均壓通風(fēng)技術(shù)在綜放工作面的應(yīng)用

石倉(cāng)勇

摘 要：該文通過(guò)分析同忻煤礦8105綜放工作面漏風(fēng)的原因，結(jié)合均壓通風(fēng)的工作原理，提出了均壓通風(fēng)技術(shù)在綜放面的具體實(shí)施步驟及注意事項(xiàng)；對(duì)采用均壓通風(fēng)技術(shù)前后的各種參數(shù)進(jìn)行比較，可以看出均壓通風(fēng)技術(shù)在綜放面采空區(qū)漏風(fēng)方面取得了顯著效果，有效的抑制了有毒有害氣體涌入工作面，確保了井下工人作業(yè)安全。

關(guān)鍵詞：綜放面 漏風(fēng) 均壓通風(fēng) 有毒有害氣體

中圖分類(lèi)號(hào)：TU834.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）04（c）-0013-02

隨著機(jī)械化的不斷發(fā)展，放頂煤開(kāi)采技術(shù)已成為我國(guó)廣泛應(yīng)用的開(kāi)采方法，但由于放頂煤開(kāi)采中冒落高，采空區(qū)漏風(fēng)量大，漏風(fēng)范圍廣，而且遺煤多，自燃現(xiàn)象非常嚴(yán)重。均壓通風(fēng)是控制井下風(fēng)流的一種通風(fēng)管理技術(shù)，通過(guò)采用風(fēng)機(jī)，風(fēng)窗等調(diào)壓手段，改變綜放工作面的壓力分布，降低漏風(fēng)通道兩端的壓差，減少漏風(fēng)，從而達(dá)到防治瓦斯向綜放面逸出和抑制、熄滅火區(qū)的目的。合理利用均壓通風(fēng)技術(shù)，在處理井下采空區(qū)漏風(fēng)、煤自燃及瓦斯災(zāi)害上能夠起到事半功倍的效果。

1 工作面概況

同忻煤礦8105綜放工作面開(kāi)采石炭二疊紀(jì)煤層，根據(jù)煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院對(duì)該礦煤層取樣化驗(yàn)結(jié)果：煤層自燃傾向性等級(jí)屬Ⅱ類(lèi)，自燃，吸氧量為0.54 cm3/g干煤，煤層最短自然發(fā)火期為42 d。該面煤層厚度3.64～21.9 m，平均13.8 m，回采3.9 m，放煤高度9.9 m，采放比平均達(dá)到1∶2.5。由于工作面推進(jìn)速度較慢，采空區(qū)浮煤多，自燃發(fā)火危險(xiǎn)性增大；開(kāi)切眼、運(yùn)輸巷、回風(fēng)巷成型時(shí)間長(zhǎng)和停采期間因撤架完成封閉的時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)因“兩道兩線”的丟煤量大，也容易發(fā)生煤炭自燃。此外，巷道因頂部煤炭破碎產(chǎn)生的高冒區(qū)也是容易發(fā)生煤炭自燃的部位。

8105工作面東部為實(shí)煤區(qū)，南部為8104工作面，正在掘進(jìn)槽巷，西部為盤(pán)區(qū)大巷，北部為已開(kāi)采的8106面采空區(qū)，上部對(duì)應(yīng)為永定莊礦15號(hào)層采空區(qū)與煤峪口礦侏羅系煤層采空區(qū)，與本層層間距110～150 m左右。8105工作面采用“U+I型”通風(fēng)方式，即2105巷進(jìn)風(fēng)，5105巷回風(fēng)，8105巷為頂回風(fēng)巷。由于距離鄰近采空區(qū)較近，且上覆為永定莊礦15號(hào)層采空區(qū)與煤峪口礦侏羅系8號(hào)煤層采空區(qū)及火區(qū)，為防止8105面開(kāi)采時(shí)采空區(qū)CO涌入工作面及采空區(qū)煤炭自然發(fā)火，保障井下工人的安全，在8015綜放工作面采取均壓通風(fēng)措施。

2 均壓通風(fēng)技術(shù)的工作原理

綜放工作面采取的均壓通風(fēng)技術(shù)通常是開(kāi)區(qū)均壓，是指在生產(chǎn)工作面建立均壓系統(tǒng)，保證工作面需風(fēng)量的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)通風(fēng)設(shè)備，盡量減少向采空區(qū)漏風(fēng)，抑制煤炭自燃，防止CO等有毒有害氣體進(jìn)入工作面，井下工人安全及正常生產(chǎn)。根據(jù)漏風(fēng)通道和工作面周?chē)ǖ佬纬傻娘L(fēng)流流動(dòng)方式不同選擇不同的均壓措施：

（1）調(diào)節(jié)風(fēng)窗均壓。適用于工作面與采空區(qū)內(nèi)形成的并聯(lián)漏風(fēng)方式，且采空區(qū)內(nèi)已有自燃的跡象，可抑制采空區(qū)中的一氧化氮涌到工作面。

（2）局部通風(fēng)機(jī)均壓。有時(shí)為提高風(fēng)路的壓力，且滿(mǎn)足工作面需風(fēng)量的情況下，需在風(fēng)路上安裝帶風(fēng)門(mén)的風(fēng)機(jī)，利用風(fēng)機(jī)的增壓作用，提高風(fēng)路的壓力，達(dá)到均壓目的。

（3）調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部通風(fēng)機(jī)聯(lián)合均壓。工作面采空區(qū)內(nèi)部的漏風(fēng)通道有時(shí)比較復(fù)雜，單一的調(diào)節(jié)風(fēng)窗和局部風(fēng)機(jī)已經(jīng)不能達(dá)到均壓效果，通常采用調(diào)節(jié)風(fēng)窗和局部風(fēng)機(jī)聯(lián)合均壓法，即在工作面的進(jìn)風(fēng)巷安設(shè)輔助通風(fēng)機(jī)而回風(fēng)巷安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)窗共同調(diào)節(jié)工作面的壓力分布。

由于同忻礦在8105綜放工作面漏風(fēng)通道比較復(fù)雜，決定采用調(diào)節(jié)風(fēng)窗與局部風(fēng)機(jī)聯(lián)合的均壓方法。如圖1、圖2所示，在B處安設(shè)了局部風(fēng)機(jī)，能夠有效的增加B點(diǎn)與C點(diǎn)之間的風(fēng)壓；而C處安裝了調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)，增加了其局部通風(fēng)阻力，導(dǎo)致改點(diǎn)之后的風(fēng)壓顯著減小，這樣既能夠提高C、D兩點(diǎn)之間的風(fēng)壓，同時(shí)又能降低二者之間的壓差，保障了工作面的有效風(fēng)量，有效的避免采空區(qū)漏風(fēng)進(jìn)入工作面，為回采作業(yè)提供了安全保障。

3 均壓通風(fēng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 均壓通風(fēng)系統(tǒng)布置

根據(jù)8105綜放工作面巷道布置方式，由于8105綜放工作面采空區(qū)與8106綜放工作面采空區(qū)連為一體，采空區(qū)漏風(fēng)壓差較大，且8105綜放面上覆煤層存在火區(qū)，為使整個(gè)采空區(qū)處于均壓狀態(tài)，抑制火災(zāi)氣體涌入到8105綜放工作面，阻斷向采空區(qū)供氧，決定在8105工作面采取升壓措施，均衡采空區(qū)主要漏風(fēng)通道兩端的壓差。

如圖3所示，在5105順槽回風(fēng)繞道處安設(shè)兩道調(diào)節(jié)，5105正巷口間距40 m構(gòu)筑3道升壓調(diào)節(jié)，并在5105巷進(jìn)料斜巷內(nèi)構(gòu)筑2道聯(lián)鎖自動(dòng)風(fēng)門(mén)，將5105回風(fēng)順槽與北一盤(pán)區(qū)輔運(yùn)大巷風(fēng)流隔開(kāi)；在2105皮帶順槽回風(fēng)繞道內(nèi)構(gòu)筑2道調(diào)節(jié)，回風(fēng)繞道口間隔8米構(gòu)筑3道升壓調(diào)節(jié)，2105巷進(jìn)料斜巷構(gòu)筑2道升壓風(fēng)門(mén)；在2105升壓措施巷內(nèi)安設(shè)升壓局部通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)功率、型號(hào)及臺(tái)數(shù)根據(jù)工作面實(shí)際需風(fēng)量而定，巷內(nèi)構(gòu)筑一道密閉，密閉內(nèi)嵌入直徑為1000 mm鐵風(fēng)筒，風(fēng)機(jī)利用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換器分別鐵風(fēng)筒對(duì)接，用以向8105升壓工作面供風(fēng)。

3.2 均壓通風(fēng)機(jī)的選擇

（1）風(fēng)量計(jì)算

綜放工作面配風(fēng)量根據(jù)工作面最多工作人數(shù)、稀釋割煤及放煤后涌出的有害氣體、沖淡無(wú)軌膠輪車(chē)釋放的尾氣、確保工作面有適宜作業(yè)的空氣環(huán)境。

配風(fēng)量按上述要求分別計(jì)算，并選取其中的最大值，如表1所示。

由表1可知綜放工作面最大需風(fēng)量為滿(mǎn)足氣象條件的2087 m3/min，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，回采工作面最低風(fēng)速為0.25 m/s，最高風(fēng)速為4 m/s，根據(jù)以上計(jì)算所需風(fēng)量進(jìn)行驗(yàn)算，符合規(guī)定要求，確定8105均壓工作面配風(fēng)量約為2087 m3/min。

（2）風(fēng)機(jī)選擇

由于8105綜放工作面配風(fēng)量為2087 m3/min，考慮到升壓措施巷及升壓風(fēng)筒漏風(fēng)量250 m3/min、進(jìn)風(fēng)斜巷漏風(fēng)量200 m3/min及回風(fēng)繞道350 m3/min，均壓風(fēng)機(jī)供風(fēng)量必須大于2887 m3/min，工作面的風(fēng)壓要求600～1100 Pa。綜合以上條件，選擇六臺(tái)（三用三備）FBD№8.0/2×55 kW對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)供風(fēng)，單臺(tái)供風(fēng)能力為900 m3/min，效率為90%，理論總供風(fēng)能力為2430 m3/min，不能夠滿(mǎn)足通風(fēng)要求，選擇八臺(tái)（四用四備）FBD№8.0/2×55 kW對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)供風(fēng)，單臺(tái)供風(fēng)能力為900 m3/min，效率為90%，理論總供風(fēng)能力為3240 m3/min，能夠滿(mǎn)足通風(fēng)要求。endprint

3.3 均壓通風(fēng)注意事項(xiàng)

（1）在上隅角、后溜尾、工作面回風(fēng)流、5105巷回風(fēng)流、5105巷中部設(shè)置CO、CH4傳感器，設(shè)置專(zhuān)職人員密切注意瓦斯的逸出狀況，在2105巷、5105巷均壓風(fēng)門(mén)外安設(shè)U型壓差計(jì)，并隨時(shí)觀察壓差計(jì)示數(shù)，加強(qiáng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的管理。

（2）在8105工作面頭、中、尾、回風(fēng)巷每隔200 m各設(shè)一臺(tái)風(fēng)機(jī)開(kāi)停聲光語(yǔ)音報(bào)警器，各風(fēng)機(jī)連接信號(hào)燈，與八臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，當(dāng)均壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)燈亮；當(dāng)其中一臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)燈自動(dòng)熄滅，聲光語(yǔ)音報(bào)警器自動(dòng)報(bào)警，并與工作面實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉鎖和故障閉鎖，并立即組織人員進(jìn)行檢修。

（3）采用均壓通風(fēng)時(shí)，每班都要對(duì)8105工作面的進(jìn)回風(fēng)巷的風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定并觀測(cè)其壓差，工作面的風(fēng)壓不能過(guò)高，回風(fēng)隅角的壓力略高于地表的壓力30～60 Pa為宜，以免通過(guò)采空區(qū)向地表漏風(fēng)增大，造成采空區(qū)煤自燃。

4 均壓通風(fēng)效果及結(jié)論

由表1、表2可知，在8105綜放工作面采用均壓通風(fēng)技術(shù)后，8105工作面和5105回風(fēng)巷的CO和CH4都有大幅度的下降，工作面及各巷道的氣壓明顯增加；8105工作面及5105回風(fēng)的風(fēng)量顯著減少，由于采空區(qū)漏風(fēng)導(dǎo)致在均壓通風(fēng)前回風(fēng)巷風(fēng)量比皮帶巷多511 m3/min，均壓通風(fēng)后風(fēng)量反而減少了84 m3/min，主要是由于部分風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)。通過(guò)均壓通風(fēng)技術(shù)有效的控制了采空區(qū)漏風(fēng)的情況，保證了8105工作面的安全生產(chǎn)。

8105綜放工作面采取均壓通風(fēng)技術(shù)后，在控制有毒有害氣體涌入工作面及抑制煤的自燃方面取得了一定成績(jī)，但均壓通風(fēng)設(shè)施的管理是個(gè)關(guān)鍵，一旦均壓通風(fēng)設(shè)施出現(xiàn)故障，就會(huì)使工作面壓力降低，致使工作面有害氣體濃度再次超限，同時(shí)由于工作面的不斷推進(jìn)，工作面的氣壓也不斷變化，因此在隨工作面推進(jìn)距離與風(fēng)窗的自動(dòng)調(diào)節(jié)的研究方面還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 王洪武，周連春.均壓通風(fēng)技術(shù)在治理采空區(qū)漏風(fēng)中的應(yīng)用[J].水力采煤與管道運(yùn)輸，2010（12）.

[2] 石建祥，方玉印.均壓通風(fēng)技術(shù)在蘇海圖礦回采工作面生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008（20）.

[3] 王德明.礦井通風(fēng)與安全[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

[4] 胡強(qiáng).均壓通風(fēng)在綜采工作面中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（8）.

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[6] 邸學(xué)勤.開(kāi)區(qū)均壓通風(fēng)在大同礦區(qū)的應(yīng)用[J].煤礦安全，2003（7）.endprint

3.3 均壓通風(fēng)注意事項(xiàng)

（1）在上隅角、后溜尾、工作面回風(fēng)流、5105巷回風(fēng)流、5105巷中部設(shè)置CO、CH4傳感器，設(shè)置專(zhuān)職人員密切注意瓦斯的逸出狀況，在2105巷、5105巷均壓風(fēng)門(mén)外安設(shè)U型壓差計(jì)，并隨時(shí)觀察壓差計(jì)示數(shù)，加強(qiáng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的管理。

（2）在8105工作面頭、中、尾、回風(fēng)巷每隔200 m各設(shè)一臺(tái)風(fēng)機(jī)開(kāi)停聲光語(yǔ)音報(bào)警器，各風(fēng)機(jī)連接信號(hào)燈，與八臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，當(dāng)均壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)燈亮；當(dāng)其中一臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)燈自動(dòng)熄滅，聲光語(yǔ)音報(bào)警器自動(dòng)報(bào)警，并與工作面實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉鎖和故障閉鎖，并立即組織人員進(jìn)行檢修。

（3）采用均壓通風(fēng)時(shí)，每班都要對(duì)8105工作面的進(jìn)回風(fēng)巷的風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定并觀測(cè)其壓差，工作面的風(fēng)壓不能過(guò)高，回風(fēng)隅角的壓力略高于地表的壓力30～60 Pa為宜，以免通過(guò)采空區(qū)向地表漏風(fēng)增大，造成采空區(qū)煤自燃。

4 均壓通風(fēng)效果及結(jié)論

由表1、表2可知，在8105綜放工作面采用均壓通風(fēng)技術(shù)后，8105工作面和5105回風(fēng)巷的CO和CH4都有大幅度的下降，工作面及各巷道的氣壓明顯增加；8105工作面及5105回風(fēng)的風(fēng)量顯著減少，由于采空區(qū)漏風(fēng)導(dǎo)致在均壓通風(fēng)前回風(fēng)巷風(fēng)量比皮帶巷多511 m3/min，均壓通風(fēng)后風(fēng)量反而減少了84 m3/min，主要是由于部分風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)。通過(guò)均壓通風(fēng)技術(shù)有效的控制了采空區(qū)漏風(fēng)的情況，保證了8105工作面的安全生產(chǎn)。

8105綜放工作面采取均壓通風(fēng)技術(shù)后，在控制有毒有害氣體涌入工作面及抑制煤的自燃方面取得了一定成績(jī)，但均壓通風(fēng)設(shè)施的管理是個(gè)關(guān)鍵，一旦均壓通風(fēng)設(shè)施出現(xiàn)故障，就會(huì)使工作面壓力降低，致使工作面有害氣體濃度再次超限，同時(shí)由于工作面的不斷推進(jìn)，工作面的氣壓也不斷變化，因此在隨工作面推進(jìn)距離與風(fēng)窗的自動(dòng)調(diào)節(jié)的研究方面還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王德明.礦井通風(fēng)與安全[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2009.

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[5] 張飛，周連春.均壓通風(fēng)在綜采面生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].煤炭科技，2010（3）.

[6] 邸學(xué)勤.開(kāi)區(qū)均壓通風(fēng)在大同礦區(qū)的應(yīng)用[J].煤礦安全，2003（7）.endprint

3.3 均壓通風(fēng)注意事項(xiàng)

（1）在上隅角、后溜尾、工作面回風(fēng)流、5105巷回風(fēng)流、5105巷中部設(shè)置CO、CH4傳感器，設(shè)置專(zhuān)職人員密切注意瓦斯的逸出狀況，在2105巷、5105巷均壓風(fēng)門(mén)外安設(shè)U型壓差計(jì)，并隨時(shí)觀察壓差計(jì)示數(shù)，加強(qiáng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的管理。

（2）在8105工作面頭、中、尾、回風(fēng)巷每隔200 m各設(shè)一臺(tái)風(fēng)機(jī)開(kāi)停聲光語(yǔ)音報(bào)警器，各風(fēng)機(jī)連接信號(hào)燈，與八臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，當(dāng)均壓風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)燈亮；當(dāng)其中一臺(tái)均壓風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)燈自動(dòng)熄滅，聲光語(yǔ)音報(bào)警器自動(dòng)報(bào)警，并與工作面實(shí)現(xiàn)風(fēng)電閉鎖和故障閉鎖，并立即組織人員進(jìn)行檢修。

（3）采用均壓通風(fēng)時(shí)，每班都要對(duì)8105工作面的進(jìn)回風(fēng)巷的風(fēng)量進(jìn)行測(cè)定并觀測(cè)其壓差，工作面的風(fēng)壓不能過(guò)高，回風(fēng)隅角的壓力略高于地表的壓力30～60 Pa為宜，以免通過(guò)采空區(qū)向地表漏風(fēng)增大，造成采空區(qū)煤自燃。

4 均壓通風(fēng)效果及結(jié)論

由表1、表2可知，在8105綜放工作面采用均壓通風(fēng)技術(shù)后，8105工作面和5105回風(fēng)巷的CO和CH4都有大幅度的下降，工作面及各巷道的氣壓明顯增加；8105工作面及5105回風(fēng)的風(fēng)量顯著減少，由于采空區(qū)漏風(fēng)導(dǎo)致在均壓通風(fēng)前回風(fēng)巷風(fēng)量比皮帶巷多511 m3/min，均壓通風(fēng)后風(fēng)量反而減少了84 m3/min，主要是由于部分風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)。通過(guò)均壓通風(fēng)技術(shù)有效的控制了采空區(qū)漏風(fēng)的情況，保證了8105工作面的安全生產(chǎn)。

8105綜放工作面采取均壓通風(fēng)技術(shù)后，在控制有毒有害氣體涌入工作面及抑制煤的自燃方面取得了一定成績(jī)，但均壓通風(fēng)設(shè)施的管理是個(gè)關(guān)鍵，一旦均壓通風(fēng)設(shè)施出現(xiàn)故障，就會(huì)使工作面壓力降低，致使工作面有害氣體濃度再次超限，同時(shí)由于工作面的不斷推進(jìn)，工作面的氣壓也不斷變化，因此在隨工作面推進(jìn)距離與風(fēng)窗的自動(dòng)調(diào)節(jié)的研究方面還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

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