回采工作面开放式漏风治理方法探究

李 强,邢平伟

（吕梁市煤矿通风与瓦斯防治中心，山西 吕梁 033000）

回采工作面开放式漏风治理方法探究

李 强,邢平伟

（吕梁市煤矿通风与瓦斯防治中心，山西 吕梁 033000）

结合丈八井开采布置和工作面通风系统情况，着重论述了开区均压的布置方法，有效治理了该矿风流紊乱、地表漏风、老空区有害气体涌出，为煤矿安全生产提供了安全保证。该方法为类似矿井提供了参考。

矿井通风；漏风；均压通风

开放式漏风治理是否合理、到位，是矿井安全生产的重中之重。本文结合丈八井开采布置和工作面通风系统情况，对该矿风流紊乱、地表漏风、老空区有害气体涌出等问题进行了有效治理，为煤矿安全生产提供了安全保证。

1 矿井概况

丈八井煤矿生产能力90万t/a，为低瓦斯矿井。

井田内主要开采煤层为9号、10号、11号煤层。其中，10号、11号煤层为合并层，9号煤层大部分已被小煤窑破坏，且为自燃煤层；10号和11号煤层上距9号煤层0.50 m～1.80 m，煤层厚度6.09 m～9.91m，为井田稳定可采煤层。

矿井开拓方式为斜井单水平双翼分区式。矿井通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式。主扇型号为BD-Ⅱ-8-22轴流式对旋风机，电机功率为2×200kW。

目前井下布置一个41105工作面，其采掘巷道布置如图1所示。该工作地面标高1 050 m～1100 m，井下标高842.321 m～865.5 m，工作面中部有一关闭竖井（原孟家庄煤矿新主井），回采作业对地面的影响较大，地表有大面积塌陷现象。41105工作面北接3条四采区集中巷，南邻梁上庄村庄保安煤柱线，西为已规划的41103工作面，东为正在掘进的41107工作面。

41105 工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤采煤工艺。工作面顶板控制采用全部垮落法控制顶板，采空区顶板随支架前移自行垮落充填。

图1 41105工作面布置及漏风示意图

2 存在问题

矿井井田范围内9号煤层大部被小煤窑采用刀柱法私挖乱采破坏，采空区与地表的沟通严重影响了下部煤层回采工作面的通风，而在10号、11号合并层放顶煤回采过程中，经常与9号煤层采空区联通，由于负压通风作用，来自上部采空区漏风使回采工作面风流方向完全紊乱，进风顺槽风流反向，导致工作面无风，可以确定工作面漏风属于开放式漏风。

图1为41105工作面漏风示意图，根据现场测定数据，进风顺槽反向风量约600 m3/min，回风顺槽风量约1100m3/min，工作面几乎无风。

此外，由于老空区积存大量的有害气体CO2，所以采空区在向工作面漏风的同时，老采空区大量有毒有害气体（主要是CO2，其次有少量的CO和甲烷等）窜入回采工作面，严重威胁工人的生命安全。由于9号煤层属自燃煤层，大量漏风不仅将有毒、有害气体带入工作面，甚至还会引起采空区遗煤自燃。因此，为了保证安全生产，必须采取有效措施预防回采工作面通风系统紊乱、老采空区有害气体涌出和9号煤层的自燃。

3 均压通风

3.1 方案设计

根据41105回采工作面采掘巷道布置和通风系统，初步提出如下均压通风技术方案：

在41105工作面皮带顺槽增设煤仓均压方案见图2。在皮带顺槽增设煤仓，自煤仓底部掘联络斜巷与集中皮带巷沟通，在工作面皮带顺槽与集中皮带巷间设置风门，皮带顺槽的进风联络巷中，设置局部通风机与风门，在工作面的轨道顺槽的末端设置调节风窗，以提高工作面风流压力，抑制采空区有害气体涌出。

图2 41105工作面新增煤眼均压方案

该方案的优点：①该均压方案可使工作面的通风系统与矿井通风系统隔离；②由均压风机的风压特性曲线知：随风量的减少风机风压可迅速上升，只要有效控制工作面回风量，工作面压力的升高程度容易控制。因此该均压方案对矿井通风系统压力变化、大气压力变化、漏风通道两端的压力变化适应能力强，工作面风压控制可靠。

该方案的缺点：增加了巷道工程量。

通过对工作面各均压方案的分析比较，结合矿井的实际情况，选择工作面风压控制可靠性最高的方案3，即工作面皮带顺槽增设煤仓均压方案。

3.2 均压风机选型计算

2009年5月1日，由矿井通风阻力测定报告可知，41105工作面进风顺槽的最大通风阻力取为60 Pa，风量在540m3/min的条件下，工作面漏风阻力(漏风两端能量差)为380Pa～440Pa。根据工作面所需风量和所需风压增量，同时考虑一定的富裕系数，对照DBKJ系列煤矿用隔爆型压入式对旋轴流局部通风机性能参数，为41105工作面选择型号为DBKJ No7.5/2×55 kW调压风机两台（一台工作、一台备用），风机额定吸风量范围：980 m3/min～630 m3/min，全压范围1850Pa～6600Pa。

3.3 均压效果测定

根据图2中DBKJ No7.5/2×55 kW隔爆对旋轴流局部风机在41105工作面布置，测定局部通风风机全风压390 Pa，风量546 m3/min，回风顺槽风窗前后压差350 Pa，工作面漏出风量13 m3/min，工作面风压提高350 Pa。41105工作面需风量520 m3/min，DBKJ No7.5/2×55型风机最小供风量为630 m3/min，剩余110 m3/min的风量能够满足41105进风顺槽风门的漏风。采取均压措施后，采空区漏风减小，工作面CO浓度符合安全规定，有效预防了采空区遗煤的自燃。

4 安全管理和检测措施

为了保证均压风机安全可靠运转，确保工作面风流的质量，预防瓦斯灾害事故的发生，还必须同时采取如下管理和检测手段。

4.1 工作面均压安全管理措施

（1)均压风机与矿井地面主要通风机应具有相同用电等级和相同的监控等级。（2)均压风机要实现“三专两闭锁”和“双风机、双电源”自动切换，并配专人值守。（3）回风顺槽的两个调节风窗应设置为带闭锁装置的两道风门；同时回风顺槽还要设置反向风门两道。（4）启动均压风机时，先启动进风巷局部通风机，待局部通风机运转平稳后，再关闭两合风门，之后调节回风巷调节风窗的调压面积，同时测定风量、压力，观察瓦斯、CO2浓度变化和涌出量变化。（5）在工作面回风顺槽、工作面上隅角、工作面中部、工作面下隅角对有害气体进行监测监控，同时工作面配备人工巡回综合监测。回风巷设置风电闭锁及瓦斯断电仪，停风瓦斯超限时立即报警断电；工作面每班设专职人员检查巡视，发现异常情况立即切断电源撤人。（6）应急措施：工作面在回采过程中配备6人～8人的救护队，在救护队的监护下生产。井下设置吸氧站。工人佩戴压缩氧自救器。

4.2 安全技术措施

（1）在均压同时，加强地面查漏、堵漏的工作。（2）在工作面、回风顺槽、采空区分别设置测点，设置专人对氧浓度、有害气体、风量进行严格检测，为工作面安全生产提供可靠的保障。（3)采用向采空区打钻、人工探测采空区回风道等多种方法探测采空区有害气体，合理确定采空区有害气体探测周期。一般情况对采空区氧气、CO2、CO做常规测定，每天测定一次；利用气相色谱仪对采空区氧气、CO、CO2、甲烷及烯烃烷烃类气体分析测定，隔一天测一次。（4）工作面均压效果的判定与调节。在保证工作面风流稳定情况下，工作面均压效果可根据测量的工作面进风量Qin，回风量Qout，通过计算工作面漏风PL大小来判定，即：当PL≤5%时，认为达到工作面均压效果，否则对工作面回风顺槽的风窗（调节风门）进行调节，直到满足条件为止。（5）提高工作面推进速度，防止采空区遗煤自燃。利用采空区“三带”规律，使采空区内的浮煤尽快置于窒息带是防止煤层自燃的主要措施之一。保持工作面推进速度，使采空区遗煤进入氧化升温带到进入窒息带的时间间隔小于遗煤自燃发火期，这样采空区遗煤达不到着火临界温度，从而达到预防和控制采空区遗煤自燃的目的。

5 结束语

由于矿井采取的均压治理开放式漏风措施科学合理，生产中制度完善，管理到位，并在探索中不断总结经验，及时修正开区漏风方案，最终形成了合理、可靠、完善的矿井通风系统，有效地保证了矿井的安全生产，为类似矿井采用开放式漏风治理技术方法提供了参考。

Exploration of Open Air Leakage Control on Caving Faces

LI Qiang,XING Ping-wei
(Lvliang Ventilation and Gas Control Center for Mines,Lvliang Shanxi 033000)

According to mining layout and ventilation system in the working face in Zhangbajing mine, even pressure layout is presented to control the airflow disturbance,air leakage,and noxious air emission, which provides the guarantee for the safety production and is significant for the similar mines.

ventilation;air leakage;even pressure ventilation

TD728

A

1672-5050（2011）06-0057-03

2011-01-17

李 强（1971—），男，山西交口人，大学本科，工程师，从事煤矿管理工作。

刘新光