武 捷

（山西潞安化工集團(tuán)慈林山煤業(yè)有限公司夏店煤礦，山西 長治 046000）

夏店煤礦5320綜采放頂煤工作面在回采期間因采用頂板抽放巷封閉式抽采方式對上隅角采空區(qū)內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽采治理，在回采過程中工作面采空區(qū)頂板垮落后極易與上覆已開采工作面采空區(qū)聯(lián)通，造成采空區(qū)漏風(fēng)從而導(dǎo)致上覆工作面采空區(qū)內(nèi)遺落煤炭自燃，給工作面安全生產(chǎn)帶來安全隱患[1-2]。因此，為保證工作面安全回采，提出在5320工作面回采初期采用均壓通風(fēng)系統(tǒng)。本文就5320工作面均壓通風(fēng)技術(shù)方案進(jìn)行研究分析，以期為類似條件下礦井開展均壓通風(fēng)技術(shù)提供一定技術(shù)參考。

1 工程概況

夏店煤礦5320工作面開采煤層為5-8#煤，煤層平均厚度為13.58 m，采用綜采放頂煤采煤工藝。工作面沿煤層走向布置，設(shè)計(jì)走向長度為785 m，傾斜長度為215 m，采高為3.8 m，平均放煤高度為9.78 m。工作面通風(fēng)方式采用“U+I”型，即1320巷進(jìn)風(fēng)，3320巷回風(fēng)，5320頂板抽放巷進(jìn)行瓦斯抽放。1320進(jìn)風(fēng)巷和3320回風(fēng)巷均沿5-8#煤層底板掘進(jìn)，5320頂板抽放巷沿煤層頂板掘進(jìn)，并與5320工作面巷道內(nèi)錯(cuò)20 m。工作面巷道布置圖如圖1。在頂板抽放巷迎頭布置一個(gè)直徑為1.5 m的通風(fēng)孔，該通風(fēng)孔與5320工作面切眼聯(lián)通，從而確保5320工作面頂板抽放巷全風(fēng)壓通風(fēng)。

5320工作面開采煤層上覆的11-1、12-2、14-2煤層已被早期鄰近煤礦開采完畢形成采空區(qū)，工作面開采的5-8#煤層與11-1、12-2和14-2煤層之間的層間距分別為168～195 m、135～162 m、151～171 m。5320工作面在開采后其上覆巖層產(chǎn)生的裂隙與上覆采空區(qū)直接形成貫通裂隙，在工作面回采期間原上覆工作面采空區(qū)內(nèi)積聚的CH4、CO等大量有毒有害氣體將沿裂隙通道涌向5320工作面，給工作面安全生產(chǎn)帶來極大安全隱患，影響工作面正常生產(chǎn)。

2 均壓通風(fēng)技術(shù)方案

2.1 啟動(dòng)運(yùn)行條件

工作面在采取均壓措施前，在1320巷和3320巷道距離巷道開口位置100～200 m范圍內(nèi)分別向?qū)?yīng)的上覆工作面采空區(qū)施工觀測鉆孔。在觀測鉆孔終端安裝壓差計(jì)對采空區(qū)內(nèi)的壓力進(jìn)行測試，同時(shí)對采空區(qū)內(nèi)氣體變化、采空區(qū)與工作面之間的壓力差進(jìn)行觀測，并進(jìn)行取樣化驗(yàn)，為工作面調(diào)整均壓壓力提供依據(jù)。5320工作面在回采期間，由專職瓦檢員負(fù)責(zé)對工作面上下隅角、工作面中段、上段及回風(fēng)流中的CH4、CO、O2和CO2等氣體濃度進(jìn)行測量，當(dāng)達(dá)到下述條件時(shí)：（1）觀測工作面上隅角O2濃度值連續(xù)3 d出現(xiàn)低于18%現(xiàn)象；（2）工作面漏風(fēng)量大于10%。應(yīng)立即啟動(dòng)運(yùn)行工作面均壓通風(fēng)系統(tǒng)，且開啟前工作面要先斷電并將人員全部撤出。

2.2 工作面需風(fēng)量計(jì)算

按照相關(guān)規(guī)定要求[3-4]，工作面回采期間需風(fēng)量需按照工作面氣象條件、瓦斯涌出量、二氧化碳涌出量、作業(yè)人數(shù)等不同要求條件下進(jìn)行計(jì)算風(fēng)量，具體計(jì)算結(jié)果見表1。（根據(jù)國家煤礦安全監(jiān)察局《煤礦井下單班作業(yè)人數(shù)限員規(guī)定（試行）》要求“災(zāi)害嚴(yán)重礦井機(jī)械化采煤工作面檢修班最大作業(yè)人數(shù)不超過40人”，本礦井為高瓦斯礦井，屬于災(zāi)害嚴(yán)重類型礦井，工作面采用綜合機(jī)械化采煤工藝，故按最大作業(yè)人數(shù)計(jì)算工作面配風(fēng)量時(shí)最大作業(yè)人數(shù)按40人計(jì)算）

表1 工作面在不同條件下所需風(fēng)量計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果選取最大需風(fēng)量值，故Qc為1642 m3/min。

因工作面生產(chǎn)期間采用防爆柴油機(jī)車進(jìn)行運(yùn)輸物料和人員，因此，在計(jì)算風(fēng)量時(shí)需考慮給運(yùn)輸車輛增加配風(fēng)量，具體需增配風(fēng)量計(jì)算公式如下：

式中：Qr為稀釋柴油機(jī)車尾氣所需風(fēng)量，m3/min；Ndl為機(jī)車數(shù)量，臺(tái)，取值2；Pdl為柴油機(jī)車功率，取值70kW。將以上數(shù)據(jù)代入公式（1）計(jì)算可得Qr=560 m3/min。

綜上可知，5320工作面回采期間所需的總風(fēng)量為Qcf=Qc+Qr=2202 m3/min。

2.3 工作面均壓風(fēng)機(jī)型號(hào)選擇

5320工作面回采期間配風(fēng)量為2202 m3/min。在實(shí)際通風(fēng)過程中，該工作面均壓風(fēng)筒漏風(fēng)量為60 m3/min，軌道運(yùn)輸斜巷風(fēng)門漏風(fēng)量為150 m3/min，皮帶運(yùn)輸聯(lián)巷風(fēng)門漏風(fēng)量為450 m3/min，回風(fēng)巷繞巷漏風(fēng)量為350 m3/min，累計(jì)漏風(fēng)量為1010 m3/min。為滿足工作面生產(chǎn)配風(fēng)量需要，均壓風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)量需達(dá)到3212 m3/min以上，據(jù)此確定選擇風(fēng)機(jī)型號(hào)為FBDNo8.0/2×75的局部通風(fēng)機(jī)，共計(jì)配備4臺(tái)，實(shí)行并聯(lián)運(yùn)行，風(fēng)量可滿足工作面均壓供風(fēng)需求。

3 風(fēng)機(jī)及通風(fēng)設(shè)施安裝方案及應(yīng)用效果

3.1 風(fēng)機(jī)及通風(fēng)設(shè)施安裝方案

（1）在1320運(yùn)輸斜巷構(gòu)筑3道均壓風(fēng)門，在1320皮帶運(yùn)輸聯(lián)巷內(nèi)構(gòu)筑2道均壓風(fēng)門，同時(shí)在1320巷道內(nèi)構(gòu)筑3道均壓調(diào)節(jié)風(fēng)門。安裝的通風(fēng)設(shè)施必須全部實(shí)現(xiàn)閉鎖要求，在過風(fēng)門皮帶跨風(fēng)門口處必須安裝擋風(fēng)裝置。

（2）在1320升壓措施巷安裝型號(hào)為FBD No8.0/2×75kW的對旋軸流局部通風(fēng)機(jī)，共計(jì)安裝8臺(tái)，其中4臺(tái)正常開啟，4臺(tái)作為備用風(fēng)機(jī)。同時(shí)，為保證均壓風(fēng)機(jī)向工作面正常供風(fēng)，在1320升壓措施巷內(nèi)設(shè)置1道密閉墻，穿過密閉墻安裝4趟直徑為1000 mm的鐵風(fēng)筒用于向工作面供風(fēng)。通風(fēng)設(shè)施安裝構(gòu)筑具體情況如圖1。

圖1 工作面均壓通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)施布置圖

（3）在1320皮帶運(yùn)輸聯(lián)巷內(nèi)過風(fēng)門皮帶口處必須安裝全封閉的防漏風(fēng)裝置，同時(shí)將過風(fēng)門墻的所有管路、電纜孔和水溝等存在漏風(fēng)的地方使用黃泥等進(jìn)行封堵填實(shí)，減少漏風(fēng)，并將巷道內(nèi)安裝的所有風(fēng)門設(shè)置為自動(dòng)風(fēng)門。

（4）把5320工作面和1320巷內(nèi)安裝的所有風(fēng)門全部安裝閉鎖裝置，并設(shè)置語音報(bào)警信號(hào)裝置。

（5）在1320和3320斜巷風(fēng)門外分別安裝一個(gè)壓差計(jì)和壓力傳感器，實(shí)時(shí)對5320工作面的下部和上部的壓差進(jìn)行監(jiān)測。

（6）5320工作面甲烷傳感器設(shè)置參數(shù)見表2，同時(shí)在工作面上隅角和回風(fēng)流中分別安裝1臺(tái)氧氣傳感器，其報(bào)警值為≤18%。在5320工作面上隅角和回風(fēng)流以及在1320皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭下風(fēng)側(cè)向外5 m左右位置分別安裝1臺(tái)CO和溫度傳感器，其中CO傳感器報(bào)警值為≥24×10-6ppm，溫度傳感器報(bào)警值為≥26 ℃。

表2 5320工作面CH4傳感器工作參數(shù)值

（7）為達(dá)到工作面發(fā)生自然發(fā)火災(zāi)害時(shí)能夠在最短時(shí)間內(nèi)把工作面進(jìn)行全部封閉的要求，在5320工作面進(jìn)風(fēng)順槽和回風(fēng)順槽距巷道口10～30 m位置各構(gòu)筑一道防火門。

3.2 應(yīng)用效果

采取均壓通風(fēng)措施以后，5320工作面上覆采空區(qū)內(nèi)的有毒有害氣體涌出量得到有效控制。通過現(xiàn)場監(jiān)測，CO濃度一直處于0，CH4、O2、CO2等氣體濃度均在允許范圍之內(nèi)，保障了工作面安全生產(chǎn)。

4 安全技術(shù)措施

（1）在1320巷、5320巷及1320斜巷和皮帶聯(lián)巷每班安排專人對均壓通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行看管并檢查設(shè)施的完好情況。

（2）工作面每班配備專職瓦檢員對工作面上下隅角、工作面中部、上部、回風(fēng)流等地點(diǎn)的CH4、O2、CO2、CO濃度及溫度和壓力變化情況進(jìn)行檢查，每班不少于3次，并做好記錄，向通風(fēng)調(diào)度人員匯報(bào)檢查情況。

（3）加強(qiáng)對工作面主均壓風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)的檢查維護(hù)，確保能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)倒臺(tái)切換。同時(shí)，對風(fēng)機(jī)的自動(dòng)倒臺(tái)切換定期進(jìn)行試驗(yàn)，每間隔10 d開啟備用風(fēng)機(jī)一次并使其連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不少于2 h。每天安排專人對語音報(bào)警裝置進(jìn)行檢修并測試其是否正常。

（4）每周至少組織一次對5320工作面對應(yīng)上覆工作面采空區(qū)內(nèi)的觀測鉆孔內(nèi)的氣體成分進(jìn)行取樣化驗(yàn)分析，出現(xiàn)異常情況要及時(shí)分析原因并采取措施進(jìn)行處理。

（5）加強(qiáng)工作面上隅角維護(hù)和管理，工作面回采期間每班安排專人對工作面和上隅角進(jìn)行灑水沖刷，并及時(shí)清理上隅角的積煤、雜物，確保上隅角通風(fēng)斷面符合要求。同時(shí)在生產(chǎn)期間要確保工作面最后一架支架距巷道上幫的間距不少于0.8 m。

5 結(jié)語

5320工作面在開采后其上覆巖層產(chǎn)生的裂隙與上覆11-1、12-2和14-2煤層采空區(qū)直接形成了聯(lián)通通道，極易造成上覆工作面采空區(qū)內(nèi)積聚的大量有毒有害氣體沿著裂隙通道涌向5320工作面，同時(shí)還會(huì)引起煤炭自燃，給工作面安全生產(chǎn)帶來極大安全隱患，影響工作面正常生產(chǎn)。結(jié)合5320工作面現(xiàn)場開采的實(shí)際情況，提出對工作面采取均壓通風(fēng)技術(shù)，并對工作面均壓通風(fēng)風(fēng)量配備、風(fēng)機(jī)選型與安裝、通風(fēng)設(shè)施布置等進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，采取相應(yīng)的安全技術(shù)措施，確保5320工作面上覆采空區(qū)內(nèi)的有毒有害氣體涌出量得到有效控制，保障工作面安全生產(chǎn)。