新阳矿新107工作面CO超限治理技术措施研究①

许荣宽 李虎 康怀宇

(1.山西汾西新阳煤业有限责任公司，山西孝义 032306;2华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601)

新阳矿新107工作面CO超限治理技术措施研究①

许荣宽1②李虎2康怀宇3

(1.山西汾西新阳煤业有限责任公司，山西孝义 032306;2华北科技学院安全工程学院，北京东燕郊 101601)

CO是矿井空气中常见的有害气体之一，对井下工作人员的生命安全和身体健康危害极大，必须引起高度重视，《规程》规定矿井内的空气中CO浓度不得超过0.0024%(24ppm)。本文对汾西矿业集团(有限)公司新阳煤业治理CO超限技术方法进行阐述，这些措施现场应用效果良好，为今后的安全生产提供可借鉴的经验。

CO超限;治理;技术措施。

0 引言

新阳煤矿是国有大型煤炭企业，瓦斯相对涌出量为0.17 m3/t，绝对涌出量为1.33 m3/min。开采煤层的煤尘具有爆炸性。2007年核定矿井生产能力5.30Mt/a。通风方式为混合式，通风方法为抽出式。进风井有主立井、副立井、主斜井、副斜井和角盘进风井。回风井有东风井、角盘风井和南风井。

1 新107工作面基本情况

1.1 工作面概况

新107工作面位于南采区北翼，西邻南风井保安煤柱，南至南回风、南皮带保安煤柱，东邻新105工作面(已回采)，北到高阳河床保安煤柱。该工作面开采太原组9#－10#－11#煤，煤层总厚平均9.59m，煤层倾角4°～8°，平均倾角6°，硬度系数f=1～2，韧性指标9～10，走向1005m，倾向长度210m，工作面沿11号煤底板掘进，埋藏深约300m，煤种为瘦煤，稳定可采，煤层产状简单，但结构复杂，属复杂结构煤层。本工作面煤层2009年鉴定为Ⅱ自然煤层，2010年三带研究鉴定其最短发火期为70天，采用综放采煤工艺，一次采高3m，放顶煤6m。

1.2 工作面“一通三防”系统情况

1)通风系统：该工作面采用“U”型全风压通风系统，材料巷进风风量为950 m3/min，风速为1.64 m/s(断面为9.67 m2)，运输巷回风风量为965m3/min，风速为1.23 m/s(断面为13.07m2)。风流方向：新一采区轨道巷——新107材料巷——新107工作面——新107运输巷——新一采区回风巷——南总回风巷——南风井

2)防尘系统：材料巷和运输巷均安装Φ89mm钢管供工作面采煤机、支架喷雾、各转载点、净化水幕、冲洗巷道洒水等防尘用水。各防尘设施均安装到位，使用正常。煤层注水工作正常开展。

3)瓦斯监控系统：在上隅角及回风流安装一氧化碳、温度、甲烷传感器，工作面安装甲烷、温度传感器。一氧化碳及温度报警值均按照《煤矿安全规程》设置，甲烷传感器报警、断电、复电值均按汾西要求在规程的基础上下调0.2%。各传感器均按规定进行标校、断电试验。

4)防灭火束管监测系统：在上隅角、回风流均安设取样头，并按要求进行取样分析。

5)气体情况：CH4为0～0.02%，CO2在0.1%～0.4%，温度17℃～21℃，在此次超限前CO均为0。

2 CO超限经过

5月13日16时，当班瓦检员在进行瓦斯巡回检查时发现新107运输巷(回风巷)出现CO气体，当快行进至上隅角附近时，听到传感器报警声，经检测上隅角CO为25ppm，CH4为0.02% CO2为0.1%，温度19°。由于当时矿没有2* 45kW以上大功率局扇，于5月14日对该工作面采取半均压通风措施，同时对采空区进行注氮，此后上隅角CO虽上升速度放慢，但仍在继续上升，到5月16日10时，上隅角CO气体上升至72.5ppm。5月17日四点班，将新107面人员全部撤出，由汾西救护队监护，对新107面调整为全均压通风系统。在调整过程中由于系统不稳定，上隅角CO传感器显示数据急剧上升，最高达到476.25ppm，但经现场救护队人员检测上隅角CO气体浓度为180～190ppm，回风流中的CO气体浓度最高为70ppm。到19时左右，上隅角CO气体浓度开始逐渐下降。5月18日8∶00测定新107工作面各种气体情况如下：

表1 新107工作面各种气体情况表

从5月18日到26日，新107各点的CO均稳定在10 ppm以下。到5月27日上隅角、回风侧、工作面已监测不到CO，其它气体及温度正常。

在CO超限及治理的整个过程中，CH4均在0～0.02%，CO2均在0.2%～0.4%，温度均在17℃～23℃。

3 CO气体超限原因分析

从5月13日16时，新107工作面出现CO气体以来，上隅角、回风流中CO气体浓度呈上升趋势，表明工作面采空区浮煤已从缓慢氧化发展到剧烈氧化，其理由如下：

1)新107工作面四周没有小窑相通，与相邻新109采空区之间有南总回风巷，总回的负压大于新109采空区和新107工作面，这两个地方的渗漏气体只能进入总回，而不可能互相渗漏，并且经检测，南总回风巷没有漏风现象。

2)工作面所采煤层为自然发火煤层，其最短自然发火期为70天。

3)工作面为放顶煤开采，采空区匀有20%的浮煤。

4)放顶煤工作面采空区浮煤呈立体分布，采空区虽然有水，但均顺底板流动，上部浮煤不能淋水。

5)工作面前几个月推进度较慢，使采空区浮煤在氧化带氧化时间长，从而氧化发热，产生较高浓度CO气体。

4 新107工作面CO气体治理措施

4.1 治理方案

4.1.1 采用半均压通风

在工作面运巷安装2*15kW风机，用600mm风筒送到工作面上隅角，运巷中部安设风障三道增加工作面回风侧风压。此措施为全均压通风采取前实行的方案。

4.1.2 采空区埋管注氮

在工作面进风顺槽安设主管Φ108 mm，采空区埋设Φ89mm的无缝钢管两趟，随着工作面的推进，钢管被埋入采空区进风侧，两趟管路交替注氮，每隔一定距离卡断一趟管路，让采空区氧化带永远有一趟管路埋入。为了防止采空区的积水涌入埋管，将埋管出口端做成45°的弯头，氮气出口端高于采空区底板0.5m。埋管注氮时，必须保证采空区内30～80m范围一直有注氮埋管，保证将氮气注入采空区氧化带，因此每隔30 m就应埋管一趟。注氮流量取为1000 m3/h，氮气纯度98%;注氮时间实行3班制连续注氮。

4.1.3 采用工作面全均压通风

新107材料巷安设型号FBDNO7.1.0/2× 45kW矿用隔爆式风机2台、FBDNO6.3/2× 30kW矿用隔爆式风机2台，选用Φ800mm风筒延接至工作面下隅角前150m处。

新107运输巷新增加FBDNO6.0/2×15kw矿用隔爆式风机2台，选用Φ600 mm风筒，延接至工作面上隅角。

新107材料巷三叉口以里打设临时风门3道，风门开启方向要面向工作面方向，风门板闭必须摸面，尽量减少板闭漏风。

新107运输巷回风出口处利用原有的2道风门设置2道调节风窗，在风窗上设置水柱计，将水柱计压力保持在40mm水柱左右。

4.1.4 工作面上、下隅角堵漏和加快工作面推进度

每个圆班在工作面上、下隅角分别用编织袋装碎煤进行封堵严实，每小班均应将工作面上、下隅角巷道的锚杆螺帽缷下，便于顶板及时垮落，如果工作面上、下隅角不冒落，则可采用强制放顶的办法进行堵塞漏风通道。

为尽快将工作面采空区高温点甩入采空区内注氮后的窒息带，采取加快工作面推进度，保证每个圆班推进度大于4m。

4.2 采取措施后工作面风量、压力参数测定

新107材巷风筒段风量是261 m3/min，风速是0.44 m/s(断面为9.67 m2);工作面风量591 m3/min;运输巷风量838.8 m3/min，风速1.07 m/s(断面为13.07 m2)。材料巷风门前后压力45mm水柱，运输巷风门前后压力35mm水柱。

4.3 治超安全技术措施

1)安排专人负责注氮机的运行，确保注氮机全天24小时连续运转，并每隔1个小时对制氮机的流量计、氮气纯度、空气罐压力、排出氮气压力，并作记录。

2)局扇安装双风机双电源自动切换装置，实行“三专两闭锁”。并每天由所属队组对双风机双电源自动切换装置进行一次切换试验，确保其可靠运行，试验留有记录存档备查。

3)主、备风机都实行挂牌管理，至少每旬对采用局扇供风地点的全风压供风量、局扇吸风量、风筒出口风量进行一次全面测定，将测定数据填在局扇管理牌板上，注明测定日期，并将测定结果纳入测风报表上报内容。

4)瓦检队在运回联巷回风侧设置栅栏，禁止人员进入。

5)在实施均压通风时，保持均压系统的稳定性，通风队派专人看守均压风门、均压局扇和水柱计压力，严禁过人或行车时将两道风门同时打开，均压风门有损坏时，通风队要及时进行维护。

6)机电区安排专职电工，保证新107材运两巷风机正常运转，一旦发生停电等事故造成风机只要有一台不能正常运转时，及时撤出工作面人员，待隐患处理，瓦检员监测气体安全后，方可恢复生产。

7)在出现风机停风等事故时，通风队看守人员要及时将新107材巷三道临时风门及运回联巷风门打开，恢复全风压通风;工作面人员在得到撤退命令后，依序从材料巷撤出。

8)救护队要对新107工作面实施气体监测，监测内容为CO、O2、温度。监测位置为四处：新107运输巷下风侧后3m、据顶300mm处，工作面上隅角距切顶线1m、距顶300mm处，工作面下隅角距切顶线1m、距顶300mm处，工作面中部后立柱处，监测数据每两小时汇报一次，(如遇特殊情况，如气体异常时，立即汇报调度)。

9)发现CO涌出异常时，由救护队组织撤出全部受威胁地区的人员，所有工人必须听从救护队的指挥。

10)在安全前提下矿积极组织新107工作面生产，加快推进速度。

5 结语

通过采取安全措施后，该工作面上隅角、回风流中CO浓度迅速下降，并于5月27日消除。从发现CO到消除共14天，杜绝了事故，确保了矿井的安全生产，得到以下结论：

1)通过注氮将采空区内的氧气不断置换而降低采空区的氧含量，使采空区煤的氧化速度迅速降低最终达到火区窒息的效果。

2)工作面采用均压通风，有效控制了采空区有害气体向工作面涌出，保证了工作面生产环境的安全，为快速工作面推进提供了保障。

3)工作面上下隅角堵漏有效控制了进入采空区含氧空气，切断采空区火区的氧气来源，同时缩短了采空区氧化带的长度，为快速甩脱采空区氧化升温带提供了保障。

［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］王省身.矿井火灾防治［M］.徐州：中国矿业大学出版社，1990

［3］毛允德，高玉成.水采矿井H2S.CO.CH4气体异常区成因及防治技术［J］.水力采煤与管道运输，2000，(2)：38－40

［4］巴图，张春雷，等.总采工作面CO的防治［J］.内蒙古煤炭经济，2004，(5)：33

［5］尤文顺.大柳塔煤矿四盘区CO超限防治技术及效果评价［J］.煤矿安全，2005，(2)：17－19

［6］刘吉波，毛德庆，师永国.负压通风下小煤窑CO泄入的综合治理［J］.煤矿安全，2002 (8)：25－28

Study onManagement CO Overrunning Technology Method in New 107 Coal Face in XinYang Coal Mine

XU Rongkuan1，LI Hu2，KANG Huaiyu2

(1．XinYang coal mine of Shanxi FenXi mining group，Xiaoyi Shanxi032306; 2.North China Institute of Science and Technology，Yanjiao Beijing-East101601)

CO is one of harmful gas in the mine air，hazard of the staff＇s life and body health.It must be great attention.The concentration of CO must be not exceeding 0.0024%(24 PPM)inside of mine in"rules".In this paper，the management CO o verrunning technology method is expounded in XinYang coal mine of FenXi mining group.The application of the measures is good and it provides experience for safety production in future.

CO overrunning;management;technology method

TD711+.41

A

1672－7169(2011)03－0019－03

2011－05－12

许荣宽(1966－)，男，山西介休人，大学毕业，工程师，山西汾西新阳煤业有限责任公司生产矿长。