孫智勛

（中國平煤神馬集團平煤股份煤炭開采利用研究院，河南 平頂山 467000）

河南平寶煤業(yè)有限公司位于平頂山市東北25公里處，礦井核定生產(chǎn)能力240萬噸/年，服務年限92年，屬于煤與瓦斯突出礦井，礦井主采己15.17煤層，屬于自燃煤層，自燃等級為Ⅱ級。礦井采用中央分列抽出式，主井、副井、中央進風井進風，中央回風井回風。己15.17-12090采面位于己二東翼采區(qū)第五個區(qū)段，該采面采用“W”型通風系統(tǒng)，機巷、中煤巷進風，風巷回風，配風量2408m3/min，采空區(qū)漏風氧化自燃是導致礦井火災的主要因素，因此準確的測定采空區(qū)的漏風路線、漏風量，科學采取預防煤層自燃發(fā)火措施，是確保礦井安全生的重要依據(jù)。

漏風檢測方法

一、“W”型通風系統(tǒng)采空區(qū)漏風路線測定原理及方案

（一）測式原理

示蹤氣體測試是采用風流或漏風作為載氣，在特定路徑或采樣點采集氣體，判斷其中是否含有示蹤氣體或測試其濃度，以此判斷釋放點與采集點之間的風流導通性或漏風大小?，F(xiàn)場測試用的示蹤氣體，一般要求無害、穩(wěn)定性好、便于檢測，檢測精度高、測試點無或本底濃度低。示蹤氣體在采空區(qū)流動過程為氣體在多孔介質中的彌散過程，其濃度值不僅隨風流動向發(fā)生變化，在垂直流動方向也發(fā)生動力彌散，不考慮示蹤氣體的產(chǎn)生與消失，則可用式（1-1）表達濃度隨時間和運移距離的關系。

式中：D為彌散系數(shù)，X為示蹤氣體運移距離，V為采空區(qū)漏風速度，C為示蹤氣體濃度，T為運移時間，由公式（1-1）可知，垂直流動的空間，同一時間，不同位置測式的示蹤氣體濃度表現(xiàn)為以漏風點為中心向四周逐漸減小的曲面圓錐體。

（二）測定方案

1.釋放氣體及方法。示蹤氣體采用SF6釋放方法為定點均衡釋放。

2.釋放位置?？紤]到工作面風流流動特性，在工作面下隅角、進風側采空區(qū)，采用預先埋管，利用埋管將示蹤氣體釋放至采空區(qū)深部約10m位置，如圖1-2所示。

3.采樣點。為了檢測示蹤氣體在采空區(qū)內(nèi)流動軌跡，采樣點沿工作面傾向方向一字排開，如圖1-2所示，為確各采樣點采集的氣體來自采空區(qū)而非巷道風流，采樣點的氣體采用鋼管插入架后架方法，借助軟管采集架后氣體。

4.采樣方法。采樣方法為人工采樣，時間間隔為5-10分鐘，取樣采用不銹鋼抽氣筒，取樣袋采用自制塑料袋，采樣時利用抽氣筒從抽采管連接的軟管上抽氣，然后利用針頭插入采樣袋子，將抽取的氣體打入取樣袋子，利用透明膠袋封堵針孔，每次采樣在采樣袋上記錄采樣地點、采樣日期和采樣時間。

5.氣體分析。采集的示蹤氣體采用北京分瑞利分析儀器（集團）有限責任公司生的SP-3420氣象色譜儀進行分析，檢測各采樣點不同時間的示蹤氣體濃度。

二、“W”型采煤工作面通風系統(tǒng)漏風檢測過程

（一）示蹤氣體的釋放及采樣

示蹤氣體釋放開始時間為上午11：15分，采用衡量釋放的方法，釋放流量為40ml/min，13：00關閉釋放鋼瓶的閥門，由于采用減壓閥控制，流量保持為40ml/min的時間為13：10，其后釋放流量開始衰減，至13：15分流量衰減為0，釋放結束，以衡量釋放為標準，有效釋放量為115min。

（二）采樣

采樣地點采樣時間從上午10：15至13：20，持續(xù)約185min，各采樣人員到達預定地點后，即開始采集氣體，釋放結束后，通知各采樣地點結束采樣。如表2-1

表2-1 采樣地點位置

三、測試結果及分析

（一）測試結果

采集的氣樣于受采樣地點環(huán)境影響，尤其是采樣地點風流影響大，采集樣品中采集到的示蹤氣體基本情況如表3-1的所示。

表3-1 各采樣地點采集到示蹤氣體情況

（二）測度結果分析

1.示蹤氣體濃度分布特征。將各采樣點檢測到示蹤氣體的氣樣，按其體積分數(shù)（濃度）大小在直角坐標圖中繪制出來，并對各采樣點示蹤氣體體積分數(shù)分布特征進行曲線擬合，如圖3-1所示。

沿工作面面長方向，從布置的測點采集到的示蹤氣體濃度值看，示蹤氣體濃度值是先增大，再減小，再增大的特征，主原因是工作面巷道布置特征、工作面通風系統(tǒng)以及瓦斯抽采系統(tǒng)，圖3-2是工作面下隅角為能位起點，沿工作面長方向的風流壓能分布測試結果，中間巷的使用，使采空區(qū)能位分布有別于傳統(tǒng)的“U”型通風方式，在中巷附近和工作面回風巷形成雙低壓區(qū)。負壓易于向該區(qū)域流動，示蹤氣體在漏風風流帶動下，在該區(qū)域相應就能易于檢測，檢測的示蹤氣體濃度相對就高，從而表現(xiàn)出圖3-1所示特征。

2.漏風方向。從圖3-1中可以看出沿工作面長風流流動方向，距離工作面機巷約100m處，工作面架后開始檢測到進風側釋放的示蹤氣體，但濃度很小，僅0.0108×10-6，相對于其他采樣點采集到的示蹤氣體濃度值，基本可以忽略，但該采樣點能檢測到示蹤氣體，說明該檢測點位置的漏風方向是從采空區(qū)向工作面空間漏風。

四、結論

（一）通過運用釋放示蹤氣體SF6，SP-3420氣象色譜儀進行分析，“W”型綜采工作面通風系統(tǒng)下隅角是采空區(qū)漏風的主要通道，上隅角是采空區(qū)漏風的主要匯合處，因此下隅角封堵是做好回采期間防煤層自燃發(fā)火的主要工作。

（二）在工作面面長方向，距離工作面機巷約100m左右，漏風是由工作面向采空區(qū)方向；100～260m范圍是由采空區(qū)向工作面方向漏風。