李林峰

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)泰安煤礦，山西 忻州 036600）

引言

在煤礦綜采工作中，有支護(hù)方案、采煤工藝等生產(chǎn)因素。在綜采工作面中，通風(fēng)系統(tǒng)充當(dāng)著“肺”的功能，不但要保證瓦斯含量符合《煤炭安全規(guī)程》的規(guī)定，還要使綜采工作面內(nèi)的氣流暢通無(wú)阻，這樣就可防止火災(zāi)的發(fā)生。按照安全的有關(guān)規(guī)定，當(dāng)進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，要著重關(guān)注那些極易有自燃現(xiàn)象發(fā)生的礦井或煤層，并使用合理的防滅火方法滿足。本文主要優(yōu)化的是礦井中的通風(fēng)系統(tǒng)，并研究使用的防滅火措施。

1 優(yōu)化工作面的通風(fēng)系統(tǒng)

在對(duì)工作面中發(fā)生火災(zāi)的關(guān)鍵根源進(jìn)行解決時(shí)，要盡量減少空氣和煤炭的接觸。所以，要優(yōu)化其通風(fēng)系統(tǒng)，而且主要優(yōu)化的是風(fēng)量與通風(fēng)方式；另外，還要使用合理的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)工作面漏風(fēng)。所以，要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作面的風(fēng)量，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)中間的巷道、回風(fēng)巷及進(jìn)風(fēng)巷3 個(gè)巷道的通風(fēng)狀況，并以此為依據(jù)來(lái)優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)。

1.1 分析與模擬監(jiān)測(cè)通風(fēng)在工作面中的情況

在本文中，主要監(jiān)測(cè)的是9306 工作面的通風(fēng)情況，在該工作面的巷道中，每隔100 m 設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖1 所示。

從圖1 可以看出，在與9307 與9305 工作面靠近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的編號(hào)是A1～A3、B1～B2。在監(jiān)測(cè)以上幾個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)，有漏風(fēng)狀況存在于A2～A3 中，而且漏風(fēng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)漏風(fēng)情況最嚴(yán)重的是A3，其對(duì)應(yīng)的漏風(fēng)率與漏風(fēng)量分別為8.3%、99 m3/min。

圖1 9306 工作面漏風(fēng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)

在漏風(fēng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)漏風(fēng)情況最小的是A3，相應(yīng)的漏風(fēng)率與漏風(fēng)量分別是1.0%與12 m3/min。因此，工作面中存在比較嚴(yán)重的漏風(fēng)情況，其集中位置是9305 與9306 工作面所對(duì)應(yīng)的切眼與采煤作業(yè)處。

1.2 模擬分析工作面發(fā)生漏風(fēng)的規(guī)律

本文中，按照9306 工作面的真實(shí)狀況，以FLUENT軟件為基礎(chǔ)，創(chuàng)建數(shù)值模擬模型，主要模擬分析的是由于通風(fēng)方式的不同工作面所發(fā)生的漏風(fēng)狀況。圖2就是通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)值模擬模型。

圖2 通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)值模擬模型

從圖2 中可以看出，在9306 工作面中，巷1、巷2分別是其軌道的順槽、運(yùn)輸順槽，而在9305 工作面中，巷3 是其運(yùn)輸順槽。由于要模擬分析工作面中存在有漏風(fēng)狀況，當(dāng)進(jìn)行仿真過(guò)程中，把其氣體都當(dāng)作N2，而且把這3 條巷道的相應(yīng)進(jìn)風(fēng)量都設(shè)置成650 m3/min，然后模擬氧氣在工作面的流向。

在使用的通風(fēng)方式是Y 型時(shí)，9306 工作面的巷1與巷2、9305 工作面中的巷3 對(duì)應(yīng)的是進(jìn)風(fēng)巷道與回風(fēng)巷道；在使用的通風(fēng)方式是W 型的，9305 與9306工作面的巷3 與巷1、9306 工作面中的巷2 對(duì)應(yīng)的是進(jìn)風(fēng)巷道、回風(fēng)巷道。通過(guò)分析得知：

在使用的通風(fēng)方式是W 型的，氧氣在工作面所占的比例是0.195～0.135；使用的通風(fēng)方式是Y 型的，氧氣占在工作面所占的比例是0.150～0.105。并且，在Y 型與W 型這兩種通風(fēng)方式時(shí)，在交匯于工作面位置的風(fēng)速分別是在0.1 m/s 以下與0.1 m/s 以上。因此，漏風(fēng)狀況比較嚴(yán)重的通風(fēng)方式是W 型。

1.3 優(yōu)化工作面的通風(fēng)系統(tǒng)

以上文進(jìn)行的數(shù)值模擬仿真分析與實(shí)際測(cè)試作為基礎(chǔ)，對(duì)通風(fēng)方式進(jìn)行改造，由W 型改造成Y 型，即要改造的巷道進(jìn)風(fēng)巷道與回風(fēng)巷道分別是9306 工作面中的巷1 與巷2，9305 工作面中的巷3。在改造為Y 型以后，監(jiān)測(cè)工作面中的多個(gè)位置，用來(lái)對(duì)改造之后的通風(fēng)系統(tǒng)的成效進(jìn)行驗(yàn)證。表1 就是優(yōu)化改造后各監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)量監(jiān)測(cè)結(jié)果。

表1 優(yōu)化改造后各監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)量監(jiān)測(cè)結(jié)果

從表1 中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)改造的通風(fēng)方式，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)量相差不大，這就說(shuō)明，漏風(fēng)問(wèn)題在工作面中已經(jīng)解決。

2 工作面中的防滅火技術(shù)

由于要對(duì)工作面中的自燃、火災(zāi)等現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)防，當(dāng)改造其通風(fēng)系統(tǒng)之后，適當(dāng)?shù)姆罍缁鸺夹g(shù)還是需要使用的。在本工程中，一般使用的防滅技術(shù)是低溫氮?dú)庾杌?xì)水霧與注凝膠，這兩種技術(shù)可以確保工作面生產(chǎn)的安全性。

2.1 注凝膠防滅火技術(shù)

本工程中在實(shí)施注膠時(shí)，要把MFJ 礦用的防滅火凝膠劑與無(wú)氨凝膠配合在一起使用，當(dāng)實(shí)施注膠以后，就會(huì)在高溫物體如煤體中有形成含水膜，這樣就把氧氣隔離開(kāi)來(lái)。通常，注凝膠滅火技術(shù)的使用效果能夠保持的時(shí)間是3 個(gè)月；在3 個(gè)月之后效果就沒(méi)有了，若想再次起效就只能再次加水到凝膠的外表上。

注凝膠工作所選取的關(guān)鍵設(shè)備是氣動(dòng)注漿泵，該氣動(dòng)注漿泵的詳細(xì)型號(hào)是ZBQS-6/12；和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，通常水與凝膠劑的用量比是100∶1，施工時(shí)，二者的比例也可以按照實(shí)際的需要來(lái)調(diào)整。圖3 為9306 工作面注凝膠防滅火鉆孔示意圖。

從圖3 可以看出，在該工作面中，把3 個(gè)鉆孔設(shè)計(jì)到了其留巷中，鉆孔設(shè)定的直徑是89 mm，并且浮煤層都有3 個(gè)鉆孔穿過(guò)。

圖3 9306 工作面注凝膠防滅火鉆孔示意圖

2.2 低溫氮?dú)庾杌?xì)水霧防滅火技術(shù)

在工作面中，若發(fā)生火災(zāi)的位置是比較遠(yuǎn)、比較封閉的，就可以選取低溫氮?dú)庾杌?xì)水霧防滅火技術(shù)來(lái)實(shí)施防滅火，詳細(xì)的實(shí)施計(jì)劃是在發(fā)生火災(zāi)處輸送來(lái)2 條分別裝有阻化液與氮?dú)獾墓艿?，并在二者完全混合之后，形成水霧噴向發(fā)生火災(zāi)的位置來(lái)滅火。

通常，阻化液是由無(wú)機(jī)鹽類配置所成的，無(wú)機(jī)鹽包括氯化鈣、氯化鈉、氯化鎂等，阻化液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在10%～30%；當(dāng)進(jìn)行輸送時(shí)，會(huì)將阻化液與氮?dú)舛叩膲毫Χ伎刂圃?.3 MPa～0.6 MPa 范圍，通常二者的輸送壓力，氮?dú)獾纳缘陀谧杌旱?。圖4 為低溫氮?dú)庾杌?xì)水霧防滅火技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案。

圖4 低溫氮?dú)庾杌?xì)水霧防滅火現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案

從圖4 可以看出，在9306 工作面存在的回風(fēng)順槽內(nèi)布置著整套的低溫氮?dú)庾杌?xì)水霧防滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由制冷機(jī)、水泵、注氮管、輸送管道等構(gòu)成，在距離液壓支架有10 m 距離的后方位置布置有注氮口。在該方案中，選取的阻化液中氯化鎂溶液所占的比例是15%；在對(duì)氮?dú)狻⒆杌哼M(jìn)行輸送時(shí)的壓力分別是0.3 MPa、0.4 MPa，其氮?dú)?、阻化液相?yīng)的流量分別是800 m3/h、1 m3/h。

3 結(jié)語(yǔ)

在工作面中，通風(fēng)系統(tǒng)盡管能夠?qū)ζ淇諝獾馁|(zhì)量進(jìn)行凈化，若使用的通風(fēng)方式合理性較差就極易發(fā)生火災(zāi)、自燃等。所以，當(dāng)生產(chǎn)時(shí)，不但使用的滅火方法有效，采用的通風(fēng)方式也要合理。在本文將9306 工作面作為案例，來(lái)優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，而且還研究了相應(yīng)的防滅火技術(shù)得出以下詳細(xì)結(jié)論：

1）在9306 工作面中有漏風(fēng)狀況發(fā)生在沿空留巷中，而且狀況比較嚴(yán)重，所以就把通風(fēng)方式進(jìn)行了改造，把W 型的改造成了Y 型的。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)之后發(fā)現(xiàn)，改造通風(fēng)方式，就可以解決工作面中發(fā)生的漏風(fēng)問(wèn)題。

2）按照9306 工作面真實(shí)狀況，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的防滅火方案，分別是低溫氮?dú)庾杌?xì)水霧防滅火方案與注凝劑防滅火方案。