均压通风在大柳塔煤矿22103综采工作面的应用

摘 要：在联合采用均压通风方法和偏Y型通风方式，辅以加强联巷支护、密闭喷浆和地表回填堵漏等方法后，大柳塔煤矿成功解决了小煤窑采空区下近距离煤层回采过程中采空区自然发火、有害气体威胁的问题，为矿井安全生产提供了宝贵经验。

关键词：近距离回采；自然发火；均压通风；偏Y型通风

1 引言

大柳塔煤矿是全国首个建成“双井双千万吨”的特大型现代化安全高效矿井，享有有世界最大井工煤矿之美誉。矿井周边分布有16个小煤窑，随着小煤窑越界开采危害的扩大，矿井通风安全和防灭火工作难度逐年加大。其中22103综采工作面在小煤窑下近距离回采过程中，受到冲击地压和小煤窑采空区熄灭火区的威胁，工作面采用常规的负压通风方法和U型通风方式，已不能满足安全生产的需要。均压通风是矿井防灭火的一项重要技术手段，通过均压通风可以减小工作面与相邻采空区的漏风压差，保持工作面与相邻采空区的压力平衡，能有效的预防采空区内因火灾，同时抑制邻近采空区有毒有害气体的涌出。偏Y型通风方式，又称顺向参新通风方式，这种通风方式能有效改善回风隅角附近区域的气候环境。以上两种技术综合应用，不仅可以有效解决漏风引起的自然发火、隅角气体浓度异常等问题，还可以有效的改善工作面及其顺槽的作业环境。

2 22103综采工作面概况

大柳塔煤矿22103综采工作面倾向长度322.7m，走向长度1570.0m，煤层倾角1～3°，煤层厚度3.81～4.21m，工作面设计采高3.75m，煤层自然发火期为30d，属侏罗纪Ⅰ类容易自燃煤层。煤层上覆第四系松散层及延安组基岩地层，松散层厚度11.11～30.34m，顶板以粉砂、细砂岩为主，水平及微波状层理。工作面东侧为火烧区边界，南侧为22102采空区，西侧为盘区辅运大巷，北邻盘区回风措施巷，上覆20.00～30.21m有1-2煤小煤窑采空区。小煤窑采空区在2004年至2007年间一直存在火区，经采取封闭井口和注浆等措施后火区于2007年11月底熄灭。22103综采工作面负压U型通风系统图如图1所示。

图1 22103综采工作面负压U型通风系统图

3 均压通风前气体浓度及压差等参数测定

由于工作面进、回风顺槽与相邻巷道或采空区之间存在漏风通道，且风流在巷道流动过程中受摩擦阻力和局部阻力的影响，形成了巷道与巷道、巷道与采空区之间的漏风现象。

3.1 漏风量的测定

在工作面回风顺槽超前支护段和靠近总回风巷附近设定测点A和B，分别测定A、B两点的断面和风速，并计算出风量QA和QB，则：ΔQ=QB-QA，测得采空区漏向回风顺槽的风量为16m3/min。用同样的方法，测得采空区漏向工作面漏风量为96m3/min。

3.2 漏风压差的测定

采用气压计同步法测定巷道的通风压能差，测定前把两台型号相同的仪器A和仪器B同时放在工作面机头（测点1），对两台仪器的读数进行校正，分别记下两台仪器的绝对静压值PA和PB，若测定过程中两台仪器的性能保持不变，设ΔP=PA-PB，则PA=PB-ΔP。

把仪器A留在工作面机头（测点1），仪器B移到工作面机尾（测点2），按照约定时间同时读数，并同时测定两测点的风速、大气压力和干、湿球温度。则两测点间的全压能差如下：

P1-2=PA1-（PB2-ΔP）+Z1-2ρm1-2g+1/2（ρ1ν12-ρ2ν22）

式中PA1和PB2 -A、B仪器在1，2点的绝对静压读数，Pa；

测得测点1与测点2间（工作面机头与机尾）的全压能差为70Pa，此外利用U型水柱计测得邻近的22102采空区内外压差为62Pa，上覆12煤采空区内外差压为110 Pa。

3.3 回风隅角气体浓度测定

分别用便携式氧气检测仪和一氧化碳检测仪测得工作面回风隅角至机尾最后两台支架大脚以里区域浓度氧气为12.8%、一氧化碳浓度为19ppm。

表1 未采取均压通风等措施漏风及差压情况

4 综合防火措施的实施

4.1 采用偏Y型通风

如图2所示，工作面布置三条巷道，其中一条用做专用回风巷，采取两进一回的通风方式，并滞后工作面一个联巷封闭采空区，将回风隅角气体浓度异常区域后移，利用调节风窗分配回风顺槽超前及滞后工作面联巷的风量。

4.2 采用均压通风

在22103运顺（2）安设2趟BDKJNo6.0型号、2×45kw功率局部通风机，风机穿过联巷密闭向工作面供风，供风量为1268m3/min，同时在盘区辅运大巷安设1趟BDKJNo6.0型号、2×30kw功率局部通风机，供风量为435m3/min，配套使用φ800mm软性风筒引至22103回顺⑴供风，联合采用偏Y型通风方式，如图2所示。

图2 22103综采工作面均压通风系统图

4.3 堵漏裂隙，减小采空区漏风量

4.3.1 加固回填地表塌陷区，减少地表漏风

22103综采工作面采空区上覆地表塌陷后，采用人工回填和机械回填相结合的方式，及時对塌陷区的裂隙进行回填，并用装载机对已回填裂隙进行碾压，以减少地表向采空区漏风，并每天对地表塌陷区进行巡查，随时回填新裂隙，直至塌陷稳定。

4.3.2 加强巷道支护、喷浆加固密闭，减少密闭漏风

对邻近22103综采工作面采空区的所有联巷打锚索补强支护，防止密闭承压发生剪切变形后形成漏风裂隙。并对联巷内所有密闭采取喷浆加固措施，既能增加密闭强度，又能填堵漏风裂隙。

5 效果分析

经现场实测和验证，工作面配风量1500m3/min、回风顺槽超前支护段联巷回风1200m3/min、滞后封闭的联巷回风300m3/min左右，工作面和回风隅角气体浓度在《规程》规定的范围内。

采取均压通风措施后工作面沿线压能增加200Pa，使工作面漏风量由均压前采空区向工作面漏96m3/min改变为由工作面向采空区漏71m3/min，相邻采空区内外压差由62Pa下降至30Pa，上覆采空区内外压差由110Pa下降至75Pa，回风隅角氧气浓度由均压前的12.8%上升至均压后的20.4%、一氧化碳浓度由19ppm下降至3ppm。有效地减小邻近采空区和上覆小煤窑采空区的漏风、压差，极大的降低了相邻采空区自然发火和漏风引燃上覆小煤窑采空区已熄灭火区的可能性，详细效果请见表2和表3。此外，均压联合偏Y通风的方式，有效的增强了工作面抗灾能力，在工作面顶板大面积垮落、上覆采空区有害气体大量涌出的情况下，均压通风能抑制有害气体向工作面扩散，同时偏Y通风方式使得工作面两侧顺槽均为进风巷道，为工作面机头、机尾作业人员快速撤离提供了安全通道。

6 结束语

在同时采用偏Y型通风方式和均压通风方法的基础上，辅以加强联巷支护、密闭喷浆和地表回填堵漏等方法后，22103综采工作面从回采到封闭，未出现气体浓度异常现象，且工作面采空区、邻近采空区和上覆小煤窑采空区均未发现自然发火的迹象，采空区始终保持“六低一高”（ 低O2、低CO、低CO2、低CH4、低温、低压差、高N2）的惰化状态，使工作面在上覆有小煤窑浮煤自燃、有害气体的威胁的情况下，得以安全顺利的回采完毕。

参考文献

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作者简介：王贵林，男，中共党员，内蒙凉城人，工程师，采矿工程硕士研究生。现任神华神东煤炭集团公司大柳塔煤矿副总工程师。