楊東方

（潞安礦業(yè)集團(tuán)<有限>責(zé)任公司古城煤礦，山西 長治 046100）

均壓通風(fēng)技術(shù)是一種合理、高效的通風(fēng)管理技術(shù)，在煤礦井下通風(fēng)調(diào)節(jié)控制中得到廣泛的應(yīng)用，尤其是在煤礦生產(chǎn)過程中，已被廣泛地用于礦井瓦斯的防治和防火管理。對工作面進(jìn)、回風(fēng)巷的氣流進(jìn)行了有效的控制，使工作面壓力差保持在合理范圍內(nèi)，從而對工作面的采空區(qū)進(jìn)行了有效的控制。對采空區(qū)煤層進(jìn)行抑制，防止煤層發(fā)生自燃，避免煤層上隅角積累CO，保證了綜采工作面的安全。潞安化學(xué)公司某礦具有120×104t/a 的產(chǎn)能，經(jīng)調(diào)研分析，該礦瓦斯級別為高瓦斯礦井，以3煤層為重點，其自燃程度為一級，自然點火時間59d，為易燃性煤層。煤礦采氣方式為抽吸，主要為主斜、副豎井，而在東側(cè)為回風(fēng)。在礦井自然發(fā)火監(jiān)控中，采用JSG-8 型束管式監(jiān)控，以人工監(jiān)控為輔，采用阻化劑、注水、注漿等措施進(jìn)行控制。當(dāng)前，由于受地質(zhì)條件的制約，3605 綜采工作面采空區(qū)在回采時會出現(xiàn)局部的有底煤的情況[1]。在采空區(qū)煤層中，由于煤層的存在，煤層中的煤層會發(fā)生自燃，在煤層上隅角處，CO噴發(fā)量較大，嚴(yán)重時可能發(fā)生超限。

1 3605綜采工作面概況

3605綜放工作面位于3603號回采工作面的南側(cè)，位于東翼帶-175m 的運輸大巷的北側(cè)，東翼為軌道運輸大巷及煤柱，延伸至四采區(qū)保護(hù)煤柱，西側(cè)至三采區(qū)鐵路下部。由于候村的滑移作用，對3605 工作面造成較大影響，導(dǎo)致3605 綜放工作面3#煤的賦存不穩(wěn)。對采區(qū)運輸巷和回風(fēng)巷掘進(jìn)過程中的實際數(shù)據(jù)和開采面10915 和10807 鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)，該礦區(qū)的煤層具有非均質(zhì)性的特征，煤層厚度分布在0.1~10.2m 之間，平均厚度為4.6m。煤層頂為中度砂體，平均厚度12.5m，頂板較硬，且具有5~7 的硬度。煤體底板為8m 厚度的砂質(zhì)粘土巖石，其堅硬系數(shù)為2~3。采場上煤層的礦體特征見表1。3605綜放區(qū)在施工中，一些頂板和底板出現(xiàn)了明顯的起伏，造成了回風(fēng)巷和運輸巷的高煤層，高度甚至達(dá)到10.2m，并有拋底煤的可能。工作面的縱向長度為502~698m，坡長160m，可開采儲量58×104t。采場采取了向長臂式后撤開采方法，全崩塌開采方法進(jìn)行頂板管理。采用U 形通風(fēng)方式，3605膠帶巷為進(jìn)風(fēng)巷、3605輔運巷為回風(fēng)巷，隧道截面呈半圓形弧形[2]。

表1 工作面頂?shù)装鍘r性

在3605綜采工作面2021年5月12~15日組織生產(chǎn)過程中，煤層上隅角CO發(fā)生異常噴發(fā)。經(jīng)現(xiàn)場人員檢查和觀察，發(fā)現(xiàn)CO的濃度在（1.2~3）×10-5之間，并有連續(xù)的噴流，CO感應(yīng)器發(fā)生四次報警。經(jīng)現(xiàn)場勘查和分析，分析結(jié)果表明，CO 的異常爆發(fā)是采空區(qū)的漏氣引起的，煤體發(fā)生氧化、自燃，CO 流入工作面，導(dǎo)致上隅角處CO的反沖，給工作面帶來了很大的沖擊。

2 均壓通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 均壓通風(fēng)系統(tǒng)布置

在原U 型通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過加裝調(diào)整裝置的方式，對采場進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)行了調(diào)整，利用采場進(jìn)風(fēng)流量進(jìn)行均勻通風(fēng)。根據(jù)采場的要求，采場設(shè)計的通風(fēng)能力為1041m3/min，按照采場實際工作條件，設(shè)計了1621m3/min 的通風(fēng)系統(tǒng)。均勻壓力通風(fēng)系統(tǒng)主要是為了降低進(jìn)風(fēng)巷的排風(fēng)率，進(jìn)而對采空區(qū)進(jìn)行漏風(fēng)率的調(diào)控，減少進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷間的風(fēng)壓差值，以避免采空區(qū)內(nèi)煤燃燒引起CO進(jìn)入采場。

2.2 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

3605 的進(jìn)風(fēng)量是1621m3/min，在使用均勻的氣壓下，3605 的進(jìn)風(fēng)巷的氣壓是281Pa；回風(fēng)巷氣流為1648m3/min，氣壓為320Pa。在3605進(jìn)風(fēng)巷采用均勻壓力通風(fēng)后，空氣流量是1190m3/min，壓力是382Pa；回風(fēng)巷氣流為1208m3/min，氣壓413Pa。圖1 所示為工作面的均勻通風(fēng)系統(tǒng)。

圖1 均壓后的通風(fēng)系統(tǒng)示意

（1）采用均壓通風(fēng)以后，3605 工作面進(jìn)風(fēng)巷和回風(fēng)巷的風(fēng)流量差異為27m3/mm 和18m3/mm，降低了9m3/mm。

（2）3605 工作面回風(fēng)巷和回風(fēng)巷的壓力差異為39Pa 和31Pa，壓力差異減小8Pa，壓強差異更為均衡。采場進(jìn)風(fēng)巷壓強提升101Pa、回風(fēng)巷壓力提升93Pa，工作面壓力得到了明顯的改善。

（3）現(xiàn)場監(jiān)測及管束監(jiān)測顯示，上隅角CO 濃度降低至（4~6）×10-6，較均勻通風(fēng)時降低幅度較大[3]。

2.3 搬縫封堵

在3605 工作面上隅角CO 濃度超標(biāo)的情況下，對3605 工作面進(jìn)行了表面治理。在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)多處搬縫、塌陷區(qū)后，立即組織工人進(jìn)行了搬縫及塌陷區(qū)的填筑，并派人進(jìn)行現(xiàn)場驗收，防止地表的氣流通過搬縫、塌陷區(qū)進(jìn)入采空區(qū)。在填埋場完成后，地面工作人員會定期對地面進(jìn)行巡視，如果發(fā)現(xiàn)有新的裂縫和塌陷，就會立即進(jìn)行填筑。

2.4 均壓通風(fēng)期間的防滅火措施

在3605 工作面采用均勻壓力通風(fēng)時，根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，采取了如下的防火措施：

（1）采用3605 綜采工作面上、下順槽的管線，將管線連接到注漿站點，實現(xiàn)對采空區(qū)的持續(xù)注漿，同時可以對注漿數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，便于日后排查。

（2）對3605綜采工作面封閉墻體進(jìn)行了現(xiàn)場檢查，對存在的漏風(fēng)部位采用注漿加固或噴漿加固方法。

（3）為了保證采空區(qū)的殘煤得到充分的覆蓋，防止煤層發(fā)生自燃和氧化，必須加大噴淋次數(shù)和噴淋時間。

（4）配套建立監(jiān)控體系，采用與工作面相連的密閉墻墻上、下隅角、工作面上、下隅角埋設(shè)管道，并對密閉墻和采空區(qū)的瓦斯采樣進(jìn)行了分析，以確定密閉墻內(nèi)的瓦斯指數(shù)和采空區(qū)是否有自燃、氧化等問題。根據(jù)《3605 綜采工作面防滅火設(shè)計及安全技術(shù)措施》的規(guī)定，礦井通風(fēng)處每日派專人采樣、分析密閉墻、采空區(qū)的瓦斯，以消除自燃發(fā)生的安全隱患。

2.5 均壓通風(fēng)期間的安全保障措施

（1）在3605工作面采用了均壓措施以后，當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測到上隅角、回風(fēng)巷等回風(fēng)區(qū)存在CO 濃度大于2.4×10-5、CO濃度大于1.5%、CH4濃度大于0.8%、漏風(fēng)量大于16m3/min等情況，導(dǎo)致工作面通風(fēng)不暢或停電，應(yīng)采取增阻措施，使回風(fēng)巷內(nèi)進(jìn)、回風(fēng)巷間風(fēng)壓差增大，防止非正常噴出或超限的危險氣體。同時，要立即停止工作，并由班組長或安檢員帶領(lǐng)員工撤離到空氣流通區(qū)域等安全地帶，并將情況匯報給計劃和通風(fēng)部，在完成工作和保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定后，方可進(jìn)入。

（2）對3605工作面采取了均勻通風(fēng)措施，通風(fēng)部每天都要派瓦斯員對進(jìn)、回風(fēng)巷的調(diào)整設(shè)備進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)有問題，立即進(jìn)行處理，以保證設(shè)備的完好和通風(fēng)的可靠性。

（3）在工作面開采過程中，由于大塊的矸石、鐵器等會對設(shè)備造成損害，在出煤過程中，安排煤礦工人看守設(shè)備，避免由于設(shè)備損壞而使工作面的風(fēng)量增加，從而使采空區(qū)殘留煤氧化、自燃。

（4）各班組安排專職檢查人員執(zhí)行常態(tài)化的檢測工作，實時觀測上隅角和回風(fēng)巷CO濃度，如有異常，應(yīng)及時報告調(diào)度和通風(fēng)部門，并及時采取相應(yīng)的措施[4]。

3 應(yīng)用效果分析

3605 工作面采用均勻通風(fēng)、搬縫封堵等多種防火技術(shù)，并采取相應(yīng)的防護(hù)手段，工作面風(fēng)壓降低至9m3/min，工作面壓強明顯增加，壓力差由39Pa 降至31Pa，工作面上隅角CO濃度降低至（4~6）×10-6，大大減輕了現(xiàn)場的消防工作壓力。

4 結(jié)論

在3605綜放工作面上，在回采期間，煤層上隅角處存在CO 異常噴發(fā)和濃度超標(biāo)的問題。為了解決這一問題，采取了均勻通風(fēng)技術(shù)，并通過維護(hù)調(diào)整設(shè)施，加固密封墻，并進(jìn)行地面移縫的回填法，使采空區(qū)的漏風(fēng)率小于8m3/min；另外，對采空區(qū)進(jìn)力行黃色泥漿灌注，增加采空區(qū)殘留煤層的使用次數(shù)和使用時間，利用JSG-8 光束監(jiān)控和現(xiàn)場測量等方法進(jìn)行了有效的防火控制，有效控制了采空區(qū)漏風(fēng)引起的殘余煤體的燃燒。工作面上隅角及回風(fēng)巷CO 濃度降低至（4~6）×10-6，對CO的異常爆發(fā)和超限起到了很好的抑制作用，同時也能減輕工作面的消防工作量，提升了工作面得到安全性。