馮文博

（山西晉煤集團晟泰能源投資有限公司，山西 晉城 048000）

礦井后期主要以回采盤區(qū)煤柱面為主，盤區(qū)煤柱面進回風(fēng)巷兩側(cè)均為老采空區(qū)，密閉受壓變形損壞，采空區(qū)漏風(fēng)情況嚴(yán)重，密閉區(qū)的煤炭自然發(fā)火率高，火災(zāi)發(fā)生后極易誘發(fā)瓦斯燃燒爆炸現(xiàn)象[1-3]，給生產(chǎn)造成極大危害，給礦井安全生產(chǎn)帶來很大的不安全因素。因此，如何準(zhǔn)確判斷存在的漏風(fēng)通道，并對相應(yīng)的漏風(fēng)通道進行封堵極為關(guān)鍵[4-6]。

為確定漏風(fēng)通道位置，本文采用氣體追蹤法進行研究。由于SF6具有化學(xué)性穩(wěn)定、電絕緣性強的特點，因此，所選擇示蹤氣體為SF6[7-8]。 本文以古書院煤礦153303 老空區(qū)為研究對象，在現(xiàn)場壓力高的位置釋放示蹤氣體SF6，通過在現(xiàn)場低壓位置接收SF6，如果低壓通道能接收到示蹤氣體，則認為該區(qū)域漏風(fēng)，對該通道進行封堵，反之則認為該通道未漏風(fēng)。研究結(jié)果對于確定采空區(qū)漏風(fēng)通道位置，防止采空區(qū)漏風(fēng)產(chǎn)生自燃具有一定的現(xiàn)實意義。

1 礦井及老空區(qū)概況

古書院煤礦主采15 號煤層，設(shè)計產(chǎn)能1.2 Mt/a。15#煤為優(yōu)質(zhì)無煙煤，山西省煤炭工業(yè)局綜合測試中心對15#煤層自燃傾向性進行了試驗，鑒定結(jié)果自燃傾向性等級為Ⅱ級，為自燃煤層。15#煤層平均厚度為1.90 m，采用長壁工作面、后退式一次采全高綜合機械化采煤方法，全部垮落法管理頂板。因此，老空區(qū)出現(xiàn)漏風(fēng)情況極易產(chǎn)生自燃現(xiàn)象。

153303 老空區(qū)周圍主要密閉有6 個，分別是153303 回風(fēng)橫川密閉、1523132 南閉墻、1533032南 密 閉、1523132 北 密 閉、1533031 南 密 閉 和1533031 密閉。該區(qū)域情況如圖1。

圖1 153303 老空區(qū)概況圖

2 漏風(fēng)通道檢測方法

2.1 檢測設(shè)備概況

2.1.1 氣體概況

SF6密度6.16 g/L，熔點-50.8 ℃，分子量為146.07，升華點為-63.8 ℃。作為示蹤氣體特征：

（1）性質(zhì)穩(wěn)定，極難溶于水；

（2）無色、無味、無毒，在空氣中不可燃燒；

（3）檢測靈敏度高，選擇性良好，分析程度敏捷；

（4）自然成本低，對測定無干擾影響；

（5）釋放操作簡單，易于控制勻速定量釋放；

（6）采樣方便，吸附弱材料所制造的采樣器均可使用。

2.1.2 裝置概況

氣體釋放裝置結(jié)構(gòu)圖如圖2，連接順序為：鋼瓶→一級減壓閥→二級減壓閥→節(jié)流閥→流量計。

氣體釋放裝置如圖3，氣體檢測儀器如圖4。

2.2 檢測方法

為研究153303 老空區(qū)是否漏風(fēng)，采用SF6示蹤氣體進行檢測。經(jīng)通風(fēng)壓力測定，1533031 密閉外壓力高，按圖5 所示在153303 工作面南側(cè)采空區(qū)閉墻里穩(wěn)定釋放SF6氣體1 h，流量30 L/min，釋放后在①1523132 密閉、②153303 回橫川密閉、③1533031 南密閉、④1533032 南密閉、⑤1523132北密閉采用便攜式SF6氣體測定儀進行測定。若發(fā)現(xiàn)有SF6氣體，可直接采用球膽進行氣樣采集，并記錄采樣地點和采樣時間；若在指定檢測點沒發(fā)現(xiàn)SF6氣體，需每天分3 班在上述采樣地點循環(huán)檢測，循環(huán)時間為3 d。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，采集完后的氣樣盡快送到井上實驗室進行色譜分析。

檢測若發(fā)現(xiàn)153303 鄰近閉墻有SF6，說明153303 工作面采空區(qū)存在漏風(fēng)，否則未溝通。

圖2 氣體釋放裝置結(jié)構(gòu)圖

圖3 氣體釋放裝置

圖4 氣體檢測儀器

圖5 采樣位置點分布圖

3 現(xiàn)場檢測結(jié)果

SF6氣體釋放地點：1533031 密閉向采空區(qū)注射（具體地點如圖5）；

釋放開始時間：9:50，結(jié)束時間：10:30，釋放流量約為：40 L/min，釋放氣體體積約為：1.6 m3（常溫常壓下）；

接收地點及時間：

①153303 回風(fēng)橫川（10:19，密閉內(nèi)部出現(xiàn)SF6，外部沒有）；

②1523132 南閉墻（10:35，密閉內(nèi)部出現(xiàn)SF6，外部沒有）；

③1533032 南密閉（12:30，密閉內(nèi)部出現(xiàn)SF6，外部也出現(xiàn)）；

④1523132 北密閉（12:26，密閉內(nèi)部出現(xiàn)SF6，外部也出現(xiàn)）；

⑤1533031 南密閉（12:40，密閉內(nèi)部出現(xiàn)SF6，外部也出現(xiàn)）。

153303 老空區(qū)漏風(fēng)通道檢測結(jié)果見表1。

表1 153303 老空區(qū)漏風(fēng)通道檢測結(jié)果匯總表

4 結(jié)果分析及治理措施

4.1 結(jié)果分析

通過表1 實測數(shù)據(jù)分析可知：

（1）153303 回風(fēng)橫川密閉和1523132 南閉墻外部用便攜式?jīng)]測出，取內(nèi)部氣樣測到SF6氣體。密閉墻體經(jīng)噴漿處理，完整、不漏風(fēng)。

（2）1533032 南 密 閉、1523132 北 密 閉、1533031 南密閉外部檢測出示蹤氣體，說明該密閉有漏風(fēng)。

（3）153303 老空區(qū)長1350 m，9:50 開始釋放，12:30 開始接收到，采空區(qū)漏風(fēng)速度約為0.17 m/s。

4.2 治理措施

現(xiàn)場檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)漏風(fēng)區(qū)域，故153303 老空區(qū)內(nèi)可能會出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，為解決該問題制定如下治理措施：

（1）惰化老空區(qū)。目前老空區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，為防止老空區(qū)出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，可從風(fēng)壓較高點（即示蹤氣體釋放點）注入氮氣，保持采空區(qū)內(nèi)惰化狀態(tài)，防止采空區(qū)自燃。

（2）封堵漏風(fēng)區(qū)域。第一步完成之后，對檢測出來的漏風(fēng)點進行封堵，采用注漿噴漿的方式。首先向密閉內(nèi)注入黃泥漿，之后注入水泥漿，最外面進行噴水泥漿作業(yè)，漏風(fēng)點不會繼續(xù)出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。

5 總結(jié)

本文以古書院煤礦153303 老空區(qū)位置為研究對象，運用氣體追蹤法測量該區(qū)域漏風(fēng)點。首先分別對該區(qū)域6 個密閉點進行測壓，選出高壓位置點1533031 密閉。在此高壓點釋放示蹤氣體SF6，并在氣體低壓位置點接收示蹤氣體。通過以上方法得出以下結(jié)論：

（1） 現(xiàn)場檢測出3 個漏風(fēng)點，分別是：533032 南密閉、1523132 北密閉、1533031 南密閉。

（2） 153303 回風(fēng)橫川密閉和1523132 南閉墻未出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象。

（3） 根據(jù)153303 老空區(qū)漏風(fēng)情況制定防止煤炭自燃措施，分別為惰化老空區(qū)和注漿封堵作業(yè)。

（4） 通過綜合分析，該檢測方法操作性強，數(shù)據(jù)結(jié)果可靠度高，治理措施可靠。

綜上所述，本文研究成果具有一定的現(xiàn)實意義，對于其他老空區(qū)漏風(fēng)點檢測具有一定的借鑒意義。