均压技术在采空区相连区域防灭火控制中的应用

袁修竹

【摘要】通过对2283工作面CO来源分析，针对该区域多个采空区相连的复杂状况，分析提出对多个采空区实区域系统均压，采取均压使之各采空区压力基本平衡，减少相互影响。实践证明，在区域均压的基础上可迅速情化关联采空区，从而减少工作面防灭火威胁，实现工作面正常开采。

【关健词】均压技术 防灭火 采空区 CO

【中图分类号】TP028.8 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0443-02

矿井火灾是煤矿主要灾害之一，其中煤炭自燃占到70%。做好防灭火技术工作，特别是防治自燃技术工作，是保证矿井安全生产的主要内容之一。煤矿均压防灭火技术的核心是，设置调压装置或调整通风系统，以降低漏风通道两端的风压差，减少漏风量，达到抑制或消灭自燃发火的目的。煤矿均压防灭火技术开始了20世纪50年代，由波兰学者布德雷克在分析和总结井下各种条件下消除煤炭自燃的种种措施后提出的，到60年代世界上一些采煤技术国家开始逐渐采用，我国最早在淮南、开滦等矿区试用这一技术，随后在徐州、抚顺、芙蓉、鹤岗等矿区推广应用。

1、工作面相邻采空区及巷道位置关系

珙泉煤矿2283工作面开采不足100m，从上隅角检查到50ppmC0，伴随工作面缓慢推进其急剧递增，最大上升至800ppm。2283工作面为该区段首采工作面，在该采面上部0.8～2m位有一层0.3～1.2m不等的薄煤层受地质构造及开采技术影响未布置工作面，随着2283工作面开采直接落入采空区，两层煤均为易自燃煤层，最短发火期17天，在开采过程中，采空区丢失的煤炭将一直会给正常生产带来严重的防灭火威胁，如何控制落煤氧化速率将直接影响工作面的正常开采。

2283工作面下区段未布置，上区段紧邻有2262、2263两个采空区（2262工作面开采煤层与2283工作面上覆煤层一致，未受构造影响正常布置），区段与区段间留设有8～12m煤柱；2283工作面通风方式为“u+l_”型，工作面瓦斯绝对涌出量为15～18m³/min，瓦斯排放途径主要利于专用瓦斯排放巷和采空区抽放系统排放，瓦斯排放巷在原风巷大断面基础上施工人造隔墙而形成。

2、多采空区区域均压原理

2283工作面上隅角CO急剧上升的原因除煤层为易自燃之外与系统均压有直接关系。2283工作面在开采初期，为防止采空区发火，在回风巷及瓦斯尾巷分别设置了风阻A、B用于工作面增压控风（见图1）。采空区初次来压后，上下几层煤的大量卸压瓦斯产生，为减少和消除回风隅角受瓦斯的影响，生产过程频繁调整A、B两风阻增风、降风，处于2282瓦斯巷回风支路上的2262、2263机巷密闭受2283采空区压力变化经常性出现瓦斯超限，作业人员被动在瓦斯巷与2262、2263机巷密闭网点之外增设风阻c，通过强制增大c风阻值减少两个密闭瓦斯超限。看似成功控制了两个点的瓦斯超限，但实为2283采空区防火带来极大风险。

2283工作面防灭火管理除均压技术的应用之外，还采取了注氮等措施，由2283机巷及其底板道向2283采空区注氮，理论计算注满2283采空区所需注氮量：

Q=h×L₁×L₂×1.3m³=21840m³

式中：h-工作面最大采高，2.0m；

L₁、L₂-采空区的长度和宽度，分别是80m、105m；

1.3-饱和系数。

理论计算注入21840m³氮气后可将采空区气体置换一次。2283在开采期间，采用1000m³/h氮机每天24小时注入氮气，仅需22小时便可完全置换一次采空区气体。但持续注氮数周，从检查化验隋况看，上隅角的氧气值一直高达17%及以上，其2283采空区并没能有效“关”住氮气，采空区的CO同时持续上升并没有出现下降迹象，很明显A、B、c三个风阻共同过度作用导致2283回风压力大幅度上升，氮气通过其它通道流至了2283采空区之外的地点。

通过对附近采空区和相关巷道进行全面调查发现，上区段的2262、2263采空区结束密闭呈明显出风状态，氧气值低于3%以下、无CO气体、CH43-5%，氮气浓度在90%以上。由三个相邻采空区位置图（见图2）不难看出，注入2283采空区的氮气最终源源不断流入2262、2263两采空区，并经二区段结束密闭不断溢出。

3、均压措施

根据漏风通道调查可明显判断出2283和2262、2263之间原所留设煤柱受采动应力影响早已成为两区段的漏风通道，其三个采空区俨然形成一个整体。此时均压若仅限于2283区域，注入无限量的氮气只会白白流失，对工作面防灭火控制无任何益处，防灭火控制必须针对整个区域采取措施。

3.1 简化系统

如图1所示，A、B、c三个调压风阻相互制衡，工作面需增压、降压或作风量调整，现场作业人员均不能可靠掌控和调节，动静频繁易于造成相关支路呼吸性通风。设计取消B风阻，在2283风巷和2283瓦斯巷两回风支路合流增设B风阻（见图3）。取消B风阻的目的主要是减少2283瓦斯巷和2262、2263机巷密闭之间的压差，消除2262、2263机巷密闭的瓦斯超限；增设B，风阻目的便于通风人员现场调节，2283工作面增风、降风或调压可直接方便调节B，风阻一个通风设施，其2282风巷与瓦斯巷压差不变、风量分配比不变；若需调节风巷或瓦斯任一支路阻值，可直接调节风路风阻和B，风阻就能实现。

3.2 区域均压

2283采空区防灭火不仅仅是一个点的问题，上覆煤层留于2283采空区形成的隐患是一个面，必须通过措施缩短整个2283采空区氧化带，将氮气有效的“关”在2283采空区之内。设计在2262、2263风巷合流密闭外增设一风阻D（见图3），通风控制D和B，风阻，增加上区段两采空区压力，将2262、2263两个采空区的大量氮气向2283采空区移动，减少2262、2263风巷合流密闭外溢氮气。

通过区域均压，2262、2263风巷合流密闭内外基本处于平衡状态，其2283采空区迅速“关”住氮气，其采空区及上隅角氧气值降到7%以下，2283采空区CO逐步下降并稳定于安全值24ppm以下。

4、结论

（1）均压技术不仅可作用于一个工作面、数条巷道，甚至可作用于多个采空区或整个矿井，运用恰当便可发挥重要作用。

（2）防灭火控制寻找具体的火源点较为复杂，但运行系统的观点作均压处理，可简单有效地消除无数个点的隐患。