做到責(zé)任到人，杜絕失爆。

秦攀峰（1980-），男，山西陵川人，2004年畢業(yè)于太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院安全工程專業(yè)，本科，工程師。