新峪矿6114综放面回采期间采空区漏风测定①

李斌张景钢刘海忠康怀宇

(1.汾西矿业集团科技中心，山西介休 235000;2.华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601)

新峪矿6114综放面回采期间采空区漏风测定①

李斌1②张景钢2刘海忠1康怀宇2

(1.汾西矿业集团科技中心，山西介休 235000;2.华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601)

对新峪矿6114综放面回采期间采空区漏风的基本情况及测定目的，采空区漏风测定过程，测定方法和计算方法进行阐述，并确定采用SF6示踪气体连续定量释放法对采空区漏风进行定量测定，为准确测定漏风量，需对示踪气体释放量、释放点和采样点的位置等参数进行准确计算。本文对此进行了深入的分析，并结合现场进行了漏风实测，对实验数据进行了深入的分析，取得了良好的效果。

采空区;示踪气体;漏风量;释放量

新峪煤矿是一个综合开拓方式开采的大型矿井，年核定生产能力520万吨。开采煤层为9#、10#和11#煤层，均为浅埋深、近距离煤层群，9#煤层上覆坚硬石灰岩顶板，采用联合布置综放开采，煤层埋深浅，采空区冒落空间大，顶板坚硬难以垮落，上下分层容易贯通，形成复杂的多源多汇漏风通道。另外，煤层埋深浅、小煤窑无序开采及矿压综合作用，导致地面塌陷，地表漏风、井下内部漏风都非常严重。在开采过程中多次出现小煤窑漏风导致密闭附近巷道内CO上升的情况，严重影响矿井安全生产。针对新峪煤矿实际情况，开展漏风检测。采用SF6失踪气体检漏方法检查新峪煤矿井下漏风情况。

1 6114工作面概况

6114工作面位于六采区，井下工作面西至六采区大巷，北临6412工作面采空区，东为六采、七采隔离煤柱，南邻6416工作面采空区，为孤岛工作面。6114工作面上分层9#煤层已采，开采煤层为太原组10#、11#煤层，煤层平均厚度7.38m，顶板为9#煤底之泥岩，老顶为K2石灰岩，底板为铝质泥岩，煤层结构复杂，煤层平均倾角6°。

2 6114工作面漏风测定

2.1 6114工作面漏风测定目的

释放目的主要为：(1)检查回采煤层的进风流是否经过上分层的采空区向本煤层工作面回风巷漏风;(2)检查周边采空区是否向回采工作面巷道漏风。

2.2 释放点及采样点的布置

对6114工作面漏风进行定量测定。在工作面的回风巷和进风巷分别进行释放和采样。根据采样的先后顺序分别对采空区漏风进行计算。根据前面分析和实验，初次释放点选在6114工作面距回风端头30m处的回风巷内，采样点分别选在回风巷内释放点的下风侧。第二次释放点选在距离进风端头120m处，释放40min后，在回风巷布置采样点接收。多次进行全断面采样，采后及时密封盒做好标记，共采集6个气样。在实验室对采样数据进行实验室色谱分析，每个气样分别化验2次。释放点和采样点布置见图1，图中字母编号(R)为示踪气体释放点，阿拉伯数字编号(1、2、3……)为采样点。

2.3 SF6释放量的确定

根据恒量连续释放流量的分析，可用下式估算。

q=KCQ×106=4×942×10－8×106=37.68mL/min

式中，q——预计示踪气体定量，mL/min; K——系数，取值4——5;Q——巷道风量，6114工作面的风量942m3/minC——预订风流中的SF6气体，采样过程中SF6示踪气体的实际释放量经浮子流量计标定为0.95L/min。

2.4 检测过程和技术要点

2.4.1 检测过程

(1)井下SF6本底值检测(排除井下变压设备泄露干扰)。在正式释放示踪气体前，为排除井下变压设备SF6泄露干扰，释放前用检漏仪对

图16114 面释放点和采样点布置

进风巷及工作面内SF6气体的本底浓度进行检测，作好记录。(2)将装有SF6气体的钢瓶，首先带往回风巷选定的释放点处，连接好装置;(3)释放SF6气体;稳定释放40min后，开始取样，为观察示踪气体在巷道中浓度的分布情况以及判断示踪气体浓度是否混合均匀，局部地点分别在巷道左中右三点取样，取其平均值;(4)回风巷释放取值完毕后，将释放装置带往进风巷释放点释放，释放40min后，从进风巷到回风巷依次取样;(5)对每个测点用风表，皮尺进行风速及断面的测量，记录测点的风量及断面形状尺寸;(6)将采集的气样送实验室分析，测定SF6浓度;(7)根据气样分析结果，填写表格，并计算漏风量。

2.4.2 技术要点

(1)取样可以使用球胆或者15ml的医用针管或球胆采集气样;(2)对每个球胆进行编号，注明测点位置及取样的时间;释放过程必须记录SF6释放的开始和终止时间、SF6释放量、示踪气体释放或检测时的工作面风量，风速等数据;(3)及时分析样品，样品中SF6的浓度随采样时间的增长而降低，所以采集到气样后应立即进行气样分析，最迟不能超过24h;(4)保证地面分析测试环境空气清洁，开展测试工作前要先对分析仪器的环境进行通分，确保该环境内不得含有SF6。灌装SF6的压力瓶一定不能与仪器放置在同一室内;(5)使用带电子捕获器的气相色谱仪对气样进行分析，检测精度可达8。

2.5 检测结果及分析

1)SF6的检测浓度计算结果。6114工作面进风巷中距进风端头50m处，示踪气体检测浓度为0.11×10－6m3/min，回风巷中距回风端头100m处，断面示踪气体检测浓度为平均值0.10×10－6m3/min，计算采空区漏风率为：

根据测定和采样点布置情况分别进行示踪气体释放和采样，对采样点数据进行实验室色谱分析，采样数据分析结果见表1，计算结果见表2。

根据SF6气体分析结果做出浓度变化曲线与漏风量变化曲线，做出测定气样中SF6浓度分析结果表，SF6浓度随时间变化曲线如图2所示，6114工作面周围漏风变化曲线如图3。

表1 6114工作面漏风测定及示踪气体浓度分析结果

表2 6114综采工作面漏风计算表

图26114 工作面SF6气体分析浓度变化曲线

图36114 工作面周围漏风变化曲线图

2)测定结果分析。(1)1－2点为采空区区段，经测算漏风量为106m3/min，占工作面总风量的11.2%。经分析主要漏风源为回采后采空区周边的隔离煤柱被压酥，使得回采工作面的采空区与周边采空区连通，增大了漏风量。(2)3－6点为回风巷区段，漏风量分别为132m3/min，占工作面总风量的14%，数据显示漏风量较大，经分析6114工作面周边及上分层已采，为一孤岛综放工作面，存在多源多汇的漏风通道，顺槽及顶板采空区受本层工作面采动的影响，漏风量增大。在日常探放水作业时，向上分层钻孔过程中，可明显观察到存在较大的漏风流。

3 结论

通过对新峪矿6114综放面回采期间采空区漏风，采用连续定量释放SF6证实了采空区漏风的存在，找到了漏风源和漏风通道。利用示踪技术为我们提供了独特的较为理想的漏风检测手段。示踪气体测量是一种方便、简捷、精确的测量方法，尤其是巷道漏风测量时，有其它测量方法不可比拟的优点。便于针对性地采取调节系统、喷浆堵漏等有效措施治理漏风，防止瓦斯涌出和自然发火，促进矿井的安全生产。加强日常通风管理工作，做好束管监测和注浆注氮工作。

［1］王德明.矿井通风与安全［M］.北京.中国矿业大学出版社，2007

［2］刘泽功.矿井外部漏风检测方法及应用实例［J］.煤矿安全，1996

［3］朱能.示踪气体跟踪测量方法在空调通风上的应用［J］.暖通空调，1999，29(2)

［4］王海桥.示踪气体测量理论及在矿井通风中的应用［J］.工业安全与防尘，2000，(2)

［5］邓军，孙占勇，范广明，等.综放面自燃危险区域及最小推进速度的确定［J］.西安科技学院学报.2002，22(2)：119—122

［6］王德忠.示踪气体SF6在煤矿防灭火中的应用［J］.煤炭技术，2003，(3)

［7］何延山.矿井通风与安全.北京：煤炭工业出版社，2009

［8］秦波涛，李增华.利用SF6气体测定矿井漏风技［J］.煤矿安全，2002，(4)

Determination of Gob Area Air-Leakage During Working 6114 Comprehensive Mechanized caving face in Xinyu Coalmine

LI Bin1，ZHANG Jinggang2，LIU Haizhong1，KANG Huaiyu2
(1.Center of Since and Technology in Fenxi Mine group Co.，Ltd.，Jiexiu Shanxi235000;
2.College of Safety Engineering，North China Institute of Science＆Technology，Yanjiao Beijing-East 101601)

For Xinyu mine 6114 comprehensive mechanized top-coal caving face stopping goaf air leakage during the basic situation and determination purpose，determination process of empty area to gather，measuring method and calculation method elaborates is expounded，and for sure to use SF6gas continuous quantitative method of mined-out release air leakage quantitatively determined.To be measured accurately leakage air volume，need tracer gas releasing quantity，releasing point and sampling point position parameters and such as to calculate exactly.This text makes a through analysis，and combining with the practices，the leakage of the experimental data of the in-depth analysis and achieved effect well.

Mined-out area;Tracer gas;Air leakage;Release quantity

TD723

A

1672－7169(2011)01－0016－04

2011－01－03

李斌(1963－)，男，山西人，高级工程师，汾西矿业集团科技中心副主任，从事煤矿企业通风安全管理工作。