孤島工作面采空區(qū)防火通風技術(shù)研究

仵鵬程

（山西汾西礦業(yè)集團水峪煤業(yè)有限責任公司，山西 孝義 032300）

近年來，煤礦火災事故頻繁發(fā)生，引起了社會的廣泛關(guān)注。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境復雜，如果發(fā)生火災事故，那么會造成很大的損失，因此必須要做好有效的防范。采空區(qū)防火通風尤為關(guān)鍵，需結(jié)合實際情況，構(gòu)建完善的防火通風系統(tǒng)，實現(xiàn)嚴格的控制，保障生產(chǎn)的安全。

1 孤島工作面采空區(qū)的特點

一般來說，煤礦孤島工作面的情況復雜，尤其是大量的采空區(qū)存在，受到各類因素的影響，比如地壓因素，將會產(chǎn)生一定的風險，因此要高度重視。例如，在壓力因素的作用下，采空區(qū)煤柱隨時都可能發(fā)生破裂情況，加之空氣的影響，促使內(nèi)部遺煤在氧氣的作用下產(chǎn)生熱量，帶來了很大的風險，容易出現(xiàn)自燃的情況。如果可以實現(xiàn)孤島工作面與采空區(qū)之間的風壓差的平衡，那么可以促使煤柱兩側(cè)空氣流通量減少，達到降低遺煤自燃率的效果。為保證煤礦開采的安全，保障通風的有效性。傳統(tǒng)的通風設(shè)計和建設(shè)，主要是依靠人員憑借相關(guān)知識與經(jīng)驗設(shè)計。隨著新技術(shù)的應用，能夠給采空區(qū)防火通風設(shè)計提供支持，保障生產(chǎn)的安全，降低安全事故的發(fā)生率。

2 采空區(qū)防火通風的技術(shù)要點

2.1 做好基本調(diào)查

為構(gòu)建高質(zhì)量的采空區(qū)防火通風系統(tǒng)，設(shè)計前期需要做好基本調(diào)查，掌握采空區(qū)的實際情況，了解礦井通風的方式，確定入風井數(shù)量和排風井情況等，獲得完整的資料信息，為后續(xù)的建設(shè)工作開展提供依據(jù)和支持，保證采空區(qū)防火通風的使用效果，避免安全事故的發(fā)生。

2.2 建立全礦通風模型

基于高質(zhì)量建設(shè)防風通風系統(tǒng)的目的，使用三維仿真系統(tǒng)，建立全礦通風模型，可以獲得貼近真實的通風模擬效果，并且支持和DXF 文件交換。實際應用中，既可以單獨使用，也支持和其他軟件的有效兼容。例如，Ventsim 三維通風仿真系統(tǒng)，極大程度上能夠滿足采空區(qū)防火通風的模擬需求，設(shè)計了界面顯示模塊、動態(tài)模擬模塊、高程數(shù)據(jù)路模塊等，支持模擬工作的開展。實際應用中，支持模擬礦井采掘過程的風流動情況，結(jié)合生產(chǎn)的需求科學合理分配巷道風量。借助科技的手段展開全面的分析，了解不同情況下的通風效果，同時還可以分析各類通風構(gòu)筑物，比如風門風窗等，從經(jīng)濟性和有效性的角度分析，最終設(shè)計合理的通風系統(tǒng)，助力采空區(qū)防火通風的高效運行。

實際應用中，結(jié)合煤礦的情況構(gòu)建三維模型，形成采掘工程平面圖，同時繪制巷道中線，也可以生成DXF 文件，為更好地的掌握實際情況，之后導入到相應的軟件，展開深度的分析，再利用二維原始模型開展分析，獲得高質(zhì)量的工程平面圖坐標。按照模擬分析的流程，設(shè)置獨頭巷道，并且完整風門風窗的安設(shè)后，完成模擬圖的建設(shè)。為保證分析結(jié)果的準確性，借助各類測量工具，比如精密數(shù)字氣壓計和溫濕度計量工具，實現(xiàn)對各類通風數(shù)據(jù)的測量，包括風壓、溫濕度等。利用采集的各類數(shù)據(jù)信息，展開深度的分析，識別潛在的風險。將各類數(shù)據(jù)信息輸入到三維通風仿真系統(tǒng)，包括通風機數(shù)據(jù)、巷道摩擦力組數(shù)等，通過調(diào)整與優(yōu)化分析，最終獲得貼合實際的三維模型。

2.3 工作面均壓系統(tǒng)模擬實施和驗證

為有效發(fā)揮均勻通風系統(tǒng)的應用價值，在設(shè)計環(huán)節(jié)需充分利用通風數(shù)據(jù)搭建貼合實際的三維仿真軟件，輔助模擬工作的開展，編制科學合理的采空區(qū)均壓通風方案，提出合理的安全技術(shù)措施，強化采空區(qū)防火通風效果，保障生產(chǎn)的安全。通過運用均壓通風技術(shù)，并且合理調(diào)整各項參數(shù)，比如風量和風壓等，結(jié)合通風效果監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全面有效的防護，保證建設(shè)的均壓通風系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。為檢驗設(shè)計的采空區(qū)防火通風系統(tǒng)運行效果，組織開展通風實驗，采集相關(guān)參數(shù)，比如通風與局部通風機性能參數(shù)，驗證系統(tǒng)的應用有效性。需要注意的是，反算各類時期風機性能，必須要精準測定局部通風機單級運行工況與雙極運行工況下的性能情況，再開展局部通風機工況點的計算分析。完成后，開展相關(guān)數(shù)據(jù)的測量，并且開展數(shù)據(jù)分析，獲得可利用的數(shù)據(jù)。例如，分析回風巷風門開啟局部通風機單級或者雙級運行數(shù)據(jù)等。從數(shù)據(jù)的應用來說，可為安全管理提供很大的支持。例如，通風數(shù)據(jù)可進行事前的通風莫比分析，識別潛在的隱患與風險，也能夠為通風方案的選擇提供依據(jù)。一般來說，構(gòu)建的三維通風仿真模型，能夠?qū)崿F(xiàn)礦區(qū)通風變化的精準把握，進而保證均壓的效果，提高通風的效率[1]。

3 采空區(qū)防火通風的管理方法

3.1 做好初期的防火工作

為保障煤礦生產(chǎn)的安全，需采取綜合防火技術(shù)措施。初采時，頂板未完全跨落，移走架子后，現(xiàn)開采煤層上覆煤被丟入到采空區(qū)，很容易發(fā)生自燃的風險，注入氮氣難以發(fā)揮作用，需使用阻化劑用于滅火。與此同時，還要合理控制推進的速度，盡量縮短采空區(qū)浮煤氧化暴露時間，實現(xiàn)有效的防火滅火效果。在工作面回采之前，選擇適宜的位置設(shè)置防滅火液壓泵站，當完成工作面頭尾兩端采空區(qū)、工作面支架后采空區(qū)浮煤噴灑氣霧阻化與組化液。與此同時，為了保證生產(chǎn)作業(yè)的連續(xù)性，要求做好推進速度的有效控制，保障生產(chǎn)的安全性。正?；夭勺鳂I(yè)時，膠帶巷頂板要求提前退錨，確保進入采空區(qū)之后頂板可以及時冒落，作業(yè)期間做好端頭封堵處理，保證封堵的效果，避免采空區(qū)漏風問題的發(fā)生，保障生產(chǎn)的安全[2]。

3.2 做好正常期間采空區(qū)的防火

為實現(xiàn)有效防火效果，可采取以下措施：注氮。為保證防火滅火的有效性，可選擇邁步式埋管注氮的方式，合理設(shè)置管道，實施多點同時注氮，同時遵循科學合理的原則，靈活調(diào)整各項參數(shù)，比如步距和流量等，增強注氮的防火效果。根據(jù)采空區(qū)氧化帶氧含量的有效控制，保證防火的效果。噴灑阻化劑。利用霧化發(fā)生器，通過高壓的作用噴出阻化汽霧，使得溶液可被分散為細小的霧粒，并且經(jīng)過風流帶向采空區(qū)。為保證生產(chǎn)的安全，需每日都使用氣霧阻化泵噴灑一次阻化劑，保證噴灑的均勻性，保障全面有效覆蓋，科學合理控制噴灑量。灌漿。利用高水平的灌漿系統(tǒng)，選擇合理的位置設(shè)置灌漿站，做好系統(tǒng)的建設(shè)，在非正常推進或者采空區(qū)產(chǎn)生異常情況時，進行灌漿作業(yè)，消除潛在的隱患，保證生產(chǎn)的安全[3]。

3.3 做好日常的防火檢查

對采空區(qū)防火通風系統(tǒng)的運行情況，做好運行監(jiān)測預警，實時化采集數(shù)據(jù)信息，進行相應的分析，掌握防火通風的效果，為安全生產(chǎn)管理提供支持。利用各類溫度傳感器，比如溫度傳感器和CO 傳感器等，獲得采空區(qū)的溫度與CO 含量情況，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析后及時準確預警預報，滿足安全管理的需求。此外，采取人工取樣的方法，進行預測預報分析。組織人工進行現(xiàn)場化驗分析，掌握數(shù)據(jù)信息，評估生產(chǎn)現(xiàn)場的安全性，進而采取相應的措施，做到有效的防護。配置專門的人力資源，負責采空區(qū)防火通風現(xiàn)場巡視檢查。通過全面嚴格的檢查，及時發(fā)現(xiàn)不合理的情況，督促相關(guān)人員進行整改，避免存在安全隱患與問題，保證生產(chǎn)的安全，防范安全事故的發(fā)生[4]。結(jié)合煤礦孤島工作面采空區(qū)的生產(chǎn)環(huán)境，利用通風系統(tǒng)的全程自動化，達到智能調(diào)控目標。在實際應用中，采用大數(shù)據(jù)、人工智能以及物聯(lián)網(wǎng)等，構(gòu)建多功能的防火通風管理系統(tǒng)，深度挖掘采空區(qū)的各類數(shù)據(jù)信息，為防火通風工作的開展提供支持。利用建設(shè)的智慧化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對礦山通風的智能化控制，進行全面的分析，支持防災減災工作的高效化開展，做到全自動控制，極大程度上提高防護的效果，保障生產(chǎn)的安全，降低事故的發(fā)生率。

4 結(jié)語

煤礦孤島工作面采空區(qū)防火通風的實施，需引入科技手段，落實各項防護措施，實現(xiàn)全面有效的防護，保障防火通風的效果，避免安全事故的發(fā)生。文中結(jié)合實踐，對采空區(qū)防火通風系統(tǒng)的構(gòu)建和運行管理進行了分析，提出具體的方法，以期為有關(guān)人員提供參考借鑒。