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復(fù)雜通風(fēng)條件的采煤工作面通防安全

文檔作者：褚福橋殷運(yùn)良陳偉姜濤程繼民文檔來源：山東能源集團(tuán)有限公司山東能源棗礦集團(tuán)蔣莊煤礦			點(diǎn) 擊數(shù)：
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第19卷第6期(總第121期)
2014年12月
煤 礦 開 采
COAL MINING TECHNOLOGY
Vo1．19No．6 (Series No．121)
December 2014
復(fù)雜通風(fēng)條件的采煤工作面通防安全
褚福橋，殷運(yùn)良，陳偉，姜濤，程繼民
(山東能源集團(tuán)有限公司山東能源棗礦集團(tuán)蔣莊煤礦，山東滕州277500)
[摘要] 主要結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，分析了在復(fù)雜通風(fēng)條件下的采煤工作面通防管理難點(diǎn)，介紹了
采取的穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)、減少有害氣體涌出、預(yù)防自然發(fā)火的通防措施，相關(guān)治理方法和經(jīng)驗(yàn)以及治理
效果。
[關(guān)鍵詞] 復(fù)雜通風(fēng)條件；采煤工作面；通防管理
[中圖分類號]TD722 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B [文章編號]1006—6225(2014)06—0l10一【)3
Ventilation and Fire Prevention Safety in Coal Mining Face under Complex Ventilation Condition
1 工作面概況
3下710工作面為南七輔助采區(qū)最后一個采煤
工作面，位于南七采區(qū)東部北翼，其北側(cè)為3下
307工作面采空區(qū)，西側(cè)分別為3下702工作面、
3下704工作面、3下706工作面和3下708工作
面的4個采空區(qū)。工作面儲量約0．6Mt，回采時間
9個月，采煤方法為單一走向傾斜長壁后退式采煤
法，全部垮落法處理采空區(qū)頂板。
工作面切眼長度最長為190m，走向長度
1100m。工作面采用U型通風(fēng)系統(tǒng)，需風(fēng)量為
930m。／min。煤層有自然發(fā)火傾向，最短發(fā)火期
37d，煤塵具有爆炸危險，爆炸指數(shù)38．21％ 。
3下710工作面為采區(qū)內(nèi)收尾工作面，走向一
側(cè)緊鄰采空區(qū)，屬“半孤島”采煤，面內(nèi)所留采
區(qū)巷道復(fù)雜，聯(lián)絡(luò)巷眾多，通防管理難度大。3下
710工作面通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)見圖1、圖2。
圖1 3下710工作面通風(fēng)系統(tǒng)
2 通防安全管理難點(diǎn)
2．1 通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行
因3下710工作面為采區(qū)內(nèi)收尾工作面，面內(nèi)
工
圖2 3下710工作面通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)
保留了眾多原采區(qū)主要巷道及各條聯(lián)絡(luò)巷，其中改
造巷及聯(lián)絡(luò)巷有12條，需獨(dú)立配風(fēng)的聯(lián)絡(luò)巷或改
造巷有9條。沿線通風(fēng)設(shè)施眾多，密閉、風(fēng)門、擋
風(fēng)墻等通風(fēng)設(shè)施共有18處，其中風(fēng)門4處、永久
密閉8道、調(diào)節(jié)風(fēng)窗6道。眾多的通風(fēng)設(shè)施及聯(lián)絡(luò)
巷，加大了通風(fēng)系統(tǒng)管理難度。對工作面生產(chǎn)期間
的通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了很大的威脅。另外需獨(dú)
立配風(fēng)的9條聯(lián)絡(luò)巷共需配風(fēng)量為1350 m ／min，
如果全部進(jìn)行配風(fēng)管理，就會造成風(fēng)量的極大浪
費(fèi)，同時造成南七采區(qū)其他用風(fēng)地點(diǎn)的用風(fēng)量
“緊張”，影響安全生產(chǎn)。
2．2 有害氣體涌出
蔣莊煤礦雖為低瓦斯礦井(2010年礦井瓦斯
鑒定數(shù)據(jù)為CH 絕對涌出量0．95m ／min，CO 絕
對涌出量7．73m。／rain)，但從多次啟封采空區(qū)密閉
掌握的氣體數(shù)據(jù)分析，易出現(xiàn)CO 濃度高，導(dǎo)致
0，含量降低的情況。3下710工作面西側(cè)緊鄰4個
采空區(qū)、8道永久密閉，受工作面回采超前動壓影
響，永久密閉墻體定會受壓變形、開裂，造成采空
[收稿日期]2014—05—13 [DOI]10．13532／j．enki．enll一3677／td．2014．06．029
[作者簡介]褚福橋(1974一)，男，山東棗莊人，工程師，主管山東能源集團(tuán)有限公司安全生產(chǎn)調(diào)度工作。
[引用格式] 褚福橋，殷運(yùn)良，陳偉，等．復(fù)雜通風(fēng)條件的采煤工作面通防安全[J]．煤礦開采，2014，19(6)：110-112．
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褚福橋等：復(fù)雜通風(fēng)條件的采煤工作面通防安全 2014年第6期
區(qū)內(nèi)部CH 及CO 等有害氣體大量涌出，如果生
產(chǎn)期間管理不到位有可能出現(xiàn)密閉前缺氧及風(fēng)流中
的0 含量降低，對職工安全構(gòu)成隱患。
2．3 煤體的自然發(fā)火
2008年經(jīng)中國礦業(yè)大學(xué)礦山實(shí)驗(yàn)室鑒定，煤
層自然發(fā)火傾向等級為自燃，自然發(fā)火期最短為
37d。3下710工作面位置特殊，面內(nèi)聯(lián)絡(luò)巷交錯
分布，且緊鄰4個采空區(qū)，受工作面回采超前動壓
的影響，聯(lián)絡(luò)巷及鄰近采空區(qū)煤柱將會受壓破碎、
開裂，煤體漏氧量增加，不排除生產(chǎn)期間發(fā)生自然
發(fā)火事故。
3 治理措施
3．1 簡化通風(fēng)系統(tǒng)
(1)封閉多余聯(lián)絡(luò)巷最簡單的通風(fēng)系統(tǒng)也
是最穩(wěn)定、最安全的通風(fēng)系統(tǒng)。為簡化3下710工
作面通風(fēng)系統(tǒng)，減少聯(lián)絡(luò)巷的配風(fēng)量，提高礦井有
效風(fēng)量率，工作面內(nèi)需要獨(dú)立配風(fēng)的9條聯(lián)絡(luò)巷在
最大限度保留情況下，對不行人或運(yùn)輸?shù)穆?lián)絡(luò)巷采
取兩端封閉的方法予以臨時封閉，根據(jù)工作面回采
進(jìn)度，提前啟封，維護(hù)。工作面生產(chǎn)后，根據(jù)現(xiàn)場
實(shí)際情況共封閉聯(lián)絡(luò)巷6條，減少配風(fēng)量900m ／
min，不僅保證了工作面的通風(fēng)系統(tǒng)簡單、合理、
安全，還減少風(fēng)量浪費(fèi)，提高了礦井有效風(fēng)量率。
3下710工作面簡化后的通風(fēng)系統(tǒng)見圖3。
圖3 簡化后的3下71O工作面通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
(2)工作面風(fēng)量實(shí)施動態(tài)監(jiān)測 為確保3下
710工作面的風(fēng)量滿足要求，依托礦井安裝的以太
網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，對工作面的風(fēng)量實(shí)施動態(tài)監(jiān)測。
在回風(fēng)巷距工作面50m的位置安設(shè)1臺風(fēng)速傳感
器，并根據(jù)工作面的最低配風(fēng)量計算出傳感器預(yù)警
風(fēng)速值，當(dāng)風(fēng)速低于此值時，表明工作面實(shí)時風(fēng)量
低于配風(fēng)量，傳感器發(fā)出報警信號并且信號在線傳
輸?shù)奖O(jiān)控中心調(diào)度大屏，監(jiān)控中心接收到報警信號
后按應(yīng)急預(yù)案程序進(jìn)行處置。此風(fēng)速傳感器要隨工
作面的推進(jìn)及時挪移，并且為排除工作面超前段斷
面變化因素需定期人工對傳感器進(jìn)行調(diào)校，以保證
精度。風(fēng)速傳感器報警值按以下公式進(jìn)行設(shè)定。
V=Q／60·s
式中， 為風(fēng)速傳感器預(yù)警值，m／s；Q為工作面
規(guī)程配風(fēng)量，m ／rain；S為風(fēng)速傳感器安設(shè)位置巷
道斷面積，m 。
(3)風(fēng)門設(shè)施實(shí)現(xiàn)自動化 風(fēng)門是控制風(fēng)流
的重要通風(fēng)設(shè)施，特別是通車風(fēng)門的狀態(tài)是否完好
更是影響通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要保障。3下710工作
面封閉多余聯(lián)絡(luò)巷后，尚保留4處通車風(fēng)門，為保
障風(fēng)門的安全穩(wěn)定性及可控性，通車風(fēng)門全部安裝
了無壓平衡風(fēng)門，并且風(fēng)門全部實(shí)現(xiàn)了材料鋼鐵
化，開關(guān)紅外自動化，燈光、阻車功能一體化，開
關(guān)語音報警化、開關(guān)狀態(tài)在線監(jiān)測化等功能。風(fēng)門
設(shè)施以上功能的實(shí)現(xiàn)徹底保證了工作面通風(fēng)系統(tǒng)的
安全穩(wěn)定。
3．2 有害氣體治理
(1)加固采空區(qū)密閉 為防止鄰近采空區(qū)密
閉受動壓破壞，造成采空區(qū)有害氣體從密閉裂隙逸
出，對沿途8道采空區(qū)密閉重新修建加固，采用建
2道不燃性材料密閉， 中間充填碎矸石的方法。施
工順序：里道密閉用料石建筑，厚度不少于
500mm；外道密閉用紅磚建筑， 厚度不少于
500mm，且外道密閉于兩幫齊平；兩道密閉中問間
距2—3m，充填碎矸石至頂板。優(yōu)點(diǎn)一是兩道強(qiáng)化
密閉最大限度延緩了密閉受壓損壞時間；二是閉間
空間進(jìn)行完全充填，當(dāng)頂板受壓下沉?xí)r，能夠起到
很好的緩沖及封堵作用；另外外道密閉與巷幫齊
平，避免風(fēng)流在閉前出現(xiàn)渦流“硐室”，杜絕了氣
體“積聚”條件。采空區(qū)密閉構(gòu)筑如圖4所示。
圖4 采空區(qū)密閉構(gòu)筑
(2)加大工作面的配風(fēng)量 在規(guī)程允許的范
圍內(nèi)加大工作面的配風(fēng)量，對稀釋有害氣體濃度起
到關(guān)鍵作用。為保證鄰近采空區(qū)涌出的有害氣體不
會影響到3下710工作面的安全生產(chǎn)，根據(jù)采空區(qū)
有害氣體涌出數(shù)據(jù)，將工作面的實(shí)際配風(fēng)量在規(guī)程
規(guī)定的930m ／min基礎(chǔ)上增加了不小于0．2倍的安
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總第121期 煤 礦 開 采 2014年第6期
全系數(shù)，因此實(shí)際配風(fēng)量不低于1200m ／min，保
證了即使工作面過采空區(qū)密閉期間，風(fēng)流中的CH
濃度不超過0．1％ ，CO 濃度不超過0．3％ 。
3．3 自然發(fā)火的預(yù)防
(1)加強(qiáng)預(yù)測預(yù)報 為早期預(yù)測工作面的自
然發(fā)火，利用KSS200束管監(jiān)測系統(tǒng)與地面分析實(shí)
驗(yàn)室3420A色譜儀相結(jié)合，進(jìn)行采樣分析，通過
CO增量法來判定煤的自燃發(fā)展情況。
根據(jù)氣體采樣的分析結(jié)果，將CO，CO 的增
加量與0 的減少量同正常含量做比較，以CO的
增加量為主要指標(biāo)，CO 的增量與0：的減少量為
輔助指標(biāo)，來判斷自燃發(fā)展?fàn)顩r。通常利用火災(zāi)系
數(shù)R。，R ，R3來表示：
R1：．+ACOz
． ×l00
一AO2
R，：+AGO×100
。
一AO2
式中，R 為CO 火災(zāi)系數(shù)；R：為CO火災(zāi)系數(shù)。
以上2個系數(shù)當(dāng)受到外界因素(主要是外界空氣
滲入)影響時，觀測數(shù)值會產(chǎn)生誤差，因此，又
引入+ACO與+ACO 的比值 ，，即稱為第3火災(zāi)
系數(shù)來判斷。
×l00
通過對比能夠容易掌握煤體自燃發(fā)展情況，3
下710工作面因推進(jìn)速度較快，防自燃措施得力，
CO的增量一直為零，判定無自然發(fā)火征兆。
(2)封閉重點(diǎn)部位煤體 因3下710工作面
聯(lián)絡(luò)巷數(shù)量多，而聯(lián)絡(luò)巷叉門處煤體受壓大、易破
碎，漏風(fēng)量增大，易出現(xiàn)自燃。為延緩工作面動壓
破壞煤柱時間，對叉門處及鄰近采空區(qū)的煤柱體生
(上接34頁)
煤柱寬度為4m。
(4)現(xiàn)場礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，試驗(yàn)巷道掘后
60d內(nèi)兩幫最大移近量為350mm，窄煤柱幫最大相
對位移為195mm，兩幫初期移近速度39rnm／d，窄
煤柱幫初期移近速度32mm／d。
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產(chǎn)前全部進(jìn)行噴漿封閉，噴漿厚度5mm；并對叉
門處等關(guān)鍵部位煤體進(jìn)行注水泥漿封堵。
4 治理效果
3下710工作面從本年度初開始生產(chǎn)，目前即
將回采結(jié)束，通過采取的以上通防治理措施，保證
了工作面生產(chǎn)期間的通防安全。該工作面通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)
的簡化不僅能夠使工作面有一個穩(wěn)定的通風(fēng)系統(tǒng)
(配風(fēng)量穩(wěn)定在1200～1350m ／min)，而且還減少
了風(fēng)量浪費(fèi)，節(jié)約了能源；鄰近采空區(qū)密閉的強(qiáng)化
處理，減少了采空區(qū)有害氣體的涌出，生產(chǎn)期間有
害氣體濃度不超規(guī)定，保證了職工健康；對三叉門
巷道噴、注漿封閉處理，有效杜絕了工作面過老巷
期問，松散煤體的自燃現(xiàn)象。
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[責(zé)任編輯：鄒正立]
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[責(zé)任編輯：王興庫]

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